Jeśli znają Państwo pojęcie EDM, czyli obróbki elektroerozyjnej, wiedzą Państwo zapewne, że ten niekonwencjonalny proces obróbki ubytkowej zyskał w ostatnich latach duże znaczenie. Bez tej metody obróbka detali o bardzo złożonych cechach byłaby bardzo trudna lub wręcz niemożliwa. Jej popularność wynika nie tylko z zalet, jakie oferuje, lecz także z jej zastosowań. Poniżej krótko omawiamy tę metodę i przedstawiamy jej najważniejsze zastosowania.
Czym jest obróbka elektroerozyjna (EDM)?
Obróbka elektroerozyjna (z ang. EDM) to proces ubytkowego usuwania materiału przewodzącego z wykorzystaniem energii cieplnej, uzyskiwanej dzięki bardzo krótkim, precyzyjnym i kontrolowanym wyładowaniom elektrycznym (od 2 do 2000 µs) między narzędziem (elektrodą) a przedmiotem obrabianym, przy udziale dielektryka. EDM różni się od pozostałych metod obróbki tym, że usuwa materiał bez fizycznego kontaktu z przedmiotem obrabianym (szczelina ok. 0,5 mm, tzw. „gap”).
Wyróżnia się 2 główne rodzaje obróbki EDM:
- Drążenie elektroerozyjne wgłębne: obróbka otworów nieprzelotowych i wgłębień o określonym kształcie. Elektroda ma kształt, który ma zostać odwzorowany w detalu.
- Wycinanie elektroerozyjne drutowe: obróbka otworów przelotowych i bardzo złożonych konturów. Elektrodą jest ciągły drut, który wycina detal.
Zalety EDM
Proces EDM okazał się szybszy i bardziej wydajny od tradycyjnych metod obróbki – skraca czas produkcji i obniża związane z nią koszty. Zyskał duże znaczenie w wielu branżach, przede wszystkim dzięki zaletom, jakie oferuje. Najważniejsze z nich to:
- Metoda pozwala obrabiać detale o dowolnych wymiarach i grubościach (od miniaturowych po wielkogabarytowe) oraz materiały kruche i łatwo odkształcalne. Ponadto umożliwia uzyskanie bardzo złożonych kształtów przy minimalnym udziale operatora.
- Obróbkę łatwo zautomatyzować dzięki programowi sterującemu jej przebiegiem, który umożliwia wykonywanie operacji w ciągu – od obróbki zgrubnej po wykańczającą.
- Twardość materiału nie ma znaczenia, ponieważ proces odparowuje metal, zamiast go dosłownie „ciąć”. To ogromna zaleta przy bardzo twardych materiałach stosowanych w produkcji matryc oraz przy obróbce materiałów o różnej twardości lub słabej skrawalności. Ponadto, ponieważ usuwanie materiału odbywa się w dielektryku, można obrabiać nawet materiały wysoce łatwopalne.
- Metoda pozwala uzyskać detale o wysokiej jakości wykończenia w wąskich tolerancjach wykonania.
Poza tym każdy rodzaj obróbki EDM ma swoje specyficzne zalety. Na przykład wycinanie drutowe pozwala wykonywać zarówno kontury wewnętrzne, jak i zewnętrzne, nie wymaga wcześniejszego wykonania elektrody, a nawet pozwala pominąć inne etapy, takie jak hartowanie czy mocowanie, co z kolei umożliwia skrócenie czasu produkcji.
Najważniejsze zastosowania EDM
Obróbka elektroerozyjna od zawsze kojarzona jest z produkcją form i matryc. Jej zastosowania są jednak znacznie szersze. Dlatego z tej metody korzysta wiele branż, takich jak medycyna, przemysł lotniczy, lotnictwo, motoryzacja, przemysł zegarmistrzowski i jubilerski czy energetyka. Przyjrzyjmy się więc zastosowaniom w tych dziedzinach.
Matryce, formy i prototypy
Ze względu na swoje cechy EDM jest techniką bardzo dobrze nadającą się do wykonywania matryc (do tłoczenia głębokiego, wyciskania, bicia monet), form (do odlewania aluminium, wtryskiwania tworzyw sztucznych...) oraz do wytwarzania prototypów w branżach, w których wielkość produkcji jest stosunkowo niewielka (np. w przemyśle lotniczym). Ogólnie rzecz biorąc, EDM zapewnia producentom form i matryc optymalizację procesu produkcyjnego, której potrzebują, aby pozostać konkurencyjnymi.
Produkcja narzędzi i złożonych komponentów
EDM doskonale sprawdza się przy produkcji bardzo małych i precyzyjnych detali lub mikrostruktur, gdzie konwencjonalne narzędzia skrawające mogłyby uszkodzić detal nadmiernym naciskiem. Ponadto pozwala obrabiać bardzo złożone kształty geometryczne, umożliwiając nawet tworzenie unikatowych rozwiązań, takich jak mechanizmy zegarków, protezy ortopedyczne czy narzędzia chirurgiczne.
Wiercenie głębokich otworów
Wykonywanie otworów o bardzo małej (a nawet mikroskopijnej) średnicy w metalach o wysokiej twardości byłoby operacją niemożliwą bez obróbki EDM. Od lotnictwa po biomedycynę rośnie zapotrzebowanie na coraz mniejsze, głębsze i dokładniejsze otwory, wykonywane możliwie szybko i powtarzalnie. Przykładowo obróbkę elektroerozyjną stosuje się do wiercenia otworów w krawędziach łopatek silników odrzutowych, co ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania ich przegrzewaniu.