Il taglio con elettroerosione a filo svelato: Il ruolo nella produzione moderna
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Che cos'è l'elettroerosione a filo?
Il taglio a filo, chiamato anche tecnologia di taglio EDM (Electrical Discharge Machining), è una tecnica di lavorazione dei metalli, nota anche come lavorazione a macchina utensile a filo, che è un metodo di processo che utilizza elettrodi lineari per la lavorazione a scarica elettrica. Il taglio avviene mediante scarica di impulsi tra il filo dell'elettrodo e il pezzo da lavorare ed è adatto alla lavorazione di vari materiali conduttivi, soprattutto nel campo della lavorazione di precisione.
Il principio e i processi di taglio con elettroerosione a filo
Il principio
L'elettroerosione a filo è una tecnologia che utilizza la scarica elettrica per tagliare il metallo. Questa tecnologia controlla la distanza tra l'elettrodo e il materiale da tagliare entro un certo intervallo e applica una tensione ad alta frequenza per formare scintille elettriche tra l'elettrodo e il pezzo, causando la fusione e l'ossidazione della superficie del pezzo e formando bolle tra l'elettrodo e il pezzo. La scarica di scintille elettriche che si forma alternativamente tra l'elettrodo e il pezzo in lavorazione stacca continuamente il materiale superficiale del pezzo in lavorazione, realizzando così il taglio.
I processi
Il processo di taglio con elettroerosione a filo può essere suddiviso in tre fasi.
- Formazione di un arco tra elettrodo e pezzo: Nel taglio in linea, un filo metallico sottile e conduttivo viene utilizzato come elettrodo. La distanza tra l'elettrodo e il pezzo è molto ridotta, ma non c'è contatto fisico diretto. Applicando un'alta tensione, si forma una scarica ad arco.
- L'arco genera aree ad alta temperatura e alta pressione: L'energia generata dalla scarica ad arco è molto elevata e provoca il riscaldamento istantaneo del metallo sulla superficie del pezzo in lavorazione, portandolo a uno stato di alta temperatura. Quest'area ad alta temperatura e alta pressione può causare l'evaporazione e la corrosione della superficie metallica.
- Corrosione e rimozione dei metalli: Nelle aree ad alta temperatura e ad alta pressione, i metalli iniziano a corrodersi e a dissolversi. Le particelle di metallo corrosivo vengono lavate via dalle onde d'urto, ottenendo così la rimozione dei pezzi metallici. L'arco si muove continuamente tra l'elettrodo e il pezzo, consentendo all'intero processo di taglio di formare la forma desiderata sulla superficie metallica.
L'asportazione di materiale durante la lavorazione di taglio a filo avviene grazie all'influenza delle scintille sulla superficie del pezzo. Queste scintille non sono correnti continue, ma brevi correnti che si verificano milioni di volte al secondo.
Le caratteristiche per il taglio con elettroerosione a filo
- L'elettroerosione a filo può tagliare materiali conduttivi e semiconduttori di elevata durezza, resistenza, fragilità e tenacità, difficili o impossibili da lavorare con i metodi tradizionali.
- Grazie al filo dell'elettrodo estremamente sottile, può lavorare piccoli fori irregolari, spazi ristretti e pezzi di forma complessa.
- La superficie del pezzo da lavorare è minimamente influenzata dal calore, il che la rende adatta alla lavorazione di materiali termosensibili nelle fabbriche. Inoltre, grazie alla concentrazione dell'energia degli impulsi in un intervallo molto ridotto, la precisione di lavorazione è elevata.
- Durante il processo di lavorazione, non c'è contatto diretto tra l'utensile e il pezzo e non c'è una forza di taglio significativa.
- Grazie al sottile cordone di taglio e al fatto che solo il pezzo in lavorazione è sottoposto alla lavorazione dei contorni, la quantità effettiva di erosione del metallo è molto ridotta, con un conseguente elevato tasso di utilizzo.
- Rispetto alla formatura a scarica elettrica, l'utilizzo di elettrodi a filo al posto degli elettrodi di formatura elimina i costi di progettazione e produzione degli strumenti di formatura e riduce i tempi di preparazione alla produzione.
Le differenze tra il taglio con elettroerosione a filo e l'elettroerosione convenzionale
Principi diversi
Sia il taglio con elettroerosione a filo che lavorazione a scarica elettrica (EDM）)sono apparecchiature per il taglio dei metalli basate sul principio della lavorazione a scarica elettrica, ma i loro principi presentano alcune differenze.
Il taglio a filo è l'uso di fili elettrodici come strumenti di taglio per eseguire tagli sommersi sui pezzi. Muovendo continuamente i fili elettrodici verso il basso, si tagliano varie forme e dimensioni del pezzo. La macchina da taglio per elettroerosione a filo genera una scarica elettrica sulla superficie del pezzo e rimuove il materiale metallico sulla superficie del pezzo attraverso l'ablazione della scarica, ottenendo così il taglio.
Diversi materiali adatti
Esistono inoltre alcune differenze nel campo di applicazione tra il taglio a filo e l'elettroerosione convenzionale.
Il taglio a filo è adatto al taglio di vari materiali metallici, in particolare per pezzi di elevata durezza. Il taglio a filo può ottenere effetti di taglio rapidi e di alta precisione. Il Taglio ad elettroerosione La macchina è adatta al taglio di tutti i tipi di materiali conduttivi, compresi metalli, leghe, ceramiche e altri materiali, e può raggiungere un effetto di taglio di alta precisione.
Diversi effetti di elaborazione
Esistono anche differenze negli effetti di lavorazione tra il taglio a filo e la lavorazione a scarica elettrica.
Il taglio a filo può ottenere risultati di lavorazione di alta precisione, in particolare per la realizzazione di pezzi piccoli e complessi. L'effetto di lavorazione di lavorazione a scarica elettrica è anche molto preciso, ma non può tagliare piccoli fori interni e forme complesse.
Diversi ambienti di utilizzo
Esistono anche differenze nell'ambiente di utilizzo tra il taglio a filo e la lavorazione a scarica elettrica.
Il taglio a filo di solito deve essere eseguito in un ambiente con azoto o altro gas inerte per evitare che l'ossidazione generata dalla scarica contamini la superficie di taglio. Le lavorazioni a scarica elettrica richiedono il taglio in olio o altri mezzi isolanti per evitare cortocircuiti tra i fili degli elettrodi e i pezzi.
Le applicazioni del taglio con elettroerosione a filo
L'elettroerosione a filo è ampiamente utilizzata in diversi settori produttivi. Ad esempio, settori come la produzione di automobili, l'aerospaziale, l'elettronica, gli stampi, le apparecchiature mediche, gli strumenti di precisione, ecc.
- Produzione di stampi: Il taglio a filo può essere utilizzato nell'industria della produzione di stampi per tagliare rapidamente e con precisione materiali metallici e non metallici di forma complessa.
- Produzione meccanica: Il taglio a filo è adatto a diverse industrie manifatturiere meccaniche e può produrre in modo efficiente e preciso vari pezzi e parti.
- Gioielli: La lavorazione di taglio a filo può essere utilizzata per la produzione di gioielli, in grado di tagliare e lucidare con precisione varie pietre preziose e materiali metallici.
- Dispositivi elettronici: La lavorazione di taglio a filo può essere utilizzata nell'industria dei dispositivi elettronici, come il taglio di chip, schede di circuiti elettronici, ecc.
Lo stato di sviluppo delle macchine da taglio per elettroerosione a filo in Cina
Le macchine per il taglio del filo si dividono in due tipi in base alla diversa velocità del filo e alla modalità di movimento: la macchina per lo scarico elettrico di taglio del filo alternativo ad alta velocità (di seguito denominata "macchina per il taglio del filo veloce") e la macchina per lo scarico elettrico di taglio del filo unidirezionale a bassa velocità (di seguito denominata "macchina per il taglio del filo lento").
Lo sviluppo della macchina per il taglio dell'elettroerosione a filo ad alta velocità
La macchina per il taglio rapido del filo è una macchina per la lavorazione elettrica unica in Cina. Dopo quaranta-cinquant'anni di sviluppo, la tecnologia è diventata piuttosto matura e occupa una posizione importante nell'industria cinese della produzione di macchinari. È anche il modello principale attualmente prodotto in Cina e i suoi principali vantaggi sono la struttura semplice, la facilità di funzionamento, il basso costo di utilizzo e l'elevata efficienza di lavorazione, con un buon rapporto costo-efficacia.
Il filo dell'elettrodo della macchina per il taglio rapido del filo esegue un movimento alternativo ad alta velocità, con una velocità del filo di 8-10 m/s. Il filo dell'elettrodo può essere riutilizzato durante il processo di lavorazione e il diametro del filo dell'elettrodo è di 0,12-0,25 mm, con un diametro di 0,18 mm che è il più comunemente utilizzato; La rugosità superficiale del materiale lavorato può raggiungere R α: 3,2-1,6 μ m, mentre il valore ottimale è di solo 1 μ m; Precisione di lavorazione controllabile di 0,01-0,02 mm.
A causa di fattori quali la rapida perdita del filo dell'elettrodo, la scarsa rigidità della struttura ospitante, la grande influenza delle variazioni di temperatura nell'ambiente di lavorazione, l'instabilità della precisione, il sistema di avanzamento con controllo ad anello aperto e le variazioni di conducibilità del fluido di lavoro nel tempo, la precisione di lavorazione della macchina per il taglio a filo è limitata.
Negli ultimi anni, i produttori nazionali di macchine per il taglio del filo ad alta velocità hanno compiuto progressi significativi nel migliorare la precisione delle macchine per il taglio del filo alternativo (soprattutto la precisione di posizionamento e la precisione di ripetizione del posizionamento) e la qualità della superficie dei pezzi lavorati come due direzioni di svolta per lo sviluppo del prodotto. Sono stati compiuti progressi significativi nella tecnologia di produzione degli host, nella tecnologia della potenza d'impulso, nella tecnologia di controllo, nella tecnologia di elaborazione e in altri aspetti.
Sviluppo di una macchina da taglio per elettroerosione a filo unidirezionale a bassa velocità
I fili elettrodici delle macchine a scarica elettrica per il taglio a filo a bassa velocità (taglio a filo lento unidirezionale) eseguono un movimento unidirezionale a bassa velocità e la velocità di taglio del filo non supera in genere 0,2 m/s; Durante la lavorazione, il filo dell'elettrodo viene scartato dopo un solo utilizzo e il requisito di resistenza alla trazione non è elevato. Il materiale del filo dell'elettrodo è generalmente un filo di rame zincato o di ottone con un diametro compreso tra 0,03 e 0,35 mm. Quando la produttività è elevata, per la lavorazione si può utilizzare un filo di ottone zincato con un diametro inferiore a 0,3 mm. La rugosità superficiale del materiale lavorato può generalmente raggiungere R α: 1,6-0,2 μ m e la precisione di lavorazione controllabile è di 0,005-0,002 mm.
Le caratteristiche principali sono: grazie al movimento unidirezionale del filo dell'elettrodo, all'utilizzo una tantum, alla tensione uniforme e alle basse vibrazioni, la stabilità di lavorazione, la rugosità superficiale e gli indicatori di precisione sono superiori a quelli delle macchine per il taglio a filo rapido.Il taglio a filo lento unidirezionale era in origine il modello principale prodotto e utilizzato all'estero. La Cina ha iniziato relativamente tardi la ricerca di macchine utensili a filo lento.
Le caratteristiche principali sono: grazie al movimento unidirezionale del filo dell'elettrodo, all'utilizzo una tantum, alla tensione uniforme e alle basse vibrazioni, la stabilità di lavorazione, la rugosità superficiale e gli indicatori di precisione sono superiori a quelli delle macchine per il taglio a filo rapido.Il taglio a filo lento unidirezionale era in origine il modello principale prodotto e utilizzato all'estero. La Cina ha iniziato relativamente tardi la ricerca di macchine utensili a filo lento.
Tuttavia, negli ultimi anni, con il sostegno di fondi speciali nazionali, i ricercatori e le imprese cinesi hanno investito una grande quantità di sforzi di ricerca e sviluppo e hanno ora completato la ricerca e lo sviluppo di una nuova generazione di macchine utensili per il taglio a filo lento.
Conclusione
Come importante metodo di lavorazione nella produzione moderna, il taglio con elettroerosione a filo ha le caratteristiche di alta precisione, velocità di lavorazione e grande spessore di lavorazione, ed è una parte indispensabile della produzione moderna. Nel processo di sviluppo futuro, il taglio a filo raggiungerà gradualmente una maggiore efficienza e qualità di lavorazione, diventando un ruolo importante nel processo di produzione manifatturiera.
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