Materiały stosowane na elektrody w procesach drążenia EDM

Próba zaoszczędzenia pieniędzy podczas zakupu gorszych jakościowo gatunków grafitu, może przynieść zupełnie odwrotny rezultat dla kieszeni narzędziowca i okazać się przysłowiowym strzałem w kolano. Nic tak bowiem nie wpływa na proces drążenia jak materiał z którego wykonujemy elektrodę.

W dzisiejszych czasach postęp techniki doprowadził do sytuacji, gdy w licznych narzędziowniach proces drążenia jest w pełni zautomatyzowany. Rola człowieka ogranicza się tutaj do zamocowania elektrody i uruchomieniu procesu. Reszta należy do samego urządzenia, które w sposób ciągły dobiera parametry pracy do warunków w których przyszło jej pracować. Najnowsze drążarki wgłębne wyposażone są w programy napisane przez fachowców, dopasowujące odpowiednie nastawy dla konkretnych szczelin, kształtów elektrod czy głębokości palenia. Z pewnością jest to wygodna sprawa, gdyż narzędziowcy mogą czas niezbędny na ustawianie parametrów, poświęcić na wykonywanie innych zadań.

Niestety, samozadowolenie narzędziowców jest tu nieco zgubne, a wynika ono z przekonania, że urządzenie sterujące procesem drążenia zapewni najbardziej skuteczną realizację zadania. Często zdarza się słyszeć narzekania klientów twierdzących, że maszyna z „górnej półki” nie sprawdza się przy paleniu dość prostych wybrań. Problemem najczęściej okazuje się słaby jakościowo gatunek grafitu. MERSEN Graphite, międzynarodowy dostawca i producent grafitów prasowanych izostatycznie przekonuje, że zastosowanie sprawdzonego gatunku wysokiej jakości daje narzędziowcom możliwość pełnej kontroli procesu.

Sterownik maszyny
Czyli inaczej mówiąc jego serce... to miejsce które zaczytuje wszystkie warunki pracy w jakich dokonywany jest proces drążenia, tłumacząc jednocześnie wszystkie dane na sygnał cyfrowy. Sterownik używa wszystkich sygnałów, by określić szybkość/wydajność palenia i w razie potrzeby dokonać niezbędnych korekt. Jednym z nich jest monitorowanie zanieczyszczeń powstających w szczelinie. Ma to znaczny wpływ na wydajność procesu. Sterownik musi wtedy dokonać dopasowania parametrów, takich jak zmiana natężenia prądu [I], zwiększenia czasu trwania przerwy [off-time], wymusić większy odskok elektrody. Grafity słabsze jakościowo powodują, że sterownik musi w sposób nieprzerwany dokonywać zmian (głównie w zakresie zmiany czasu trwania przerwy) powodując przy tym jednocześnie jego spowolnienie.

Rzeczywisty koszt pracy
Dotyczy on czasu pracy samej maszyny, dodatkowej obróbki poprzez polerowanie, związanej choćby z niedokładym odwzorowaniem żądanego kształtu, kosztu opłacenia pracownika jak i kosztów związanych z zakupem materiału na elektrodę oraz jej obróbki, w dalszej kolejności zakupu narzędzi skrawających itp. Na proces drążenia składa się naprawdę całe mnóstwo czynników a sam zakup materiału wydaje się zatem jego niewielkim procentem. Wybór materiału słabej jakości, co za tym idzie tańszego, w dłuższej perspektywie powoduje zwiększenie kosztów produkcji.

Dla przykładu, dwie elektrody o kształcie zbieżnym 1° na stronę i grubości końca 1mm zostały wykonane z dwóch różnych gatunków grafitu. Pierwszy z nich, to według klasyfikacji grafit ultradrobnoziarnisty o ziarnie 5μm, drugi z kolei to grafit drobnoziarnisty o ziarnie 10μm. Maszynę zaprogramowano, aby wykonała to samo zadanie. Dla każdego wybrania użyto po 2 elektrody – jedną zgrubną, drugą wykańczającą. Programy pod oba gatunki zostały ustawione celem osiągnięcia powierzchni końcowej w 27VDI. Po wstępnych pomiarach okazało się, że grafit z większym ziarnem był w stanie osiągnąć powierzchnię końcową po drążeniu nie lepszą jak 31VDI. W tym przypadku niestety okazało się, że konieczne było dodatkowe polerowanie wybrania (Fot. 1.). obrazuje powierzchnię po wydrążeniu grafitem z większym ziarnem. Grafit ultradrobnoziarnisty bez kłopotu poradził sobie z uzyskaniem powierzchni rzędu 27VDI (Fot. 2). Maszyna w obu przypadkach zaprogramowana została na osiągnięcie jednakowego celu, czyli w/w powierzchni. Rzeczywistość jednak pokazała, że w ujęciu grafitu z większym ziarnem jest to zadanie niemożliwe do wykonania.

Różnica bowiem w strukturze gatunków superdrobnoziarnistych i ultradrobnoziarnistych jest bardzo znacząca (Fot. 3). Grafity z mniejszym ziarnem zapewniają mniejsze zużycie elektrody i co bardzo ważne, nie powodują gromadzenia się zanieczyszczeń w szczelinie, co jest szczególnie ważne przy drążeniu cienkich a głębokich wybrań. Grafity z większym ziarnem pracują znacznie wolniej, oszczędność czasu w tym przypadku to około 15%, co ma przełożenie w długoterminowej pracy maszyny na dość sporą ilość pieniędzy. Gatunki grafitu ultradrobnoziarnistego to koszt dwukrotnie większy od zakupu tych z większym ziarnem. Jednakże w globalnej kalkulacji koszt ekonomiczny przemawia właśnie za ich stosowaniem. Szczególnie w przypadku skomplikowanych elektrod z którymi narzędziowcy bardzo często mają do czynienia. Należy dokładnie wziąć pod rozwagę te wskazówki, bo wszystko przemawia za takim właśnie rozwiązaniem.

Gwarancja sukcesu
Bez żadnych wątpliwości stwierdzić można, że nowoczesne maszyny wyposażone w inteligentne sterowniki kontrolujące procesem drążenia, zapewnią że proces przebiegnie stabilnie, nawet przy ekstremalnie ciężkich w obróbce materiałach, bez konieczności zmian określonych wcześniej tolerancji detalu. Możliwości maszyn, takie jak monitorowanie szczeliny, czy wprowadzenie odpowiednich gęstości elektrod na których pracujemy, pozwalają zapewnić stabilność procesu od początku do końca jego trwania.

Jednakże, sterowniki maszyn, pomimo tak szybkich reakcji na występujące zmiany w czasie procesu, nie ma możliwości reagowania na strukturę materiału, w którym przyszło jej pracować. Oznacza to, że rolą narzędziowca jest zastosowanie takiego grafitu, aby proces przebiegł najsprawniej i najbardziej ekonomicznie. Jedyną gwarancją osiągnięcia tego celu jest stosowanie wysokojakościowych grafitów.

OBERON® Robert Dyrda jest wyłącznym dystrybutorem grafitów francuskiej firmy MERSEN.
Zapewniamy doradztwo techniczne, posiadamy najbogatszą ofertę grafitu na polskim rynku.

Z poważaniem, Dawid Hulisz
Tel. 693-371-241
www.oberon.pl
d.hulisz@oberon.pl