Почему проволочно-вырезной электроэрозионный станок идеально подходит для штамповки пресс-форм?

Изготовление высокопроизводительных штамповочных форм - невероятно сложная задача. Закаленная инструментальная сталь хрупка, сложные конструкции трудно поддаются механической обработке, а крошечная ошибка означает начало работы с нуля.

Проволочно-вырезной станок - идеальное решение, поскольку он использует бесконтактный процесс резки закаленной стали без напряжения. Он достигает микронной точности, создавая острые углы и сложные профили, которые не может обеспечить высокоскоростное фрезерование.

Проволочная электроэрозионная обработка позволяет нам создавать прочные, монолитные, цельные штампы, которые требует современное производство. Зачастую это единственное решение. Давайте разберемся, почему эта технология так важна для современного производства инструментов и штампов.

Как электроэрозионная обработка проволокой предотвращает появление напряжений и трещин в формах из закаленной инструментальной стали?

Вы потратили несколько дней на обработку пресс-формы, но она треснула во время термообработки или вышла из строя при первом же запуске. Эта разрушительная неудача часто вызвана скрытыми напряжениями, возникающими при механической обработке.

Проволочный электроэрозионный способ обработки предотвращает возникновение напряжений, поскольку это бесконтактный процесс. Она испаряет материал с помощью контролируемой искры, поэтому не давит и не тянет на заготовку, устраняя механическое напряжение, которое вызывает микротрещины.

Это самое важное преимущество Проволочная электроэрозионная обработка¹. Мы работаем с такими материалами, как SKD11, закаленными до твердости HRC 60 или выше. Эта сталь невероятно твердая, но в то же время очень хрупкая. Обычное фрезерование создает огромную механическую силу, создавая точки напряжения, которые впоследствии могут превратиться в трещины.

Проволочная электроэрозионная обработка - это термоэлектрический процесс. Проволока никогда не касается заготовки. Вместо этого серия высокочастотных электрических искр - каждая из которых достигает более 8 000°C - проскакивает через крошечный зазор, испаряя микроскопические частицы стали. Окружающая диэлектрическая жидкость немедленно гасит область и смывает осколки. Поскольку физический контакт отсутствует, то нулевое механическое напряжение².

При этом образуется очень тонкая, твердая поверхность, называемая "слоем повторного литья". Высокоэнергетическая черновая резка может сделать этот слой хрупким. Именно поэтому мы выполняем несколько низкоэнергетических "обдирочных резов". Каждый такой срез удаляет предыдущий поврежденный слой, оставляя чистую, металлургически прочную поверхность, свободную от растягивающих напряжений и микротрещин, которые вызывают усталостное разрушение штампа. Такой тщательный, многослойный подход является залогом долгого срока службы пресс-формы.

Почему электроэрозионная обработка проволокой лучше всего подходит для сложных профилей и острых углов в штамповочных формах?

Фрезы круглые, а значит, они физически не могут создать идеально острый внутренний угол. Это ограничение вынуждает идти на компромиссы при проектировании и может привести к появлению слабых мест в готовых штампованных деталях.

Проволочная электроэрозионная обработка лучше всего подходит для этих целей, поскольку режущим инструментом является тонкая проволока. Она может проследить любую сложную траекторию, запрограммированную в системе ЧПУ, с легкостью создавая практически острые внутренние углы и сложные профили.

Когда в проекте требуется придать сложную форму, Wire EDM - единственный выход. Инструмент - это проволока толщиной 0,1 мм, а поскольку она постоянно подается из катушки, режущая кромка всегда новая и идеальная. Это исключает износ инструмента, который характерен для фрезерования.

Эта крошечная проволока позволяет нам создавать так называемые "практически острые" углы. Минимальный радиус угла равен радиусу проволоки плюс искровой зазор. Используя проволоку диаметром 0,1 мм, мы можем добиться радиуса внутреннего угла всего 0,075 мм. Для фрезы это невозможно.

Кроме того, поскольку процесс бесконтактный, мы можем обрабатывать очень тонкие детали, такие как тонкие стенки и мелкие ребра, без риска того, что деталь погнется или сломается под давлением инструмента. В качестве наглядного примера можно привести вырезание пуансона и матрицы из одного блока стали. Запрограммировав один рез с небольшой конусностью, станок производит внутреннюю "пулю" (пуансон) и внешнюю деталь (матрицу), которые прилегают друг к другу с идеально равномерным зазором.

Какой точности и допусков можно достичь с помощью проволочной электроэрозии при изготовлении пуансонов и штампов?

Зазор между пуансоном и матрицей - это все. Если он нарушен даже на несколько микрон, это может привести к появлению заусенцев, чрезмерному износу инструмента и провалу производства.

Проволочная электроэрозионная обработка позволяет добиться точности размеров до ±0,002 мм и более гладкой поверхности, чем Ra 0,4 мкм. Такая микронная точность достигается за счет многократных проходов, обеспечивающих идеальную посадку.

Уровень точности, которого мы можем достичь, просто феноменален, но это прямой результат нашей стратегия обработки³. Один "грубый рез" может обеспечить допуск только ±0,025 мм. Чтобы достичь высокой точности, необходимой для изготовления пресс-форм, мы используем несколько проходов. Каждый проход использует меньшую энергию, снимая небольшое количество материала для уточнения размеров и улучшения качества поверхности. В результате поверхность приобретает ненаправленную матовую текстуру, которая отлично подходит для удержания смазки на штампе. Для детали со стандартным допуском ±0,01 мм может потребоваться два прохода, а для критической вставки с допуском ±0,002 мм - пять и более. Это компромисс между временем и точностью.

В каких случаях производитель должен предпочесть проволочную электроэрозионную обработку высокоскоростному фрезерованию с ЧПУ для изготовления деталей пресс-форм?

В вашем цехе есть две передовые технологии: проволочно-вырезной станок и высокоскоростной фрезерный станок. Знание того, когда использовать каждую из них, - ключ к эффективности и прибыли.

Выбирайте электроэрозионную обработку проволокой для полностью закаленных материалов, острых внутренних углов и микрорельефа. Для обработки более мягких материалов, 3D-наплавки и быстрого удаления больших объемов материала выбирайте высокоскоростное фрезерование.

Выбор редко бывает "или-или". Лучшие магазины используют гибридный подход, используя сильные стороны обоих.

Твердость материала: Первые врата

Это главный решающий фактор. Если сталь уже закалена выше 58 HRC, то проволочная электроэрозионная обработка - единственный практичный вариант. Фрезерование закаленной стали разрушает дорогостоящие инструменты и происходит невероятно медленно. Мы используем фрезерование на стали до она затвердела.

Геометрическая сложность

Высокоскоростное фрезерование предназначено для трехмерных контурных поверхностей и глухих карманов. Проволочная электроэрозионная обработка - это процесс "сквозного резания", поэтому она не может сделать карман, который не проходит насквозь. Но для острых внутренних углов (радиус < 0,5 мм) и глубоких узких прорезей EDM лучше.

Наиболее эффективной стратегией часто является использование фрезерного станка для быстрого создания базовой формы и трехмерных элементов в мягкой стали. Затем, после термообработки, мы переносим деталь на проволочно-вырезной электроэрозионный станок для вырезания окончательных высокоточных профилей, отверстий и острых углов. Таким образом, мы получаем лучшее из двух миров: скорость фрезерования и точность электроэрозионной обработки.

Заключение

Проволочная электроэрозионная обработка - это ключ к современному производству пресс-форм. Безотказная резка твердой стали и невероятная точность при изготовлении сложных форм делают его идеальным выбором для создания прочных, высокопроизводительных штамповочных форм.