EDM は、金型製造、特にプラスチック金型製造における重要な加工方法です。 プラスチック金型のキャビティ、スライディングブロックの多数の溝コーナー、インサート、傾斜ピンなどの部品には放電加工が必要です。 放電加工は加工速度が遅い加工方法であるため、金型製作に多くの工数を費やす必要があります。 効果的かつ実現可能な工程対策により加工品質を確保することを前提として、放電加工機の加工速度をいかに向上させるか、高効率な放電加工生産により金型製作サイクルをいかに短縮し、金型製作コストを削減するかが常に課題となってきました。金型企業の懸念。
以下では、実際の加工経験から始めて、EDM の効率に直接関係する XNUMX つの側面、つまり EDM プロセス、EDM 工作機械の調整、および EDM 操作を要約します。 これら XNUMX つの側面に従って、EDM の効率を向上させるためのプロセス対策が詳細に議論され、一部の企業が実際的な問題を解決するのに役立つことを期待しています。
I 放電加工のポイント
1. 材料の大部分は機械加工によって除去されます
EDM 部品を加工する前に、機械加工方法を使用して荒加工し、工具で微細加工が難しい部品またはできない部品のみを EDM に任せる必要があります。 このようにして、EDM の材料の量を大幅に削減でき、EDM の効率を大幅に向上できます。
作業の手間を避けるため、機械的な粗加工を行わずに直接放電加工を行う技術者もおり、放電加工の効率が非常に低いため、放電加工の加工速度を正しく理解する必要があります。 EDM は、材料を少し除去するためにマイクロ熱溶解プロセスに依存しますが、これは機械的な切断よりもはるかに時間がかかります。 大きなキャビティの場合、機械的に荒加工を行っても、放電加工の余裕が多すぎると加工効率が低下します。
2. 加工条件に応じて加工技術を決定
放電加工には、単電極直接成形法や多電極交換成形法などがあります。 加工を選択する際には、加工速度だけでなく、加工精度や面粗さなどの要求も詳細に考慮する必要があります。 単一電極直接成形プロセスでは、XNUMX つの電極のみを使用して必要なキャビティを加工します。 この加工方法は、形状が単純で精度の要求が低いキャビティを加工する場合に使用されます。 繰り返しのクランプ作業が不要となり、放電加工の効率が向上します。 加工要求の高い場合には、多電極加工という加工方法が一般的に採用されます。 まず荒加工用電極で多数の材料をエッチングし、その後仕上げ加工用電極で仕上げ加工を行います。 仕上げ加工では、電極の損失を補うために複数の電極を考慮することもできます。
高精度が要求される加工場面で、工程の理解が不十分なために電極をXNUMX本だけで加工した場合、本来は電極の数を減らして加工効率を上げたいところですが、実際の加工工程では、大まかな処理には大きな電気パラメータを選択できないため、効率が非常に低くなります。 また、処理要件がそれほど高くない場合、複数の電極を使用して処理すると必然的に処理効率が低下します。 > 最先端の CNC テクノロジー wechat は注目に値します。
3. 電極材料の合理的な選択
電極材料の選択は、放電の効果に直接関係します。 材料の選択が適切かどうかで、最終的な吐出速度、加工精度、面粗さが決まります。 電極材料は、さまざまな種類の金型加工の実際のニーズに応じて選択する必要があります。 放電加工では通常、赤銅電極と黒鉛電極が使用されます。 多くの金型企業は、電極材料を選択する際にほとんど考慮しません。 大小の電極はすべて同じ電極材料を選択することに慣れており、これが EDM の効率に影響します。
赤銅は安定した加工状態が得られやすく、輪郭のはっきりしたキャビティが得られ、表面粗さが良好です。 一般的には損失の少ない処理条件が採用されます。 低損失処理は平均電流が小さく大電流処理には適さないため、生産性は高くありません。 グラファイト電極は、加工侵食が大きい条件下では低損失かつ高速荒加工が実現できますが、アーク放電に移行しやすい仕上げ加工では放電安定性が悪く、以下の加工条件でしか加工できません。大きな損失。
ほとんどの企業は電極材料として赤銅を使用しています。 加工経験によると、黒鉛電極を使用して鍛造金型の大きなキャビティを加工する場合、赤銅電極を使用する場合に比べて加工速度が約 1/3 短縮されます。 一部の企業はグラファイトの利点を認識しているため、グラファイト電極の選択に慣れており、金型の表面粗さがRa0 3um未満であるという要件につながります。加工機会は常に加工要件を安定して満たすことが困難であり、繰り返しの修復処理は処理効率を大幅に低下させます。 赤銅電極を選択すると問題は解決します。 電極材料を選択するときは、処理要件に従って合理的な選択を行う必要があることがわかります。
4. 適切な電極スケール量を決定する
電極スケーリングの選択では、多くの要素を考慮する必要があります。 EDM には並進加工と非並進加工の XNUMX つの方法があります。 CNC EDM工作機械は一般に並進加工を採用できますが、従来のEDM工作機械は並進ヘッドが装備されていない場合、並進加工を実行できません。 電極スケーリングの選択は、XNUMX つの処理方法間で異なります。
並進加工を使用しない場合、加工寸法は主に仕上げ加工の制御に依存します。 仕上げ加工電極のスケール量を決定する際には、所定の表面粗さを達成するための電気的パラメータの条件を考慮し、その条件における火花ギャップの大きさを決定し、電極のスケール量を決定します。決められており、一般的に片側0.02～0.06mm。 荒加工電極のスケール量は加工速度を考慮し、仕上げ加工の適度な取り代を目安として、片側0.15～0.25mm程度をとるのが一般的です。
電極並進加工を使用する場合、加工の寸法精度は放電ギャップ、電極のスケーリング、運動量の制御に依存します。 並進量を制御できるため、放電ギャップの大きさに応じて並進量を調整でき、加工寸法の制御が容易で、特に仕上げ加工において電極スケール量を比較的大きくすることができ、用途に応じて柔軟に選択できます。いくつかの特定の条件に。 一般的に荒加工では並進加工は使用せず、電極の目盛量は片側0.15～0.3mmです。 仕上げ加工には多段階の加工条件を採用し、並進法を採用することで切りくず排出性を向上させ、安定した加工を実現し、側面と底面でより均一な面粗さが得られます。 電極のスケール量は一般的に0.05～0.15mmです。
ダイ放電加工では、電極スケールが小さすぎて大きな放電条件を選択できないため、通常、加工効率が低くなります。 加工が許可される場合、荒加工電極のスケーリング量は片側0.3mmであり、選択された電気パラメータは片側2mmの場合に比べて3〜0.15倍以上高速です。 並進加工中、精密加工電極は加工状況に応じて電極スケールを適切に増加させることができ、加工速度の向上に役立ちます。 電極スケール量を増加させた後は、それに応じて放電パラメータのエネルギーを増加させる必要があり、電極スケール量をむやみに増加させると加工効率が低下することに注意する必要があります。 例えば、荒加工では電極目盛りを片側0.8mmとしますが、実加工では大きめの加工条件を選択しても、実際の放電ギャップは片側0.3mm程度となり、材料が多く残る場合があります。後続の加工の余裕がなくなり、加工効率が低下します。 NC EDM工作機械が従来の工作機械の電極のスケーリング方法に従って並進加工機能を使用しない場合、特に仕上げ加工において加工効率が低下します。 たとえば、電極のスケーリング値が片側 0.03mm の場合、加工には小さな放電パラメータしか選択できません。 荒加工の際に材料の余裕がもう少しあると、加工が不能になる可能性もあります。 電極削れ量を片側0.08mmまで増やすと、加工の放電パラメータを上げて材料の取り代を素早く除去し、平行移動機能を使用して徐々に側面を研磨することができます。 これは、円形および四角形の電極を加工する場合に特に当てはまります。 通常の加工では電極のスケール量を適度に増やしても形状への影響は少ないため、精密加工の場合は特別な処理が必要です。
5. 電極設計では「面積効果」を考慮する
「面積効果」とは、放電加工における加工面積の変化によって生じる加工速度やその他の加工指標の変化の影響です。
EDM の領域がクリティカル領域まで小さい場合、加工速度は大幅に低下します。 加工面積が小さく、単位面積当たりのパルス放電が集中しすぎるため、放電ギャップ内の電食生成物がスムーズに排出されない。 同時に、液体を除く気体現象が発生し、気体媒体中での放電処理となり、処理速度が大幅に低下します。 したがって、電極を設計する際には、加工面積が小さすぎる電極を分割せず、より一体化した電極を使用することを考慮する必要があります。 ただし、一体電極の面積が比較的大きく、加工深さが深く、切りくずの除去が困難な場合には、一体電極を複数の電極に分割してサブ加工することも検討する必要がある。 電極はキャビティの形状に応じてメインキャビティ電極とサブキャビティ電極に分けることができます。 加工時に放電が不安定になり、加工効率が悪く、精度の確保が困難になります。
2、放電加工機の調整のポイント
1. 電気的パラメータの調整
電気パラメータの選択は、処理のプロセス指標に直接影響します。 電気パラメータ調整の最終的な目的は、所定の加工サイズ、表面粗さの要件、および高い加工効率を達成することです。 電気パラメータを調整するときは、基本的に、電極の数、電極の損失、加工面の粗さの要件、電極のスケーリング、加工領域、加工の深さ、その他の要素を考慮する必要があります。
現在、NC EDM 工作機械のインテリジェントな性能は大幅に向上しています。 工作機械には、さまざまな材料を組み合わせて加工するための電気パラメータの完全なセットが多数保存されています。 プログラミング工程において、プログラミング要件に応じてプロセス条件を入力するだけで、電気パラメータを自動的に選択、設定できます。 加工中、工作機械はインテリジェント制御技術（「ファジィ制御」技術など）に依存し、コンピュータによって放電加工ギャップの状態を監視および判断し、電気パラメータを自動的に調整し、安定した放電加工を維持し、高い加工効率を実現します。 高度な EDM 工作機械のインテリジェントな電気パラメータは、一般に加工要件を満たし、機械オペレータの工作機械のスキル要件を大幅に軽減します。 従来の EDM 工作機械では、オペレータに豊富な作業経験と、加工要件に応じて電気パラメータを柔軟に設定できることが求められます。
工作機械のインテリジェント制御技術は万能ではなく、電気パラメータの手動調整の役割も無視できません。 特に、深穴加工、大きなテーパー加工、大面積加工などの特殊な加工の場合には、電気パラメータを手動で調整する必要があります。 電気パラメータを調整する場合は、工具上昇高さ、放電時間、工具上昇速度など、電気パラメータの主な仕様以外のパラメータの調整を優先する必要があります。 第二に、パルスギャップ、パルス幅、処理電流を順番に調整できます。 特殊な材質の加工にはマイナス極性加工が可能です（電極がマイナス）。 安定した加工状態を前提に、工具の浮き上がり動作や振幅を小さくし、パルスギャップを小さくし、加工電流を増やすことが加工効率の向上につながります。 ただし、不安定な加工の場合は頻繁にナイフを上げ続け、適切に大きなパルスギャップを選択しないと加工効率が低下し、さらにはアーク放電が発生して正常な加工ができなくなります。 加工経験に応じて、電気パラメータを適切かつ控えめに調整することで、正常な加工を維持し、高い加工効率を得ることができます。 > 最先端の CNC テクノロジー wechat は注目に値します。
パルス幅は加工速度に大きな影響を与えますが、一部の技術者はパルス幅が加工速度に与える影響について誤解を持っています。 パルス幅を増やすと処理速度が向上すると考える人もいますが、パルス幅を減らすと処理速度が向上すると考える人もいます。 理論的には、パルスのピーク電流が一定の場合、パルス幅が増加し、処理速度が増加します。 パルス幅がある値まで増加すると、処理速度が最も高くなります。 その後パルス幅を増加し続けると、処理速度が低下します。 しかし、実際の生産では、パルス幅を定量的に理解する必要があります。 多数の加工例によると、最高加工速度に対応するパルス幅は非常に小さい場合が多く、そのため電極損失が大きく、多くの場合には使用すべきではないことに注意する必要があります。 ただし、実際の加工においては、電極損失の低減を考慮して工作機械が選択する電気規格が一般的です。 そして、低損失加工規格ではパルス幅を大きくすると加工速度は必然的に低下します。 パルス幅を小さくすると加工速度がある程度向上します。
2.加工代の管理
NC EDM は複数の条件セグメントで加工されるため、条件セグメント間には一定の加工代が必要です。 例えば、加工に必要な深さは5mm、電極の削れ量は片側0.15mmです。 使用する電気ゲージが大から小まで 4.85 つのセクションに分かれている場合、各電気ゲージの放電ギャップに応じて送り深さと並進半径を設定します。最初のゲージの送り深さは 0.02 mm、並進半径は 4.92 mm、 0.13 番目のゲージの送り深さは 4.97 mm、並進半径は 0.17 mm、4.9 番目のゲージの送り深さは 0.1 mm、並進半径は 4.95 mm です。 条件セグメント間の取り代の管理は加工効率に大きく関係します。 加工代を適切に減らすと、特に大面積の仕上げ作業場で EDM の効率が向上します。 上の例で、最初のゲージの送り深さを 0.15 mm、並進半径 XNUMX mm、XNUMX 番目のゲージの送り深さ XNUMX mm、並進半径 XNUMX mm に変更し、XNUMX 番目のゲージは変更しない場合、加工効率をある程度向上させることができます。
NC放電加工機の自動プログラミングで与えられる取り代は、面粗さの確保を前提としたものであり、比較的控えめです。 加工効率をさらに向上させるために、自動プログラミングプログラムの取り代を加工要件に応じて手動で変更できます。 ただし、加工代を少なくするには、次の加工ゲージで前の加工ゲージを研磨できるようにする必要があるので注意が必要です。 また、小領域の処理効率を向上させるためには、処理余裕を減らすことはあまり意味がありません。
3. 並進加工の選択
並進加工はNC放電加工の重要な加工方法です。 CNC EDM 工作機械が異なれば、並進加工方法も異なります。 並進加工は、使用する工作機械に応じて柔軟かつ合理的に適用する必要があります。 NC EDM 工作機械の並進加工には、自由並進とサーボ並進の XNUMX つの加工方法があります。 意訳すると、主軸をサーボ加工すると、指定された深さに達するまで他の XNUMX 軸が同時に一定の軌跡に従って伸長することを指します。 サーボ並進とは、スピンドルが指定された深さまで加工された後、特定のトラックに従って他の XNUMX つの軸が拡大移動することを指します。 自由平行移動は一般的に浅い加工に使用されます。 加工中、叩きながら移動させることにより、切りくず除去性能が向上し、加工速度が向上し、炭素の堆積が減少します。 ただし、深い場合は処理速度が低下し、電極のコーナーロスが増加します。 サーボ変換は通常、処理深度が深い処理場面で使用されます。 底面を加工してから側面を補修します。 深度が浅い場合、自動翻訳ほどの処理効果は得られません。 キャビティ側壁の溝やリングの加工、その他XNUMX軸の平行移動等にもよく使用されます。
4. タイミング処理
NC EDM工作機械は一般にタイミング加工の機能を備えており、大面積の電極仕上げの最後のいくつかの電気パラメータの加工時間を制御するために使用できます。 仕上げ加工における電気ゲージの電食能力は非常に弱いです。 隙間の加工切粉等の影響により、加工時間が長くなったり、加工が完了しない期間が発生したりする場合があります。 ここ数条件での寸法変化は非常に小さいため、実際には必要な面粗さまで加工すれば加工を終えることができます。 経験に応じて時間指定加工方法を採用することができ、仕上げ効率を大幅に向上させることができます。
5. 立形サーボ加工の変更方法
現在、制御された放電加工機のほとんどは、横型加工と多軸連動加工を実現できます。 しかし、これらの機能は金型企業では十分に活用されていません。 工作機械の機能を最大限に発揮できれば、工作機械の加工効率を向上させることができます。 たとえば、射出成形金型の成形インサートの周囲には、比較的薄くて深い接着剤の位置があります。 これらの部分をZ軸サーボで加工すると、部分放電領域が小さく加工深さが深いため、加工中に放電不安定が発生し、加工速度が遅くなります。 加工方法を改良し、NC放電加工機の横サーボ機能を利用することで、Z軸サーボ加工に比べて数倍の加工速度が可能です。 金型の「コーナークリア加工」では加工部の面積が小さいため、吐出が不安定になる現象が発生します。 X、Y、Z軸連動方式、つまり斜め加工により、放電加工が安定し、加工効率が向上します。
3、 放電加工運転のポイント
1. 繰り返し位置決め精度の向上
ダイ放電加工機では、多くの電極を使用して加工する必要があり、位置決めを繰り返す必要があります。 実際の加工では、主に仕上げ加工で発生する繰り返し位置決め精度も放電加工の効率を左右する重要な要素です。 例えば、750回目の電極の深さが合わず2回目の加工の深さが浅くなると、1回目の加工の加工深さを確保しようとすると加工量が多くなりすぎてしまい、加工量が多くなってしまいます。仕上げ加工では電気規格を選択できないため、加工効率が低くなってしまいます。 加工経験上、0.02pxXNUMXに近い大面積加工の場合、仕上げ加工基準では深さXNUMXmmの加工にXNUMX時間以上かかります。 また、第１の電極を加工した後、第２の電極の加工位置は第１の電極とは大きく異なる。 一方が修復できなくなり、もう一方の処理量が増加し、処理効率も低下します。
電極とワークピース間の接触認識による位置決め方法は、金型企業で広く使用されています。 この位置決め方法は比較的簡単で、オペレーターにとって馴染みのあるものです。 しかし、この測位方法は誤差が大きく、安定した測位精度を確保することが困難です。 位置決めが許容範囲外であることによる加工異常が時折発生し、加工効率が低下します。 繰り返し測位の精度を向上させるために、間接測位方法を使用できます。 基準球を使用して間接位置決めを行う場合、この位置決め方法は点接触であるため、誤差を最大限になくすことができます。 現在、多くの金型企業は基準ボールによる位置決め方法を知りません。 基準球を使用して位置決めを行うと、精度の確保が容易になるだけでなく、複雑な形状のワークの場合でも芯出しが容易になり、位置決めが容易になります。 電極を基準球にセンタリングするプロセスにより、大きなストロークでの電極の移動が回避され、作業時間が節約されます。 複数のワークを加工する場合、基準球の芯出しを一度行うだけで、複数の芯出し用の電極を使用する必要がなくなり、作業時間を大幅に節約でき、特に多電極加工においてその利点が顕著になります。 繰り返し位置決めの精度を向上させるもう 3 つの最善の方法は、XNUMXR や EROWA などの急速クランプ位置決めシステムを採用することです。 電極やワークを素早く交換でき、理想的な位置決め効果が得られ、加工効率が大幅に向上します。
2. フラッシングの方法と規模
放電加工での圧力を制御し、安定した方法で切りくずを排出し、金属打ち抜きの効率を向上させ、時間通りに切りくずを排出します。 通常、オイルをフラッシングまたはポンプで注入する必要があります。 オイルフラッシング圧力を適切に高めると処理速度は速くなりますが、オイルフラッシング圧力が一定値を超えると圧力は上昇し続け、処理速度は若干低下します。
4、その他
1. 工作機械の加工性能
高効率な放電加工を実現するには、優れた放電加工機が必要です。 パルス電源は加工速度の向上に非常に重要な役割を果たします。 パルス電源の性能は放電加工の微細加工を左右し、仕上げ加工において小さな放電ギャップの条件下で安定かつ効率よく加工を完了できるかどうかを左右します。 加工における適応電源の適応調整は、高い加工効率を達成する上で重要な役割を果たします。 工作機械やインテリジェントシステムの稼働時間を短縮します。 ATC装置を搭載した全自動工作機械は人手を介さずに連続自動運転が可能で、加工効率が大幅に向上します。 工作機械の工具昇降技術も加工速度に一定の影響を与えます。 たとえば、主軸の高加速送り加工は、深く、狭く、小さな継ぎ目の加工効率を向上させる上で明らかな役割を果たします。
2. 作動流体の影響
使用流体が異なると処理速度も異なります。 現在、放電加工には合成放電加工作動油が使用されています。 放電加工用作動油は種類によって特性が異なるため、総合的に選択する必要があります。 一般に、ミラー処理時間は比較的長くなります。 粉体混合作動油を使用することで加工効率が大幅に向上します。 作動流体に導電性粉末（シリコン粉末、クロム粉末、マグネシウム粉末など）を一定割合添加することです。 > 最先端の CNC テクノロジー wechat は注目に値します。
3. ワーク材質の影響
同じ加工条件でも、選択するワーク材質が異なると加工速度も異なります。 これは主にワーク材料の物性（融点、沸点、熱伝導率、比熱容量、融解熱、ガス化熱など）に依存します。 たとえば、アルミニウムの放電加工効率は非常に高いですが、超硬合金の加工効率は非常に低いです。
5、おわりに
実際の加工では、EDM の効率に影響を与える多くの要因があります。 加工対象の特定の要件に応じて、放電加工工作機械が高い加工効率を達成できるように、プロセスのすべてのリンクを包括的に考慮して把握する必要があります。