Ekologie Elektroerozivního Obrábění

Kdybychom se dotázali většiny laické veřejnosti, co si představuje pod pojmy EDM a WEDM, asi by nám málokdo dokázal dát uspokojivou odpověď. Přesto však na počátku výroby dnes již téměř všech předmětů denní potřeby stojí právě tato technologie a bez ní bychom museli velmi mnoho „obyčejných“ věcí oželet. Představíme-li si jakýkoli výrobní proces nebo výrobu libovolného předmětu, určitě nebudeme nic namítat proti tvrzení, že k ní potřebujeme nástroj.

Co to tedy vlastně je?

Technologie EDM (Electric Discharge Machining), čili elektrojiskrové obrábění a jeho odnož WEDM - elektrojiskrové drátové řezání - je dnes již běžným vybavením nástrojáren, tedy výrobních závodů zabývajících se zhotovováním forem na vstřikování plastů a lití kovů pod tlakem a nástrojů na tvarování a vystřihování plechů.

Jak to funguje?

Samotný fyzikální proces je velmi zajímavý. Vlastní obrábění probíhá na dvou elektrodách ponořených do kapaliny s vysokým elektrickým odporem. Jednu z elektrod tvoří vlastní obrobek, druhou je pak samotný nástroj, v případě drátových řezaček nejčastěji mosazný drát. Vlastní výboj vznikne v místě nejsilnějšího napěťového pole. Kladné a záporné ionty zvyšují svou rychlost, která vede k vytvoření vodivého kanálu. Působením výboje mezi elektrodami dochází k mnohačetným srážkám částic až ke vzniku plasmového pásma o teplotách 3000 až 12 000 °C. V tomto pásmu se obráběný materiál dílem odtaví a dílem odpaří. Jak bylo již řečeno, obrábět elektroerozí lze veškeré elektricky vodivé materiály.

Nejpřesnější technologie

Od počátku vývoje, tedy od 50. let minulého století, patřily elektroerozivní stroje k vysoce přesnému obrábění. Některé typy byly určeny přímo pro hodinářský průmysl. S nástupem NC řízení a drátového řezání se tato technologie dostala na špičku v přesnosti strojního obrábění. Přesnost řezané kontury se u špičkových strojů pohybuje v řádu tisícin milimetru a kvalita řezaného povrchu dosahuje parametrů broušené plochy. Nejběžněji používaný mosazný řezací drát má průměr 0,25 mm. Nejkvalitnější japonské drátové řezačky Sodick však dnes umí řezat drátem o průměru až 0,02 mm. Elektroerozivní vyvrtávačky tohoto výrobce umožňují vrtat přesné mikrootvory o průměru až 0, 015 mm. Pro vznikající obory nanotechnologií je tato technologie naprosto nezastupitelná. Příkladem z opačného konce může být třeba použití elektroerozivních hloubiček v gumárenském průmyslu při výrobě forem na pneumatiky osobních, nákladních i speciálních vozidel, některé až o průměru 3 m. Při elektroerozivním obrábění nevzniká nežádoucí pnutí uvnitř materiálu.

Nejen přesnost, ale především rentabilita a ekologie

Protože u elektroeroze neexistuje opotřebení nástroje v běžném slova smyslu, odpadá i nutnost periodické péče o nástroj, jeho častá kontrola a výměna. Kvalitní elektroerozivní stroje jsou vesměs v základní konfiguraci schopné obrábět ve čtyřosém režimu. Toto řešení umožňuje plnit náročné požadavky designérů a jednoduchým způsobem, pouze při použití jednoho stroje, obrábět vysoce komplikované tvary. Ve srovnání s konvenčním obráběním odpadá nutnost tvorby náročných technologických postupů, vícenásobných operací, nutnost stálého přepínání obráběných kusů a výroba komplikovaných přípravků. Některé tvary obrobků jsou dokonce bez použití elektroerozivní technologie prakticky nevyrobitelné. Navíc jsou tyto stroje vysoce autonomní.

Čtěte také: Životní prostředí Petrohradu

Pro případ komplikovaného obrábění s velkým počtem tvarových kontur na jednom obrobku (složité lisovací nástroje) nebo sériové výroby, nabízí se možnost nasadit velkokapacitní cívky drátu (až 50 kg). V tomto případě je stroj schopen pracovat bez dozoru obsluhy až několik dní. Pro případ velkosériové výroby lze stroje vybavit paletizačním systémem, který spolu s robotickou výměnou palet s obrobky zajistí nepřetržitý a zcela bezobslužný provoz 24 h denně po 7 dnů v týdnu. Využití paletizačního systému umožňuje nejen sériovou výrobu stejného produktu, ale poskytuje uživateli velmi široké možnosti při okamžitě nutných změnách ve výrobě. Výrobu jednoho typu obrobku je možné kdykoli přerušit a po výměně za paletu s jiným, tvarově odlišným obrobkem a změně příslušného obráběcího programu začít výrobu úplně jinou. K výrobě prvního typu se pak můžeme v libovolném čase vrátit.

Výroba na elektroerozivních strojích je čistá, kromě pracovního drátu, který je odváděn k recyklaci, prakticky bezodpadová a není ani energeticky náročná. Pracovní příkony se pohybují kolem 10 - 15 kWh.

Software pro EDM

Jednou z výhod Cimatronu, CAD/CAM řešení určeného pro konstrukci a výrobu forem, jsou jeho nadstandardní možnosti spojené s tvorbou elektrod a programováním EDM strojů. Svým uživatelům tak usnadňuje a urychluje tuto často technicky i časově náročnou etapu výroby nástrojů. Pro konstrukci elektrod disponuje Cimatron specializovaným modulem s funkcemi, které výrazně usnadňují práci konstruktéra. Velkou pomocí je možnost použití šablon s možností zpětně zasáhnout do použitých funkcí. Přestože využití šablon může být problematické u tvarově složitých elektrod, i v těchto případech je šablona přínosem. V CAD prostředí Cimatronu konstruktér doplňuje pokyny a informace pro hloubicí proces, a to ihned po dokončení elektrody.

Ve spolupráci s PENTA TRADING byl vyvinut speciální profil Nastavení EDM pro jejich elektroerozivní hloubicí stroje PENTA CNC, a tak lze přímo ze Cimatronu generovat NC kód, který nese nejen hloubicí data, ale i nájezdové trajektorie, výjezdy do bezpečné roviny pro přejezd elektrody do další lokace hloubení, vyvolávání dalších maker, která mohou vykonávat nejrůznější činnosti, od odeslání informační SMS o dokončení programu, až po vypuštění vany stroje. Cílem přípravy procesu hloubení už v rámci CAD řešení je bezobslužný provoz hloubičky, kdy obsluha stroje na konci směny připraví elektrody do zásobníku podle podkladových dat a po zaměření obrobku nahraje a spustí program.

S pomocí softwaru Dexios je možné například načítat data pro korekce elektrod ze CMM stroje. Obráběcí proces elektrody plynule navazuje na konstrukci, a to primárně díky datům, která konstruktér zadal. Data jsou přenesena do prostředí obrábění a automaticky vložena do procedur. Programátor NC procesů tedy nemusí zadávat podrozměr ručně, čímž odpadá další okamžik, kdy může dojít k lidské chybě. Pokud je potřeba vyrobit více typů elektrod, stačí naprogramovat jeden a následně celý program duplikovat se změnou nastavení typu elektrody. Díky tomu je opět ušetřen čas programátora.

Čtěte také: Ekologické aspekty vody v podniku

Cimatron umožňuje také vkládání šablon NC procedur, a to buď samostatně jednu po druhé, nebo jako připravenou posloupnost od hrubování, po dokončení a čištění. Dexios Lite slouží jako páteřní systém pro řízení a optimalizaci procesu hloubení, přičemž úzce spolupracuje s CAD/CAM softwarem Cimatron a hloubicím strojem společnosti PENTA TRADING. Dexios zajistí načtení dat z funkce Nastavení EDM v Cimatronu. Po jejich importu umožňuje přidávání nebo načítání dalších informací například korekce elektrody z CMM stroje nebo přiřazení držáku elektrody. Tím je zajištěna kompletní příprava projektu před samotným hloubením.

Během procesu hloubení Dexios řídí automatizovaný chod hloubicího stroje včetně výměny elektrod. Umožňuje současné obrábění více totožných dílů nebo různých dílů na jednom stroji, což zvyšuje efektivitu výroby. Obsluha hloubicího stroje se zaměřuje pouze na přípravu, jako je upínání dílů a vkládání elektrod do zásobníků robota nebo zásobníku stroje, pokud robot není nainstalován, ale nemusí manuálně zadávat nájezdové informace ani podrozměry.

V závislosti na používaném CMM stroji může být proces načítání a měření automatizován. V prvním kroku může být vytvořen interface mezi CMM strojem a Dexiosem, který zajistí přenos naměřených korekčních dat. Alternativně může být vytvořen interface i mezi Cimatronem a CMM stroje. Ten může otevřít možnost programování procesu měření v Cimatronu. V Cimatronu lze také programovat proces měření, který probíhá přímo na EDM stroji. Toto měření může být použito k ověření ustavení dílu ve stroji nebo k nastavení USS.

Nástrojárna Peartec používá CAD/CAM Cimatron od roku 2020 pro konstrukci a frézování elektrod, frézování forem a postupně na něj přechází i při konstrukci forem. V Peartecu je to nyní software Dexios, který kontroluje každý krok procesu hloubení. Posílá data do hloubicích strojů a ovládá spouštění programů.

Čtěte také: Nerezová ocel a životní prostředí

tags: #ekologie #elektroerozivní #obrábění

Oblíbené příspěvky:

• Více o ILNO
• Ekologické praní silně znečištěného prádla
• Udržitelnost Nespresso
• Turecká riviéra: Alanya
• Zajímavosti z podmořského světa