Как заказать электроэрозионную обработку: вырезка и прошивка, файл, термообработка и заявка

Когда нужна электроэрозия

Как устроен процесс, какие бывают проволоки и электроды, какую шероховатость показывают станки — в статье «Электроэрозионная обработка: проволочная вырезка, прошивка, супердрель». Здесь — что нужно заказчику, чтобы получить деталь с первого раза.

Электроэрозии не важна твёрдость заготовки, важна электропроводность. Поэтому её заказывают, когда:

• деталь из закалённой инструментальной стали или твёрдого сплава, и размер нужен после термообработки;
• нужен сквозной контур сложной формы — матрица вырубного штампа, пуансон, вставка, шлиц, паз шириной в десятые доли миллиметра;
• нужен острый внутренний угол или полость, куда не достаёт фреза, — это задача прошивки;
• нужны малые отверстия в твёрдом материале — их прошивают супердрелью.

Uddeholm в руководстве по эрозии инструментальных сталей называет проволочную вырезку эффективной и экономичной альтернативой обычной обработке окон в вырубных и экструзионных штампах и наружных контуров пуансонов.

Когда подумать о другом маршруте. Если деталь из незакалённой стали и контур доступен фрезе, сравните два маршрута: фрезеровать до закалки и доводить после или закалить и вырезать. Спросите цех о цене обоих.

Проволочная вырезка или прошивка

Прошивка требует электрода по форме полости. Уточните, кто проектирует и изготавливает электроды и входят ли они в цену: для сложной полости это заметная часть работы.

Что указать в заявке

Файл. Для прямой вырезки нужен DXF в масштабе 1:1 с замкнутыми контурами, без размеров и рамок, и чертёж с допусками. Для конусов, ступеней и переменной высоты пришлите 3D-модель. Каталог Mitsubishi описывает функцию, которая по модели распознаёт ступени и насверленные отверстия и меняет режим, чтобы избежать обрыва проволоки и ускорить рез. Требования к чистоте DXF те же, что для лазера, — см. статью «Как подготовить DXF для лазерной резки».

Шероховатость и точность — по поверхностям. Общее «Ra 0,8 везде» заставит цех делать все проходы по всему контуру. Если точная только рабочая кромка матрицы, укажите это — остальное пройдут быстрее.

Радиусы и стартовые отверстия

Внутренние радиусы. Проволока режет с межэлектродным зазором, поэтому внутренний угол всегда скруглён радиусом не меньше половины диаметра проволоки плюс зазор. Руководство Sodick связывает это напрямую: минимальный радиус на чертеже определяет, какую проволоку ставить, — для радиуса 0,004″ нужна проволока 0,008″ или тоньше. Там же сказано, что чем больше диаметр проволоки, тем быстрее резка. Вывод для заказчика: ставьте минимальный радиус только там, где острый угол нужен по функции.

Стартовые отверстия. Замкнутый контур — окно матрицы, паз внутри детали — проволока начинает из отверстия. Укажите на чертеже, где его можно сделать: в удаляемой части или на поверхности, которая не работает. В закалённой плите отверстие прошивают супердрелью; если вы готовите заготовку сами, сверлите стартовые отверстия до закалки.

Резка у края и рядом с другими окнами. По руководству Sodick при входе с края заготовки или рядом с внутренним контуром промывка хуже, рез может стать нестабильным и мощность приходится снижать. Близко расположенные окна и узкие перемычки режутся медленнее — это нормально, но учитывайте в сроке.

Конус. Угол наклона проволоки ограничен станком и высотой. У Mitsubishi для машин серии FA максимальный угол указан вместе с высотой заготовки, например 15° при высоте 260 мм. Sodick для больших углов рекомендует более мягкую проволоку и сопла большего диаметра. Для конусной детали спросите цех, какой угол он делает на вашей высоте.

Закалённый блок: коробление и трещины

Главный риск заказчика — не шероховатость, а деталь, которая повела или треснула при вырезке.

По Uddeholm после сквозной закалки в детали остаются высокие напряжения: растягивающие у поверхности и сжимающие в сердцевине, и чем выше температура отпуска, тем они ниже. Когда проволока удаляет большой объём металла, равновесие напряжений нарушается, и деталь может покоробиться или даже треснуть. Uddeholm отмечает, что трещины обычно появляются в толстых сечениях — например, более 50 мм, и что для таких сечений важны правильная закалка и двойной отпуск.

Два способа, которые предлагает Uddeholm:

• Высокий отпуск — снижает общий уровень напряжений; подходит для марок с высокой стойкостью к отпуску.
• Предварительная выборка — до закалки насверлить несколько отверстий в удаляемой зоне и соединить их пропилом. Напряжения, освободившиеся при термообработке, уйдут в эти места, а не в вырезку.

Если закалку делает другой подрядчик, это нужно заложить в маршрут заранее: выборку делают на сырой заготовке. Для пуансонов Uddeholm рекомендует вырезать их так, чтобы направление волокна заготовки совпадало с направлением рабочего хода, — для порошковых сталей это менее важно. Как задать закалку и отпуск на чертеже — в статье «Как заказать гальванику и термообработку».

Поверхностный слой после эрозии

После любой эрозии на поверхности остаётся переплавленный слой, подробно — в основной статье об ЭЭО. По Uddeholm после проволочной вырезки слой относительно тонкий, менее 10 мкм, и трещин в нём обычно не видно. После прошивки на грубых режимах слой толще, и Uddeholm рекомендует для закалённого инструмента:

• заканчивать чистовыми режимами с малым током;
• затем шлифовать или полировать поверхность — по Uddeholm после чистовой эрозии для этого достаточно снять около 5–10 мкм — или провести отпуск при температуре примерно на 15 °C ниже исходной температуры отпуска.

Для нагруженных кромок штампов и деталей под знакопеременной нагрузкой запишите требование к слою в чертёж и договоритесь, как его проверят — обычно на шлифе контрольного образца.

Проволочные станки на воде. Каталог Mitsubishi указывает, что в воде возможна электролитическая коррозия поверхности с образованием размягчённого слоя, и описывает генератор, который её подавляет. Для точных деталей и длительной обработки спросите цех, какой генератор у станка.

Что влияет на срок и цену

Цен не приводим — только факторы.

• Площадь реза. Производительность вырезки производители указывают в мм²/мин — это длина контура, умноженная на высоту. При одной скорости в мм²/мин деталь с тем же контуром, но выше, режется дольше.
• Число проходов. Первый проход снимает металл, чистовые дают точность и шероховатость. Каждый проход — ещё один обход контура.
• Диаметр проволоки. Тонкая проволока нужна для малых радиусов, но режет медленнее.
• Наклон и переменная высота — сложнее программа и режим.
• Стартовые отверстия — отдельная операция на супердрели.
• Подготовка — установка, выверка по базам, закрепление каждой детали; для партии мелких деталей — резка пакетом.
• Электроды для прошивки и их износ.
• Контроль — измерение на КИМ, протоколы, шлиф.

Частые ошибки

• Острые углы везде, хотя функционально нужен один.
• Общая шероховатость на все поверхности вместо требований к рабочим.
• Нет места под стартовое отверстие или оно попадает на рабочую поверхность.
• Закалка толстого блока без предварительной выборки — риск коробления и трещины при вырезке.
• Не указаны базы — цех выверит контур по своим поверхностям, и они не совпадут с вашими.

Как принять детали

Проверьте размеры и радиусы по чертежу; для окон матриц и пуансонов — сопряжение по зазору, если он задан. Шероховатость — профилометром или образцами сравнения, см. «Как измерить шероховатость». При требовании к поверхностному слою — протокол по шлифу. Закалённые детали осмотрите на трещины, особенно у острых углов и тонких перемычек. Общий порядок — в статье «Как принять детали от цеха».