التصنيع الآلي للسلك EDM

ما هو التصنيع الآلي السلكي بالإدارة الآلية السلكية؟

تستخدم ماكينات التفريغ الكهربائي السلكي (EDM) تفريغات نابضة لتآكل المعادن، مما يتيح تصنيع الآلات الدقيقة غير المتصلة بالقطع السلكي/الأشكال الهندسية المعقدة. وبناءً على سرعة السلك الكهربائي وخصائص العملية، يتم تصنيف هذه التقنية إلى ثلاثة أنواع رئيسية: سلك عالي السرعة (WEDM-HS)، وسلك متوسط السرعة (WEDM-CS)، وسلك منخفض السرعة (WEDM-LS).

يُظهر كل منها اختلافات متميزة في كفاءة التصنيع الآلي والدقة والتكلفة ومجالات التطبيق، وتشكل مجتمعةً سلسلة تكنولوجية كاملة تمتد من التصنيع الآلي الخام إلى تصنيع المكونات فائقة الدقة.

I. المبادئ الفنية ومقارنة المعلمات الأساسية

1. سلك عالي السرعة (WEDM-HS): وضع "أولوية الكفاءة" للإزالة السريعة

سرعة تغذية السلك: 8-10 م/ثانية (حركة متكررة لسلك الموليبدينوم). تقلل الدورات المتكررة عالية التردد للسلك الكهربائي من تكاليف المواد المستهلكة.

دقة المعالجة: ± 0.01-0.03 مم. خشونة السطح Ra 2.5 - 3.5 ميكرومتر بسبب الاهتزاز الناتج عن الحركة عالية السرعة، مما يتطلب صقلًا لاحقًا.

المعلمات النموذجية: عرض النبض 100-200 ميكرو ثانية، ذروة التيار 100-150 أمبير، سرعة القطع 50-400 مم/الدقيقة.

القيود التقنية: تترك عملية القطع بتمريرة واحدة خطوطًا واضحة على الأسطح الميكانيكية، مما يجعلها غير مناسبة لمتطلبات التشطيبات العالية.

2. الآلة الإلكترونية للقطع السلكي المتوسط (WEDM-CS): "نهج الموازنة" للقطع السلكي المركب

سرعة تغذية الأسلاك: 1-10 م/ثانية (ضبط سرعة متغيرة). يتم استخدام سرعة عالية (8-10 م/ثانية) أثناء التخشين لتحقيق الكفاءة، والتحول إلى سرعة منخفضة (1-3 م/ثانية) أثناء التشطيب لتحقيق الدقة.

دقة التصنيع: ± 0.005-0.01 مم. تحقيق خشونة السطح Ra 0.65-1.5 ميكرومتر من خلال ثلاث مراحل قطع أو أكثر (القطع الخشن ← التشذيب الدقيق ← الصقل).

المعلمات النموذجية: ذروة تيار مرحلة التخشين 80-120 أمبير؛ ذروة تيار مرحلة التشطيب 10-20 أمبير؛ عرض النبضة 1-10 ميكروثانية.

اختراق تقني: يستخدم نظام التحكم المؤازر ذو الحلقة المغلقة الذي يضبط شد السلك الكهربائي وموضعه من خلال التغذية الراجعة في الوقت الحقيقي، مما يحد من تشوه المواد في حدود 0.005 مم.

3. سلك بطيء (WEDM-LS): "الثورة الدقيقة" للحركة الأحادية الاتجاه منخفضة السرعة

سرعة تغذية الأسلاك: 0.001-0.2 م/ث (حركة الأسلاك النحاسية أحادية الاتجاه)، باستخدام أقطاب كهربائية أحادية الاستخدام للتخلص من الأخطاء الناتجة عن التآكل.

دقة المعالجة: ± 0.001-0.005 مم، وخشونة السطح Ra 0.1-0.8 ميكرومتر، مما يحقق تشطيبات تشبه المرآة.

المعلمات النموذجية: عرض النبضة 1-10 ميكروثانية، ذروة التيار 5-20 أمبير، سرعة القطع 0.1-1 مم/دقيقة.

المزايا التقنية: يستخدم مزود طاقة نبضي غير كهربائي للتحكم في سماكة طبقة تعديل السطح التي تقل عن 2 ميكرومتر، مما يوفر مقاومة تآكل فائقة على حواف مثقاب الكربيد مقارنةً بالطحن الميكانيكي.

ثانياً. مجالات التطبيق وتحليل سيناريو الإنتاج

1. قطع الأسلاك بسرعة عالية: مناسب للإنتاج الضخم

التطبيقات النموذجية:

التصنيع الآلي الخشن للمكونات الميكانيكية: فراغات قوالب ختم السيارات، وتشكيل شفرات القص.

مكونات هيكلية منخفضة الدقة: أجزاء الكماشة، وتركيبات الأدوات البسيطة.

سيناريوهات الإنتاج:

خفضت إحدى الشركات المصنعة للأجهزة وقت المعالجة للقطعة الواحدة لمبيت ضاغط مكيف الهواء من 45 دقيقة (الطحن التقليدي) إلى 8 دقائق، مما أدى إلى زيادة استخدام المعدات بمقدار 60%.

حقق مصنع القوالب في تشجيانغ إنتاجًا يوميًا يبلغ 200 قالب ختم عبر قطع الأسلاك عالي السرعة - مما أدى إلى زيادة الكفاءة عن الطرق التقليدية.

2. ماكينة EDM للقطع السلكي متوسطة السرعة: تصنيع دقيق فعال من حيث التكلفة

التطبيقات النموذجية:

تصنيع القوالب: التشطيب الدقيق لقوالب حقن البلاستيك وقوالب الصب بالقالب.

الفضاء الجوي: القطع الكنتوري لهياكل دعم الطائرات وموصلات المركبات الفضائية.

الأجهزة الطبية: التشكيل الدقيق للشفرات الجراحية وزراعات العظام.

سيناريوهات الإنتاج:

يستخدم مصنع إلكترونيات القطع السلكي متوسط السرعة لمعالجة إطارات الهواتف المعدنية. من خلال عملية قطع من ثلاث خطوات، تم تقليل خشونة السطح من Ra3.2 ميكرومتر إلى Ra0.8 ميكرومتر، مما أدى إلى زيادة معدلات الإنتاجية من 78% إلى 95%.

تستخدم إحدى الشركات المصنعة للمكونات الفضائية قطع الأسلاك متوسطة السرعة لشفرات سبائك التيتانيوم. ويقلل التحكم في الأسلاك متغيرة السرعة من المنطقة المتأثرة بالحرارة، مما يعزز قوة إجهاد المواد بمقدار 15%.

3. ماكينة EDM بقطع الأسلاك البطيئة: تصنيع عالي الدقة في نهاية المطاف

التطبيقات النموذجية:

قوالب أشباه الموصلات: تصنيع البنية المجهرية لقوالب إطار الرصاص وقوالب تغليف الرقائق.

نقل دقيق: قطع التروس عالية الدقة والعتاد الدودي الجانبي للعتاد الدودي.

المكونات البصرية: قوالب العدسات اللاكروية، وتصنيع تجويف العدسة ذات التركيز البؤري بالليزر.

سيناريوهات الإنتاج:

استخدمت إحدى شركات أشباه الموصلات قطع سلك بطيء السرعة لقوالب تقطيع الرقاقات مقاس 12 بوصة. وباستخدام سلك قطب كهربائي مقاس 0.02 مم، حققوا تفاوتًا في عرض الفتحة يبلغ ± 0.002 مم مع عمر أداة يصل إلى 500,000 ضربة.

استخدم مصنع ألماني للماكينات الدقيقة قطع الأسلاك بطيء السرعة لتروس الساعات. قللت تقنية التبادل السلكي المزدوج من وقت المعالجة من 8 ساعات إلى 3 ساعات مع الحفاظ على خشونة السطح عند Ra 0.05 ميكرومتر.

تمثل تقنيات القطع السلكي عالي السرعة ومتوسط السرعة وبطيء السرعة على التوالي السعي النهائي لتحقيق الكفاءة والتكلفة والدقة في القطع السلكي لآلة EDM. يفي القطع السلكي عالي السرعة بمتطلبات التصنيع الأساسية من خلال الإنتاج الضخم منخفض التكلفة، بينما يحقق القطع السلكي متوسط السرعة توازنًا بين التكلفة والأداء من خلال حركة الأسلاك المركبة وتقنيات القطع متعدد الممرات.

يحدد القطع السلكي بطيء السرعة معايير التصنيع المتطورة بدقة على مستوى النانومتر. من خلال دمج التحكم الذكي والتصنيع الآلي المركب وتقنيات التصنيع الخضراء، يتطور القطع السلكي باستخدام EDM من طريقة معالجة واحدة إلى خلايا تصنيع ذكية، مما يوفر دعمًا تكنولوجيًا مهمًا للصناعات الاستراتيجية مثل الفضاء وأشباه الموصلات والأجهزة الطبية.