Lavorazione a filo edm

Che cos'è la lavorazione a filo edm?

La lavorazione a scarica elettrica (EDM) a filo impiega scariche pulsate per erodere il metallo, consentendo una lavorazione di precisione senza contatto di geometrie complesse tagliate a filo. In base alla velocità del filo elettrodico e alle caratteristiche del processo, questa tecnologia è classificata in tre tipi principali: Filo ad alta velocità (WEDM-HS), filo a media velocità (WEDM-CS) e filo a bassa velocità (WEDM-LS).

Ognuno di essi presenta differenze distinte in termini di efficienza di lavorazione, precisione, costi e campi di applicazione, formando nel complesso una catena tecnologica completa che va dalla lavorazione grezza alla produzione di componenti ultraprecisi.

I. Principi tecnici e confronto dei parametri fondamentali

1. Filo ad alta velocità (WEDM-HS): Modalità "Efficiency-Priority" per una rimozione rapida

Velocità di avanzamento del filo: 8-10 m/s (movimento ripetitivo del filo di molibdeno). I cicli ripetitivi ad alta frequenza del filo elettrodico riducono i costi dei materiali di consumo.

Precisione di lavorazione: ±0,01-0,03 mm. Rugosità superficiale Ra 2,5-3,5 μm dovuta alle vibrazioni del movimento ad alta velocità, che richiede una successiva lucidatura.

Parametri tipici: Larghezza dell'impulso 100-200μs, corrente di picco 100-150A, velocità di taglio 50-400 mm/min.

Limitazioni tecniche: Il processo di taglio a passaggio singolo lascia evidenti striature sulle superfici lavorate, rendendolo inadatto a requisiti di alta finitura.

2. EDM a filo medio (WEDM-CS): L'"Approccio di bilanciamento" del taglio a filo composito

Velocità di avanzamento del filo: 1-10 m/s (regolazione variabile della velocità). L'alta velocità (8-10 m/s) viene utilizzata durante la sgrossatura per garantire l'efficienza, passando alla bassa velocità (1-3 m/s) durante la finitura per ottenere la precisione.

Precisione di lavorazione: ±0,005-0,01 mm. Raggiunge una rugosità superficiale Ra 0,65-1,5 μm attraverso tre o più fasi di taglio (sgrossatura → rifinitura fine → lucidatura).

Parametri tipici: Corrente di picco dello stadio di sgrossatura 80-120 A; corrente di picco dello stadio di finitura 10-20 A; larghezza dell'impulso 1-10 μs.

Novità tecnica: Utilizza un sistema di servocontrollo ad anello chiuso che regola la tensione e la posizione del filo dell'elettrodo attraverso un feedback in tempo reale, limitando la deformazione del materiale entro 0,005 mm.

3. Filo lento (WEDM-LS): La "rivoluzione di precisione" del movimento unidirezionale a bassa velocità

Velocità di avanzamento del filo: 0,001-0,2 m/s (movimento unidirezionale del filo di rame), con elettrodi monouso per eliminare gli errori dovuti all'usura.

Precisione di lavorazione: ±0,001-0,005 mm, rugosità superficiale Ra 0,1-0,8 μm, per ottenere finiture a specchio.

Parametri tipici: Larghezza dell'impulso 1-10 μs, corrente di picco 5-20 A, velocità di taglio 0,1-1 mm/min.

Vantaggi tecnici: Utilizza un'alimentazione a impulsi non elettrolitica per controllare lo spessore dello strato di modifica superficiale al di sotto di 2μm, offrendo una resistenza all'usura superiore sui bordi dei punzoni in carburo rispetto alla rettifica meccanica.

II. Domini di applicazione e analisi dello scenario di produzione

1. Taglio del filo ad alta velocità: Adatto alla produzione di massa

Applicazioni tipiche:

Lavorazione grossolana di componenti meccanici: sbozzi per stampi automobilistici, preformatura di lame di tranciatura.

Componenti strutturali di bassa precisione: Pezzi di pinze, attrezzature semplici.

Scenari di produzione:

Un produttore di elettrodomestici ha ridotto il tempo di lavorazione di un singolo pezzo per gli alloggiamenti dei compressori dei condizionatori d'aria da 45 minuti (fresatura tradizionale) a 8 minuti, aumentando l'utilizzo delle attrezzature di 60%.

Una fabbrica di stampi di Zhejiang ha raggiunto una produzione giornaliera di 200 stampi di tranciatura grazie al taglio a filo ad alta velocità, triplicando l'efficienza rispetto ai metodi tradizionali.

2. Elettroerosione a filo a media velocità: produzione di precisione a costi contenuti

Applicazioni tipiche:

Produzione di stampi: Finitura di precisione di stampi per iniezione di plastica e stampi per pressofusione.

Aerospaziale: Taglio dei contorni delle strutture di supporto degli aerei e dei connettori dei veicoli spaziali.

Dispositivi medici: Formatura di precisione di lame chirurgiche e impianti ortopedici.

Scenari di produzione:

Una fabbrica di elettronica impiega il taglio a filo a media velocità per lavorare le cornici metalliche dei telefoni. Attraverso un processo di taglio in tre fasi, la rugosità superficiale è stata ridotta da Ra3,2μm a Ra0,8μm, aumentando i tassi di rendimento da 78% a 95%.

Un produttore di componenti aerospaziali utilizza il taglio a filo a media velocità per le lame in lega di titanio. Il controllo del filo a velocità variabile ha ridotto al minimo la zona colpita dal calore, migliorando la resistenza alla fatica del materiale di 15%.

3. Elettroerosione a filo lento: produzione di alto livello per la massima precisione

Applicazioni tipiche:

Stampi per semiconduttori: Lavorazione della microstruttura per stampi lead frame e stampi per il confezionamento di chip.

Trasmissione di precisione: Taglio ad alta precisione del profilo di ingranaggi e viti senza fine.

Componenti ottici: Stampi per lenti asferiche, lavorazione della cavità delle lenti di messa a fuoco al laser.

Scenari di produzione:

Un'azienda di semiconduttori ha impiegato il taglio a filo a bassa velocità per stampi di taglio a cubetti di wafer da 12 pollici. Utilizzando un filo elettrodico da 0,02 mm, si sono ottenute tolleranze di larghezza della scanalatura di ±0,002 mm con una durata dell'utensile di 500.000 corse.

Una fabbrica tedesca di macchinari di precisione ha impiegato il taglio a filo a bassa velocità per gli ingranaggi degli orologi. La tecnologia di scambio a doppio filo ha ridotto il tempo di lavorazione da 8 ore a 3 ore, mantenendo la rugosità superficiale a Ra 0,05μm.

Le tecnologie di taglio a filo ad alta velocità, a media velocità e a bassa velocità rappresentano rispettivamente l'ultima ricerca di efficienza, costi e precisione nel taglio a filo per elettroerosione. Il taglio a filo ad alta velocità soddisfa le esigenze produttive di base attraverso una produzione di massa a basso costo, mentre il taglio a filo a media velocità raggiunge un equilibrio tra costi e prestazioni grazie al movimento composito del filo e alle tecniche di taglio a passate multiple.

Il taglio a filo a bassa velocità definisce gli standard di produzione di fascia alta con una precisione a livello nanometrico. Grazie all'integrazione di controllo intelligente, lavorazione composita e tecnologie di produzione ecologica, il taglio a filo EDM si sta trasformando da un singolo metodo di lavorazione in celle di produzione intelligenti, fornendo un supporto tecnologico fondamentale per industrie strategiche come quella aerospaziale, dei semiconduttori e dei dispositivi medici.