portál uživatelů
softwarů Autodesk

Elektroerozivní obrábění, nebo CNC obrábění? Několik slov k produktivitě

Strojírenství   |   Inovace

K výrobě forem potřebujete různé výrobní procesy: většinou se vyrábějí obráběním na CNC nebo jiným subtraktivním opracováním materiálu, vedle toho se využívá i 3D tisk a elektroerozivní obrábění (EDM), které je v oboru poměrně populární.

Elektroerozivní obrábění, nebo CNC obrábění? Několik slov k produktivitě

 

Výrobci forem dnes čelí tlaku na to, aby nástroje dodávali rychleji než kdy dřív, a přestože dává elektroerozivní obrábění v mnoha případech smysl, stojí za to zvážit, jestli by někdy nebylo vhodné ho nahradit rychlejšími metodami, například CNC obráběním.

Co je elektroerozivní obrábění?

Elektroerozivní nebo také elektrojiskrové obrábění (známé pod zkratkou EDM z anglického pojmu Electric Discharge Machining) je metoda, kterou v roce 1943 v Sovětském svazu vyvinuli Boris a Natálie Lazarenkovi. Při EDM se materiál odebírá pomocí drobných elektrických výbojů mezi obrobkem a elektrodou v dielektriku. Elektroda má tvar materiálu, který je potřeba odebrat, a výboje postupně taví povrch obrobku a opracovávají ho do požadovaného tvaru.

Elektroda obvykle bývá z grafitu, používá se ale i měď, mosaz, jiné slitiny mědi a další materiály.

Výhody elektroerozivního obrábění

Tradičně se elektroerozivní obrábění používá pro své nesporné přednosti, které dlouho nešlo jinou metodou nahradit. Umí totiž:

Ostré vnitřní rohy. Jednou z největších výhod EDM je jeho schopnost vytvořit ostré rohy, pro které byste na CNC potřebovali frézu s miniaturním průměrem.

Hluboká místa formy. EDM procesy v minulosti často nahrazovaly frézování, protože se na CNC fréza nedostala tak hluboko, aby mohla formu do správného tvaru opracovat.

Velmi komplexní geometrie. Všeobecně se má za to, že elektroerozí snáze vyrobíte komplexnější tvary.

Frézování drážek. Drážky ve formách bývají úzké a poměrně hluboké – a k jejich vyřezání se často používá právě EDM.

Obrábění bez přítomnosti obsluhy. V minulosti jste na dílně mnohem raději nechali bez obsluhy běžet EDM stroj než CNC frézu.

Požadovanou povrchovou úpravu. Povrch obrobku opracovaného elektroerozivním obráběním je rovnoměrný a dokonale hladký – a EDM je tedy nutné v případě, kdy je součástí zadání kvalita povrchu.

Nevýhody elektroerozivního obrábění

Elektroerozivní obrábění se nesmí provádět v tepelně ovlivněných oblastech (tzv. HAZ), nevyužijete ho proto například u svárů.

Kvůli sčítání tolerance elektrody a upínáku, umocněnému tím, že neznáte přesnou velikost elektrické jiskry, často EDM není vhodné pro místa, která musí být obrobena s vysokou přesností.

Elektroerozivní obrábění je pomalé

Největší nevýhodou elektroeroze je časová náročnost této metody. Nejprve musíte na CNC vyfrézovat elektrodu – a často jich pro jednu operaci vyrábíte hned několik najednou, protože i elektrody se roztavují a na obrobení jednoho místa jich můžete spotřebovat hned několik. Navíc elektroerozivní obrábění kov odstraňuje pomaleji než frézování.

Elektroeroze sama o sobě je tedy pomalejší, a tak jako tak potřebujete CNC, abyste na něm připravili elektrody. Nadto je frézování grafitu poměrně prašné. Pokud nemáte CNC frézu s kvalitním odsáváním určenou přímo k frézování grafitových elektrod, musíte CNC kvůli vyčištění odstavit pokaždé, když na něm místo kovu potřebujete vyrobit elektrody.

Pokud se specializujete na výrobu forem a chcete ji zrychlit, měli byste se usilovně snažit elektroerozi maximálně nahradit CNC obráběním.

CNC frézování se sice stále úplně nehodí pro ostré vnitřní rohy, nový hardware i software už si ale snadno poradí s ostatními nedostatky, které CNC oproti EDM mívalo.

Frézování hlubokých míst

Dříve se hluboké formy obráběly elektroerozivně, i v této oblasti se ale postupně zabydlují pětiosé CNC frézy, které si s výzvou snadno poradí. Většina pětiosých fréz při výrobě forem neprovádí souvislé pětiosé obrábění, ale tříosé + dvouosé obrábění.

Operátoři a programátoři CNC strojů umí osu Z nástroje natočit tak, aby CNC dovedlo vyfrézovat i hlubokou formu – a EDM není potřeba. Moderní CAM software naštěstí rozšířil možnosti víceosého obrábění forem a zjednodušil jeho přípravu, a kupředu pokročily také samotné CNC stroje.

Úspěšné pětiosé nebo tříosé + dvouosé frézování hlubokých forem si žádá provedení detekce kolizí a také simulaci dráhy nástroje, upínáku, vřetene a dalších částí stroje, které by mohly potenciálně s obrobkem kolidovat. Tento krok se obvykle provádí buď v CAM systému, nebo pomocí simulačního softwaru třetích stran.

Frézování drážek

Když chcete do formy vyfrézovat drážky, potřebujete frézu s vysokým poměrem délky nástroje vůči jeho průměru. Takové nástroje jsou ale náchylnější k vibracím, lámání a výchylkám. Navíc vyvstává problém s tím, jak z drážky odvádět třísky.

I přesto ale může být rychlejší drážky frézovat, než je hloubit elektroerozivním obráběním. CAM systémy s funkcionalitou přímo pro frézování drážek vám usnadní programování dráhy nástroje a vyřeší situaci například sestupem podél dráhy nástroje nebo sledováním kontur drážky. V obou případech každopádně umožňuje malá axiální hloubka řezu drážky bezpečně vyfrézovat.

Použije se tepelné upínání pro zvýšení tuhosti, nástroje, které umožňují dobrý odvod třísek, a silný proud vzduchu, který s odváděním třísek pomáhá.

Komplexní geometrie

Elektroerozivní obrábění komplexních geometrií lze dnes v nejednom případě nahradit CNC obráběním, a to díky pokroku ve všech oblastech oblastech druhé zmíněné metody:

Nástroje a upínače mají díky tepelnému upínání a dalším technologiím vyšší tuhost.

Vysokorychlostní obrábění umožňuje dosahovat velmi hladkého povrchu.

Software pro CAM programování nabízí více možností a programovacích metod, včetně automatického zbytkového obrábění, které využijete při frézování komplikovaných tvarů.

Obrábění bez přítomnosti obsluhy

Představa, že necháte drahý pětiosý CNC stroj běžet bez dozoru, vás sice může děsit – přesně to ale mnozí výrobci forem dělají, aby zvýšili produktivitu a CNC více vytížili.

Zmíněný simulační software pro víceosé obrábění umí také ověřit, že při zvoleném programu nehrozí kolize a že ho lze spustit bez obsluhy. Existují i algoritmy, které po určené době automaticky vymění používané nástroje za nové, aby mohlo obrábění bez dozoru probíhat co nejdéle. To se hodí obzvlášť u rozměrných součástí.

Závěr

Frézování nabízí při výrobě forem rychlejší odebírání materiálu než elektroerozivní obrábění. Technologický pokrok v upínání nástrojů, pětiosé obrábění a CAM programování dnes umožňují frézováním na CNC mnohé EDM operace nahradit a tím zrychlit přípravu forem i dalších příslušných nástrojů.