Điều làm tôi choáng váng khi lần đầu tiên tôi học nó
Gia công phóng điện (viết tắt là EDM vì không ai nói đầy đủ) sử dụng điện để cắt kim loại. Không phải là một công cụ quay. Không phải laze. Chỉ là... tia lửa.
Những tia sét được điều khiển cực nhỏ.
Tôi biết điều đó nghe có vẻ giống như tôi đang bịa ra nhưng tôi thề đó thực sự là những gì đang diễn ra. Bạn có một điện cực (dụng cụ) và phôi gia công (thứ bạn đang cắt), và có một khoảng cách nhỏ giữa chúng chứa đầy chất lỏng điện môi (thường là dầu hoặc nước khử ion), và bạn chỉ cần... hạ gục nó. Hơn và hơn nữa. Hàng ngàn lần mỗi giây. Mỗi tia lửa làm bay hơi một lượng nhỏ kim loại.
Đồng nghiệp của tôi, Jake (Jake khác với bất kỳ Jake nào khác mà tôi đã đề cập, rõ ràng là chúng tôi có rất nhiều Jake) đã cố gắng giải thích điều này với tôi vào ngày thứ hai và tôi nghĩ anh ấy đang chơi khăm tôi. “Chúng ta cắt thép bằng điện à?” Vâng anh bạn. Hoang dã.
Tại sao điều này lại tồn tại (Bởi vì việc gia công thông thường vẫn hoạt động tốt phải không?)
Vấn đề là thế này -- gia công truyền thống sử dụng máy cắt quay. Máy phay, máy tiện, tất cả những thứ đó. Hoạt động tốt cho hầu hết mọi thứ.
Nhưng nếu phần của bạn là:
Vật liệu siêu cứng (như cacbua hoặc thép công cụ cứng)
Hình dạng thực sự phức tạp với các góc hẹp
Những bức tường mỏng có thể bị uốn cong hoặc gãy khi có lực cắt
Có các tính năng bên trong mà dụng cụ kéo sợi không thể tiếp cận được
Đó là lúc EDM xuất hiện. Bởi vì nó không chạm vào bộ phận một cách vật lý (luôn có khoảng trống nhỏ đó) nên không có lực cắt. Và bởi vì nó là điện nên nó không quan tâm vật liệu cứng đến mức nào -- nếu nó dẫn điện, bạn có thể tạo ra EDM cho nó.
Tôi nhớ chúng tôi đã nhận công việc này, khách hàng muốn có những kênh làm mát nhỏ này bên trong một khuôn thép cứng. Giống như những đoạn có đường kính 0,020" xoắn và xoay. Không có cách nào để khoan, không có cách nào để phay. Nhưng với EDM? Chúng tôi đã làm được. Mất rất nhiều thời gian nhưng chúng tôi đã làm được.
(Chà, về mặt kỹ thuật, anh chàng Steve giàu kinh nghiệm hơn của chúng tôi đã làm điều đó. Tôi quan sát và cố gắng không chạm vào bất cứ thứ gì vì đây giống như tháng thứ 2 đối với tôi.)
Các loại EDM (và có nhiều loại)
Wire EDM (Những gì tôi dành phần lớn thời gian của mình)
Điều này giống như... được rồi, hãy tưởng tượng một chiếc cưa vòng, nhưng thay vì lưỡi dao, có một sợi dây đồng mỏng (đường kính thường là 0,010", đôi khi mỏng hơn, đôi khi dày hơn). Và thay vì cắt bằng cưa, nó cắt bằng tia lửa điện.
Dây di chuyển qua bộ phận, liên tục cấp dây mới để bạn luôn cắt bằng điện cực mới. Dây điện đã qua sử dụng được thu gom vào thùng và bạn bán nó cho người thu mua phế liệu. Tôi đoán là chúng tôi nhận được khoảng 200 đô la mỗi tháng cho dây đã qua sử dụng, điều này thật tuyệt.
Cửa hàng của chúng tôi có hai máy EDM dây:
Mitsubishi MV2400R (chiếc trong ảnh, được mua đã qua sử dụng vào năm 2019 với giá khoảng 85 nghìn đô la, tôi nghĩ vậy? Có thể là 90 nghìn đô la)
Sodick AQ327L (mới hơn, 2022, tính phí cho chúng tôi... Tôi muốn nói là 180 nghìn đô la nhưng đừng báo giá cho tôi về điều đó)
Wire EDM rất phù hợp cho:
Cắt xuyên qua- (cắt xuyên suốt một phần)
Công việc đấm và chết
Các bộ phận chính xác có dung sai chặt chẽ (chúng tôi thường xuyên giữ ±0,0002")
Các bộ phận mà bạn cần bề mặt hoàn thiện thực sự tốt
Nhược điểm:
CHẬM. Giống như thực sự chậm. Cắt thép cứng dày có thể là 1-2 inch vuông mỗi giờ.
Đứt dây. Ôi trời dây đứt rồi. Bạn đang đi được nửa chặng đường cắt giảm 6 giờ vàbúng taydây bị đứt và bây giờ bạn phải nối lại và bắt đầu lại (à, chưa hoàn toàn kết thúc, bạn thường có thể tiếp tục, nhưng vẫn khó chịu kinh khủng)
Hệ thống điện môi cần được bảo trì liên tục nếu không nó sẽ hoạt động kém
Sinker EDM (Ram EDM, Plunge EDM, Dù Bạn Gọi Nó Là Gì)
Đây là nơi bạn có một điện cực có hình dạng (thường là đồng hoặc than chì) và bạn "nhúng" nó vào phôi, đốt cháy vật liệu để tạo ra một khoang.
Chúng tôi có một tàu chìm trong xưởng -- Makino EDNC43 cũ hơn. Mua nó đã qua sử dụng, tôi nghĩ nó từ năm 2008 hay gì đó. Chi phí có lẽ là... $35k? Nó hoạt động tốt nhưng chậm hơn những cái mới hơn.
Đây là những gì bạn sử dụng cho:
Khoang khuôn
Hình dạng 3D phức tạp
Lỗ mù và túi
Khắc (mặc dù bây giờ có nhiều cách tốt hơn để làm điều này)
Điều đáng chú ý với máy khoan EDM là bạn cần làm điện cực trước. Vì vậy, nếu bạn cần tạo một khoang khuôn phức tạp, trước tiên bạn phải gia công một điện cực bằng đồng hoặc than chì theo hình dạng chính xác mà bạn muốn (nhưng ngược/nghịch đảo), SAU ĐÓ bạn sử dụng điện cực đó để đốt khoang vào thép.
Nó giống như... những bước bổ sung. Nhưng đôi khi đó là cách duy nhất để làm điều gì đó.
Công việc EDM chìm đầu tiên của tôi là tạo ra một chiếc túi hình vuông đơn giản. Tôi phải thử 3 lần vì tôi liên tục làm hỏng phép tính bù điện cực. Steve thấy tôi đang đứng trước máy với vẻ bối rối và nói "bạn có tính đến việc cắt quá mức không?" và tôi giống như "cái gì?"
Thời gian tốt đẹp. (Không hẳn, tôi cảm thấy mình như một thằng ngốc.)
EDM Lỗ Nhỏ (Khoan EDM)
Chúng tôi không có những thứ này nhưng tôi đã sử dụng chúng ở các cửa hàng trước đây. Về cơ bản, tạo ra các lỗ sâu nhỏ bằng cách sử dụng ống đồng hoặc đồng thau quay làm điện cực.
Tuyệt vời cho các lỗ khởi động (đối với dây EDM), lỗ làm mát trên khuôn, vòi phun nhiên liệu, tất cả những thứ đó. Có thể khoan các lỗ có đường kính nhỏ tới 0,008", đôi khi nhỏ hơn.
Những chiếc máy này tương đối rẻ - khoảng 30-40 nghìn đô la mới cho một chiếc cơ bản. Nhưng chúng tôi vẫn chưa cần một chiếc vì chúng tôi có thể thuê ngoài công việc khoan lỗ không thường xuyên với giá rẻ hơn so với việc sở hữu một chiếc máy.
Nó nhanh như thế nào? (Spoiler: Không nhiều lắm)
Đây chính là phần khiến những khách hàng không hiểu rõ về EDM cảm thấy thất vọng.
Cắt thô dây EDM bằng thép: có thể 10-20 inch vuông mỗi giờ (tùy thuộc vào độ dày và cài đặt) Cắt lướt (các đường hoàn thiện để có độ bóng bề mặt tốt hơn): chậm hơn, chẳng hạn như 5-10 inch vuông mỗi giờ mỗi lần cắt và bạn có thể thực hiện 3-4 lần cắt lướt
Sinker EDM: rất khác nhau, nhưng con số 0,5-2 inch khối mỗi giờ để gia công thô
Tuần trước tôi có một cuộc gọi của khách hàng hỏi về một bộ phận. "Sẽ mất bao lâu?"
Tôi: "Thời gian sử dụng máy khoảng 18 giờ" Khách hàng: "Để làm gì? Nó chỉ dài 4 inch thôi!" Tôi:hít thở sâu"Có nhưng đó là thép công cụ H13 được tôi cứng với bốn đường cắt-phức tạp và bạn muốn dung sai 0,0001" và độ hoàn thiện 8Ra nên... vâng. 18 giờ."
Họ đã đi nơi khác. Họ sẽ quay lại khi cửa hàng kia không làm được. (Điều này đã từng xảy ra trước đây.)
Thời gian thiết lập là nơi bạn thực sự mất tiền
Việc cắt thực tế có thể là 18 giờ, nhưng thiết lập? Đó có thể là 4-6 giờ dễ dàng.
Bạn phải:
Cố định bộ phận (và tốt hơn là nó phải vuông vức và bằng phẳng hoặc dung sai của bạn là bánh mì nướng)
Tải chương trình (nếu bạn có chương trình, đôi khi bạn phải viết nó từ đầu)
Đặt điểm 0 và mốc
Kiểm tra độ căng dây và dẫn hướng
Đảm bảo bể điện môi sạch và có điện trở suất phù hợp
Kiểm tra cắt một góc để xác minh mọi thứ đều ở đúng vị trí mà bạn nghĩ
Tôi đã làm hỏng một tài liệu trị giá 3.000 đô la một lần vì tôi đặt Y-0 của mình sai 0,100". Bộ phận đó là phế liệu. Tôi cảm thấy buồn nôn. Ông chủ... không hài lòng. Nhưng ông ấy rất bình tĩnh về điều đó vì tôi mới ở đó được 6 tháng và tất cả chúng tôi đều mắc lỗi.
(Đôi khi vẫn nghĩ về phần đó. Ba ngàn. Ugh.)
Tình huống chất lỏng điện môi
Vậy hãy nhớ tôi đã nói có chất lỏng trong khe hở đó chứ? Đó gọi là chất lỏng điện môi. Nó cực kỳ quan trọng.
Đối với dây EDM chúng tôi sử dụng nước khử ion với các chất phụ gia đặc biệt. Phải được giữ ở điện trở suất phù hợp - quá dẫn điện sẽ gây ra hiện tượng đoản mạch hồ quang, không đủ dẫn điện và tia lửa điện sẽ không hình thành đúng cách.
Chúng tôi có hệ thống DI (hệ thống khử ion) liên tục lọc và duy trì nước. Giá khoảng 8k$ khi chúng tôi mua nó. Cần thay nhựa 6-12 tháng một lần với giá 400 USD một lần.
Nước có mùi lạ. Không tệ, chỉ là... kỳ lạ thôi. Và trời lạnh vì máy có máy làm lạnh để giữ ở nhiệt độ khoảng 68 độ F. Vào mùa hè khi nhiệt độ bên ngoài là 95 độ F và máy điều hòa của cửa hàng chúng tôi gần như không thể theo kịp, việc thò tay vào bình điện môi thực sự khá thú vị.
Đối với máy khoan EDM, chúng tôi sử dụng chất điện môi-dầu. Mùi kinh khủng, bay khắp nơi, bốc cháy nếu không cẩn thận (chưa xảy ra với chúng tôi, gõ vào gỗ, nhưng tôi đã nghe kể chuyện).
Độ chính xác và độ hoàn thiện bề mặt (Phần thực sự thú vị)
Đây là lúc EDM thực sự tỏa sáng.
Dây EDM có thể dễ dàng giữ ±0,0002" (đó là 0,005mm đối với những người theo hệ mét). Vào một ngày đẹp trời với mọi thứ được quay số? Chúng tôi đã đạt đến ±0,0001", điều này thật điên rồ.
Độ hoàn thiện bề mặt phụ thuộc vào cài đặt -- cắt thô có thể là 125Ra hoặc tệ hơn, nhưng sau 3-4 lần lướt qua, bạn có thể giảm xuống 8Ra hoặc cao hơn. Bề mặt kỳ lạ gần giống như thủy tinh này thực sự khiến bạn hài lòng khi nhìn vào.
Sinker EDM thậm chí còn có thể hoàn thiện bề mặt tốt hơn nếu bạn thực sự cần -- Tôi đã thấy lớp hoàn thiện 4Ra trông giống như gương. Nhưng điều đó sẽ mất mãi mãi.
Độ chính xác đến từ thực tế là không có độ lệch dụng cụ (vì không có lực cắt), không bị mòn dụng cụ theo nghĩa truyền thống và các máy hiện đại có khả năng điều khiển servo thực sự tốt.
Các loại dây và cài đặt (Bắt đầu lo lắng trong một giây)
Dây tiêu chuẩn là đồng thau - thường có đường kính 0,010" cho hầu hết công việc. Nhưng cũng có:
Dây 0,008" cho các góc chặt hơn
Dây 0,012" để gia công thô các chi tiết dày nhanh hơn
Dây bọc (mạ kẽm hoặc vonfram) cho các ứng dụng cụ thể
Dây molypden dành cho những trường hợp đặc biệt (chúng tôi không có hàng này, quá đắt)
Chúng ta sử dụng khoảng 20-30 cuộn dây mỗi tháng? Mỗi cuộn dây có giá khoảng 80-120 USD tùy thuộc vào loại và nơi chúng tôi mua. Nó cộng lại.
Cài đặt là toàn bộ tác phẩm nghệ thuật màu đen của amp,-thời gian bật, thời gian tắt-, điện áp, độ căng dây, áp suất xả... có 20+ thông số mà bạn có thể điều chỉnh. Các máy mới hơn có cài đặt-tự động hoạt động ổn, nhưng đối với những công việc phức tạp, bạn phải thực hiện thủ công.
Steve có một cuốn sổ tay -- sổ tay giấy theo đúng nghĩa đen -- với tất cả các cách cài đặt yêu thích của anh ấy cho các chất liệu khác nhau. Anh ấy đã làm việc này được 25 năm và chỉ... biết. Tôi vẫn đang học. Tôi có các cài đặt hoạt động nhưng chúng không được tối ưu hóa như của anh ấy.
Chi phí (AKA Tại sao chúng tôi tính phí cửa hàng 150 USD/giờ)
Thanh toán bằng máy: ~$2.800/tháng (đối với Sodick mới hơn, Mitsubishi đã thanh toán hết) Dây: ~$2.000/tháng
Bộ lọc/nhựa/bảo trì: ~$800/tháng Điện năng tiêu thụ: có thể là $400-500/tháng chỉ dành cho hệ thống EDMs DI: $400-500/năm nhựa Các vật tư tiêu hao khác (hướng dẫn, nguồn điện, v.v.): $1.200/năm
Ngoài ra, bạn biết đấy, tiền thuê nhà, lương của tôi, lương của Steve, bảo hiểm, tất cả những thứ đó.
Vì vậy, khi chúng tôi báo giá 150 USD/giờ cho thời gian sử dụng dây EDM, chúng tôi sẽ không trở nên giàu có. Chỉ là... chi phí để vận hành thứ này là bao nhiêu.
Có một lần khách hàng tranh cãi với tôi về giá cả. "Tôi có thể nhận được máy phay CNC với giá 85 USD/giờ!"
Đúng rồi bạn ạ, nhưng máy phay CNC của bạn không thể cắt thép công cụ đã cứng đến dung sai 0,0002" với lực cắt bằng 0 nên ... táo và cam.
Những vấn đề thường gặp (Điều đó khiến tôi muốn hét lên)
Đứt dây-- Đã đề cập đến điều này nhưng vẫn cần nhắc lại. Không có gì tệ hơn việc đi ăn trưa về và phát hiện ra chiếc máy đã dừng lại do đứt dây 4 giờ sau khi cắt được 10 giờ. Sodick mới hơn có tính năng tự động đọc lại, nhưng Mitsubishi bạn phải xâu chuỗi theo cách thủ công. Những thứ thú vị.
Ô nhiễm điện môi-- Nếu bình chứa bị bẩn (các mảnh kim loại, dầu, bất cứ thứ gì), chất lượng vết cắt của bạn sẽ giảm sút. Chúng ta phải làm sạch bể hàng tuần. Chúng tôi có làm vậy không? Ơ... thành thật mà nói thì khoảng 2-3 tuần một lần. Có lẽ nên làm điều đó nhiều hơn.
Lỗi servo-- Đôi khi máy cho rằng có sự cố chập mạch trong khi thực tế không có hoặc ngược lại và bạn gặp phải các lỗi servo kỳ lạ này. 90% số lần khởi động lại sẽ khắc phục được lỗi đó. 10% còn lại bạn gọi là công nghệ.
Vấn đề về độ côn-- Dây EDM có thể cắt thẳng hoặc cắt côn (tường góc cạnh). Đôi khi bạn muốn côn, đôi khi không. Để có được mức bù côn chính xác là... khó khăn. Có lần tôi đã làm hỏng bộ khuôn này và các bộ phận không thể lắp ráp được. Phải cắt lại chúng. Đó là một ngày tồi tệ.
mòn điện cực(máy EDM chìm) -- Điện cực đồng hoặc than chì của bạn bị mòn khi bạn sử dụng. Bạn phải đền bù cho điều này. Đôi khi bạn chế tạo nhiều điện cực cho một công việc vì điện cực đầu tiên bị mòn giữa chừng. Thật khó chịu.
Chương trình gặp sự cố-- Mất một chương trình dài 12 tiếng một lần vì máy tính gặp sự cố. Gần đây chưa lưu đủ. Phải làm lại 3 giờ làm việc. Bây giờ tôi tiết kiệm một cách ám ảnh. Ctrl+S là bộ nhớ cơ.
Có đáng để học không?
bẻ khớp ngón tay vì rõ ràng tôi thiên vị ở đây
Hãy nhìn xem, EDM là một kỹ năng thích hợp. Không phải cửa hàng nào cũng có loại máy này. Nhưng những cửa hàng đó làm gì? Họ có thể tính phí cao vì không phải ai cũng có thể làm được công việc này.
Hiện tại tôi kiếm được khoảng 28 đô la/giờ với tư cách là người vận hành/lập trình viên EDM. Steve kiếm được gần 38 đô la/giờ vì anh ấy có nhiều kinh nghiệm hơn và có thể xử lý những công việc thực sự phức tạp. Đó là... đàng hoàng? Không đáng kinh ngạc, nhưng tốt hơn so với tốc độ gia công chung trong khu vực của chúng tôi, khoảng 20-22 USD/giờ.
An ninh công việc có vẻ khá tốt. Chúng tôi luôn bận rộn. Cửa hàng khuôn mẫu, hàng không vũ trụ, thiết bị y tế, dụng cụ và khuôn mẫu -- tất cả các ngành này đều cần công việc EDM.
So sánh nó với các quy trình khác
VS. Phay CNC:
EDM: Không cần lực cắt, gia công trên vật liệu cứng, có thể gia công các hình dạng phức tạp
CNC: Nhanh hơn, rẻ hơn mỗi giờ, linh hoạt hơn đối với các vật liệu mềm
Khi nào nên sử dụng EDM: Vật liệu cứng, không cho phép biến dạng, tính năng bên trong phức tạp
VS. Cắt laze:
EDM: Độ chính xác cao hơn, không có vùng ảnh hưởng nhiệt, có thể làm được vật liệu dày
Laser: Nhanh hơn nhiều, phù hợp với các tấm mỏng, rẻ hơn khi cắt 2D đơn giản
Khi nào nên sử dụng EDM: Vật liệu dày, dung sai chặt chẽ, tính năng 3D
VS. Tia nước:
EDM: Độ chính xác và độ hoàn thiện cao hơn, chỉ hoạt động trên vật liệu dẫn điện
Tia nước: Nhanh hơn, hoạt động trên mọi thứ (kể cả kính hoặc đá), khả năng vật liệu dày hơn
Khi nào nên sử dụng EDM: Cần độ chính xác, muốn độ hoàn thiện tốt, vật liệu dẫn điện
Tất cả họ đều có vị trí của họ. Tôi đã thấy các cửa hàng có cả ba.
Tương lai của thứ này
Các máy móc mới hơn ngày càng nhanh hơn với máy phát điện và hệ thống điều khiển tốt hơn. Chiếc Sodick mà chúng tôi mua vào năm 2022 nhanh hơn 30% so với chiếc Mitsubishi cho cùng một công việc.
Ngoài ra còn có nhiều tính năng tự động hóa hơn -- tự động xâu dây, tự động đo, tự động thay đổi công cụ cho máy khoan EDM. Làm cho cuộc sống dễ dàng hơn.
Một số cửa hàng đang dần tự động hóa bằng robot bốc dỡ các bộ phận. Chúng tôi chưa ở đó (quá nhỏ), nhưng cuối cùng tôi cũng có thể nhìn thấy nó.
Lập trình-được hỗ trợ bởi AI cũng đang bắt đầu trở thành một thứ... thú vị phải không? Điều này hơi đáng sợ đối với vấn đề bảo mật công việc nhưng cũng có thể giúp việc lập trình trở nên dễ dàng hơn. Ban giám khảo vẫn chưa ra ngoài.
Vậy điểm mấu chốt là gì?
ngả người ra sau và nhận ra chuyện này lại kéo dài thật lâu
EDM là quy trình siêu hữu ích nhưng chuyên biệt mà hầu hết mọi người không bao giờ nghĩ tới. Nhưng chiếc điện thoại bạn đang cầm? Có lẽ có các bộ phận được làm bằng EDM. Chiếc xe bạn lái? EDM được sử dụng để chế tạo một số khuôn mẫu cho các bộ phận bằng nhựa. Cấy ghép y tế? EDM.
Nó ở khắp mọi nơi, chỉ là bị ẩn đi thôi.
Nếu bạn đang nghĩ đến việc tham gia sản xuất, kỹ năng EDM rất có giá trị. Nó không đòi hỏi nhiều về mặt vật lý như gia công thủ công, trả lương khá và luôn có việc làm.
Nếu bạn là chủ cửa hàng đang nghĩ đến việc mua một chiếc EDM... hãy nghiên cứu. Chúng đắt tiền, chậm, nhưng đối với một số công việc nhất định, chúng không thể thay thế được. Có lẽ chúng ta sẽ không thể tồn tại nếu không có chúng ta.
Nếu bạn chỉ tò mò EDM là cái quái gì... thì giờ bạn đã biết rồi đấy. Đó là tia sét được điều khiển để cắt kim loại. Thật tuyệt phải không?
Nếu bạn tò mò vềtàu chìm EDMsau khi đọc tất cả những điều này? Trời ạ, đó là lúc thực sự thú vị-khi xem một điện cực đốt cháy một khoang thành thép cứng giống như... mê hoặc. Thỉnh thoảng bạn nên ghé thăm một cửa hàng và xem nó trực tiếp. Mát mẻ hơn tôi khi lan man về nó ở đây.