ข้อบกพร่องทั่วไปในการขึ้นรูปด้วยเครื่อง EDM และวิธีหลีกเลี่ยงในกระบวนการผลิตแม่พิมพ์

ข้อบกพร่องส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นจากการตัดเฉือนด้วยเครื่อง EDM นั้น... การผลิตแม่พิมพ์ ปัญหาเหล่านี้สามารถหลีกเลี่ยงได้หากควบคุมการทำงานของเครื่องจักร พารามิเตอร์การปล่อยประจุ และสภาวะการล้างอย่างเหมาะสม ปัญหาการตัดเฉือนด้วย EDM ส่วนใหญ่ไม่ได้เกิดจากกระบวนการ แต่เกิดจากการควบคุมพารามิเตอร์ การล้างที่ไม่เพียงพอ หรือการทำงานของเครื่องจักรที่ไม่เสถียร

เรามีประสบการณ์หลายปีในการใช้เครื่อง EDM แบบจมน้ำ (sinker EDM) กับแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำสูง และประสบการณ์ของเราแสดงให้เห็นว่าความแตกต่างที่สำคัญที่สุดคือการรักษาระดับการปล่อยประจุให้คงที่ การล้างด้วยไดอิเล็กทริกอย่างต่อเนื่อง และการพิจารณาอย่างรอบคอบเกี่ยวกับการเลือกพารามิเตอร์เพื่อให้ได้ค่าความคลาดเคลื่อนที่แคบ ความสมบูรณ์ของพื้นผิวที่ดี และประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ของแม่พิมพ์ เมื่อการควบคุมไม่ดี จะเกิดข้อบกพร่องซึ่งส่งผลให้การประกอบชิ้นส่วนไม่ดี อายุการใช้งานลดลง และเวลาในการขัดเงาลดลง ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับการส่งมอบและความพึงพอใจของลูกค้า

การหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากแม่พิมพ์ต้องรองรับรอบการผลิตสูงสุดโดยไม่มีการบิดเบี้ยวของขนาดหรือพื้นผิว ชั้นหล่อใหม่เล็กน้อยหรือรอยแตกขนาดเล็กอาจทำให้เกิดการสึกหรอหรือแตกร้าวเร็วในการฉีดขึ้นรูป และการตัดเกินหรือผิวงานหยาบอาจทำให้ต้องมีการปรับแต่งเพิ่มเติมหรือแม้แต่การแก้ไขแม่พิมพ์ใหม่

เหตุใดข้อบกพร่องจากการขึ้นรูปด้วยเครื่อง EDM จึงเกิดขึ้นในกระบวนการผลิตแม่พิมพ์

แบบดั้งเดิม กระบวนการอีดีเอ็ม ข้อผิดพลาดอาจเกิดจากสภาวะประกายไฟที่ไม่เสถียร การกำจัดเศษวัสดุไม่เพียงพอ หรือการตั้งค่าพลังงานที่ไม่ถูกต้อง ซึ่งทั้งหมดนี้สามารถควบคุมได้ในระหว่างการปฏิบัติงานประจำวันในโรงงาน

กระบวนการ EDM อาศัยการปล่อยประจุไฟฟ้าที่ควบคุมได้เพื่อกัดเซาะวัสดุ แต่ความไม่เสถียรใดๆ ก็จะนำไปสู่ปัญหา การปล่อยประจุที่ไม่เสถียรส่งผลให้การกำจัดวัสดุเป็นไปอย่างไม่แน่นอน ทำให้พื้นผิวเป็นหลุมเป็นบ่อหรือหยาบ การล้างที่ไม่เพียงพอทำให้ไม่สามารถกำจัดวัสดุออกไปได้ และนำไปสู่การปล่อยประจุทุติยภูมิ (การเกิดประกายไฟ) และการหล่อใหม่ที่มีการสะสมของวัสดุมากขึ้น ปริมาณพลังงานที่ไม่สามารถควบคุมได้นำไปสู่การเกิดความร้อนสูงเกินไป ซึ่งนำไปสู่การแตกร้าวหรือความเสียหายที่เกิดจากความร้อน ปัญหาเหล่านี้อาจเพิ่มขึ้นได้จากการเลือกการออกแบบ/การติดตั้งอิเล็กโทรดที่ไม่เหมาะสม ซึ่งทำให้เกิดข้อผิดพลาดด้านขนาด

ต่อไปนี้คือรายการสาเหตุหลักโดยสังเขปและผลกระทบที่พบบ่อยๆ ที่เราเคยพบเจอมาหลายครั้ง:

ความรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์ดังกล่าวสามารถนำไปใช้ในการแก้ไขปัญหาในโรงงานได้ โดยส่วนใหญ่แล้ว การแก้ไขปัญหามักทำได้ง่ายๆ เพียงแค่เปลี่ยนเวลาเปิด/ปิด หรือปรับแต่งหัวฉีดล้างใหม่

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหลักการพื้นฐานเบื้องหลังการทำงานที่เสถียร โปรดดูที่... วิธีการทำงานของเครื่อง EDM ในทางปฏิบัติ.

ชั้นหล่อใหม่และรอยแตกขนาดเล็ก

ข้อบกพร่องที่ร้ายแรงที่สุดบนพื้นผิว EDM คือชั้นหลอมเหลวและรอยแตกขนาดเล็ก เนื่องจากส่งผลเสียโดยตรงต่ออายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ ส่วนประกอบแม่พิมพ์.

ในระหว่างกระบวนการปล่อยประจุ วัสดุหลอมเหลวของชิ้นงานจะแข็งตัวปกคลุมพื้นผิว และแท่งโลหะสีเงินนี้เรียกว่าชั้นหล่อใหม่ (หรือชั้นสีขาว) ชั้นนี้เปราะและแข็งกว่าวัสดุพื้นฐาน และมีแรงดึงสูงเนื่องจากการเย็นตัวอย่างรวดเร็ว หากชั้นนี้หนาเกินไป จะทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็ก ซึ่งจะแตกร้าวตามมาเนื่องจากความร้อนสูงอย่างฉับพลัน

รอยแตกเหล่านี้มักจะตั้งฉากกับพื้นผิว และอาจขยายตัวระหว่างการรับแรงกระทำซ้ำๆ ในแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก ซึ่งส่งผลให้เกิดการชำรุดเสียหายก่อนกำหนด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในจุดที่มีแรงดันสูง เช่น แกนหรือชิ้นส่วนแทรก

การเกิดกระแสไฟฟ้าสูงอย่างฉับพลันทำให้เกิดชั้นโลหะหลอมใหม่ที่มีความหนา 2050 ไมครอน และเมื่อสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์จะพบรอยแตกที่มองเห็นได้ ความแม่นยำ งานขัดเงาช่วยลดความสึกหรอได้มาก แม้ว่าความต้านทานต่อความล้าจะลดลงอย่างมากหากไม่ทำการขัดเงา

การตัดเกินและการคลาดเคลื่อนของขนาด

การตัดเกิน (Overcut) เป็นหนึ่งในข้อบกพร่องที่ยากที่สุดในการจัดการด้วยเครื่อง EDM ในโพรงลึกหรือรายละเอียดเล็กๆ

เมื่อพลังงานการปล่อยประจุขจัดวัสดุออกไปมากกว่าที่ต้องการ จะทำให้เกิดการตัดเกิน ทำให้ช่องว่างขยายใหญ่ขึ้น หรือทำให้มุมแหลมเสียไป กระแสไฟฟ้าสูงสุดหรือกระแสไฟฟ้าขณะเปิดใช้งานที่สูงเกินไปจะทำให้ช่องว่างประกายไฟเพิ่มขึ้น ในขณะที่การสึกหรอของอิเล็กโทรดโดยไม่มีการชดเชยที่เพียงพอจะทำให้รูปทรงเรขาคณิตเปลี่ยนไป การทำแม่พิมพ์ซึ่งจะปรากฏในรูปแบบของแกนที่มีขนาดเล็กเกินไปหรือโพรงที่มีขนาดใหญ่เกินไป ทำให้การประกอบเข้ากับชิ้นส่วนอื่นๆ เช่น ชิ้นส่วนแทรกในแม่พิมพ์ไม่เข้ากัน

การสึกหรอของอิเล็กโทรดก็เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิดการสึกหรอเช่นกัน ผนังด้านข้างจะได้รับผลกระทบมากกว่าเมื่อไม่มีการเคลื่อนที่แบบวงโคจรหรือการเคลื่อนที่แบบเซอร์โว ขั้นตอนสุดท้ายของการตกแต่งนั้นจำเป็นต้องใช้พลังงานน้อยลงและทำการขัดผิวหลายครั้งเพื่อคืนขนาดให้ตรงตามข้อกำหนด (โดยทั่วไปสำหรับแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำภายใน ±0.005 มม.)

พื้นผิวหยาบและคุณภาพการตกแต่งไม่ดี

กล่าวได้ว่าสาเหตุส่วนใหญ่ที่ทำให้พื้นผิวที่ได้จากการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า (EDM) มีความเรียบเนียนต่ำนั้น เกิดจากพลังงานการปล่อยประจุสูงหรือการล้างประจุที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งทำให้เกิดข้อบกพร่องบนพื้นผิวที่ได้จากการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า และจำเป็นต้องใช้เวลาในการขัดเงาเพิ่มเติม

ยิ่งพลังงานประกายไฟสูงเท่าไร ความหยาบของพื้นผิว (ในแง่ของ Ra) ก็ยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น เนื่องจากการทับซ้อนกันของหลุมที่เกิดจากการปล่อยประจุ ยิ่งใช้กระแสไฟฟ้ามากเท่าไร หลุมก็จะยิ่งลึกและนูนขึ้นเท่านั้น การชะล้างที่ไม่สม่ำเสมอจะทำให้เกิดรอยไหม้ในบริเวณที่เศษวัสดุมีความร้อนสะสมอยู่

ในทางปฏิบัติ เราใช้โปรแกรมหลายขั้นตอน: การกำจัดวัสดุส่วนใหญ่ด้วยการขัดหยาบ การปรับปรุงด้วยการขัดกึ่งละเอียด และการทำให้ค่า Ra น้อยกว่า 0.4 µm ด้วยการขัดละเอียด แม่พิมพ์ทางด้านทัศนศาสตร์หรือการแพทย์อาจต้องมีการขัดเงาเพิ่มเติมในบางครั้ง แต่การควบคุมกระบวนการอย่างเหมาะสมจะช่วยลดขั้นตอนดังกล่าวลงได้

การสึกหรอและการเบี่ยงเบนของรูปทรงอิเล็กโทรด

ผลโดยตรงจากการสึกหรอของอิเล็กโทรดคือการเบี่ยงเบนของรูปทรง ซึ่งทำให้อิเล็กโทรดที่ถูกต้องกลายเป็นแหล่งที่มาของความคลาดเคลื่อนทางมิติ

อิเล็กโทรดกราไฟต์มีการสึกหรอต่ำกว่า (โดยปกติจะต่ำกว่า 1 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับความลึก) และเหมาะสำหรับการขัดหยาบ แต่มีข้อเสียคืออาจมีฝุ่นและผิวงานหยาบเล็กน้อย ในขณะที่ทองแดงมีความสามารถในการเก็บรายละเอียดและตกแต่งผิวงานได้ดีกว่า แต่สึกหรอเร็วกว่า โดยเฉพาะบริเวณมุม

เราแก้ไขปัญหานี้โดยการตั้งโปรแกรมวงโคจรของเซอร์โว เปลี่ยนค่าการลดระดับแกน Z หรือโดยการใช้งานระบบอิเล็กโทรดหลายตัวกับชิ้นส่วนที่มีความลึก การตรวจสอบและเปลี่ยนชิ้นส่วนเป็นระยะจะช่วยป้องกันข้อผิดพลาดสะสมที่นำไปสู่การทำลายรูปทรงเรขาคณิตของแม่พิมพ์

วิธีการปฏิบัติเพื่อป้องกันข้อบกพร่องในการขึ้นรูปด้วยเครื่อง EDM

จุดเริ่มต้นของการป้องกันข้อบกพร่องในกระบวนการ EDM คือการควบคุมกระบวนการอย่างมีระเบียบวินัย ซึ่งเป็นการแยกแยะความแตกต่างระหว่างผลลัพธ์ปกติกับการแก้ไขปัญหาเฉพาะหน้าอย่างต่อเนื่อง

จากประสบการณ์การทำงานในร้านค้า วิธีการต่อไปนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าช่วยลดข้อบกพร่องได้:

• การเลือกพารามิเตอร์ที่เสถียร — เริ่มต้นอย่างระมัดระวังในช่วงการใช้งานเบื้องต้น (ระยะเวลาการทำงานปานกลาง ระยะเวลาการหยุดทำงานที่เพียงพอเพื่อให้เกิดการกำจัดไอออน) และค่อยๆ ลดปริมาณพลังงานลง อย่าใช้งานเกินกำลังเมื่อเริ่มต้นใช้งาน
• แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการล้างระบบ – การล้างด้านข้างและตรงกลาง การตรวจสอบหัวฉีดทุกวัน การทำความสะอาดฉนวนไฟฟ้า (เปลี่ยนตามกำหนดเวลา) เป็นต้น 60-70 เปอร์เซ็นต์ของปัญหาการเกิดประกายไฟที่เราเคยพบนั้นเกิดจากการล้างที่ไม่ดี
• การออกแบบและการบำรุงรักษาอิเล็กโทรดอย่างถูกต้อง – เผื่อการสึกหรอ – เลือกขนาดอิเล็กโทรดให้ใหญ่กว่าขนาดที่ต้องการ – กราไฟต์มีความเร็วสูง ทองแดงมีความแม่นยำ ตรวจสอบว่ามีรอยแตกหรือการเสียรูปหรือไม่ จากนั้นจึงทำการติดตั้ง
• การตรวจสอบกระบวนการทำงาน สังเกตการตอบสนองของเซอร์โว รูปคลื่นแรงดันไฟฟ้า และกระแสเฉลี่ย เครื่องจักรที่ทันสมัยสามารถส่งสัญญาณเตือนล่วงหน้าเมื่อมีสิ่งใดไม่เสถียร ก่อนที่สถานการณ์จะบานปลาย เราจึงสามารถหยุดและแก้ไขได้

เราได้กำหนดแนวทางปฏิบัติเหล่านี้ขึ้นเพื่อลดปริมาณงานที่ต้องทำซ้ำเนื่องจากข้อบกพร่องในแม่พิมพ์ที่ซับซ้อน

สรุป — การป้องกันข้อบกพร่องเริ่มต้นด้วยการควบคุมกระบวนการ

สุดท้ายนี้ ข้อบกพร่องที่สำคัญใน การขึ้นรูปแม่พิมพ์ด้วยเครื่อง EDM ปัญหาเหล่านี้สามารถหลีกเลี่ยงได้ ส่วนใหญ่ไม่ได้เกิดจากกระบวนการที่ควบคุมไม่ได้ แต่เกิดจากความผิดพลาดเล็กน้อยในการตั้งค่าพารามิเตอร์ การล้าง หรือการตรวจสอบ ซึ่งค่อยๆ ขยายใหญ่ขึ้นจนกลายเป็นปัญหาใหญ่

จากประสบการณ์ เราจึงรู้ล่วงหน้าว่า: การปล่อยวัสดุที่เสถียรช่วยป้องกันการเกิดหลุมบ่อ การล้างวัสดุที่ดีช่วยป้องกันการเกิดประกายไฟ และการตกแต่งพื้นผิวแบบเป็นขั้นๆ ช่วยควบคุมการหล่อซ้ำและความหยาบของพื้นผิว หลักการพื้นฐานเหล่านี้ไม่ลดทอนความน่าเชื่อถือ คุณภาพพื้นผิว และอายุการใช้งานของแม่พิมพ์ ซึ่งเป็นสิ่งที่ลูกค้าของเราในอุตสาหกรรมยานยนต์ การแพทย์ และอิเล็กทรอนิกส์ต้องการ

นี่คือแนวทางปฏิบัติของเราและเป็นพื้นฐานของการผลิตชิ้นงาน EDM ที่มีคุณภาพสูงและสม่ำเสมอในโรงงานขึ้นรูปทุกแห่ง