Precyzyjna wkładka do tłoczenia

W tym studium przypadku szczegółowo opisano projekt ultraprecyzyjnej obróbki elektroerozyjnej powolnym drutem dla wysokiej klasy precyzyjnej płytki do wycinania sztancującego. Wkładka wykonana jest z węglika spiekanego KD20 (węglik wolframu) o twardości materiału HRA 90–92; stanowi typowy przykład ultraprecyzyjnego elementu formy o wysokiej twardości i dużej kruchości. Geometria produktu obejmuje skomplikowane mikroprofile, proste krawędzie tnące o zerowym zbieżności i złożone, precyzyjnie stożkowe struktury. Wkładki te są szeroko stosowane w dziedzinie form złączy, form układów scalonych i półprzewodników, precyzyjnego sprzętu do nowych zastosowań energetycznych oraz wysokiej klasy elektronicznych matryc do tłoczenia.

Parametry obróbki

Wymagania dotyczące procesu obróbki podstawowej

Profil zewnętrzny jest przetwarzany przy użyciu połączonej strategii cięcia i szlifowania, aby zapewnić dokładne ustalenie wymiarów odniesienia w jednej operacji, zwiększając w ten sposób ogólną precyzję montażu i spójność punktu odniesienia.

Wnęka wewnętrzna posiada jednostronny naddatek na obróbkę +0,005 mm. Poprzez wielokrotne przejścia wykańczające stopniowo zbliżamy się do wymiarów, aby zminimalizować efekty termiczne i dryft wymiarowy.

Wewnętrzna prosta krawędź tnąca o wysokości 2 mm jest ściśle kontrolowana w celu utrzymania stożka 0° (zero), co zapewnia doskonałą jakość powierzchni cięcia i spójność krawędzi skrawającej.

Dolna część krawędzi skrawającej ma na całym obwodzie stożek 0,5° (kąt przyłożenia), aby zwiększyć stabilność wyrzutu złomu podczas ciągłych operacji tłoczenia.

Każdy przedmiot obrabiany poddawany jest pełnowymiarowej kontroli przy użyciu w pełni automatycznego systemu pomiaru obrazu Keyence IM-1220, ustanawiającego system kontroli w pętli zamkniętej pomiędzy obróbką a kontrolą.

AP250L + drut 0,05 mm + 1 kontrola procesu cięcia zgrubnego / 8 kontroli procesu cięcia wykańczającego

Obróbka odbywa się przy użyciu bardzo cienkiego drutu miedzianego o średnicy 0,05 mm, co stawia niezwykle wysokie wymagania w zakresie stabilności sprzętu, kontroli wyładowań elektrycznych i kontroli naprężenia drutu.

Podczas procesu obróbki stosowana jest strategia stopniowego zmniejszania energii wyładowania przy każdym przejściu wykańczającym. Obejmuje to jedno przejście obróbki zgrubnej, po którym następuje osiem przejść wykańczających o bardzo niskim zużyciu energii, aby stopniowo zmniejszyć wewnętrzne naprężenia szczątkowe w materiale z węglika wolframu KD20.  Wielokrotne przejścia wykańczające skutecznie zmniejszają grubość warstwy narażonej na wyładowania elektryczne, poprawiają integralność strukturalną krawędzi tnącej oraz wydłużają odporność na zużycie i żywotność ostrza.

W obszarach w skali mikro zastosowano kontrolę kompensacji ścieżki o niskiej energii, aby zminimalizować ryzyko przecięcia w małych narożnikach i uszkodzenia termicznego drobnych elementów konstrukcyjnych.

Podczas długotrwałych operacji obróbczych priorytetem jest utrzymanie stabilności naprężenia drutu i równomierności wyładowań elektrycznych, aby zmniejszyć ryzyko pęknięcia drutu, odprysków naroży i dryftu wymiarowego.

Po ośmiu przejściach wykańczających krawędź tnąca uzyskuje wykończenie pozbawione zadziorów, zapadnięć i wysoce wypolerowane, przypominające lustro.

Wyzwania w obróbce mikrostruktur

Wkładka do precyzyjnego tłoczenia sztancującego stanowi kwintesencję przykładu ultraprecyzyjnej struktury o złożonej geometrii w mikroskali. Obrabiany przedmiot charakteryzuje się wyjątkowo małymi narożnikami wewnętrznymi, bardzo drobnymi krawędziami skrawającymi, bardzo wąskimi szczelinami i złożoną geometrią stożkowego cięcia, z najlepszymi cechami strukturalnymi mierzącymi około 0,1329 mm. Wykonany z węglika wolframu KD20 – materiału charakteryzującego się dużą twardością i naturalną kruchością – przedmiot obrabiany nakłada niezwykle rygorystyczne wymagania w zakresie kontroli energii wyładowania, stabilności termicznej, kompensacji ścieżki i kontroli zsynchronizowanego cięcia stożkowego. Jest to szczególnie istotne w przypadku stosowania bardzo cienkiego drutu miedzianego o średnicy 0,05 mm, gdzie nawet najmniejsze wahania naprężenia drutu mogą zagrozić integralności krawędzi tnącej i stabilności wymiarowej części.

Kontrolowane środowisko obróbki w stałej temperaturze

Podczas ultraprecyzyjnego procesu wycinania drutowego EDM z powolnym posuwem środowisko warsztatowe jest utrzymywane w stałej temperaturze. Ścisła kontrola wahań temperatury otoczenia skutecznie minimalizuje błędy rozszerzalności cieplnej i dryft wymiarowy, które zwykle występują podczas długotrwałych operacji obróbki. Zapewnia to stałą stabilność wymiarową podczas wielu przejść wykończeniowych, spełniając w ten sposób wymagania ultraprecyzyjnej obróbki z tolerancją ± 0,001 mm.

Kontrola i inspekcja jakości przy użyciu IM-1220

W pełni zautomatyzowany system pomiaru obrazu Keyence IM-1220 służy do przeprowadzania zautomatyzowanych inspekcji skanowania na poziomie mikronów, skutecznie eliminując w ten sposób potencjalne błędy związane z pomiarami ręcznymi.

Do kluczowych parametrów kontrolnych zaliczają się: wymiary konturów wewnętrznych i zewnętrznych, naddatki na obróbkę jednostronną, prostopadłość odcinka krawędzi skrawającej o grubości 2 mm, kąt zbieżności 0,5° oraz wykończenie powierzchni krawędzi skrawającej.

System kontroli jest w stanie niezawodnie określać tolerancje do ± 0,001 mm i automatycznie generuje cyfrowe raporty z kontroli jakości.

Wykorzystując informacje zwrotne pochodzące z danych kontrolnych, można dalej optymalizować parametry obróbki i wartości kompensacji, tworząc w ten sposób system sterowania w pętli zamkniętej, który płynnie integruje procesy obróbki i kontroli.

Najnowocześniejsza kontrola jakości

Dzięki wielu etapom precyzyjnego wykończenia o bardzo niskim zużyciu energii ostateczna krawędź tnąca pozostaje ostra, pozbawiona zadziorów, zapadnięć krawędzi i śladów przypaleń. Jednocześnie proces ten skutecznie minimalizuje ryzyko gromadzenia się tekstury wypływu i mikroskopijnych pęknięć krawędzi, podnosząc w ten sposób jakość wytłoczonego przekroju i wydłużając ciągłą żywotność wkładki do precyzyjnego tłoczenia.

Obowiązujące pola

• Precyzyjne tłoczniki

• Formy złączy

• Formy do półprzewodników układów scalonych

• Precyzyjne komponenty medyczne

• Precyzyjne elektroniczne tłoczniki

• Precyzyjny sprzęt do nowych zastosowań energetycznych