آشنایی با وایرکات

وایرکات(Electrical discharge machining)‏ دستگاهی است که بوسیله سیم نازک(عمدتا ۲۵ میکرون) داخل مایع دی الکتریک (آب مقطر) برش روی قطعه کار ایجاد می کند.انرژی ترمو الکتریک با ایجاد یک جرقه سریع بین قطعه کار و سیم باعث ذوب لحظه ای “burning away” این نقطه میشود. عمل ذوب داخل یک مایع دی الکتریک انجام می گیرد. نقش دی الکتریک خنک کاری،شستشو و عمود نگهداشتن سیم است . جنس قطعه کار می تواند نرم مثل آلومینیوم ،مس و برنج،تا فولاد های سخت،و حتی تنگستن کارباید(الماس)باشد. این جرقه قابل دیدن بوده وزمانیکه آب تمیز است کنده شدن براده های میکرونی بوضوح دیده می شود. همین ویژگی است که وایرکات را منحصربفرد می کند زیراهیچ تماس فیزیکی بین سیم وکار وجود ندارد وهمیشه یک فاصله (GAP) بین سیم وقطعه وجوددارد بنابراین خطای ابزاری کم و درنتیجه دقت زیاد می شود.
نقش سیم  وایرکات انتقال جرقه است وباید رسانایی خوب واستحکام کافی داشته باشد. بطورکلی دونوع سیم مصرف شونده ورفت برگشتی وجود دارد. سیمهای مصرفی  در وایرکات از جنس مسی یا برنجی با پوششهای متفاوت روی  و اکسید روی بی فرمولهایی برای برش بهتر می باشد. اخیراً کشورهای کره تایوان وچین محصولات خوبی ارایه کرده اند.این سیمها با کششهای متفاوت معمولا”۹۰۰-۵۰۰> نیوتن برمتر مصرفی بوده وبدلیل فرسودگی با جرفه وافت سایز فقط یکبار مصرف می شوند.سیمهای رفت وبرگشتی عمدتا” ترکیبات مولیبدن
وتنگستن است.ومعمولا” در ماشینهای چینی کاربرد دارند.هندسه قطعه ای که باید بریده شود معمولا” در یک مقطع غالبا” در AutoCad ویا Corel Draw ترسیم می شود.این ترسیم با فرمت (DWG)ویا(DXF)ضبط می شود.این فایل در نرم افزار ESPIRIT باز شده وبر حسب خطوط ،کمان و دایره بصورت یک مسیر مداری چپ یا راست به فایل NC یاISO تبدیل می شود.این فایل متنی بوده و اساس کار این فایل باG-Code است که شکل های موجود را به خط و آرک(قوس) تبدیل می کند. واین همان زبان ماشین است.سه دستور اصلی مبنای این زبان است: دستور حرکت خط راست(G01 X… ,Y…) (G02 X…,Y…,I…,J…)…) دستور حرکت کمان راستگرد با مختصات انتهای X…,Y…,ومرکزیت I…,J…(G03 X…,Y….I…,J …) دستور حرکت کمان چپگرد با مختصات انتهای X…,Y…, ومرکزیت I…,J… و این حرکتها با توجه به دستور سنبه {(قطعه میانی لازم) با افست از بیرون} ویا ماتریس{(قطعه بیرونی لازم) با افست از تو} بطور خودکار با احتساب قطر سیم و گپ جرفه انجام می شود.
عمود بودن سیم در ماشینکاری با وایرکات اهمیت زیادی دارد واین کار در ماشینهای مدرن CHARMILLES بصورت خودکار وبا روش هندسی ساده وجالبی انجام می گیرد وبا بدست آوردن مرکز چشمی در ارتفاع مختلف گاید بالا وپایین را کاملا” در یک راستا قرار می دهد.برای ایجاد زاویه دو محور U_axis و Y_axis به کله گی بالا افزوده شده که با تغییر مقادیر این محورها زاویه دلخواه بدست می آید.
این مقادیر توسط G-code به دستگاه داده شده و ماشین با توجه به مقدار زاویه وارتفاع محور وبا در نظر گرفتن موقعیت ماشین آنرا تغییر می دهد.در روش GEOMAX این اعمال با استفاده از یک کانتور مستقل بالا و یک کانتور پایین با ارتفاع قطعه H انجام می شود که با این توانایی جالب می توان قطعاتی با فرمهای متفاوت در بالا وپایین ایجاد کرد.از مهمترین کشور های سازنده این دستگاه می توان به سویس و ژاپن و اسپانیا و اخیرا به تایوان و چین اشاره کرد.گرچه وایرکات های ژاپنی همچون Mitsubishi,Sodic,Fanuc در نوع خود خوب و از ابتکارات جالبی استفاده می کنند ولی در ایران از اقبال زیادی برخوردار نبوده اند و علت آن هم استقبال صنعتگران ایرانی از وایر کات های ساخت سویس خصوصا CHARMILLES است.این وایرکات ها که در دهه ۹۰ میلادی با مدلهای سری ۱۰۰ وارد ایران شده اند بخاطر دقت خوب ،سادگی کار و کارایی زیاد،راحتی تعمیر و در دسترس بودن قطعات و سرویس کارهای خوب و ماهر مورد توجه قرار گرفته اند.گرچه سری های جدید این کارخانه یکی از شاهکار های صنعت و طراحی اروپا است ولی به دلایلی در ایران من جمله قیمت بالا کمتر در دسترس قرار دارند.
ویژگی وایرکات:
یکی از مزایای اختصاصی وایرکات اساس کار به صورت تخلیه الکتریکی است . با این روش اسپارک مانند فشاری روی قطعه کار و محور های دستگاه نیست و این دستگاه به صورت میکرون به میکرون حرکت می کند و مادامی که از کامپیوتر خود فرمان می گیرد،بدون هیچ خطایی در مسیر خود حرکت می کند.با این مزیت می توان انواع قطعات دقیق و قالبهای مرحله ای سنبه و ماتریس و پلاستیک را طراحی و اجرا کرد.به عنوان مثال در قالبهای مرحله ای نمی توان قابلیت وایرکات را با بقیه دستگاهها حتی فرز CNCمقایسه کرد.چون در تمام طول و ارتفاع بصورت یکسان براده برداری می کند.این توانایی را در هیچ یک از دستگاههای فرز یا تراش CNC نمی توان مشاهده کرد.
محدودیت وایرکات :
پیچیدگی و زیاد بودن سیستمهای وایرکات ضمن گران نمودن هزینه های سرمایه گذاری باعث ایجاد حساسیت در کار این دستگاه شده و هزینه نگهداری بالایی را موجب می شود.بطوریکه تمامی سیستمهای زیر باید دائماً کنترل و سرویس واحیانآ تعویض شوند. کوچکترین اهمال باعث دردسر های بزرگ بعدی خواهد شد.
مهارت اپراتوری ، اپراتور ضمن استفاده از توانایی های وایرکات باید بر قطعه مسلط باشد وبر کنترلر دستگاه تسلط داشته باشد..غفلت از کوچکترین نکته باعث ضایع شدن قطعه وخسارت می شود.این ویژگی اپراتور هوشمند ، دقیق ، ریزبین ، باحوصله  و آموزش دیده را طلب می کند.
فیلترینگ آب ، برش ذرات ریز میکرونی باعث رسوب دایمی در کلیه مخازن و خوردگی محورهای حرکتی دستگاه می شود .گرچه با فیلتر کردن آب این ذرات از مسیر جریان آب گرفته و در حفره های فیلتر جمع می شود امابسته به دستگاه همواره مقداری ذرات در نقاط مختلف رسوب کرده و باعث دردسر میشوند.
عدم مشاهده قطعه ، بدلیل انتقال فشار آب در کانال برش وسرعت ماشینکاری بیشتر گاید و نازل بالا را باید نزدیک قطعه کنیم بنابراین هیچ دید مستقیم روی قطعه نداریم.بنابراین برای اجتناب از بروز خطاهای احتمالی از کنترل مستقیم محروم هستیم.
جریان پر فشار و دایمی آب باعث گرفتگی کانالها ،رسوب سنگی ،نشت وگرفتکی لوله ها و حفره های چمفر ها شده و باید حتما”در زمانهای معین چک و سرویس بازبینی و احیانا” تعویض شوند.
دیونایزینگ آب رسانایی الکتریکی Electero Conductivity=E.C که در اثر آزاد شدن یونهای فلزی معلق در آب دستگاه مرتبا” افزایش می یابد (ابتدا آب مقطر E.C=0 تا حوالی مجاز (E.C=35 گرچه برای کاهش یونها از رزین میکس(مخلوط کاتیونی و آنیونی ) استفاده میشود ولی این رزین، مصرفی و گران بوده و مرتبآ باید تعویض شود .در صورت بالا رفتن E.C ضمن زنگ زدگی قطعات سرعت برش پایین آمده و فرسودگی بسیاری از قطعات را باعث می شود.
قیمت نسبتا بالا ی کنترلر وسروو موتور های دستگاه وایرکات.
افتادن قطعه در پایان کار
دیگر عیب دستگاه ، سرعت کم ماشینکاری آن  می باشد که نمی تواند با فرز C.N.C یا لیزر و واترجت رقابت کند.اگرچه دستگاههای مدرن امروزی پر سرعت تر شده اند ولی بدلیل قیمت بالا از رقابت اقتصادی محدودی برخوردارند.
سرعت کم در بارهای کم در برش اولیه: جاییکه بار زیاد واز دو طرف است دقت وایرکاری زیاد است ولی برای بار برداری از لبه های کم احتیاج به سرعت کم است.