تاریخچه دستگاه
در سال 1943 دو دانشمند اهل کشور شوروی (برادران لازارنکوف) در خلال جنگ جهانی دوم، نتایج جالبی از تحقیقات خود در مورد ارتباط تخلیه الکتریکی با فلزات رسانا، (فلزاتی با قابلیت تحرک بالای الکترونهای آزاد در ساختار مولکولی خود) دست یافتند. نتایج حاصل از مطالعات این دو دانشمند باعث شد پس از پیگیریهای یک شرکت سوئیسی در سال 1960 این دستگاه را برای اولین بار بسازد و روانه بازار کند. تا به امروز تحولات شگرفی در این دستگاه داده شده است; به گونهای که دستگاههای امروزی تفاوتهای بسیار زیادی با نمونههای اولیه وایرکات از نظر ابعاد و کارایی دارند.
دستگاه وایرکات چیست و چه کاربردهایی دارد؟
وایرکات دستگاهی دقیق از خانواده E.D.M (Electro Discharge Machine) است که به روش تخلیه الکتریکی (برادهبرداری بوسیله جرقه) کار میکند. سیستمی که روی اجسام رسانا بدون درنظر گرفتن سختی یا نرمی جنس کار میکند. اگر چه ظاهرا مخترع اولیه روسها بودهاند; ولی شرکتهای سوئیسی با کاربردی کردن این دستگاه از اواخر دهه 60 میلادی در زمینه تولید قالبهای دقیق به موفقیتهای فراوانی دست یافتند بطوریکه با اختراع این دستگاه به یکباره انقلابی عظیم در زمینه تولید قطعات و قالبها بوجود آمد و تا به امروز غرب بسیاری از پیشرفتهای سریع نظامی و تکنیکی خود را مدیون دستگاههای CNC و علیالخصوص وایرکات است. شرکتهای معتبر اروپایی و آمریکایی در زمینه صنایع هوافضا و موشکی و صنعتی و پزشکی از این سیستم بهره فراوان جستهاند.
اساس کار وایرکات
وایرکات دستگاهی است که بوسیله سیم نازک (عمدتا 25 میکرون) برش روی قطعه کار ایجاد میکند. داخل مایع دیالکتریک (آب مقطر) انرژی ترموالکتریک با ایجاد یک جرقه سریع بین قطعه کار و سیم باعث ذوب لحظهای “burning away” این نقطه میشود. این ولتاژ دائما از ژنراتور تامین گشته و به برادهبرداری از قطعه کار منجر میشود. عمل ذوب داخل یک مایع دیالکتریک انجام میگیرد. نقش دیالکتریک خنککاری، شستشو و عمود نگهداشتن سیم است. جنس قطعه کار میتواند نرم مثل آلومینیوم، مس و برنج، تا فولادهای سخت و حتی تنگستن کار باید (الماس) باشد. این جرقه قابل دیدن بوده و زمانیکه آب تمیز است کنده شدن برادههای میکرونی به وضوح دیده میشود. همین ویژگی است که وایرکات را منحصربفرد میکند زیرا هیچ تماس فیزیکی بین سیم و کار وجود ندارد و همیشه یک فاصله (GAP) بین سیم و قطعه وجود دارد; بنابراین خطای ابزاری کم و درنتیجه دقت زیاد میشود.
ویژگیهای وایرکات
یکی از مزایای اختصاصی وایرکات اساس کار به صورت تخلیه الکتریکی است. با این روش اسپارک مانند فشاری روی قطعه کار و محورهای دستگاه نیست و این دستگاه به صورت میکرون به میکرون حرکت میکند و مادامی که از کامپیوتر خود فرمان میگیرد، بدون هیچ خطایی در مسیر خود حرکت میکند. با این مزیت میتوان انواع قطعات دقیق و قالبهای مرحلهای سنبه و ماتریس و پلاستیک را طراحی و اجرا کرد. به عنوان مثال در قالبهای مرحلهای نمیتوان قابلیت وایرکات را با بقیه دستگاهها حتی فرز CNC مقایسه کرد. چون در تمام طول و ارتفاع بصورت یکسان برادهبرداری میکند. این توانایی را در هیچ یک از دستگاههای فرز یا تراش CNC نمیتوان مشاهده کرد.
سیم وایرکات
سیم در وایرکات نقش اساسی دارد. نقش سیم انتقال جرقه است و باید رسانایی خوب و استحکام کافی داشته باشد. بطورکلی دو نوع سیم مصرف شونده و رفت برگشتی وجود دارد. سیمهای مصرفی از جنس مسی یا برنجی با پوششهای متفاوت روی اکسید روی یا فرمولهایی برای برش بهتر که اخیرا کشورهای کره تایوان و چین محصولات خوبی ارائه کرده اند. این سیمها با کششهای متفاوت معمولا (900-500) نیوتن برمتر مصرفی بوده و به دلیل فرسودگی با جرفه و افت سایز فقط یکبار مصرف میشوند. سیمهای رفت و برگشتی عمدتا ترکیبات “مولیبدن و تنگستن” است و معمولا در ماشینهای چینی کاربرد دارند.
روند كلی كار
1- قرار دادن قطعه روی میز كار
2- تراز كردن و ساعت كردن قطعه توسط ابزار مربوطه
3- اثبات قطعه روی میز
4- عبور سیم از داخل قطعه و قرار دادن در فک پایین
5- اعمال كشش سیم توسط كلید مربوطه
6- استارت ماشین كه با شروع ماشین كاری و ورود مایع دیالكتریک به روی قطعه است
اجزاء اصلی تشكیلدهنده دستگاه
1- ابزار برشی
2- مایع دیالكتریک و سیستم تصفیه
ساختار برنامهنویسی
در ابتدا این نكته را متذكر میشوم كه برخلاف بسیاری از سایتها و كتب فارسی كه در آنها گفته شده این ماشینها نیاز به برنامهنویسی ندارند و CNC نیستند، وایركات برنامهنویسی دارد و یعنی احتیاج به دادن برنامههای جی كد است كه به وسیله نقشههای dwg با فرمت به g code تبدیل میشود. البته این برنامهها سادهتر از برنامههای فرز و تراش CNC است ولی دركل این دستگاهها نیاز به یک ورودی عددی دارند كه یک نمونه از این برنامهها در ادامه قرار خواهد گرفت تا با نحوه برنامهنویسی آنها آشنایی بیشتری كسب شود. برای برنامهنویسی آنها از نقشههای DWG و نرمافزارهای مختلف CAM استفاده میشود.