Elektroerosive Bearbeitung (EDM), auch bekannt als Funkenbearbeitung, Funkenzerfall, Matrize, Drahtbrennen oder Drahterosion, ist ein Metallherstellungsprozess, bei dem eine elektrische Feldreaktion zur Erzielung der gewünschten Form verwendet wird. Diese Art der spanenden Bearbeitung bewirkt, dass Material durch eine Reihe von schnell wiederholten elektrischen Entladungen zwischen zwei durch ein Dielektrikum getrennten Elektroden und unter Spannung vom Werkstück entfernt wird. Eine der Elektroden wird als Werkzeugelektrode oder einfach als Werkzeug oder Elektrode bezeichnet, während die andere als Werkstückelektrode oder Werkstück bezeichnet wird. Der Prozess hängt davon ab, ob das Werkzeug und das Werkstück in physischem Kontakt sind. Mit zunehmender Spannung zwischen den beiden Elektroden wird die elektrische Feldstärke im Volumen zwischen den Elektroden größer und verursacht den dielektrischen Zerfall der Flüssigkeit und die Bildung eines Bogens. Infolgedessen wird Material von den Elektroden entfernt. Wenn der Strom gestoppt wird, wird ein neues flüssiges Dielektrikum in das Elektrodenzwischenraumvolumen übertragen, wodurch feste Partikel (Abfall) entfernt und die Isoliereigenschaften des Dielektrikums wiederhergestellt werden. Das Hinzufügen eines neuen flüssigen Dielektrikums zum Elektrodenzwischenraumvolumen wird allgemein als Spülen bezeichnet. Nachdem der Strom durch gesinterte Karbide oder ein anderes Element geflossen ist, kehrt die Spannung zwischen den Elektroden in den Zustand vor dem Durchbruch zurück, so dass ein erneuter Durchbruch des flüssigen Dielektrikums zur Wiederholung des Zyklus erfolgen kann.
Drahterodiermaschine EDM
Die Elektroerosionsbearbeitung EDM (Electrical Discharge Machining), auch bekannt als Funkenbearbeitung oder Funkenerosion, ist ein Produktionsprozess, der auf der Verwendung von elektrischen Entladungen (Funken) zur Herstellung gewünschter Teile aus Blech basiert. Es gibt drei Arten von EDM:
- EDM,
- Drahterodier-EDM
- Schnellbohr-EDM.
Der EDM-Draht, auch bekannt als WEDM, verwendet einen dünnen, einadrigen leitfähigen Metalldraht (wie Messing) und deionisiertes Wasser, was die Verwendung des Drahtes aus EDM ermöglicht.
Wie funktioniert Drahterodieren?
Bei der Drahtelektrodenbearbeitung wird Material vom Werkstück durch eine Reihe von schnell wiederholten elektrischen Entladungen zwischen dem Draht oder der Elektrode und dem Werkstück, getrennt durch ein Dielektrikum, entfernt. Draht-EDM kann leicht harte leitfähige Materialien schneiden und komplexe Teile mit hoher Präzision herstellen. Dielektrika werden verwendet, um Kurzschlüsse in Funkenprozessen zu verhindigen und Abfälle zu entsorgen.
Wofür wird Drahterodieren verwendet?
Draht-EDM ist ein Metallbearbeitungsprozess, der sich als hervorragende Wahl für die Herstellung kleiner Präzisionsteile erweist. Es kann auch in vielen anderen Anwendungen eingesetzt werden, einschließlich in der Automobilindustrie, Luftfahrt, Elektronik und anderen Branchen, einschließlich:
– Erstellung von Formen,
– komplizierte Ausrüstung und Werkzeuge,
- schnelles Prototyping und vollständige Produktion,
- Anwendungen, die eine niedrige Restspannung erfordern,
- kleine und detaillierte Teile,
- Bohren kleiner Löcher,
- Reparatur von Metallfäule,
- zirkuläre Produktion.
EDM-Draht
Drahterodieren WEDM, auch bekannt als Wire EDM, ist ein dünner einadriger Metalldraht (normalerweise Messing), der in ein Bad mit einem dielektrischen Flüssigkeitsartefakt (normalerweise deionisiertem Wasser) eingeführt wird. Der EDM-Draht ermöglicht es, dass das Drahterodieren zum Schneiden von Blechen mit einer Dicke von bis zu 300 mm sowie zum Herstellen von Stempeln, Werkzeugen und Formen aus Hartmetall, die sonst schwer zu bearbeiten sind, verwendet wird. Der Draht, der ständig von einer Spule zugeführt wird, wird zwischen einer oberen und unteren Diamantführung gehalten, die sich in der Mitte des Wasserstrahldüsenkopfes befindet. Die Führung, normalerweise CNC-gesteuert, bewegt sich entlang der x-y-Achse. Bei den meisten Maschinen kann der obere Schlitten auch unabhängig entlang der z-u-v-Achse bewegen, was das Schneiden von Kegeln und Übergängen (z.B. Kreise unten, Quadrate oben) ermöglicht. Der obere Schlitten kann die Achsbewegung im G-Code-Standard, x-y-u-v-i-j-k-l, steuern. Dies ermöglicht die Programmierung von Drahtschneidemaschinen zum Schneiden von sehr komplexen und empfindlichen Formen. Die Genauigkeit der oberen und unteren Diamantführung beträgt normalerweise 0,004 mm (0,16 mils) und kann einen Schneidpfad oder einen Spalt so klein wie 0,021 mm (0,83 mils) mit einem 0,02 mm (0,79 mils) Draht haben, trotz des versicherten Durchschnittsschnitts. Die beste Kosten- und Bearbeitungszeit mit einem 0,25 mm Messingdraht beträgt 0,335 mm.
Prototypenproduktion
Der EDM-Prozess wird am häufigsten in der Formen-, Werkzeug- und Matrizenindustrie eingesetzt, wird aber auch immer häufiger für die Prototypenherstellung und die Produktion von Teilen verwendet, insbesondere in der relativ kleinen Serienfertigung in der Luftfahrt-, Automobil- und Elektronikindustrie. Bei der EDM-Stange werden Elektroden aus Graphit, Wolframkupfer oder reinem Kupfer in die gewünschte (negative) Form bearbeitet und am Ende eines vertikalen Schlittens in das Werkstück eingeführt.
Münzstempel Produktion
Zur Herstellung von Schmuckstempeln und Marken oder zum Prägen und Perforieren (mit Pfannkuchenstempeln) während des Münzprägens kann das Aversmuster aus 925er Silber hergestellt werden, da (bei entsprechenden Maschineneinstellungen) das Muster stark erodiert ist und nur einmal verwendet wird. Die entstandene negative Form wird dann gehärtet und in Fallhämmern zur Herstellung von geprägtem Flachstahl aus Bronze-, Silber- oder Goldlegierungen mit geringer Beständigkeit verwendet. Bei Abzeichen können diese flachen Flächen weiter zu gekrümmten Flächen geformt werden, indem eine andere Form verwendet wird. Diese Art von EDM wird normalerweise in ölbasierten Eintauchdielektrika durchgeführt. Das fertige Produkt kann zusätzlich mit hartem (Glas) oder weichem (Farbe) Email veredelt oder mit reinem Gold oder Nickel verzinkt werden. Weichere Materialien wie Silber können als Verbesserung von Hand geschnitzt werden.
Bohren kleiner Löcher
Das Bohren mit Elektroerosion wird für viele Dinge verwendet. In einer Draht-EDM-Maschine wird das Bohren kleiner Löcher verwendet, um ein Durchgangsloch in dem zu bearbeitenden Gegenstand zu bohren, durch das der Draht für die Durchführung der Draht-EDM-Operation passieren muss. Ein separater EDM-Kopf, der speziell für das Bohren kleiner Löcher konzipiert ist, wird an der Draht-EDM montiert, was das Ätzen fertiger Teile großer gehärteter Platten auf Anfrage ohne vorheriges Bohren ermöglicht. EDM für kleine Löcher wird zum Bohren der Angriffs- und Auslaufkanten von Turbinenschaufeln verwendet, die in Strahltriebwerken verwendet werden. Die Luftzirkulation durch diese kleinen Löcher ermöglicht es dem Motor, bei höheren Temperaturen zu arbeiten als sonst. Die in diesen Klingen verwendeten hochtemperaturbeständigen, sehr harten einkristallinen Legierungen machen die routinemäßige Bearbeitung dieser Löcher mit hohem Formfaktor extrem schwierig, manchmal sogar unmöglich. Die Elektroerosion mit kleinen Löchern kann auch zum Erzeugen von Mikrolöchern für Brennstoffsystemkomponenten, Spinnereidüsen für synthetische Fasern wie Kunstseide und viele andere Anwendungen verwendet werden.
Es gibt auch eigenständige EDM-Maschinen zum Bohren kleiner Löcher in der x-y-Achse, auch bekannt als Superbohrer oder Bohrer, die blinde oder Durchgangslöcher bearbeiten können. EDM verwendet eine lange Messing- oder Kupferröhrenelektrode, die sich in einer Halterung mit ständigem Fluss von destilliertem oder deionisiertem Wasser durch die Elektrode als Spül- und Dielektrikum dreht. Das Elektrodenrohr verhält sich wie der Draht in einem Draht-EDM, mit Funken und Verschleißrate. Einige kleine Loch-EDM-Maschinen können 100 mm weichen oder gehärteten Stahl in weniger als 10 Sekunden bohren, mit einer durchschnittlichen Verschleißrate von 50% bis 80%. Mit dieser Bohroperation können Löcher von 0,3 mm bis 6,1 mm gebohrt werden. Messingelektroden sind leichter zu bearbeiten, werden jedoch nicht für Drahtschneidoperationen empfohlen, da die durch Messingpartikel verursachte Korrosion zu "Messing-auf-Messing"-Leitungsrissen führen kann, daher wird die Verwendung von Kupfer empfohlen.
Vor- und Nachteile von EDM
EDM gewährleistet die Einhaltung der erforderlichen Präzision der Bearbeitung und die Möglichkeit, komplexe Teile zu bearbeiten. Dieser Prozess wird oft mit der elektrochemischen Bearbeitung verglichen. Die Vorteile von EDM sind:
- die Möglichkeit, komplexe Formen zu bearbeiten, die sonst schwierig mit konventionellen Schneidwerkzeugen herzustellen wären;
- Fähigkeit zur Bearbeitung sehr harter Materialien mit sehr engen Toleranzen;
- Möglichkeit, sehr kleine Teile zu bearbeiten, während konventionelle Schneidwerkzeuge zu Beschädigungen der Teile aufgrund übermäßigen Drucks des Schneidwerkzeugs führen können;
- Kein direkter Kontakt zwischen Werkzeug und bearbeitetem Gegenstand. Als Ergebnis können empfindliche Teile und Materialien ohne bemerkbare Verformungen bearbeitet werden;
- bietet eine gute Oberflächenveredelung, die durch unnötige Veredelungswege erzielt werden kann.
- Fähigkeit, sehr kleine Löcher zu erzeugen;
- Herstellung von konischen Löchern;
- internes Profil und interne Ecken von Rohren oder Behältern bis zu 0,001 Zoll.
Die Nachteile von EDM umfassen:
- Schwierigkeiten bei der Suche nach professionellen Bedienern,
- langsames Materialentfernen;
- potenzielle Brandgefahren im Zusammenhang mit der Verwendung von Dielektrika auf Heizölbasis;
- zusätzliche Zeit und Kosten für die Herstellung von Tauch-/Sedimentations-EDM-Elektroden;
- aufgrund des Verschleißes der Elektroden ist es schwierig, scharfe Ecken am bearbeiteten Gegenstand wiederherzustellen;
- spezifischer Leistungsverbrauch, der sehr hoch ist;
- hoher Energieverbrauch;
- Durchführung des "Schnitts";
- übermäßiger Werkzeugverschleiß während der Bearbeitung;
- Nichtleitende Materialien können nur mit bestimmten Prozesskonfigurationen verarbeitet werden.
EDM macht die Bearbeitung von Teilen viel präziser erforderlich. Die Möglichkeit der Anwendung von Elektroerosion basiert auf dem Vorhandensein der richtigen Ausrüstung und des Bedieners.