Die Elektroerosionsbearbeitung (EDM) ist eine Technik zur Materialentfernung oder Produktion. Diese Technik wurde erstmals im Jahr 1770 angewendet. Ihr Erfinder ist Josepha Priestly. Es sollte jedoch beachtet werden, dass sie aufgrund der Modernisierung von Technologien und Geräten derzeit mit der computergesteuerten numerischen Steuerung (CNC) verbunden ist.
Moderne EDM-Maschinen sind mit automatisierten CNC-Operationen integriert und dienen zur:
- Metallschneiden,
- Entfernung von Material und mehr.
EDM ist beliebt bei CNC-Bearbeitungsoperationen und anderen Produktionsaktivitäten. Wie läuft dieser Prozess ab? Was sind die Vorteile von EDM? Darüber schreiben wir unten!
Was ist die EDM-Elektroerosionsbearbeitung?
Trotz ihrer Beliebtheit verstehen viele Menschen diese Technologie noch nicht. Die Bearbeitung mit elektrischen Entladungen (EDM) ist ein Prozess, bei dem Material durch erneutes Aussetzen zu einer kontrollierten elektrischen Entladung entfernt wird. Es funktioniert wie das thermoelektrische Phänomen. Wärmeenergie wird auf dem bearbeiteten Gegenstand durch die elektrische Entladung zwischen der Elektrode/Draht und dem bearbeiteten Gegenstand erzeugt. Dieses Verhalten führt zur Entfernung einer Materialschicht. Im Allgemeinen lassen sich EDM-Maschinen in drei Typen unterteilen:
- Tiefen-EDM
- Draht-EDM,
- Loch-EDM.
In der modernen Produktion ist jedoch die EDM-Linie mit der CNC integriert. Daher finden automatisierte EDM-Maschinen breite Anwendung in der Industrie.
Senk-EDM für die Matrize
EDM (auch bekannt als Ram, Gewicht, traditionell, volumetrisch oder Hohlraum) ist der beste EDM-Prozess zur Herstellung von Teilen mit komplexen Hohlräumen. Es ist auch die ideale Methode, um das Problem scharfer Innenkanten bei der CNC-Bearbeitung zu lösen. Die Methode verwendet eine Graphit- oder Kupferelektrode, ein dielektrisches Fluid und einen zwischen der Elektrode und dem bearbeiteten Objekt induzierten elektrischen Funken.
Wie läuft der Prozess ab?
Im ersten Schritt werden Elektroden in der entgegengesetzten Form der gewünschten Vertiefung hergestellt. Dies wird einen Würfel erzeugen. Dann, wenn die Form in einem dielektrischen Flüssigkeit, wie Öl, eingetaucht ist, wird eine Spannung zwischen der Form und dem leitenden Werkstück induziert . Die Matrize wird langsam in Richtung des Werkstücks abgesenkt, bis ein "elektrischer Durchbruch" auftritt und ein Funke durch den "Funkenspalt" überspringt. Dies verdampft und schmilzt das Material auf dem Werkstück, während die dielektrische Flüssigkeit die ausgestoßenen Partikel entfernt. Während dieses Prozesses korrodieren oft auch kleine Mengen von Elektroden. Da eine Serie von Hochfrequenzfunken wiederholt kleine Mengen von Material vom Werkstück entfernt, beginnt die gewünschte Form zu erscheinen und wird präzise geschnitten. Jeder Teil des Prozesses zwischen dem Server, der Stromversorgung und der Positionierung der Elektroden wird vollständig durch die präzise Bearbeitung kontrolliert.
Draht-EDM
EDM-Drahtschneiden, auch bekannt als Drahtkorrosion. Dies ist ein Prozess, der weit verbreitet in der Herstellung von Prägestempeln eingesetzt wird. Es schneidet mit dem gleichen Mechanismus wie das Einkerben. Jedoch wurde der Stempel durch sehr dünne, unter Spannung stehende Drähte ersetzt, die als Elektroden verwendet werden. Dieser Vorgang entspricht einem Käseschneider, der ein dreidimensionales Teil in zwei Dimensionen schneidet. Die Drähte sind normalerweise sehr dünn, mit einem Durchmesser von etwa 0,05 mm bis 0,35 mm. Ein neuer Draht wird automatisch während des gesamten Prozesses aufgewickelt, um die Verwendung von brennendem Draht zu vermeiden, was eine genaue Schnittführung gewährleistet. Zwar bietet dieser Prozess unglaublich präzises Schneiden, wenn Sie jedoch scharfe Innenkanten schneiden möchten, bedenken Sie, dass das reine Drahtschneiden keine echte quadratische Kante liefert. Der Draht und der Funken erzeugen einen kleinen Radius von etwa 0,13 mm bis 0,15 mm, aber dieser kann je nach Drahtdurchmesser kleiner oder größer sein. Wenn das für Ihr Projekt nicht ausreicht, können Sie eine kleine knochenförmige Ecke verwenden, um perfekt quadratische Innenkanten zu erzeugen. Manchmal ist es notwendig, das Schneiden von der Mitte des Teils aus zu beginnen, anstatt von einer der Kanten. Zum Beispiel werden komplexe Formen in der Mitte des Prägestempels bearbeitet. In diesem Fall kann ein EDM-Bohrer ein kleines Loch für den Draht bohren, durch das der Draht in den EDM-Draht eingeführt werden sollte.
EDM Bohren
Wie der Name schon sagt, wird das EDM-Bohren zum Erzeugen von Löchern verwendet. Im Vergleich zu herkömmlichen Bohrmethoden ermöglicht diese Technik jedoch eine präzise Bearbeitung von sehr kleinen und tiefen Löchern ohne Grate. Sie verwendet auch die gleichen grundlegenden Prinzipien wie EDM-Maschinen. Das Schneiden erfolgt jedoch mit einer pulsierenden zylindrischen Elektrode und der Schneidbereich wird überlagert, wenn das dielektrische Fluid tief in das zu bearbeitende Objekt eindringt. Diese Methode ist von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung von Hochtemperaturturbinenschaufeln, da sie die Erzeugung von sehr komplexen Kühlkanälen innerhalb der Turbinenschaufeln ermöglicht.
Was sind die Vorteile von EDM?
Im Folgenden stellen wir die Vorteile dar, die die Verwendung der elektroerosiven Bearbeitung mit sich bringt:
- Größere Designfreiheit - Einer der Hauptvorteile von EDM ist die Möglichkeit, Formen und Tiefen auszuschneiden, die mit herkömmlichen Bearbeitungsmethoden nicht erreichbar sind. Dazu gehören Untergriffe und perfekt quadratische Innenkanten. Der Bearbeitungsprozess erzeugt keine Grate, was ein zusätzlicher Vorteil ist.
- Verarbeitung ohne Verformung - Im Gegensatz zu herkömmlichen Bearbeitungsmethoden kommt das Werkzeug während dieses Prozesses nie in direkten Kontakt mit dem zu bearbeitenden Gegenstand. Wenn keine Kraft auf das Teil ausgeübt wird, tritt keine Verformung auf. Dies ermöglicht die Manipulation von sehr dünnen Elementen ohne sie zu brechen. Darüber hinaus können aufgrund der fehlenden Verformungen sehr enge Toleranzen von +/- 0,012 mm erreicht werden.
- Hohe Verarbeitungsqualität - traditionelle Materialentfernungsprozesse wie CNC-Fräsen hinterlassen Bearbeitungsspuren auf dem bearbeiteten Gegenstand, die nach der Fertigstellung entfernt werden müssen. EDM hat eine nullgerichtete Oberflächenbearbeitung, die eine gleichmäßig glatte Oberfläche ohne zusätzliche Bearbeitung liefert. Denken Sie daran, dass High-Speed-EDM eine leichte sandgestrahlte Textur hinterlässt.
- Präzision - Begrenzt in Bezug auf die Produktionsleistung bei großen Aufträgen, eignet sich das Funkenerodieren hervorragend für die Herstellung kleiner Teile und Prototypen aufgrund seiner hohen Präzision. Beispielsweise wird diese Technologie häufig in der Automobilindustrie eingesetzt, die die Herstellung komplexer Motorteile mit hoher Präzision erfordert.
- Es hat keinen Einfluss auf die Härte des Materials - die Hauptmerkmale von EDM ist, dass es jedes Material bearbeiten kann, solange es leitfähig ist. Das bedeutet, dass man harte Materialien wie z.B. Wolframcarbid bearbeiten kann.
Nachteile von EDM
Wie jede Methode hat auch diese ihre Vor- und Nachteile. Zu den Nachteilen der Verwendung der EDM-Technologie gehören:
- Niedrige Materialentfernungsrate - Die Materialentfernung ist im Vergleich zu herkömmlichen Bearbeitungsmethoden langsam. Da der Produktionsprozess sehr energieintensiv ist, wirkt sich eine längere Produktionszeit auf die Gesamtkosten aus. Daher ist EDM bei größeren Projekten nicht effektiv und wird daher oft übergangen.
- Art des Materials - Um ein Material mit EDM zu bearbeiten, muss es leitfähig sein. Es sollte auch berücksichtigt werden, dass, obwohl der Prozess technisch problemlos ist, die Bearbeitung immer noch ein thermischer Veränderungsprozess ist, der die Metallurgie des bearbeiteten Gegenstandes verändern kann.
- Kosten der Elektrode - Im Falle von EDM sind spezielle, nicht funktionale Elektroden erforderlich. Die Bearbeitung von Elektroden kann bei Kleinserienproduktion teuer erscheinen, aber bei Großserienproduktion können diese zusätzlichen Kosten durch viele Komponenten absorbiert werden.
- CO2-Fußabdruck - Aufgrund der Menge an elektrischer Energie, die für die Durchführung von EDM benötigt wird, handelt es sich dabei nicht um eine umweltfreundliche Bearbeitungsmethode. Derzeit möchten viele Unternehmen weltweit Maßnahmen ergreifen, um ihren CO2-Fußabdruck zu reduzieren, daher werden andere Verarbeitungsmethoden bevorzugt, die weniger elektrische Energie benötigen und somit weniger schädlich für die Umwelt sind.
Welche Oberflächenveredelung kann mit EDM erreicht werden?
Wie bei allen Bearbeitungsprozessen besteht ein Gleichgewicht zwischen der Schnittgeschwindigkeit und der Qualität der Oberflächenveredelung. Der erste Schnitt ist normalerweise schneller und rauer, und die folgenden werden mit geringerer Geschwindigkeit ausgeführt, um eine saubere Oberflächenveredelung zu erzielen. Das Werkzeug kann weiterhin bei geringerer Geschwindigkeit schneiden, um eine ausgezeichnete Oberflächenveredelung zu erzielen, aber dies verlängert die Bearbeitungszeit und damit die Kosten.
Ist die EDM-Methode genau?
EDM kann mit sehr engen Toleranzen von +/- 0,012 mm arbeiten. Daher nutzen die Luftfahrt- und Medizinindustrie diesen Prozess. Im Allgemeinen können alle leitfähigen Materialien galvanisiert werden. Einige Materialien, wie hochnickelhaltige Luftfahrtlegierungen, können einige Herausforderungen bei der Bearbeitung darstellen. Die Lösung besteht jedoch normalerweise in der Änderung des Elektrodenmaterials oder der Verarbeitungsgeschwindigkeit. Die Hauptfaktoren, die die Wahl des Elektrodenmaterials beeinflussen, sind seine elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Es ist eine ausgezeichnete Methode, die in Kombination mit traditionellen Bearbeitungstechniken wie der CNC-Bearbeitung von Teilen mit spezifischen geometrischen Anforderungen verwendet werden kann. Der Bearbeitungsprozess ist jedoch relativ langsam, so dass Hochvolumenarbeiten nicht das beste Konzept für diese Methode sind.
Zusammenfassung
Dies ist ein Konzept, das präzise ist, keine Spuren hinterlässt, frei ist und die Härte des Materials nicht beeinflusst. Dennoch hat es einige Nachteile, die diesen Prozess für den potenziellen Gebrauch ausschließen könnten. Dazu gehören Langsamkeit sowie Kosten und Einschränkungen bei den zu bearbeitenden Materialien. Trotz allem glauben wir, dass dieser Prozess für kleinere Unternehmen, die keine Großmengen an Teilen produzieren, beachtenswert ist.