EDM-Schneiden: Prozess-, Material-, Toleranzen- und Designleitfaden

EDM Cut Cut erklärt: Draht- und Bohrmaschinen EDM, Bohrlochverarbeitungen, Materialien, Materialien, Wann Sie sie jeweils verwenden sollten

Schnelle Spezifikationen, EDM-Schneiden bei a

EDM-Schneiden (elektrische Entladungsbearbeitung) oder Funkenbearbeitung/Drahtschneiden ist ein Maschinenprozess, der elektrische Entladung verwendet, anstatt direkten Kontakt herzustellen, um Material zu entfernen. EDM-Schneiden kann jedes leitende Metall schneiden, egal wie hart es ist, und ist daher der automatisierte Prozess der Wahl zur Herstellung von Schnitten in gehärteten Werkzeugstählen, Wolframcarbid und Superlegierungen, die Schneidwerkzeuge zerstören würden, die bei traditionelleren Bearbeitungsaufgaben verwendet werden. Von Gesenkprofilen über tiefe Formhohlräume bis hin zu Kühllöchern mit Mikrodurchmessern wird eine der drei EDM-Varianten die Arbeit erledigen.

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Wie EDM Cutting funktioniert Der Funkenerosionsprozess

So funktioniert EDM als Bearbeitungsprozess Es besteht aus zwei leitenden Körpern: einer Werkzeugelektrode und einem Werkstück in einem dielektrischen Fluid Bei Spannungszufuhr tritt keine Wirkung auf, meist zwischen 40-300 V und bis 50 A, wenn in Gleichstrom, da das dielektrische Fluid einen Isolator bedeckt, was zu keinem Stromfluss führt.

Das elektrische Feld nimmt mit abnehmender Lücke zu, wenn sich die Elektrode der Arbeit nähert, sinkt die Elektrodenarbeitslücke auf 0,001-0,002 “(25-50 m), kommt es im Dielektrikum zu einem Durchbruch, zwischen Elektrode und Arbeit bildet sich ein Plasmakanal, der während eines kurzen Impulses (Mikrosekunden) elektrischen Strom leitet.

Temperaturen für den Plasmakanal von mehr als 8.000 C bis 12.000 C - dies liegt deutlich über dem Schmelzpunkt jedes technischen Metalls.

In jedem Impuls beginnt ein kleines Materialvolumen aus dem Werkstück, und Elektrodenoberfläche, zu erodieren, während es schmilzt und verdampft Sobald der Impuls beendet ist, kollabiert das Plasma und das Dielektrikum stürzt in das Werkzeug, spült die geschmolzenen Trümmer als Mikrokügelchen weg (im Allgemeinen 1-30 µm im Durchmesser).Dieser Prozess wird wiederholt mit einer hohen Frequenz von 1-500 kHz fortgesetzt, sodass jeder Funke eine bekannte und zuverlässige Tiefe von Schnittfugen ausdehnt.

Da die Elektrode das Werkstück nie wirklich berührt, sind die am Prozess beteiligten Schneidkräfte gleich Null. Dies verhindert jede Form mechanischer Belastung und Durchbiegung des Werkzeugs und es ist keine Verformung empfindlicher oder dünner Merkmale zu erkennen. Es kommt zu keiner Materialhärtung. „Einschliff von HRC 65-Werkzeugstahl ist eine einfache Aufgabe, da EDM-Funkenbildung ausschließlich aufgrund elektrischer und thermischer Eigenschaften und nicht aufgrund mechanischer Eigenschaften auftritt.

Zwei Grundparameter MR-Ausgang auf Zeit - hohe Zeit des Bedieners Eine größere Dauer des Impulses auf Zeit führt dazu, dass dem Funken eine größere Menge MR-Energie zugeführt wird, was zu einem hohen R, einer rauen Oberfläche und einer erheblichen Tiefe der neu gegossenen Schicht führt Eine kürzere Dauer des Impulses auf Zeit bewirkt das Gegenteil.

Arten von EDM, Draht-, Senk- und Lochbohrungen

Diese vier Arten von EDM verwenden alle dieselbe Theorie der Funkenerosion. Ihr Unterschied ist: Die Elektrodengeometrie, das Dielektrikum und das Bewegungssystem unterscheiden sich für verschiedene Merkmale.

Draht-edm

Konstantspulender Messing - oder beschichteter Draht (meistens 0,010 / 0,25 mm Durchmesser) bewegt sich vertikal durch das Werk it genau wie ein Bandsägeblatt (außer es berührt nie Der Draht schlängelte sich von einer Vorratsspule durch Diamantführungen, über die Schneidzone, und auf eine Aufwickelspule Da der Draht ständig vordringt, spielt Elektrodenverschleiß keine Rolle; jeder Drahtabschnitt wird nur einmal verwendet.

Wire EDM erzeugt die engsten Toleranzen aller edm-Verfahren mittels einer Reihe von Skim-Pässen 2 Light-Finishing-Pässen, die immer weniger Material entfernen Typische Schritte: Rohschnitt Ra 3 m, erste Skim Ra 1,6 m, zweite Ra 0,8 m, dritte Ra 0,1 m. Jede Skim verlängert die Bearbeitungszeit, erzeugt aber feinere Abmessungen und eine bessere Oberfläche.

Sinker EDM (Ram EDM)

Sinker EDM verwendet eine vorgeformte Elektrode – aus Graphit oder Kupfer geschliffen – – Eintauchen in die Arbeit, um einen harten spiegelbildlichen Hohlraum zu erzeugen. Die Elektrodenform wird direkt auf das Werkstück aufgenommen, wodurch Senker-EDM zum Einstiegsprozess für Spritzgusshohlräume, Schmiedegesenke und Druckgusswerkzeuge wird. Tiefe 3D-Formen mit einem Verhältnis von Tiefe zu Breite über 20:1 lassen sich leicht bearbeiten.

Bohrlochbohrung EDM

Lochbohrkanten (auch Fast-Loch - oder Small-Loch-Kantenkantenkantenkantenkantenkantenkantenkantenkantenkantenkantenkantenkantenkantenkantenkantenkantenkanten) speist eine spiralförmige Messingrohrelektrode durch das Werkstück nach unten, Dielektrische Flüssigkeit läuft durch die Hohlmitte und spült Schmutz vom Boden des Lochs ab, Lochdurchmesser von 0,010 bis 0,118 (0,25-3,0 mm) werden in bis zu 12 Tiefstahlkanten, Titan, Wolframkarbid, jede leitfähige Arbeit immer der gleiche Vorgang „Kursbohren ist neben anderen Bearbeitungsvorgängen.

EDM-Materialien und -Toleranzen Was EDM schneiden kann (und nicht)

Die neu gegossene Schicht – auch weiße Schicht – – – entsteht, wenn geschmolzenes Material auf der Oberfläche wieder einfriert, anstatt wegzufließen. Die gehärtete spröde Schicht weist 30-501 TP3 T höhere Mikrohärtewerte auf als das Substrat. Spezifikationen wie AMS 2628 erfordern die vollständige Entfernung der neu gegossenen Schicht für Luft- und Raumfahrt- und medizinische Komponenten.

Die Materialabtragsrate variiert enorm nach Werkstückmaterial Stahl beispielsweise benötigt typischerweise 160-400 mm/h auf Senker EDM, wohingegen Wolframcarbid bei ungefähr identischen Prozessparametern auf nur 40-100 mm/h abfällt Titan wird schnell über Draht EDM bearbeitet, da entionisiertes Wasser den Oxidationsalbtraum verhindert, der mit der herkömmlichen Bearbeitung verbunden ist EDM arbeitet an jedem leitfähigen Material unabhängig von der Härte it einen großen Vorteil gegenüber anderen Bearbeitungsverfahren.

EDM vs. CNC-Fräsen vs. Laserschneiden

Auswahl zwischen EDM, CNC-Bearbeitungsdienstleistungen, und Laserschneiden hängt von minimaler Materialhärte, Merkmalsform und - größe, Toleranzen und Produktionsvolumen ab Jeder Prozess hat ein eigenes Betriebsfenster.

Entscheidungs-Tipp: Am teuersten pro Funktion für gehärtete Materialien über HRC 45 und erfordert interne Funktionen bis 0,001 oder enger ist EDM. Für weichere Metalle mit offener Geometrie, CNC-Fräsdienstleistungen Schneller und günstiger pro Teil sein wird.

Zahlreiche hochpräzise Teilepaarprozesse CNC maschinell z.B. ein Paar Formgrundlagen, um die äußere Geometrie zu formen und zu beenden, dann verwenden Sie Senker-EDM, um innere Hohlräume zu beenden und scharfe Ecken zu liefern Dieses Hybridverfahren nutzt das schnellste Fräsen für die äußeren Merkmale und die Form, und fügt dann die geometrische Präzision von EDM hinzu Für mehrseitige Teile, die indizierte Aufbauten erfordern, 4-Achsen CNC Bearbeitung Handhabung reduzieren kann, bevor das Teil in die EDM-Zelle wandert.

Laserschneiden zielt auf Hochgeschwindigkeits-Blechprofilierung ab (1.000 Zoll/min oder 25 m/min bei dünnem Stahl), kann jedoch keine engen EDM-Toleranzen liefern oder dicke Abschnitte durchschneiden. Während das Laserschneiden bei den meisten Metallen auf eine Blechdicke unter 1 (25 mm) beschränkt ist, kann Draht-EDM von oben nach unten 12 (300 mm) mit gleichmäßiger Genauigkeit durchschneiden.

Industrieanwendungen für das EDM-Schneiden

Luft - und Raumfahrt

Die Nachfrage nach Turbinenkomponenten stellt einen großen Teil der Nachfrage nach EDM dar Inconel 718 Turbinenschaufeln benötigen Hunderte von Kühllöchern “C-5. Durchmesser durch Material gehärtet HR 44. Bohrung EDM liefert 0,005 mm Prozessgenauigkeit für diese Merkmale über Tausende von Schaufeln, was zu einer Zeitersparnis von 401TP3 T im Vergleich zu herkömmlichen Bohrungen führt Draht EDM formt auch Tannenbaumwurzelformen auf Turbinenscheiben auf 0,0003 Genauigkeit durch unterbrochene Profile Erkunden Sie mehr unter Luft - und Raumfahrt CNC-Bearbeitung.

Medizinische Geräte

Titan orthopädische Implantatbefestigungen verwenden Senker-EDM, um regelmäßige Oberflächentexturen zu erzeugen, die die Osseointegration fördern Genauigkeiten von 0,005 mm garantieren identische Porenabmessungen Medizinische Instrumententeile, zum Beispiel Mikroscheren und Biopsiezangen, verwenden Draht-EDM, um Profilmerkmale zu erzeugen, bei denen grabfreie Kanten nicht optional, sondern unerlässlich sind Lesen Sie mehr über Medizinprodukt CNC-Bearbeitung Für einen breiteren Kontext.

Schimmel und sterben

Hohlräume für Spritzgussformen mit Seitenverhältnissen über 20:1, 0,030 dicken Profilrippen, und eine Spiegelbearbeitung sind hohe Anwendung für Senker-EDM. Graphitelektroden auf Hochgeschwindigkeits-Fräsmaschinen übertragen komplexe 3 D-Geometrie in gehärtete H13 - oder S7-Werkzeugstähle von HRC 48-52. Multi-Cavity-Werkzeuge kombinieren typischerweise CNC-Rohbearbeitung (801TP3 T-Materialentfernung) mit anschließender EDM-Veredelung.

Elektronik und Halbleiter

Wire EDM produziert Mikro-Stecker-Stifte mit Querschnitten unter 0,5 mm, Halbleiter-Bleirahmenwerkzeuge mit 0,003 mm Steigungstoleranz und Formhohlräume für IC-Gehäuse Es gibt keine Schneidkräfte, sodass zerbrechliche Teile nicht verformt werden.

Designrichtlinien für EDM-Teile

Design für EDM ist anders als Design für konventionelle Bearbeitung Nutzen Sie diese, um Zeit, Geld und Überarbeitungen in Ihren Projekten zu sparen.

• Innenwinkelradius: minimal=Drahtradius + 0,002 Überschnitt; mit 0,010 Draht Minimum=0,006 “Innenradius Billigerer Draht=größere Mindestradien; teurerer Draht=kleinere Mindestradien.
• Wandstärke: so niedrig wie 0,020 (0,5 mm) für Draht EDM, 0,040 (1 mm) für Senker EDM Durch dünner werden Sie anfällig für Durchbiegung durch dielektrischen Spüldruck.
• Drahtgewindezugang: öffnen Sie eine Kante oder stellen Sie ein Startloch (mindestens 0,040) bereit, durch das Draht geführt werden kann. Wenn keine offene Kante vorhanden ist, fügen Sie einen einfachen Lochbohr-EDM-Vorgang in Ihren Prozessplan ein.
• Kegelwinkel: bis zu 30 Winkel durch unabhängige UV-Achsenführungen oberhalb und unterhalb des Werkstücks gestützt, auf Ihren Zeichnungen Kegelwinkel und Bezugshöhe angeben.
• Skim-Pass-Callout: Rufen Sie die Anzahl der zu verwendenden Skim-Pässe auf. 1 Skim-Pass=0,0005 Oberfläche; 3 Skim-Pässe=0,0002 Oberfläche Mehr Skim-Pässe=bessere Toleranz aber 15-251TP3 T mehr Prozesszeit pro Pass.
• Zulage für neu gegossene Schichten: Platz für die Schicht 0,0002-0,001 (2-10 Mikrozoll).Um die neu gegossene Schicht zu entfernen, fügen Sie zusätzlich 0,001 “-0,002 pro Seite zum Schleifen hinzu.

Häufig gestellte Fragen

Wie funktioniert das EDM-Schneiden?

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Das EDM-Schneiden ist ein kleinmaßstäblicher Bearbeitungsprozess, der Metall durch schnelle elektrische Funkenentladung durch dielektrische Flüssigkeit entfernt. Jede Funkenentladung erreicht 8.000-12.000 C und verkoket eine winzige Menge Metall. Das Werkzeug und das Teil stehen nicht in physischem Kontakt, was dem Prozess keine Schneidkräfte und keine Auswirkungen auf die Teilhärte verleiht.

Was sind die verschiedenen Arten des EDM-Schneidens?

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Es existieren drei Haupttypen von EDM Draht EDM, wobei ein dünner Messingdraht (0,004-0,012) zum Schneiden von 2 D-Formen verwendet wird, mit einer Toleranz von 0,0002 Sinker EDM (oder Ram EDM), bei dem eine geformte Graphit - oder Kupferelektrode in das Werkstück eingespannt wird, wodurch 3 D-Hohlräume entstehen, mit einer Toleranz von 0,0005 Lochbohrung EDM, bei der eine Hohlrohrelektrode durch das Werkstück geschickt wird, um ein Durchgangsloch mit einem Durchmesser von 0,010-0,10,1118 zu bilden.

Was sind die vier Prozessparameter von Drahtschnitt-EDM?

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Die vier Hauptprozessparameter sind: (1) der Einschaltzeitimpuls (Funkendauer und abgegebene Energie); (2) die Ausschaltzeit des Impulses, damit sich dielektrische Stoffe erholen und Schmutz ausgestoßen werden kann; (3) die Drahtspannung (800-2.400 Gramm), die sich auf die Drahtauslenkung und die Schnittgeradheit auswirkt; (4) die Drahtgeschwindigkeit (2-15 Meter/min), um frischen Draht jederzeit in der Schnittzone zu halten.

Welche Materialien können mit EDM bearbeitet werden?

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EDM aus jedem elektrisch leitfähigen Material ist auch bei sehr hoher Härte möglich Typische Werkstücke sind: Werkzeugstahl (bis HRC 65), Inconel, Kupfer - und Aluminiumlegierungen, Wolframcarbid, Titan Nicht leitfähiges Material einschließlich Keramik, Glas und Kunststoffe können nicht bearbeitet werden.

Welche Oberflächenbeschaffenheit wird mit EDM erreicht?

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Finish setzt auf EDM-Typ und Anzahl der Finishing-Pässe Draht EDM produziert Ra 0,1 m aus 3 Skim-Pässen (Spiegelfinish), ausgehend von Ra 3 m, fein geschnittener Rohbiegung Sinker-Reichweite Ra 0,4 m (Feinschnitteinstellungen, Finish) Ra 12,5 m (Raubiegung) Bohrloch-EDM-Reichweite Ra 0,3 m (Feinschnitteinstellungen, Finish) Ra 3,2 m (Raubiegung) Feinere Finishs werden mit geringeren Entladungsenergien und langen Bearbeitungszeiten erhalten.

Wie ist EDM-Schneiden im Vergleich zum Laserschneiden?

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Ra 0,0002 und Ra 0,1 m Finish werden auf EDM dicken Abschnitten (>12 “), Ra 1,6 m (Laserschnitt) mit Top-Toleranz von 0,004 und Ra 1,6 m erhalten; bestes Ergebnis mit Blech von <1, schnell für dünne Profile Für dickere Abschnitte ist EDM träger, aber machbarer und besser für gehärtete Metalle, interne Merkmale unzugänglich für Laserschneider.