EDM Cutting: Handleiding Proces, Materialen, Toleranties & Ontwerp

EDM-snijproces uitgelegd: draad-, zinklood- en gatboring EDM-toleranties, materialen, materialen en wanneer u ze allemaal moet gebruiken

Snelle specificaties EDM-snijden in één oogopslag

EDM snijden (elektrische ontlading bewerking), of vonk bewerking/draad snijden, is een machineproces dat elektrische ontlading gebruikt in plaats van het genereren van direct contact om materiaal te verwijderen EDM snijden kan elk geleidend metaal snijden, hoe hard ook, en is daarom het geautomatiseerde proces van keuze voor het produceren van snijwonden in gehard gereedschapsstaal, wolfraamcarbide en superlegeringen die snijgereedschappen gebruikt in meer traditionele bewerkingstaken zou vernietigen Van matrijsprofielen tot diepe vormholtes tot micro-diameter koelgaten, een van de drie EDM varianten zal het werk doen.

Meer informatie over Le Creator's wire EDM-diensten voor precisie profiel snijden.

Hoe EDM-snijden werkt Het vonkerosieproces

Hier is hoe EDM functioneert als een bewerkingsproces Het bestaat uit twee geleidende lichamen: een gereedschapselektrode en een werkstuk in een diëlektrische vloeistof Er treedt geen actie op wanneer er spanning wordt geleverd, meestal tussen 40-300 V tot 50 A als deze zich in DC bevindt, aangezien de diëlektrische vloeistof een isolator bedekt, wat resulteert in geen stroom elektrische stroom.

Het elektrische veld neemt toe naarmate de spleet kleiner wordt naarmate de elektrode het werk nadert, wanneer de werkspleet van de elektrode daalt tot 0,001″-0,002″ (25-50 m) treedt er een storing op in het diëlektricum Er wordt een plasmakanaal gevormd tussen elektrode en werk dat elektrische stroom geleidt tijdens een korte puls (microseconden).

Temperaturen voor het plasmakanaal van meer dan 8.000 C tot 12.000 C - dit ligt ruim boven het smeltpunt van welk technisch metaal dan ook.

Bij elke puls begint een klein volume materiaal van het werkstuk en het elektrodeoppervlak te eroderen terwijl het smelt en verdampt. Zodra de puls is afgelopen, stort het plasma in en spoelt het diëlektricum het gereedschap binnen, spoelt het gesmolten afval weg als microbolletjes (doorgaans 1-30 µm in diameter). Dit proces gaat herhaaldelijk door met een hoge frequentie van 1-500 kHz, zodat elke vonk een bekende en betrouwbare kerfdiepte uitbreidt.

Omdat de elektrode het werkstuk nooit daadwerkelijk raakt, zijn de snijkrachten die bij het proces betrokken zijn nul. Dit voorkomt elke vorm van mechanische spanning en doorbuiging van het gereedschap, en er is geen vervorming van delicate of dunne kenmerken waar te nemen. Er treedt geen materiaalverharding op. Het slijpen van HRC 65 gereedschapsstaal is een gemakkelijke taak, aangezien EDM-vonkvorming uitsluitend plaatsvindt op basis van elektrische en thermische eigenschappen, en niet op mechanische eigenschappen.

Twee basisparameters puls op tijd en tijd puls op tijd en tijd gehandhaafd een grotere duur van de puls op tijd resulteert in een grotere hoeveelheid energie die wordt geleverd aan de vonk, wat resulteert in een hoge MRR, een ruw oppervlak, en een substantiële diepte van de herschikte laag Kortere duur van de puls op tijd veroorzaakt het tegenovergestelde.

Soorten EDM-draad, zinklood en gatenboren

Deze vier soorten EDM gebruiken allemaal dezelfde theorie van vonkerosie. Hun verschil is: de elektrodegeometrie, het diëlektricum en het bewegingssysteem zijn verschillend vanwege verschillende kenmerken.

Draad EDM

Constant spoelmessing of gecoate draad (meestal 0,010″/0,25 mm diameter) beweegt verticaal door het werk (net als een lintzaagblad, behalve dat het nooit aanraakt De draad die uit een voorraadspoel wordt geknakt door diamantgeleiders, over de snijzone en op een opwikkelspoel. Omdat de draad voortdurend voortbeweegt, maakt elektrodeslijtage niet uit; elk draadgedeelte wordt slechts één keer gebruikt.

Draad EDM produceert de strakste toleranties van elk edm-proces met behulp van een reeks skim-passages, - lichte afwerkingspassages die steeds minder materiaal verwijderen Typische stappen: ruw gesneden Ra 3 m, eerste skim Ra 1,6 m, tweede Ra 0,8 m, derde Ra 0,1 m. Elke skim draagt bij aan de bewerkingstijd, maar produceert fijnere afmetingen en een beter oppervlak.

Sinker EDM (ram EDM)

Sinker EDM maakt gebruik van een voorgevormde elektrode -w.z. geslepen uit grafiet of koper-w.z. die in het werk wordt gedompeld om een harde spiegelbeeldholte te produceren De elektrodevorm wordt direct op het werkstuk genomen, waardoor sinker EDM het go-to proces wordt voor spuitgietmatrijsholten, smeedmatrijzen, spuitgietgereedschappen Diepe 3D-vormen met diepte-breedteverhouding van meer dan 20:1 worden eenvoudig machinaal bewerkt.

Gatenboren EDM

Gatenboring edm (ook wel fast-hole of small-hole edm genoemd) voert een spiraalvormige messing buiselektrode door het werk naar beneden Diëlektrische vloeistof morst door het holle midden en spoelt puin van de bodem van het gat Gatdiameters van 0,010″ tot 0,118″ (0,25-3,0 mm) worden geboord in maximaal 12″ diep staal, titanium, wolfraamcarbide, elk geleidend werk altijd dezelfde bewerking. Natuurlijk is boren altijd een aanvulling op andere bewerkingsbewerkingen. Maakt vaak gatstartpunten voor draad ED-bewerkingspaden.

EDM-materialen en toleranties EDM kan (en kan niet) snijden

De herschikte laag (ook wel de witte laag genoemd '- ontwikkelt zich wanneer gesmolten materiaal opnieuw bevriest op het oppervlak in plaats van weg te stromen De geharde brosse laag heeft microhardheidswaarden 30-50% groter dan substraat Specificaties zoals AMS 2628 vereisen volledige verwijdering van de herschikte laag voor ruimtevaart en medische componenten.

De materiaalverwijderingssnelheid varieert enorm per werkstukmateriaal. Staal duurt bijvoorbeeld doorgaans 160-400 mm/uur op zinklood EDM, terwijl wolfraamcarbide daalt tot slechts 40-100 mm/uur bij ongeveer identieke procesparameters. Titanium wordt snel bewerkt via draad-EDM, omdat gedeïoniseerd water de oxidatie-nachtmerrie voorkomt die gepaard gaat met de traditionele bewerking ervan. EDM werkt op elk geleidend materiaal, ongeacht de hardheid, een groot voordeel ten opzichte van andere bewerkingsprocessen.

EDM versus CNC-frezen versus lasersnijden

Kiezen tussen EDM, CNC-bewerkingsdiensten, en lasersnijden hangt af van de minimale materiaalhardheid, de vorm en grootte van het kenmerk, toleranties en productievolume. Elk proces heeft een duidelijk bedieningsvenster.

Beslissingstip: De duurste per kenmerk voor geharde materialen boven HRC 45 en die interne kenmerken tot 0,001″ of strakker vereist, is EDM. Voor zachtere metalen met open geometrie, CNC freesdiensten zal sneller en goedkoper zijn per onderdeel.

Talrijke uiterst nauwkeurige onderdelenpaarprocessen CNC bewerkt bijvoorbeeld een paar matrijsbases om de externe geometrie te vormen en af te werken, gebruikt vervolgens zinklood EDM om interne holtes af te werken en scherpe hoeken te leveren. Dit hybride proces maakt gebruik van de snelste frees voor de externe kenmerken en vorm, en voegt vervolgens de geometrische precisie van EDM toe. Voor meerzijdige onderdelen die geïndexeerde opstellingen vereisen, 4-assige CNC-bewerking kan de hantering verminderen voordat het onderdeel naar de EDM-cel gaat.

Lasersnijden richt zich op hogesnelheidsplaatprofielprofilering (1.000 in/min of 25 m/min op dun staal), maar kan geen strakke EDM-toleranties leveren of door dikke secties snijden. Terwijl lasersnijden voor de meeste metalen beperkt is tot minder dan 1″ (25 mm) plaatdikte, kan draad EDM met consistente nauwkeurigheid van boven naar beneden door 12″ (300 mm) snijden.

Industrie Toepassingen voor EDM-snijden

Luchtvaart

De vraag naar turbinemotorcomponenten vertegenwoordigt een groot deel van de EDM-vraag Inconel 718 turbinebladen vereisen honderden koelmotorcomponenten 20,5 diameterdrilled through material hardened to HRC 44. hole boring EDM levert 0,005 mm nauwkeurigheid voor deze functies over bladen, resulterend in 40% tijdsbesparing in vergelijking met traditioneel boren Draad EDM vormt ook dennenboomwortelvormen op turbineschijven tot 0,0003″ nauwkeurigheid door onderbroken profielen Meer te verkennen op aerospace CNC machining.

Medische apparaten

Titanium orthopedische implantaatarmaturen gebruiken zinklood EDM om regelmatige oppervlaktetexturen te genereren die osseo-integratie bevorderen Nauwkeurigheden van 0,005 mm garanderen identieke porieafmetingen Medische instrumentonderdelen, bijvoorbeeld microscharen en bioptangen, gebruiken draad EDM om profielkenmerken te produceren waarbij braamvrije randen niet optioneel maar essentieel zijn Lees meer medisch apparaat CNC-bewerking voor bredere context.

Schimmel en sterven

Holtes voor spuitgietmatrijzen met aspect ratio's van meer dan 20:1, 0,030″ dikke sectie ribben, en een spiegelafwerking zijn hoge toepassing voor zinklood EDM Grafietelektroden op hogesnelheidsmolenmachines brengen complexe 3D-geometrie over in geharde H13 of S7 gereedschapsstaalsoorten van HRC 48-52. Multi-cavity gereedschappen combineren doorgaans CNC ruwe bewerking (80% materiaalverwijdering) met daaropvolgende EDMs afwerking.

Elektronica en halfgeleider

Draad EDM produceert microconnectorpinnen met dwarsdoorsneden van minder dan 0,5 mm, halfgeleider-loodframegereedschap met een spoedtolerantie van 0,003 mm en vormholten voor IC-pakketten Er bestaan geen snijkrachten, dus kwetsbare onderdelen worden niet vervormd.

Ontwerprichtlijnen voor EDM-onderdelen

Ontwerp voor EDM is anders dan ontwerpen voor conventionele bewerking Gebruik deze om tijd, geld en revisies in uw projecten te besparen.

• Interne hoekradius: minimum=draadradius + 0,002″ overcut; met 0,010″ draad minimaal=0,006″ interne straal Goedkopere draad=grotere minimumstralen; duurdere draad=kleinere minimumstralen.
• Wanddikte: zo laag als 0,020″ (0,5 mm) voor draad EDM, 0,040″ (1 mm) voor zinklood EDM. Als u dunner wordt, bent u kwetsbaar voor afbuiging door diëlektrische spoeldruk.
• Toegang tot draaddraad: open een rand of zorg voor een startgat (minimaal 0,040″) waar draad doorheen kan worden gevoerd Als er geen open rand bestaat, neem dan een eenvoudige EDM-bewerking voor gatenboren op in uw procesplan.
• Taper hoeken: ondersteund tot 30 hoeken door onafhankelijke UV-asgeleiders boven en onder het werkstuk Geef taper hoek en referentiehoogte op uw tekeningen.
• Skim pass callout: roep het aantal te gebruiken skim passages op. 1 skim pass=0,0005″ oppervlak; 3 skim passages=0,0002″ oppervlak Meer skim passeert=betere tolerantie maar 15-25% meer procestijd per pass.
• Toeslag voor herschikte lagen: ruimte voor de laag 0,0002″-0,001″ (2-10 microinch).Om de herschikte laag te verwijderen, moet u een extra 0,001″-0,002″ per zijde toevoegen voor slijpen.

Veelgestelde vragen

Hoe werkt EDM snijden?

Bekijk Antwoord

EDM snijden is een kleinschalig bewerkingsproces dat metaal verwijdert door snelle elektrische vonken ontlading door diëlektrische vloeistof Elke vonkontlading bereikt 8.000-12.000 C, verkooksing van een kleine hoeveelheid metaal Het gereedschap en het onderdeel zijn niet in fysiek contact waardoor het proces geen snijkrachten en geen effect van de hardheid van het onderdeel.

Wat zijn de verschillende soorten EDM snijden?

Bekijk Antwoord

Er bestaan drie hoofdtypen EDM. Draad EDM, die een dunne messing draad (0.004-0.012″) gebruikt om 2D-vormen te snijden, met 0.0002″ tolerantie. Zinkvonk EDM (of ram EDM) waarbij een gevormde grafiet- of koperelektrode in het werkstuk wordt vastgesjord, waardoor 3D-holten ontstaan, met een tolerantie van 0,0005″. Gatboring EDM, waarbij een holle buiselektrode door het werkstuk wordt gestuurd om een doorgaand gat te vormen, met een diameter van 0,010-0,118.

Wat zijn de vier procesparameters van draadgesneden EDM?

Bekijk Antwoord

De vier belangrijkste procesparameters zijn: (1) de puls-on-time (vonkduur & geleverde energie); (2) de puls-off-time om diëlektricum te laten herstellen & puin te verdrijven; (3) de draadspanning (800-2.400 gram) die draadafbuiging en rechtheid van de snede beïnvloedt; (4) de draadsnelheid (2-15 meter/min.) om verse draad te allen tijde in snijzone te houden.

Welke materialen kunnen worden bewerkt met behulp van EDM?

Bekijk Antwoord

EDM van elk elektrisch geleidend materiaal is zelfs bij zeer hoge hardheid mogelijk Typische werkstukken zijn: gereedschapsstaal (tot HRC 65), Inconel, koper - en aluminiumlegeringen, wolfraamcarbide, titanium Niet geleidend materiaal waaronder keramiek, glas en kunststoffen kunnen niet worden bewerkt.

Welke oppervlakteafwerking wordt bereikt met EDM?

Bekijk Antwoord

Afwerking is afhankelijk van EDM type en aantal afwerkingspassen Draad EDM produceert Ra 0,1 m uit 3 skim passages (spiegelafwerking), beginnend vanaf Ra 3 m, fijngesneden ruwe bocht Zinkbereik Ra 0,4 m (fijne snede instellingen, afwerking) Ra 12,5 m (ruwe bocht) Gatboring EDM bereik Ra 0,3 m (fijngesneden instellingen, afwerking) Ra 3,2 m (ruwe bocht) Fijnere afwerkingen worden verkregen met lagere ontladingsenergieën en lange bewerkingstijden.

Hoe verhoudt EDM-snijden zich tot lasersnijden?

Bekijk Antwoord

Ra 0,0002 en Ra 0,1 m afwerkingen worden verkregen op EDM dikke secties (>12″), Ra 1,6 m (lasersnede) met toptolerantie van 0,004″ en Ra 1,6 m; beste resultaat met plaatmetaal van <1″, snel voor dunne profielen, voor dikkere secties is EDM trager, maar haalbaar en beter voor geharde metalen, interne kenmerken die ontoegankelijk zijn voor lasersnijders.