7 Situationen, in denen EDM besser ist als herkömmliche Bearbeitung

Elektroerosionsbearbeitung (EDM), manchmal auch als „Funkenbearbeitung“ bezeichnet, ist eines der nützlichsten und einzigartigsten Werkzeuge im Arsenal des Maschinisten. Anstatt ein scharfes Schneidwerkzeug einzusetzen, verwendet der Prozess Funken Material zu durchtrennen und neue Fertigungsmöglichkeiten zu eröffnen.

Aber es ist nicht immer einfach zu erkennen, wann EDM verwendet werden sollte. Tatsächlich sind einige Ingenieure möglicherweise so an die konventionelle CNC-Bearbeitung gewöhnt, dass sie nicht einmal die Möglichkeit in Betracht ziehen, EDM für ihre Teile oder Prototypen zu verwenden – selbst wenn EDM die Qualität verbessern könnte des Endprodukts oder reduzieren die Projektkosten insgesamt .

Dieser Artikel versucht, eine schnelle Einführung in die Funkenerosion zu geben, indem er sieben spezifische Situationen bespricht, in denen die Funkenerosionsbearbeitung der konventionellen Bearbeitung vorzuziehen ist.

Was ist EDM?

EDM ist ein Herstellungs- und Prototyping-Prozess für Metallteile. Eine EDM-Maschine ist ähnlich aufgebaut wie eine CNC-Maschine, mit dem wichtigen Unterschied, dass EDM anstelle eines scharfen Schneidwerkzeugs elektrische Entladungen (Funken) verwendet, um durch das Metallmaterial zu schneiden.

Wie kontrolliert man also einen Funken, damit er durch Metall schneidet? Beim EDM-Prozess fungiert ein weiches Metall- oder Graphitwerkzeug als eine von zwei Elektroden , während das leitfähige Metallwerkstück als das andere wirkt. Die Maschine legt Spannung an während sowohl das Werkzeug als auch das Werkstück in eine dielektrische Flüssigkeit eingetaucht sind . Dieser Aufbau verursacht einen dielektrischen Zusammenbruch der Flüssigkeit, der einen elektrischen Lichtbogen erzeugt stark genug, um Material vom Werkstück zu entfernen. Die Ablagerungen werden dann weggespült, indem das flüssige Dielektrikum ersetzt wird.

Es gibt zwei Hauptarten der Funkenerosion:

Senkerodieren verwendet eine Metallmatrize als Elektrode und eignet sich zum Erstellen komplexer Formen, da die Matrize in eine bestimmte Form vorgeformt ist.

Drahterosion verwendet einen gespannten Draht und eignet sich zum Schneiden dicker Platten und insbesondere harter Metalle.

Zu den Vorteilen der Funkenerosion gegenüber der herkömmlichen Bearbeitung gehören:

• Fähigkeit, sehr harte Metalle zu durchdringen
• Fähigkeit, komplexe Formen zu bearbeiten
• Verringerung der Verzerrung bei feinen Merkmalen

Es ist jedoch nicht für alle Jobs geeignet. EDM ist nicht nur für Kunststoffe ungeeignet, sondern auch viel langsamer als die herkömmliche Bearbeitung, wodurch CNC in den meisten Situationen besser ist.

Hier sind sieben spezifische Konstruktionssituationen, in denen EDM bessere Ergebnisse erzielen kann als eine herkömmliche CNC-Maschine:

1. Wann scharfe Innenecken sind erforderlich

EDM, insbesondere Drahterodieren, spielt seine Stärken bei der Bearbeitung scharfer Innenecken aus, sofern der richtige Drahttyp, die richtige Spannung und die richtigen Vorschubbedingungen ausgewählt werden.

Bei Verwendung einer herkömmlichen CNC-Maschine ist eine scharfe oder rechtwinklige Innenecke schwer zu erreichen, da Schneidwerkzeuge typischerweise rund sind und daher abgerundete (Radius-)Ecken im Werkstück hinterlassen. Es gibt Problemumgehungen für dieses Problem, z. B. quadratische Schaftfräser und einseitige Hinterschneidungen, aber Maschinisten akzeptieren häufig die Notwendigkeit abgerundeter Innenecken.

Obwohl der beim Drahterodieren verwendete Draht ebenfalls rund ist, ist er so viel feiner als ein CNC-Schneidwerkzeug, dass er virtuell erstellen kann quadratische Innenecken. Durch Drahterodieren kann der Eckenradius auf bis zu 0,005 Zoll reduziert werden.

2. Wenn sehr tiefe Schnitte erforderlich sind

Bei Verwendung einer herkömmlichen CNC-Maschine erfordert das Fräsen tiefer Schnitte und Kavitäten ein langes Schneidwerkzeug. Werkzeuge mit einem hohen Verhältnis von Länge zu Durchmesser können jedoch Rattern – übermäßige Vibration des Werkzeugs – verursachen und zu einer minderwertigen Bearbeitung führen.

EDM bietet eine Lösung für sehr tiefe Schnitte, da es nicht ratteranfällig ist. In den meisten Fällen kann EDM problemlos Löcher mit einem Längen-Durchmesser-Verhältnis von bis zu 20:1 herstellen, aber dieses Verhältnis kann in bestimmten Situationen bis zu 100:1 betragen.

3. Wenn das Werkstückmaterial sehr hart ist

Eine der Hauptanwendungen von EDM ist die Bearbeitung von Gegenständen wie Matrizen, Formen und sogar Maschinenschneidwerkzeugen selbst. Diese Artikel sind oft aus außergewöhnlich harten Materialien wie gehärtetem Stahl oder Wolframkarbid hergestellt, die mit einem Schneidwerkzeug nur sehr schwer zu durchdringen sind.

Ein Vorteil der Funkenerosion besteht darin, dass die Härte dieser Metalle die Fähigkeit der Maschine, enge Toleranzen einzuhalten, nicht wesentlich beeinträchtigt.

Andere Metalle, die mit EDM geschnitten werden können, sind Hastelloy (eine Nickel-Molybdän-Legierung), Titan und Inconel-Legierungen.

4. Wenn Teile hochglanzpoliert werden müssen

EDM produziert typischerweise Teile mit einer Oberflächenbeschaffenheit, die aus Kratern oder Pockennarben besteht. Durch strenge Kontrolle bestimmter Parameter kann das Verfahren jedoch eine außergewöhnliche spiegelähnliche Oberflächengüte erzeugen, ohne dass Polieren erforderlich ist.

Wichtig ist, dass EDM keine Richtung erzeugt Oberfläche mit „Lay“ wie bei der konventionellen Bearbeitung.

Und durch die sehr langsame EDM-Bearbeitung mit geringer Leistung ist es möglich, die Größe der Krater oder Pockennarben drastisch zu reduzieren. Es ist letztendlich möglich, eine sehr glatte Oberflächenbeschaffenheit von etwa 5 RMS (4 Mikrozoll Ra) zu erzeugen.

Eine andere Möglichkeit, eine spiegelähnliche Oberfläche zu erzeugen, besteht darin, feines Schleifpulver in die dielektrische Flüssigkeit einzubringen, was einen ähnlichen Effekt wie beim Sandstrahlen erzeugt, jedoch während der Bearbeitung und nicht danach.

5. Bei der Fertigung rund um die Uhr

Obwohl dies eher das Anliegen eines Herstellers als eines Ingenieurs ist, bietet EDM wichtige Möglichkeiten, wenn es um Automatisierung und unbeaufsichtigte oder „Lights-out“-Fertigung geht.

Da EDM besser vorhersagbar ist als herkömmliche Bearbeitung und weniger anfällig für Fehlerunterbrechungen, ist es möglich, eine EDM-Maschine zu automatisieren und sie mit minimaler Überwachung rund um die Uhr laufen zu lassen.

Wenn der Hersteller das Be- und Entladen von Werkstücken (und Elektroden) automatisieren kann, kann er einen hocheffizienten und automatisierten Fertigungsablauf schaffen.

6. Bei der Herstellung einer Form

Die EDM ist beim Formenbau manchmal der CNC-Bearbeitung vorzuziehen, teilweise wegen ihrer Fähigkeit, harte Metalle wie Werkzeugstahl genau zu schneiden. Manchmal wird zuerst ein CNC-Fräser oder ein Senkerodieren verwendet, bevor für Details oder die tiefsten Schnitte Drahterodieren verwendet wird.

Viele Spritzgussunternehmen verwenden eine Kombination aus CNC-Bearbeitung und EDM und wählen je nach Auftrag zwischen ihnen.

7. Wenn enge Toleranzen erforderlich sind

Die Präzisionsbearbeitung wird durch den Einsatz von EDM erleichtert, da sehr enge Toleranzen erreicht werden können. Wichtig ist, dass es unwahrscheinlich ist, dass das Werkstück durch EDM verformt wird, da es keinen physischen Kontakt gibt.

Mit mehreren Durchgängen kann EDM Toleranzen von bis zu +/- 0,0002 Zoll erreichen. Allerdings müssen die Schnittgeschwindigkeiten deutlich reduziert werden, um ein Höchstmaß an Präzision zu gewährleisten.

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