Ersetzen der EDM-Fertigung durch CNC-Fräsen für mehr Effizienz

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Viele verschiedene Herstellungsverfahren sind zur Herstellung von Werkzeugen für den Formenbau. Die meisten Formenbau beinhaltet CNC-Fräsen oder subtraktive Bearbeitung des Materials. Neben dem Fräsen werden auch andere Operationen verwendet, einschließlich additiver Fertigung und EDM-Operationen.

Hersteller stehen heute unter dem Druck, Teile schneller denn je herzustellen. Obwohl die EDM-Fertigung in vielen Fällen gültig ist, ist es wichtig zu prüfen, ob einige Fälle durch schnellere Methoden wie die CNC-Bearbeitung ersetzt werden können.

Was ist EDM?

EDM steht für Electrical Discharge Machining, manchmal auch als „funkenerosive Bearbeitung“ oder „EDM-Senken“ bezeichnet. Dabei wird elektrischer Strom durch eine Elektrode in einem dielektrischen Medium geleitet. Die Elektrode wird in der Form des Materials hergestellt, das aus dem Formwerkzeug entfernt werden muss. Der Funke erodiert das Material, um die gewünschte endgültige Form zu bilden. Die Lazarenko-Brüder entwickelten EDM als Verfahren in der damaligen Sowjetunion während des Zweiten Weltkriegs.

Elektroden bestehen normalerweise aus Kohlegraphit. Als Elektrode können jedoch Kupfer, Messing, Kupferlegierungen und andere Materialien verwendet werden. Die Elektroden müssen im Allgemeinen hergestellt werden, bevor sie in einer Erodiermaschine verwendet werden können.

Anwendungsfälle für EDM

Es gibt seit langem einige Vorteile der EDM-Bearbeitung, darunter:

Scharfe Innenecken
Dies ist einer der größten Vorteile der EDM-Fertigung:das Erstellen scharfer Innenecken, die sonst CNC-Werkzeuge mit winzigen Durchmessern erfordern würden oder auf einer CNC-Fräse einfach nicht möglich wären.

Tiefe Bereiche der Form
EDM-Verfahren wurden oft anstelle von CNC-Fräsen verwendet, da es nicht möglich war, Schneidwerkzeuge tief genug zu bekommen, um die richtige Form zu fräsen.

Sehr komplexe Geometrie
Allgemein gilt, dass komplexe Formen durch EDM-Fertigung einfacher zu erhalten sind.

Rippenbearbeitung
Rippen in Formen sind typischerweise dünn und können ziemlich tief sein. EDM-Operationen sind in diesen speziellen Bereichen oft alltäglich.

Unbeaufsichtigte Vorgänge
In der Vergangenheit waren Betriebe eher geneigt, eine EDM-Platinenmaschine unbeaufsichtigt zu betreiben, als eine CNC-Fräse.

Wo EDM-Oberflächengüte angegeben ist
Das Finish der EDM-Operationen ist konsistent, ohne die Bearbeitung von Muscheln oder Wirbelmustern. Manchmal wird dieses Finish als Teil des Teils angegeben.

Nachteile der Verwendung von EDM

Ein Ort, an dem Sie EDM nicht verwenden können, befindet sich in Bereichen von HAZ oder Wärmeeinflusszonen. Dies sind Zonen, möglicherweise Schweißbereiche, in denen die Hitze von EDM-Vorgängen mehr Probleme verursachen als lösen würde.

Aufgrund von Toleranzstapeln von Elektroden und Haltern und der Unkenntnis der genauen Größe des elektrischen Funkens sind Bereiche, die eine hohe Präzision erfordern, oft nicht für die Funkenerosion geeignet .

EDM ist langsam

Der größte Nachteil bei der Verwendung von EDM ist, dass es sich um einen langen Prozess handelt. Zuerst müssen Sie die CNC-Fräse verwenden, um die Elektrode zu fräsen. Oft müssen Sie mehrere Elektroden für einen EDM-Vorgang fräsen, da diese auch erodieren, und es können mehrere Elektroden zum Erodieren eines Bereichs erforderlich sein. Dann haben Sie den EDM-Prozess, der langsamere Metallentfernungsraten als das Fräsen hat.

Der EDM-Prozess ist nicht nur langsamer, sondern Sie müssen immer noch eine CNC-Maschine verwenden, um eine oder mehrere Elektroden zu fräsen, bevor Sie die EDM-Maschine verwenden können. Außerdem entsteht beim Fräsen von Graphitelektroden viel Staub. Ohne eine dedizierte CNC-Fräse mit einem High-End-Vakuumsystem für Graphitstaub haben Sie jedes Mal Maschinenstillstandszeiten, wenn Sie nur zum Reinigen vom Fräsen von Metall auf Kohlenstoff umschalten.

Wenn EDM Teil Ihres Fertigungsprozesses ist und Sie Ihre Leistung steigern möchten, um wettbewerbsfähig zu bleiben, ist das Ersetzen möglichst vieler EDM-Arbeiten durch CNC-Bearbeitung eine Möglichkeit, dies zu tun .

Obwohl das CNC-Fräsen in scharfen Ecken möglicherweise nicht viel ausrichten kann, gibt es neuere Hardware- und Softwaretechnologien, die die anderen Vorteile der EDM, die einst angeboten wurden, abschwächen .

Fräsen tiefer Bereiche

Die Verwendung von Elektroden und eines EDM-Prozesses war für tiefe Bereiche der Form üblich, aber das Wachstum von 5-Achsen-CNC-Fräsern in der Formenbaugemeinschaft hat dies geändert Paradigma. Während des Formenbaus arbeiten die meisten 5-Achsen-Maschinen in einem 3+2-Achsen-Betrieb und nicht in einer vollständig simultanen 5-Achsen-Bearbeitung.

Operatoren und Programmierer können rotieren die Werkzeugachse in Z etwas anderes als gerade nach oben und bearbeitet tiefe Bereiche ohne die Notwendigkeit von EDM-Operationen. Glücklicherweise hat moderne CAD/CAM-Software wie Fusion 360 die mehrachsigen Bearbeitungsfunktionen verbessert und vereinfacht, so wie sich die Maschinen selbst verbessert haben. Die Nutzung von Fusion 360 kann die Vorlaufzeiten verkürzen und Ihnen helfen, Teile schneller aus der Tür zu bekommen.

Das erfolgreiche Fräsen tiefer Bereiche mit 3+2- oder 5-Achsen-Bearbeitung erfordert Kollisionsvermeidung und Simulation des Werkzeugs und des Werkzeughalters, der Spindel und anderer Teile der Maschine, die möglicherweise mit dem zu fräsenden Teil kollidieren kann. Dieser Schritt wird normalerweise innerhalb des CAM-Systems wie Fusion 360 oder über ein Simulations- und Verifizierungssoftwarepaket eines Drittanbieters wie CAMplete durchgeführt.

Rippenbearbeitung

Das Fräsen von Rippen in einer Form kann schwierig sein, da sie Werkzeuge mit großen LD-Verhältnissen (Länge zu Durchmesser) erfordern. Diese Werkzeuge neigen eher dazu, sich zu verbiegen, zu vibrieren oder zu brechen. Außerdem wird die Spanabfuhr innerhalb der Rippe zu einem wichtigen Aspekt.

Trotz der Schwierigkeiten kann das Fräsen von Rippen erheblich schneller sein als die Verwendung von EDM zu ihrer Erstellung. Spezielle CAM-Systeme, die Funktionen speziell für die Rippenbearbeitung beinhalten, erleichtern die Programmierung. Diese Programme können entlang der Werkzeugachse nach unten gehen oder sich morphen oder den Konturen der Rippe folgen. In jedem Fall ermöglichen geringe axiale Schnitttiefen ein sicheres Fräsen von Rippen.

In Bezug auf die Anforderungen auf der CNC-Seite würden Werkzeuge normalerweise Warmschrumpfhalter für Steifigkeit verwenden, und der verwendete Fräser würde eine gute Spanabfuhr ermöglichen starkes Fluten oder Luft, um das Abtransportieren von Spänen zu unterstützen.

Komplexe Geometrie

Komplexe Geometrie war einst eine übliche Anwendung für EDM-Prozesse, aber viele können durch maschinelle Bearbeitung ersetzt werden. Dies ist auf Verbesserungen in allen Bereichen der CNC-Bearbeitung zurückzuführen:

• Werkzeughalter mit Schrumpfpassung und andere Werkzeugtechnologien bieten mehr Steifigkeit
• Fräsmaschinen sind glatter mit integrierten Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsfunktionen und Glättungsvorgängen.
• CAM-Programmiersoftware wie Fusion 360 bietet mehr Optionen und Programmiermethoden, einschließlich automatischer Restmaterialbearbeitung, zum Fräsen komplizierter Formen.

Unbeaufsichtigte Bearbeitung

Obwohl es beängstigend erscheint, eine teure 5-Achsen-Maschine unbeaufsichtigt zu betreiben, ist dies genau das, was viele fortschrittliche Werkstätten tun, um die Effizienz zu steigern und die Betriebszeit der Mühle zu verbessern. Je mehr Zeitmaschinen laufen, desto schneller kommen die Teile natürlich heraus und desto mehr Geschäfte können Sie gewinnen.

Die zuvor erwähnte Simulationssoftware für die Mehrachsbearbeitung kann auch überprüfen, ob Programme kollisionsfrei sind und unbeaufsichtigt ausgeführt werden können. Algorithmen können Schneidwerkzeuge nach einer bestimmten Nutzungsdauer automatisch gegen neue austauschen, was längere unbeaufsichtigte Laufzeiten ermöglicht. Dies ist besonders nützlich für große Teile.

Die Inspektion ist auch ein wichtiger Bestandteil der unbeaufsichtigten Bearbeitung. Fusion 360 umfasst integrierte In-Prozess-Inspektionsvorgänge, sodass wichtige Merkmale auf Größe geprüft werden können, damit nachfolgende Teile auch bei Verschleiß des Werkzeugs innerhalb der Toleranz bleiben. Andere Operationen halten die Maschine an, wenn festgestellt wird, dass ein Merkmal in Größe oder Position außerhalb der Toleranz liegt. Dies verhindert katastrophale Fehler, die die Produktion stören könnten.

Umstieg auf CNC-Fräsen

Fräsoperationen im Formenbau bieten schnellere Abtragsraten als EDM-Operationen. Der Umstieg von EDM-Prozessen kann Ihnen helfen, Lieferzeiten zu verkürzen und Ihren Output zu steigern. Fortschritte bei der Werkzeughaltung, 5-Achsen-Maschinen und CAM-Programmiersoftware wie Fusion 360 haben es ermöglicht, viele EDM-Operationen durch eine CNC-Fräsoperation zu ersetzen.

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