Jenseits der CNC:Was ist Funkenerosion?

Viele der heutigen Turbinenschaufeln, Stents und optischen Hochglanzteile werden mit EDM-Verfahren hergestellt. Hier ist, was Sie wissen müssen, um Ihre Materialien von ihrer Rohform zu befreien.

Es ist elektrisch. Es ist faszinierend. Und es macht sich wirklich in der Fertigung bemerkbar. Zion Market Research geht davon aus, dass die Elektroerosionsindustrie im Jahr 2017 rund 4,6 Milliarden US-Dollar beträgt – und erwartet, dass sie bis 2024 auf fast 8 Milliarden US-Dollar wachsen wird.

Immer mehr CNC-Dreh- und -Fräswerkstätten verwenden EDM, um Teilemerkmale zu erzeugen, die sonst nicht maschinell zu bearbeiten wären. Diese Komponenten finden sich vor allem in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizintechnik. Die heutige Automobilindustrie verwendet im Allgemeinen keine Funkenerosion, außer in einigen Werkzeuganwendungen.

EDM bedeutet die Übernahme neuer Bearbeitungspraktiken. Es handelt sich nicht um „traditionelle“ CNC-Maschinen. Es gibt Graphit- und Kupferelektroden, die es zu verstehen und zu handhaben gilt, eine Notwendigkeit für die richtige Werkstückhalterung und anwendungsspezifische Software.

Nichts davon ist besonders schwierig, aber wie jede neue Technologie erfordert es einige Anfangsinvestitionen sowie einen offenen Geist. Die gute Nachricht für Lohnfertiger ist, dass EDM Türen öffnet, die sonst verschlossen bleiben könnten.

Was ist Elektroerosive Bearbeitung und wie funktioniert sie?

Die Funkenerosionsbearbeitung verwendet elektrische Energie, um Werkstückmaterial zu „erodieren“. Es erzeugt eine Reihe hochfrequenter Funken zwischen einem elektrisch leitfähigen Werkstück und einer Elektrode aus Kupfer, Messing, Graphit oder Wolfram und Legierungen aus beiden.

Wenn der Funke von der Elektrode auf das Werkstück überspringt, trägt er mikroskopisch kleine Materialstücke mit sich, die dann von einer dielektrischen Flüssigkeit weggespült werden. Das Fluid ist im Allgemeinen entionisiertes Wasser oder ein spezielles nichtleitendes Öl. Es sind extrem feine Oberflächen sowie Genauigkeiten möglich, die am besten in Mikrometern gemessen werden.

Es gibt drei verschiedene Arten von EDM:Drahterodieren, auch „WEDM“ genannt, EDM-Lochbohrer und konventionelles oder „Senkerodieren“. Sie alle basieren auf dem gleichen Prinzip der Hochenergieerosion und sind alle mit bis zu fünf Bewegungsachsen erhältlich – aber Sie können mehr Achsen mit einem Rotationsaufsatz erhalten.

Alle drei können von Aluminium bis Hartmetall alles bearbeiten, sofern das Material leitfähig ist. Ein entscheidender Unterschied ist jedoch die Elektrode, die man sich als Schneidwerkzeug vorstellen kann.

Was ist Drahterodieren?

WEDM verwendet eine Spule aus Kupfer- oder Messinglegierungsdraht, die kontinuierlich durch das Werkstück geführt wird. Betrachten Sie es als eine hochpräzise Bandsäge.

Typische Drahtdurchmesser reichen von 0,004 Zoll bis 0,012 Zoll, obwohl Drähte bis zu 0,0006 Zoll erhältlich sind. WEDM wird häufig in der Werkzeug- und Formenindustrie sowie zum Schneiden kleiner Schlitze und ähnlich schwieriger Merkmale in medizinische Komponenten eingesetzt.

Um tiefer zu gehen, sehen Sie sich dieses Video an. Quelle:ReliableEDM

Was ist EDM-Lochbohren?

Das EDM-Bohren von Löchern oder „Hole Poppers“ beruht auf einer röhrenförmigen Elektrode, durch deren Mitte ein dielektrisches Fluid fließt und das ähnlich wie bei einem Bohrer mit Kühlmittelzufuhr wieder herausfließt.

Wie Evan Syverson, Additive and HSM Business Manager bei Sodick Inc., betont, sind EDM-Lochbohrer die primäre Methode zur Herstellung von Diffusorlöchern in Schaufel- und Leitschaufeldetails von Düsentriebwerken.

Um tiefer zu gehen, sehen Sie sich dieses Video an. Quelle:EDM-Präzision

Was ist Senkerodieren?

Die beim Senkerodieren verwendeten Elektroden (typischerweise Graphit oder Kupfer) werden oft spiegelbildlich oder umgekehrt zur Werkstückform bearbeitet, obwohl auch runde, quadratische und andere Formen verwendet werden. Wie beim EDM-Lochbohren kann die Elektrode dazu gebracht werden, sich zu drehen, zu umkreisen oder in und aus dem Werkstück einzutauchen, wodurch die Metallabtragsraten erhöht und gleichzeitig eine Vielzahl einzigartiger Geometrien erzeugt werden.

Was auch immer die Technologie ist, Experten wie Eric Ostini, EDM-Produktmanager bei GF Machining Solutions, und seine Kollegen weisen schnell auf die drei wichtigsten Dinge beim Erodieren hin:Spülen, Spülen und Spülen. Das liegt daran, dass ohne effizientes Spülen ein Kurzschluss auftritt, gefolgt von verringerter Produktivität, schlechter Teilequalität und möglicherweise einer Beschädigung der Elektrode.

Um tiefer zu gehen, sehen Sie sich dieses Video an. Quelle:Tooling U-SME

Wann wird EDM benötigt?

Wo können Sie EDM in Ihrem Geschäft einsetzen? Brian Pfluger, EDM-Produktlinienmanager bei Makino Inc., sagt, dass der EDM-Prozess attraktiver und produktiver wird, da Werkstückmaterialien mit konventionellen Mitteln schwieriger zu bearbeiten sind. Beispiele hierfür sind die Erhöhung des Längen-Durchmesser-Verhältnisses und überall dort, wo extrem kleine Schneidwerkzeuge benötigt werden.

EDM bietet gegenüber Fräsen und Drehen einige Vorteile. Da EDM ein berührungsloser Prozess ist, ist es möglich, extrem kleine, dünnwandige, wabenförmige oder hohe Werkstücke zu bearbeiten, ohne sich um Durchbiegung sorgen zu müssen.

Beim Erodieren gibt es keine Grate. Scharfe Innenecken mit Radien bis zu 0,001 Zoll sind möglich. Teure Materialien wie Gold oder Platin können praktisch ohne Materialverlust durch Späne bearbeitet werden. Und ein paar „Zehntel“ zu halten, ist beim Erodieren ein relativer Kinderspiel, selbst bei unangenehmen, hochnickelhaltigen Legierungen wie Rene 41 und L-605, wo man sich über schnellen Werkzeugverschleiß kaum Sorgen machen muss.

Luft- und Raumfahrthersteller verwenden EDM, um die geformten Löcher in Turbinenschaufeln herzustellen. Medizinunternehmen verwenden es, um Stents zu zerschneiden, Clips zu schneiden und die Zähne an winzigen Krokodilklemmen zu bearbeiten. Zahnradhersteller verwenden es, um einmalige Kettenräder herzustellen. Hersteller optischer Komponenten machen damit Spiegelungen.

Die Liste geht weiter.

Welche Art von Werkzeugen verwenden Sie mit EDM?

Trotz ihrer umfangreichen Möglichkeiten ist EDM nicht schwieriger zu bedienen als jede andere CNC-Maschine. Erodiermaschinen haben die gleichen X-, Y- und Z-Achsen. Viele EDM-Systeme verfügen über Dialogsteuerungen ähnlich wie Drehmaschinen und Bearbeitungszentren, während andere die Verwendung von G-Code, Festzyklen und Offline-Programmiersoftware unterstützen.

Die zum Greifen von Werkstücken verwendeten Schraubstöcke und Klemmen ähneln auch denen, die überall sonst in der Werkstatt verwendet werden, aber sie bestehen normalerweise aus Edelstahl der Serie 400 und nicht aus Werkzeugstahl und Gusseisen.

EDM-Bearbeitungsprozesse unterscheiden sich jedoch erheblich, wobei der Schwerpunkt auf Spülen, Umlaufstrategien, Abfallrückhaltung und der Anzahl der Schlichtdurchgänge liegt. Aber es ist nichts, womit sich jeder erfahrene Maschinist nicht schnell beschäftigen kann.

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