CNC-Drahtschneiden: Definition, Prozess und Anwendungen

Anstatt das Material zu schneiden, schmilzt oder verdampft das EDM (Erodieren) es, wodurch verhältnismäßig kleine Späne entstehen und eine sehr präzise Schnittlinie bereitgestellt wird. Die industrielle Akzeptanz hat zu einer Vielzahl von EDM-Anwendungen geführt, da es sehr vielseitig ist, harte Metalle schneiden kann und einen relativ kleinen Arbeitsraum benötigt.

Unterschiede zwischen Drahtschneiden und konventionellem EDM

Es gibt zwei Haupttypen von EDM-Maschinen: konventionell (Senker) und Draht (Schneiden). Konventionelles EDM, wie oben beschrieben, verwendet das Werkzeug, um den elektrischen Strom zu dispergieren. Dieses Werkzeug, die Kathode, läuft entlang des Metallstücks, der Anode, und der elektrische Strom reagiert, um das Metall zu schmelzen oder zu verdampfen. Durch die Wirkung einer dielektrischen Flüssigkeit – meist ein Kohlenwasserstofföl – in der sowohl Kathode als auch Werkstück eingetaucht sind, werden die feinen Späne, die im Prozess entstehen, vom Bauteil weggespült.

Draht-EDM (oder WCEDM) leitet den elektrifizierten Strom mittels eines gespannten dünnen Drahts, der als Kathode fungiert und entlang des gewünschten Schnittpfads oder Spalts geführt wird. Die dielektrische Flüssigkeit in diesem Fall – meist deionisiertes Wasser – wird während der Dauer des Schnitts durch die Kerbe geleitet, dient wiederum dazu, Partikel wegzutreiben und Funken zu kontrollieren. Der dünne Draht ermöglicht präzise Schnitte mit schmalen Spalten (routinemäßig ~ 0,015 Zoll, feinere Schnitte möglich) und möglichen Toleranzen von ±0,0001 Zoll. Diese erhöhte Präzision ermöglicht komplexe dreidimensionale Schnitte und produziert hochgenaue Stempel, Matrizen und Abstreifplatten.

Draht-EDM-Ausrüstung sind computergesteuerte (CNC) Instrumente, die den Draht auf einer dreidimensionalen Achse steuern können, um größere Flexibilität zu bieten. Gerade Schnitte werden durch Ändern der x-y-Koordinaten des Messers erstellt, und komplexere Schnitte werden durch Hinzufügen einer Bewegungsachse zu den Drahtführungen erreicht. Sowohl vier- als auch fünfachsige Draht-EDM-Maschinen und -Services sind verfügbar. Während konventionelles EDM nicht immer enge Ecken oder sehr komplexe Muster erzeugen kann, ermöglicht die erhöhte Präzision des Draht-EDM komplexe Muster und Schnitte. Zudem kann die Draht-EDM-Maschine routinemäßig Metalle bis zu 0,004 Zoll Dicke und über 16 Zoll Dicke schneiden, dickere Abschnitte sind möglich.

Ein EDM-Draht bei einer bestimmten Materialdicke verdampft das Metall einfach, wodurch jegliche potenzielle Kontamination eliminiert wird. Der WCEDM-Draht sendet Funken von allen Seiten aus, was bedeutet, dass der Schnitt dicker als der Draht selbst sein muss. Mit anderen Worten: Da der Draht von einem Stromring umgeben ist, ist der kleinste und präziseste mögliche Schnittpfad der zusätzliche Durchmesser des Rings und des Drahts; Techniker können diese zusätzliche Dimension leicht berücksichtigen. Hersteller produzieren weiterhin dünnere Drähte, um kleinere Schnittfugen und noch feinere Präzision zu ermöglichen.

Draht-EDM Anwendungen

Aufgrund seiner Vielseitigkeit nutzen Hersteller EDM-Maschinen für eine breite Palette von Anwendungen. Da dieser Prozess sehr kleine Teile schneiden kann, ist er oft die ideale Wahl für die Herstellung kleiner, sehr detaillierter Teile, die für andere Bearbeitungsoptionen normalerweise zu empfindlich wären. Zudem ist der Prozess kosteneffektiv für Kleinserien-Designs und kann sich auch für Prototyping als vorteilhaft erweisen, selbst wenn das tatsächliche Design anders umgesetzt wird.

Beachten Sie, dass der Draht im Prozess ständig bewegt wird und nicht wiederverwendet werden kann. Dadurch können Kupfer-, Messing- oder andere Metalldrähte kilometerlang sein, was die Prozesskosten erhöht. Und obwohl der Prozess keine Kraft anwendet und daher keine Grate erzeugt und für empfindliche Gegenstände verwendet werden kann, besteht بالتأكيد die Möglichkeit thermischer Spannungen.

Die meisten Draht-EDM-Operationen beginnen mit einem Grobschnitt bei relativ hohem Vorschub und hohem dielektrischem Fluss. Nachfolgende Schlichtgänge erfordern kleinere Schnitte mit reduziertem dielektrischem Fluss, um die Toleranz der Fertigoberflächen zu erreichen. Der reduzierte dielektrische Fluss verhindert die Verformung des Drahts während dieser Übergänge.

Schnitte, die nicht am Rand des Teils beginnen (wie Bohrungen), erfordern Vorbohren, um den Draht durchzulassen. Viele Draht-EDM-Maschinen verfügen über Kleinlochbohr-Elektroden für diesen Zweck, die das Anlegen von Startlöchern in gehärtetem Stahl ohne konventionelle Bohrer ermöglichen. Kleinlochbohrer nutzen typischerweise eine EDM-Elektrode, die in einem rotierenden Dorn mit durch die Elektrode gepumptem Dielektrikum montiert ist, um das Loch auszuspülen. Der Prozess der Herstellung kleiner Löcher in gehärtetem Material mittels eigenständiger EDM-Bohrer wird manchmal als „Hole Pop-up“ bezeichnet.

Vorteile

Der Hauptvorteil einer Draht-EDM-Maschine gegenüber einer konventionellen EDM-Maschine besteht darin, dass der kontinuierliche Drahtvorschub den Verschleiß minimiert, der bei einer stationären Elektrode auftritt. Eine Draht-EDM-Maschine kann jedoch viel Draht verbrauchen, was die Kosten erhöht. Viele Draht-EDM-Maschinen sind selbstfädelnd, sodass der Prozess bei Drahtbruch fast kontinuierlich fortgesetzt werden kann.

Ein weiterer wichtiger Vorteil ist die Fähigkeit, Teile nach der Wärmebehandlung zu schneiden, was die Möglichkeit von Verformungen durch Nachbehandlung eliminiert. Zudem übt Draht-EDM keinen Druck auf das Werkstück aus, sodass kleine, empfindliche Teile leicht bearbeitet werden können. Spannvoraussetzungen sind minimal im Vergleich zu konventionellen Bearbeitungsmethoden. Sehr feine Oberflächen sind möglich.

Einschränkungen

Verglichen mit vielen Bearbeitungsmethoden ist EDM ein langsamer Prozess, obwohl die Geschwindigkeiten über die Jahre durch technologische Fortschritte gestiegen sind. Die Produktivität kann durch Stapeln identischer Teile und gleichzeitiges Schneiden aller Teile gesteigert werden. Mehrkopf-Maschinen sind verfügbar, um mehrere identische Teile gleichzeitig zu schneiden. Da Draht-EDM ein thermischer Prozess ist, können einige Spannungen auf das Werkstück übertragen werden.

Obwohl relativ einfach durchzuführen, kann die Wartung von Draht-EDM-Maschinen anspruchsvoller sein als die für konventionelle Werkzeugmaschinen erforderliche. Verbrauchsmaterialien können ebenfalls kostspieliger sein. Diese Kosten können manchmal dadurch gemildert werden, dass fast alle Draht-EDM-Maschinen für unbeaufsichtigten Betrieb ausgelegt sind, abgesehen von Be- und Entladen. Das Fehlen von Graten an den Fertigteilen kann ebenfalls durch Einsparung von Arbeitszeit oder Zeit durch Entfallen des Entgratens helfen.