Was ist EDM-Fertigung?

EDM-Fertigung auf einen Blick

Elektroerosionsbearbeitung (EDM) ist ein unkonventionelles Verfahren, das verwendet wird, um Material von einem Werkstück unter Verwendung von Wärmeenergie zu entfernen. Der EDM-Prozess ist dem Laserschneiden sehr ähnlich, außer dass der EDM-Prozess keine mechanische Kraft erfordert, um die Entfernung durchzuführen. Dies ist der Hauptgrund, warum die EDM-Fertigung als nicht traditionell gilt, da die Prozesse nicht unbedingt von Schneidwerkzeugen begleitet werden müssen. Der EDM-Prozess ist weit verbreitet, insbesondere in der Werkzeug- und Formenbauindustrie, da er in der Lage ist, schwer zu bearbeitende Materialien wie Titan oder andere unregelmäßig und komplex geformte Materialien zu bearbeiten, die durch Fräsen schwer zu bearbeiten sind.

Das Aufkommen von EDM

Die Geschichte der EDM-Fertigung lässt sich bis in die 1950er Jahre zurückverfolgen, als ein Team aus zwei russischen Wissenschaftlern damit beauftragt wurde, Wege zu finden, um zu verhindern, dass Wolfram aufgrund von Funkenkontakt erodiert. Dies führte dazu, dass sie 1943 die erste Elektroerosionsmaschine (EDM) erfanden, die in der Lage war, schwer zu bearbeitende Materialien wie Wolfram zu bearbeiten. Gleichzeitig erfand ein amerikanisches Team ein weiteres elektroerosives Bearbeitungsmodell, das in der Lage ist, gebrochene Bohrer und Gewindebohrer aus Aluminiumgussteilen zu entfernen. Viele der späteren elektroerosiven Bearbeitungsverfahren basierten auf ihren Erfindungen, und wir bezeichnen diese letzteren Kreationen als Senkerodieren.

In den 1960er Jahren begann die elektrische Entladungsbearbeitung (d. h. Drahterodieren) mit Drahterodieren, die insbesondere zur Herstellung von Matrizen aus gehärtetem Stahl verwendet wurde, zu boomen. Die Werkzeugelektrode beim Drahterodieren ist im Grunde ein Draht. Die Elektroerosions-Bearbeitungsausrüstung an diesem Punkt ist in der Lage, Erosion zu vermeiden und zu verhindern, dass der Draht bricht. Numerisch gesteuerte (NC) Systeme wurden erstmals in den 1970er Jahren in die Drahterodiermaschine implementiert, wobei die erste NC-basierte Drahterodiermaschine 1967 hergestellt wurde mehr Automatisierung und Flexibilität bei der Programmierung. Die erste CNC-Drahterodiermaschine wurde 1976 entwickelt.

Moderner EDM-Prozess

Während des Drahterodierverfahrens wird ein Metallstück in ein dielektrisches Fluid getaucht und ein Draht wird durch das eingetauchte Metallstück geführt. Ein elektrischer Strom wird durch das Metallwerkstück geleitet, um Entladungen oder Funken zu erzeugen, die die beabsichtigte Form aus dem ursprünglichen Metallstück bilden. Wenn die Elektroden einander nahe kommen, wächst die Intensität des elektrischen Felds und die Stärke des dielektrischen Fluids erhöht sich folglich. Unter diesen Umständen kann der Strom leichter zwischen den beiden Elektroden fließen, wodurch sich die gewünschte Metallform mit jedem Funken allmählich vom ursprünglichen Metallstück löst. Nachdem die beabsichtigte Metallform aus dem Metallstück herausgetrennt worden ist, kann der Spülvorgang durchgeführt werden, der das dielektrische Fluid verwendet, um überschüssiges Material auf der Metallform loszuwerden.

Arten von EDM

Die Elektroerosionstechnologie (EDM) hat sich so drastisch entwickelt, dass sie nun durch drei Hauptkategorien repräsentiert werden kann:Drahterodieren, Senkerodieren und EDM-Bohren:

Drahterosion

Wie wir bereits kurz angesprochen haben, ist das Drahterodieren eine weiterentwickelte Version des Senkerodierens, bei dem ein dünner Draht als Elektrode verwendet wird. Herkömmliche Verwendungen von Drahterosion umfassten die Herstellung von Matrizen, Stempeln und Einsätzen aus Hartmetall für Werkzeuganwendungen (Matrize/Form). Die Einsatzmöglichkeiten der Drahterosion haben sich jedoch auf die Teilefertigung ausgeweitet, die heute in vielen Branchen weit verbreitet ist.

Senkerodieren

Beachten Sie, dass Senkerodieren noch heute existiert, obwohl es eine der frühesten Erfindungen ist. Das moderne Senkerodieren wird hauptsächlich zur Herstellung komplexer Hohlraumformen in Werkzeuganwendungen wie Kunststoffspritzgusssystemen oder Metallstanzwerkzeugen verwendet, hat aber auch in einer Vielzahl alternativer Produktionsanwendungen Verwendung gefunden.

EDM-Bohren

Diese Art von Elektroentladungs-Bearbeitungsverfahren beinhaltet die Verwendung einer kleinen hohlen Rohrelektrode, die typischerweise aus Messing- oder Kupferlegierungen besteht, um Löcher in das Werkstück zu erodieren. Dieses Verfahren ist eher ein Vorbereitungsprozess für das Drahterodieren durch Vorbereiten von Startlöchern. Im Laufe der Jahre wurde es so entwickelt, dass es kleine Löcher erzeugen kann, was es zum idealen Elektroerosionsverfahren für Nischenanwendungen wie die Herstellung von Turbinentriebwerksteilen und medizinische Geräte macht.

Vor- und Nachteile von EDM

Der Hauptvorteil der Verwendung von Erodiermaschinen besteht darin, dass die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Metalls durch feststehende Elektroden dank der kontinuierlichen Drahtzufuhr relativ (im Vergleich zu anderen Bearbeitungsvorgängen) gering ist. Da außerdem EDM-Maschinen mit hartem Material arbeiten können (nämlich Drahterodieren), wäre eine Untermaschine für Wärmebehandlungen nicht erforderlich, wodurch die Oberfläche der Metallform aufgrund des Fehlens von Wärmespannung weniger wahrscheinlich verzerrt würde die Metallform. Infolgedessen können kleinere und anspruchsvollere Metallformen leicht mit hoher Genauigkeit bearbeitet werden.

EDM-Maschinen haben jedoch gewisse Einschränkungen. Mechanisten, die sich mit der Bearbeitungsmethode auskennen, sind beispielsweise nicht leicht zu finden. Außerdem ist die Geschwindigkeit des Materialabtrags manchmal langsam, obwohl eine hohe Genauigkeit beibehalten werden kann. EDM-Maschinen bergen auch potenzielle Gefahren im Zusammenhang mit der Verwendung von Dielektrika auf Ölbasis, die leicht zu Verbrennungen führen können, wenn sie nicht vorsichtig sind. Und im speziellen Fall einer Senkerodiermaschine kostet es viel Zeit und Kosten, nur Elektroden herzustellen. Darüber hinaus haben Mechaniker aufgrund des Elektrodenverschleißes oft Probleme, scharfe Ecken auf dem Werkstück zu reproduzieren. Während der Energieverbrauch während elektroerosiver Bearbeitungsverfahren in der Regel hoch ist, können zusätzliche Kosten anfallen und es kann während der Bearbeitung auch zu übermäßigem Überschnitt und Werkzeugverschleiß kommen.