EDM-Drahtschneiden: Der umfassendste Leitfaden

EDM Das Drahterodieren, auch bekannt als Drahtschneiden oder Drahterodieren, ist ein neues Verfahren, das aus traditionelle EDM. Es wird häufig in der Produktion und bei der Entwicklung neuer Produkte eingesetzt, um Teile direkt zu schneiden und so die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen oder die Entwicklungszyklen zu verkürzen. In diesem Artikel werden einige Aspekte des Drahterodierens vorgestellt, damit Sie diese Technik besser verstehen.

Was ist EDM-Drahtschneiden: Wie funktioniert es?

Das Grundprinzip des Drahtschneidens besteht darin, einen sich kontinuierlich bewegenden dünnen Metalldraht (in der Regel Molybdän oder Kupfer) als Elektrode zu verwenden. Dieser Draht führt gepulste Funkenentladungen auf dem Werkstück durch, die das Metall erodieren und den Schnitt bilden.

Beim Schneiden kommt es zu Impulsentladungen zwischen dem Elektrodendraht und dem Werkstück. Der Draht ist mit dem Minuspol einer Impulsstromversorgung verbunden, das Werkstück mit dem Pluspol. Wenn eine Impulsspannung angelegt wird, kommt es zu einer Funkenentladung mit Temperaturen von über 10.000 °C in der Mitte des Entladungskanals. Diese hohe Temperatur schmilzt und verdampft sogar das Metall, was zu einer lokalen Ausdehnung und Mikroexplosionen führt, durch die geschmolzenes und verdampftes Metall herausgeschleudert wird, wodurch ein elektrisches Erosionsschneiden erreicht wird.

Klassifizierung des Drahtschneidens

Das Drahterodieren kann nach der Geschwindigkeit des Elektrodendrahtes unterschieden werden:

Hochgeschwindigkeits-Drahterodieren (Fast Wire EDM)

• Drahterodiermaschinen mit Hochgeschwindigkeits-Hubbewegung des Drahtes (8-10 m/s).

Drahtschneiden mit niedriger Geschwindigkeit (Slow Wire EDM)

• Drahterodiermaschinen mit unidirektionaler Niedriggeschwindigkeitsdrahtbewegung (0,2 m/s).

Drahterodieren mit mittlerer Geschwindigkeit

• Diese Maschinen ermöglichen mehrere Schnitte auf einer schnellen, hin- und hergehenden Drahterodiermaschine, die in manchen Kreisen auch als "Drahterodieren mit mittlerer Geschwindigkeit" bezeichnet wird. Der Begriff bezeichnet keine Zwischengeschwindigkeit, sondern eine Kombination aus Hochgeschwindigkeitsdraht zum Schruppen und Niedriggeschwindigkeitsdraht zum Schlichten, was zu einer Qualität zwischen Hochgeschwindigkeits- und Niedriggeschwindigkeitsmaschinen führt.

Merkmale des Drahtschneidens

Das Drahterodieren, auch EDM-Drahtschneiden genannt, zeichnet sich durch mehrere wichtige Merkmale aus:

• Hohe Präzision: Der feine Draht ermöglicht hochpräzise Schnitte mit einer Genauigkeit von ±0,01 mm und einer Oberflächenrauhigkeit von Rα 1,25-2,5 um.
• Flexible Formen: Ideal für komplizierte und kleine Teile, insbesondere unregelmäßige Formen oder scharfe Ecken.
• Minimaler Wärmeeffekt: Die erzeugte Wärme ist lokal begrenzt und eignet sich für wärmeempfindliche Materialien, wobei die Formstabilität erhalten bleibt.
• Keine makroskopische Schnittkraft: Durch die berührungslose Bearbeitung wird eine Verformung des Werkstücks vermieden, wodurch es sich für Werkstücke mit geringer Steifigkeit und hoher Oberflächengüte eignet.
• Hohe Materialausnutzung: Die geringe Schnittbreite bedeutet minimalen Materialabfall, allerdings sind die Kosten höher, so dass es sich weniger für die Massenproduktion eignet.
• Automatisierte Kontrolle: Beim Drahterodieren werden leicht einstellbare elektrische Parameter und ein CNC-System für die automatische Steuerung verwendet.

Trotz dieser Vorteile hat das Drahterodieren seine Grenzen, wie z. B. eine geringere Bearbeitungsgeschwindigkeit, Drahtbruch und höhere Kosten. Es können nur leitfähige Werkstoffe bearbeitet werden, so dass die Wahl des richtigen Verfahrens von den spezifischen Anwendungsanforderungen und Kostenüberlegungen abhängt.

Gängige Drahtschneidematerialien

Theoretisch kann jedes leitfähige Material mit Drahterodiermaschinen bearbeitet werden. Zu den gängigen Materialien gehören:

• Kohlenstoff-Werkzeugstahl: Güten T7, T8, T10A, T12A. Zeichnet sich durch hohe Härte nach dem Abschrecken aus, benötigt aber Wärmebehandlung um innere Spannungen vor dem Drahtschneiden zu beseitigen.
• Legierter Werkzeugstahl: Güten Cr12, Cr12MoV, Cr4W2MoV. Bekannt für hohe Härtbarkeit und Verschleißfestigkeit, verwendet in komplexen Formen.
• Hochwertiger Kohlenstoffbaustahl: Güteklassen 20, 45. Geeignet für die Herstellung von Kunststoffformen, aber mit mäßiger Drahtschneideleistung.
• Sinterkarbid: Serien YG und YT. Hohe Härte und Stabilität, verwendet für komplexe Formen und Werkzeuge, aber langsame Schnittgeschwindigkeit.
• Aluminium: Leicht und stark, gute Drahtschneideleistung, aber mit mäßiger Oberflächenrauhigkeit.

Breite Anwendung des Drahtschneidens

Das CNC-Drahterodieren wird hauptsächlich für die Bearbeitung verschiedener Stanzwerkzeuge eingesetzt, PlastikformenDie Maschine eignet sich für die Herstellung von Formen für die Pulvermetallurgie sowie für das Schneiden verschiedener Schablonen, Magnetstahl, Halbleitermaterialien oder Edelmetalle. Sie kann auch Mikrobearbeitungen durchführen, wie z. B. die Bearbeitung von Formrillen und Standardfehlern an Prüfstücken. Diese Technik eröffnet neue Möglichkeiten für die Herstellung neuer Produkte in der Versuchsphase, die Bearbeitung von Präzisionsteilen und die Formenbau.

Verarbeitung von Formen

Die meisten Stanzwerkzeuge und einige Kunststoffformen werden durch Drahtschneiden hergestellt. Sobald das Programm berechnet und programmiert ist, kann es Folgendes verarbeiten Formhohlräume und Kerne, obere Klemmplatten und hintere Klemmplatten, Formbasen, usw.

Neue Produktversuche

Bei der Erprobung neuer Produkte müssen häufig einige wichtige Teile in Formen hergestellt werden. Die Herstellung von Formen dauert jedoch lange und ist teuer. Mit dem Drahterodieren können Teile direkt geschnitten werden, wodurch sich der Produktionszyklus für Versuche verkürzt.

Bearbeitung schwer zu verarbeitender Teile:

Für präzisionsgeformte Löcher, Schablonen, Formwerkzeuge und schmale Schlitze ist das herkömmliche Schneiden mit Werkzeugmaschinen eine Herausforderung, während das Drahtschneiden besser geeignet ist. Darüber hinaus werden viele Elektroden, die beim Erodieren verwendet werden (hauptsächlich aus reinem Kupfer mit schlechter Bearbeitbarkeit), auch mit dem Drahtschneiden bearbeitet.

Schneiden von Edelmetallen

Aufgrund der geringen Größe des Elektrodendrahts im Vergleich zu Schneidwerkzeugen (der dünnste Draht kann φ0,02 mm erreichen) kann beim Schneiden von Edelmetallen durch Drahtschneiden eine Menge Materialabfall eingespart werden.

Anwendungen: Industrien, in denen das Drahtschneiden angewendet wird

Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Automobilbranche

Drahterodieren wird in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungsbereich und in der Automobilindustrie in großem Umfang eingesetzt. In diesen Bereichen können mit dem Drahterodieren verschiedene Formteile und Werkzeuge hergestellt werden, z. B. Triebwerksschaufeln, Raketenköpfe und Zubehör für die Luftfahrt. In der Automobilindustrie können mit dem Drahterodieren komplexe Teile und Ausrüstungen hergestellt werden, z. B. Getriebezahnräder, Kipphebel und Kurbelwellen.

Legierte Werkzeugindustrie

Die Drahtschneidetechnik kann auch zur Herstellung kleinerer Werkstoffe eingesetzt werden. Mit dieser Technologie können feine Werkzeuge aus Hartlegierungen hergestellt werden, z. B. Klingen aus ultraharten Legierungen und Formen für das Kaltstauchen.

Schmuck und medizinische Bereiche

Die Drahtschneidetechnik ist in der Schmuck- und Medizinbranche weit verbreitet. Mit ihr können verschiedene Schmuckstücke und medizinische Instrumente, wie chirurgische Klingen und Endoskope, hergestellt werden.

Andere Industrien

Diese Bearbeitungstechnologie eignet sich nicht nur für traditionelle Bereiche wie Schneiden, Sägen und Aushöhlen, sondern auch für die Bearbeitung spezieller Materialien wie Glas und Keramik. In Bereichen wie der künstlerischen Schnitzerei kann das Drahterodieren eine wichtige Rolle bei der Schaffung von Kunstwerken spielen.

Auswahl der Elektrodendrähte

Elektrodendrähte sind beim Drahterodieren von entscheidender Bedeutung. Sie sollten eine gute Leitfähigkeit, Erosionsbeständigkeit, hohe Zugfestigkeit und ein einheitliches Material aufweisen. Zu den gängigen Materialien gehören Molybdändraht, Wolframdraht, Draht aus Wolfram-Molybdän-Legierungen, Messingdraht und Kupfer-Wolfram-Draht.

1. Wolfram-Draht: Hohe Zugfestigkeit, Durchmesser von 0,03 bis 0,1 mm, im Allgemeinen für feine Schnitte verwendet, aber teuer.
2. Messingdraht: Geeignet für langsame Bearbeitung, gute Oberflächengüte und Geradheit, aber geringe Zugfestigkeit und hoher Verschleiß, mit Durchmessern von 0,1 bis 0,3 mm.
3. Molybdän-Draht: Hohe Zugfestigkeit, zum Schneiden von Hochgeschwindigkeitsdrähten, mit Durchmessern von 0,08 bis 0,2 mm.

Die Wahl des Elektrodendrahtdurchmessers sollte von der Breite des Schnitts, der Dicke des Werkstücks und der Größe der Ecke abhängen. Für kleine Formen mit scharfen Ecken und schmalen Schnitten werden dünnere Drähte bevorzugt. Bei dicken Werkstücken oder beim Schneiden mit hohen Strömen sollten dickere Drähte verwendet werden.

Vergleich mit anderen Schneideverfahren

Das Drahtschneiden oder EDM-Drahtschneiden kann mit dem Laserschneiden, dem Wasserschneiden und dem Plasmaschneiden verglichen werden:

Laserschneiden: Verwendet einen fokussierten Laserstrahl zum Schmelzen, Verdampfen oder Verbrennen des Materials mit einem Laser mit hoher Leistungsdichte. Üblicherweise werden CO2-Pulslaser für präzise Schnitte verwendet.

Wasserschneiden: Verwendet Hochdruck-Wasserstrahlen, die jedes Material mit minimaler Hitzeeinwirkung durchtrennen können. Es gibt zwei Arten: einfaches Wasserschneiden und Abrasivwasserschneiden.

Plasmaschneiden: Nutzt Hochtemperatur-Plasmalichtbögen zum Schmelzen und Ausstoßen von Material, geeignet zum Schneiden verschiedener Metalle mit spürbaren thermischen Effekten.

1. Vergleich der Anwendungsbereiche

Laserschneiden: Vielseitig einsetzbar für Metalle und Nicht-Metalle. Geeignet zum Schneiden von Stoffen, Leder und Metallen, mit CO2-Lasern für Nichtmetalle und Faserlasern für Metalle.

Wasserschneiden: Geeignet für jedes Material ohne thermische Verformung, mit guter Schnittqualität und flexiblen Abmessungen, geeignet für jedes Material durchbohren und schneiden.

Plasmaschneiden: Geeignet für Metalle wie Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Gusseisen und Kohlenstoffstahl, mit erheblichen thermischen Auswirkungen und geringerer Präzision.

Schneiden von Draht: Begrenzt auf leitfähige Materialien, erfordert Schneidflüssigkeit und kann keine Materialien wie Papier oder Leder verarbeiten, die nicht leitfähig oder empfindlich gegenüber Flüssigkeiten sind.

2. Schnittdickenvergleich

Laserschneiden: Normalerweise werden sie zum Schneiden von Kohlenstoffstahl bis zu 20 mm und Edelstahl bis zu 16 mm industriell verwendet, mit einer Schneidfähigkeit bis zu 40 mm für Kohlenstoffstahl.

Wasserschneiden: Kann Materialien mit einer Dicke von 0,8 mm bis 100 mm oder noch dicker schneiden.

Plasmaschneiden: Geeignet für Dicken bis zu 120 mm, mit optimaler Qualität um 20 mm.

Schneiden von Draht: Normalerweise werden Dicken von 40-60 mm verarbeitet, mit einem Maximum von bis zu 600 mm.

3. Vergleich der Schnittgeschwindigkeit

Laserschneiden: Ein 1200-W-Laser kann 2 mm dicken kohlenstoffarmen Stahl mit 600 cm/min und 5 mm dickes Polypropylenharz mit 1200 cm/min schneiden. Die Effizienz des Drahterodierens liegt in der Regel zwischen 20 und 60 mm/min bis zu einem Maximum von 300 mm/min. Das Laserschneiden ist schneller und ideal für die Massenproduktion.

Wasserschneiden: Relativ langsam, nicht für die Massenproduktion geeignet.

Plasmaschneiden: Langsam mit geringerer Präzision, besser für dicke Platten, aber mit schrägen Kanten.

Schneiden von Draht: Hohe Präzision für Metalle, aber langsame Geschwindigkeit, erfordert oft Vorbohren oder Gewindeschneiden zum Schneiden, mit Größenbeschränkungen.

4. Vergleich der Schnittpräzision

Laserschneiden: Erzielt schmale Schnitte mit hoher Präzision, bis zu ±0,2 mm.

Plasmaschneiden: Kann eine Genauigkeit von 1 mm erreichen.

Wasserschneiden: Keine thermische Verformung, Präzision von ±0,1 mm, bis zu ±0,02 mm mit dynamischem Wasserschneiden zur Beseitigung von Schräglage.

Schneiden von Draht: Erreicht in der Regel eine Genauigkeit von ±0,01 bis ±0,02 mm, mit einer maximalen Genauigkeit von ±0,004 mm.

5. Vergleich der Schnittbreiten

Laserschneiden: Präziser als Plasmaschneiden, mit einer Schnittbreite von etwa 0,5 mm.

Plasmaschneiden: Die Schnittbreite ist größer, etwa 1-2 mm.

Wasserschneiden: Die Schnittbreite ist etwa 10% größer als der Düsendurchmesser, typischerweise 0,8-1,2 mm. Mit zunehmendem Düsendurchmesser nimmt auch die Schnittbreite zu.

Schneiden von Draht: Die schmalste Schnittbreite, normalerweise etwa 0,1-0,2 mm.

6. Vergleich der Schnittflächenqualität

Laserschneiden: Die Oberflächenrauheit ist nicht so gut wie beim Wasserschneiden, und die Rauheit nimmt mit der Materialstärke zu.

Wasserschneiden: Die ursprünglichen Eigenschaften des Materials um den Schnitt herum bleiben erhalten (im Gegensatz zum Laserschneiden, das ein thermisches Verfahren ist und die Materialeigenschaften um den Schnitt herum verändert).

Schlussfolgerung

Die obigen Ausführungen geben einen grundlegenden Überblick über das Drahtschneiden oder Drahterodieren. Wenn Sie spezielleres Wissen benötigen, z. B. über die Kosten des Drahtschneidens, spezifische Betriebsverfahren und die Bewertung der Qualität des Drahtschneidens, wenden Sie sich bitte an First Mold. Wir sind bereit, alle Ihre Fragen zu beantworten.