Draad snijden met EDM: De meest uitgebreide gids

EDM draadsnijden, ook bekend als draadsnijden of draadvonken, is een nieuw proces ontwikkeld uit traditionele EDM. Het wordt veel gebruikt in de productie en ontwikkeling van nieuwe producten om onderdelen direct te snijden, de productiesnelheid te verhogen of de ontwikkelingscycli te verkorten. Dit artikel introduceert enkele aspecten van EDM-draad snijden om u te helpen deze techniek beter te begrijpen.

Wat is EDM-draad snijden: Hoe werkt het?

Het basisprincipe van draadsnijden is het gebruik van een continu bewegende dunne metaaldraad (meestal molybdeen of koper) als elektrode. Deze draad voert gepulste vonkontladingen uit op het werkstuk, waardoor het metaal erodeert en de snede wordt gevormd.

Tijdens het snijden vinden gepulseerde ontladingen plaats tussen de elektrodedraad en het werkstuk. De draad wordt aangesloten op de negatieve klem van een pulsvoeding en het werkstuk wordt aangesloten op de positieve klem. Wanneer er een pulsspanning wordt toegepast, ontstaat er een vonkontlading met temperaturen van meer dan 10.000 °C in het midden van het ontladingskanaal. Deze hoge temperatuur doet het metaal smelten en zelfs verdampen, waardoor plaatselijke uitzetting en micro-explosies ontstaan die gesmolten en verdampt metaal uitwerpen, waardoor elektrisch erosiesnijden ontstaat.

Classificatie van draadsnijden

Draadsnijden, of draadvonken, kan worden ingedeeld op basis van de snelheid van de elektrodedraad:

Draadsnijden met hoge snelheid (Fast Wire EDM)

• Vonkmachines met heen en weer bewegende draad met hoge snelheid (8-10 m/s).

Draadsnijden met lage snelheid (Slow Wire EDM)

• Draadvonkmachines met eenrichtingsdraadbeweging met lage snelheid (0,2 m/s).

Middensnelle draadvonkmachine

• Deze machines maken meerdere snedes mogelijk op een snelle heen-en-weergaande draadvonkmachine, in sommige kringen ook wel bekend als "draadvonkmachine met gemiddelde snelheid". De term duidt niet op een tussensnelheid, maar verwijst naar een combinatie van hogesnelheidsdraad voor opruwen en lagesnelheidsdraad voor afwerken, wat resulteert in kwaliteit tussen hogesnelheids- en lagesnelheidsmachines.

Kenmerken van draadsnijden

Draadsnijden, of EDM-draadsnijden, heeft een aantal belangrijke kenmerken:

• Hoge precisie: De fijne draad maakt zeer nauwkeurige sneden mogelijk, met een nauwkeurigheid van ±0,01 mm en een oppervlakteruwheid van Rα 1,25-2,5um.
• Flexibele vormen: Ideaal voor ingewikkelde en kleine onderdelen, vooral onregelmatige vormen of scherpe hoeken.
• Minimaal warmte-effect: De opgewekte warmte is gelokaliseerd, geschikt voor warmtegevoelige materialen, met behoud van maatvastheid.
• Geen macroscopische snijkracht: Contactloos bewerken vermijdt productvervorming, waardoor het geschikt is voor werkstukken met een lage stijfheid en een hoge oppervlakteafwerking.
• Hoog materiaalgebruik: De smalle snijbreedte betekent minimale materiaalverspilling, maar de kosten zijn hoger, waardoor het minder geschikt is voor massaproductie.
• Geautomatiseerde besturing: Wire EDM maakt gebruik van eenvoudig instelbare elektrische parameters en een CNC-systeem voor geautomatiseerde besturing.

Ondanks deze voordelen heeft draadvonkmachines beperkingen, zoals een lagere verwerkingssnelheid, draadbreuk en hogere kosten. Het kan alleen geleidende materialen verwerken, dus het kiezen van de juiste methode hangt af van specifieke toepassingseisen en kostenoverwegingen.

Gebruikelijke draadsnijmaterialen

Theoretisch kan elk geleidend materiaal bewerkt worden door draadvonkmachines. Veel voorkomende materialen zijn:

• Koolstof Gereedschapsstaal: Kwaliteiten T7, T8, T10A, T12A. Heeft een hoge hardheid na afschrikken, maar heeft nodig warmtebehandeling om interne spanning te elimineren voor het draadsnijden.
• Gelegeerd gereedschapsstaal: Kwaliteiten Cr12, Cr12MoV, Cr4W2MoV. Bekend om hoge hardbaarheid en slijtvastheid, gebruikt in complexe matrijzen.
• Kwaliteit koolstof constructiestaal: Kwaliteiten 20, 45. Geschikt voor het maken van kunststof mallen, maar met matige draadsnijprestaties.
• Gecementeerd hardmetaal: YG- en YT-serie. Hoge hardheid en stabiliteit, gebruikt voor complexe mallen en gereedschappen, maar langzame snijsnelheid.
• Aluminium: Lichtgewicht en sterk, goede draadsnijprestaties maar met een matige oppervlakteruwheid.

Brede toepassing van draadsnijden

CNC draadvonkmachines worden voornamelijk gebruikt voor het bewerken van verschillende stempelmatrijzen, plastic mallenen poedermetallurgische mallen, en ook voor het snijden van diverse sjablonen, magnetisch staal, halfgeleidermaterialen of edelmetalen. Het kan ook microbewerkingen uitvoeren, zoals het bewerken van gevormde groeven en standaarddefecten op teststukken. Deze techniek opent nieuwe wegen voor proefproductie van nieuwe producten, verwerking van precisieonderdelen en matrijzenbouw.

Vormverwerking

De meeste stempelmatrijzen en sommige kunststof matrijzen worden gemaakt met draadsnijden. Zodra het programma is berekend en geprogrammeerd, kan het verwerken matrijsholten en -kernen, Bovenste klemplaten en achterste klemplaten, malvoetenenz.

Proeven van nieuwe producten

Bij het uittesten van nieuwe producten moet voor sommige belangrijke onderdelen vaak een matrijs worden gemaakt. Het maken van matrijzen neemt echter veel tijd in beslag en is duur. Met draadsnijden kunnen onderdelen direct worden gesneden, waardoor de productiecyclus voor proeven korter wordt.

Moeilijk te verwerken onderdelen verwerken:

Voor precisiegevormde gaten, sjablonen, vormgereedschappen en smalle sleuven is traditioneel machinaal snijden een uitdaging, terwijl draadsnijden geschikter is. Bovendien worden veel elektrodes die gebruikt worden in EDM (voornamelijk gemaakt van zuiver koper met een slechte bewerkbaarheid) ook verwerkt met draadsnijden.

Precious Metals snijden

Door de kleine afmetingen van de elektrodedraad in vergelijking met snijgereedschappen (de dunste draad kan φ0,02mm bereiken), kan draadsnijden veel materiaalafval besparen bij het snijden van edelmetalen.

Toepassingen: Industrieën waar draadsnijden wordt toegepast

Ruimtevaart, defensie, auto-industrie

Wire EDM wordt veel gebruikt in de luchtvaart-, defensie- en auto-industrie. Op deze gebieden kan draadvonkmachines diverse gevormde onderdelen en gereedschappen produceren, zoals bladen voor vliegtuigmotoren, raketkoppen en accessoires voor de luchtvaart. In de auto-industrie kan draadvonkmachines complexe onderdelen en apparatuur produceren, zoals transmissietandwielen, tuimelaars en krukassen.

Gelegeerd gereedschap industrie

Draadsnijtechnologie kan ook worden gebruikt om kleine materialen te maken. Deze technologie kan fijn gereedschap van harde legeringen produceren, zoals messen van ultraharde legeringen en mallen voor koud koppen.

Juwelen en medische velden

Draadsnijtechnologie wordt veel gebruikt in de juwelenindustrie en de medische sector. Het kan verschillende sieraden en medische instrumenten maken, zoals chirurgische bladen en endoscopen.

Andere industrieën

Deze bewerkingstechnologie is niet alleen geschikt voor traditionele toepassingen zoals snijden, zagen en uithollen, maar ook voor het bewerken van speciale materialen zoals glas en keramiek. Op gebieden als artistiek snijwerk kan draadvonkmachines een belangrijke rol spelen bij het creëren van kunstwerken.

Keuze van elektrodedraden

Elektrodedraden zijn cruciaal in draadvonkmachines. Ze moeten een goed geleidingsvermogen hebben, erosiebestendig zijn, een hoge treksterkte hebben en van uniform materiaal zijn. Gangbare materialen zijn molybdeendraad, wolfraamdraad, wolfraam-molybdeenlegeringsdraad, messingdraad en koper-wolfraamdraad.

1. Wolfraam draad: Hoge treksterkte, diameter varieert van 0,03 tot 0,1 mm, over het algemeen gebruikt voor fijne zaagsneden maar duur.
2. Messing draad: Geschikt voor verwerking op lage snelheid, biedt een goede oppervlakteafwerking en rechtheid, maar heeft een slechte treksterkte en hoge slijtage, met diameters van 0,1 tot 0,3 mm.
3. Molybdeen Draad: Hoge treksterkte, gebruikt voor draadsnijden met hoge snelheid, met diameters van 0,08 tot 0,2 mm.

De keuze van de diameter van de elektrodedraad moet afhangen van de breedte van de snede, de dikte van het werkstuk en de grootte van de hoek. Voor kleine mallen met scherpe hoeken en smalle sneden hebben dunnere draden de voorkeur. Voor dikke werkstukken of snijden met hoge stroomsterkte moeten dikkere draden worden gebruikt.

Vergelijking met andere snijmethoden

Draadsnijden, of EDM-draadsnijden, kan worden vergeleken met lasersnijden, watersnijden en plasmasnijden:

Lasersnijden: Maakt gebruik van een gefocuste laserstraal om het materiaal te smelten, te verdampen of te verbranden, met een laser met hoge vermogensdichtheid. Meestal worden CO2-pulslasers gebruikt voor nauwkeurig snijden.

Watersnijden: Maakt gebruik van waterstralen onder hoge druk, die door elk materiaal kunnen snijden met een minimale warmte-impact. Er zijn twee soorten: gewoon watersnijden en abrasief watersnijden.

Plasmasnijden: Maakt gebruik van plasmabogen op hoge temperatuur om materiaal te smelten en uit te werpen, geschikt voor het snijden van verschillende metalen met merkbare thermische effecten.

1. Vergelijking van toepassingsbereik

Lasersnijden: Breed toepasbaar voor zowel metalen als niet-metalen. Geschikt voor het snijden van stoffen, leer en metalen, met CO2 lasers voor niet-metalen en fiber lasers voor metalen.

Watersnijden: Geschikt voor elk materiaal zonder thermische vervorming, met goede snijkwaliteit en flexibele afmetingen, geschikt voor elk materiaal dat doorboord en gesneden wordt.

Plasmasnijden: Geschikt voor metalen zoals roestvast staal, aluminium, koper, gietijzer en koolstofstaal, met aanzienlijke thermische effecten en een lagere nauwkeurigheid.

Draadsnijden: Beperkt tot geleidende materialen, vereist snijvloeistof en kan geen materialen verwerken zoals papier of leer die niet-geleidend zijn of gevoelig voor vloeistoffen.

2. Vergelijking van de snijdikte

Lasersnijden: Gewoonlijk gebruikt voor het industrieel doorslijpen van koolstofstaal tot 20 mm en roestvrij staal tot 16 mm, met een snijcapaciteit tot 40 mm voor koolstofstaal.

Watersnijden: Kan materialen snijden van 0,8 mm tot 100 mm dik of zelfs nog dikker.

Plasmasnijden: Geschikt voor diktes tot 120 mm, met een optimale kwaliteit rond 20 mm.

Draadsnijden: Verwerkt gewoonlijk diktes van 40-60 mm, met een maximum tot 600 mm.

3. Vergelijking van snijsnelheden

Lasersnijden: Een 1200 W laser kan 2 mm dik koolstofarm staal snijden met 600 cm/min en 5 mm dik polypropyleenhars met 1200 cm/min. De efficiëntie van draadvonkmachines varieert meestal van 20-60 vierkante mm/min, tot een maximum van 300 vierkante mm/min. Lasersnijden is sneller, ideaal voor massaproductie.

Watersnijden: Relatief langzaam, niet geschikt voor productie op grote schaal.

Plasmasnijden: Langzaam met lagere precisie, beter voor dikke platen maar met schuine randen.

Draadsnijden: Hoge precisie voor metalen maar lage snelheid, vaak voorboren of draadsnijden nodig, met beperkingen in grootte.

4. Vergelijking van snijprecisie

Lasersnijden: Bereikt smalle zaagsneden met hoge precisie, tot ±0,2 mm.

Plasmasnijden: Kan een precisie van 1 mm bereiken.

Watersnijden: Geen thermische vervorming, precisie van ±0,1 mm, tot ±0,02 mm met dynamisch watersnijden om schuinstand te elimineren.

Draadsnijden: Bereikt gewoonlijk een precisie van ±0,01 tot ±0,02 mm, met een maximale precisie tot ±0,004 mm.

5. Maaibreedtevergelijking

Lasersnijden: Preciezer dan plasmasnijden, met een snijbreedte van ongeveer 0,5 mm.

Plasmasnijden: De snijbreedte is groter, ongeveer 1-2 mm.

Watersnijden: De snijbreedte is ongeveer 10% groter dan de spuitmonddiameter, meestal 0,8-1,2 mm. Naarmate de spuitmonddiameter toeneemt, neemt ook de snijbreedte toe.

Draadsnijden: De smalste snijbreedte, meestal ongeveer 0,1-0,2 mm.

6. Vergelijking van de snijvlaktekwaliteit

Lasersnijden: De oppervlakteruwheid is niet zo goed als bij watersnijden en de ruwheid neemt toe met de materiaaldikte.

Watersnijden: Behoudt de oorspronkelijke eigenschappen van het materiaal rond de snede (in tegenstelling tot lasersnijden, dat een thermisch proces is en de materiaaleigenschappen rond het snijgebied verandert).

Conclusie

Het bovenstaande geeft een basisoverzicht van draadvonken of draadvonken. Voor meer gespecialiseerde kennis, zoals de kosten van draadvonken, specifieke operationele procedures en hoe de kwaliteit van draadvonken te beoordelen, kunt u contact opnemen met First Mold. We staan klaar om al uw vragen te beantwoorden.