Was ist Drahterodieren?

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Heutzutage hat sich die Branche weiterentwickelt und die Technologie ist fortgeschritten. Drahterodieren ist eine spezialisierte Bearbeitungstechnologie. Es ist jetzt mehr weit verbreitet In der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Medizintechnik sowie im Werkzeug- und Formenbau wird Drahterodieren häufig eingesetzt. Es zeichnet sich durch hohe Präzision, hohe Produktivität, geringen Energieverbrauch und niedrige Kosten aus. Es hat den traditionellen Bearbeitungsprozess verändert und die Teilequalität deutlich verbessert. Um Ihnen das Drahterodieren näherzubringen, befasst sich der nächste Teil dieses Artikels mit seiner Definition, seinem Funktionsprinzip, seinen Komponenten, seinen Vor- und Nachteilen sowie seinen Einsatzmöglichkeiten. Lassen Sie uns die Diskussion beginnen. Dies hilft Ihnen, Probleme beim Drahterodieren zu lösen. Weiter unten.

Übersicht über Drahterodieren

Drahterodieren (EDM), auch Drahtschneiden genannt, ist eine Bearbeitungsart, bei der elektrische Energie zum Schneiden leitfähiger Materialien genutzt wird. Es handelt sich auch um eine Spezialbearbeitungsart. Die Funkenerosion kann einige ältere Bearbeitungsverfahren ersetzen. Dabei wird Strom anstelle von mechanischer Kraft zum Materialabtrag eingesetzt. Dies verleiht ihr einige einzigartige Eigenschaften, die herkömmlichen Methoden fehlen.

Die Geschichte des Drahterodierens begann Mitte des 20. Jahrhunderts. Sowjetische Wissenschaftler entdeckten, dass elektrische Funken Metalle schmelzen, oxidieren und korrodieren lassen können. Sie entdeckten dieses Phänomen bei der Untersuchung der Korrosion von Schaltkontakten. Dies führte zur Erfindung der Funkenerosion, und 1960 erfand die Sowjetunion die Drahterodiermaschine. China war jedoch das erste Land, das Drahterodiermaschinen in der industriellen Produktion einsetzte. Später trug die Erfindung dieses Verfahrens maßgeblich zur Entwicklung der Maschinenbauindustrie bei. Sie senkte die Kosten für die Herstellung hochpräziser Teile und erweiterte die Möglichkeiten zur Herstellung hochpräziser Teile.

Prinzip der Drahterodierbearbeitung (WEDM)

Vor dem Drahterodieren muss der Rohling gebohrt werden. Soll das Werkstück für die Innenbearbeitung verwendet werden, wird es auf der Maschine eingespannt. Anschließend wird das Werkstück mit dem Pluspol der Impulsstromversorgung verbunden. Als Schneiddraht dient ein Molybdän- oder Kupferdraht. Er wird in die vorgefertigte Bohrung eingefädelt. Als Werkzeugelektrode wird er mit dem Minuspol der Hochfrequenz-Impulsstromversorgung verbunden. Der Primärschnitt erfolgt anschließend mittels Funken und Entladungen.

Die gepulste Stromversorgung liefert die Bearbeitungsenergie, und die spezielle Drahterodierflüssigkeit entfernt die beim Bearbeitungsprozess entstehenden Ablagerungen. Ein elektrisches Feld wirkt auf Kathode und Anode. Sie werden von einem Strom aus Elektronen und Ionen bombardiert. Dadurch entsteht eine plötzliche Hochtemperatur-Wärmequelle im Elektrodenspalt. Dies führt zum lokalen Schmelzen und Verdampfen von Metallen.

Das Arbeitsmedium und das Werkstück verdampfen. Der Dampf dehnt sich schnell aus. Das Werkstück schmilzt und verdampft unter der kombinierten Wirkung von Expansion und Arbeitsmedium. Das Werkstückmaterial wird aus dem Entladungskanal geschleudert. Damit ist die Funkenentladung abgeschlossen.

Beim nächsten Impuls wiederholt sich der Vorgang, bis das gesamte Werkstück bearbeitet ist. Heutzutage werden die meisten Drahtschneidemaschinen mikrocomputergesteuert. Sie sind hochautomatisiert. Der Prozess ist so programmiert, dass er die Bahn des Schneiddrahtes steuert.

Beim Drahterodieren kommen verschiedene Drahtarten zum Einsatz. Dazu gehören Wolfram-, Molybdän-, Kupfer-, Stahlkern-, beschichtete und geglühte Drähte. Die Wahl des Drahtes richtet sich nach Material und Genauigkeit des Werkstücks. Um die Bearbeitungsgenauigkeit zu gewährleisten, sollten die Drähte nach einmaligem Gebrauch entsorgt werden.

Komponenten der Drahtschneidemaschine

Die Drahtschneidemaschine verfügt über einen Arbeitstisch, einen Drahtführungsmechanismus, ein Flüssigkeitsversorgungssystem, eine Impulsstromversorgung und ein Steuersystem.

Arbeitstisch

Der Schneidetisch, auch Schneidetisch genannt, besteht aus drei Teilen: der mittleren Palette, der unteren Palette und dem Arbeitstisch. Auf dem Arbeitstisch werden die Vorrichtung und das zu schneidende Werkstück montiert. Je nach Bearbeitungssituation kann zwischen manuellem und automatischem Betrieb des Arbeitstisches gewählt werden. Die mittlere und die untere Palette werden von Schrittmotoren angetrieben. Getriebe und Kugelumlaufspindeln bewegen den Tisch längs und quer.

Drahtlaufmechanismus

Es besteht im Wesentlichen aus einem Drahtspeicherzylinder, einem Drahtlaufmotor und einem Führungsrad. Der Drahtspeicherzylinder ist auf der Drahtspeicherzylinderpalette montiert und wird vom Drahtlaufmotor über die Kupplung angetrieben, um den Zylinder hin und her zu drehen. Die Vorwärts- und Rückwärtsdrehbewegung des Zylinders wird gleichzeitig über das Getriebe auf die Schraube auf der Zylinderpalette übertragen, wodurch die Palette eine Hin- und Herbewegung ausführt. Der Elektrodendraht ist auf dem Führungsrad und dem Drahtspeicherzylinder montiert. Sobald der Drahtlaufmotor startet, bewegt sich der Elektrodendraht mit einer bestimmten Geschwindigkeit hin und her.

Flüssigkeitsversorgungssystem

Es umfasst einen Arbeitsflüssigkeitstank, eine Hydraulikpumpe und eine Düse. Es stellt ausreichend Arbeitsflüssigkeit für den Schneidprozess der Werkzeugmaschine bereit. Die Arbeitsflüssigkeit besteht hauptsächlich aus Mineralöl, Emulsion und deionisiertem Wasser. Seine Hauptfunktionen sind die Kühlung von Elektroden, Werkstücken und Bearbeitungspulvern, die durch Explosionsdruck erzeugte Entladung, die Deionisierung des Entladungsbereichs und die Entzunderung der Entladungsprodukte.

Impulsstromversorgung

Die Impulsstromversorgung ist die Energiequelle, die Impulsstrom erzeugt. Die Impulsstromversorgung für WEDM-Schneidmaschinen ist eine der wichtigsten Komponenten, die den Bearbeitungsprozess von WEDM-Schneidmaschinen beeinflusst. Die Impulsstromversorgung muss die Schneidbedingungen und Prozessparameter erfüllen. Sie benötigt einen hohen Spitzenstrom, schmale Impulse, eine hohe Impulsfrequenz, geringe Drahtelektrodenverluste und eine komfortable Parametereinstellung.

Steuerungssystem

Die Steuerung bestimmt direkt die Funktion der Werkzeugmaschine. Anhand der vom Kunden eingegebenen Grafiken und Parameter erstellt das System das CNC-Programm. Das Programm steuert den Drahtschneideprozess und den Drahtverlauf.

Materialien, die mit Drahterodiermaschinen geschnitten werden können

Drahterodiermaschinen können komplexe Formen und Muster bearbeiten. Darüber hinaus können sie die meisten elektrisch leitfähigen Materialien bearbeiten, selbst die härtesten und empfindlichsten. Hier sind einige der gängigen Materialien, die mit Drahterodiermaschinen geschnitten werden können:

AluminiumAluminium hat eine ausgezeichnete Wärme- und Stromleitfähigkeit. Aluminium ist jedoch von Natur aus weich und kann beim Schneiden schwer zu schneiden sein. Dies liegt daran, dass sich nach dem Schneiden von Aluminium klebrige Ablagerungen bilden können.
TitanDrahterodieren bearbeitet Titan sehr gut. Dies liegt daran, dass das Verfahren die Klebrigkeit des Metalls bewältigt und längere Späne zerkleinert. Es benötigt jedoch deionisiertes Wasser als Medium, um die Hitzeentwicklung beim Schneiden zu verhindern.
StahlStahl ist ein robustes Metall. Aus diesem Grund bevorzugen viele Hersteller Drahterodiermaschinen gegenüber CNC-Maschinen. Da Stahl jedoch viel Wärme abgibt, sind Sicherheitsmaßnahmen erforderlich.
Messing: Da Messing eine hohe Zugfestigkeit aufweist, lässt es sich leicht mit einer Maschine schneiden. Da es jedoch ein weiches Metall ist, lässt es sich nur langsam schneiden.
GraphitGraphit lässt sich mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen möglicherweise nicht leicht schneiden. Das Drahterodieren hingegen eignet sich hervorragend zum Schneiden von Graphit. Der scharfe Draht verhindert das Herabfallen von Partikeln.

Unterschiede zwischen Drahterodieren und konventionellem Erodieren

Das Drahterodieren ist dem konventionellen Erodieren überlegen. Obwohl sie ähnlich funktionieren, gibt es einige Unterschiede. Im Folgenden sind einige der Unterschiede zwischen den beiden Schneidverfahren aufgeführt.

Elektroden

Wie bereits erwähnt, wird beim Drahterodieren ein feiner, heißer Draht als Elektrode verwendet. Im Gegensatz dazu werden beim herkömmlichen Erodieren Elektroden aus elektrisch gut leitfähigen Metallen wie Kupfer oder Graphit verwendet, um elektrische Ladung zu erzeugen. Elektroden variieren in Größe und Form und sind daher nicht glatt genug.

Runde Elektroden haben beispielsweise die glatteste Oberfläche. Es folgen Rauten, Dreiecke und Quadrate. Beim Einführen der Elektrode in das Werkstück entsteht eine Form, die ein „Negativ“ der Werkstückform hinterlässt.

Schnittgeschwindigkeit

Bei herkömmlichen EDM-Umformungsprozessen müssen Drähte auf verschiedene Weise gebogen und geformt werden können. Um diese Drähte herzustellen, muss der Hersteller sie zunächst entwerfen und formen, was zeitaufwändig ist. Die Drahterodiermaschine hingegen kann sofort nach dem Einlegen des Drahtes eingesetzt werden. Daher eignet sie sich für Aufgaben, die schnell erledigt werden müssen.

Genauigkeit

Beim Drahterodieren werden Erodierdrähte als Elektroden verwendet. Dadurch sind sie präziser als herkömmliches Erodieren. Drahtelektroden können beispielsweise Materialien mit einer Dicke von ca. 0,004 Zoll schneiden. Aufgrund dieser höheren Präzision eignet sich das Drahterodieren besser für Teile mit komplexen Formen und Mustern. Herkömmliches Erodieren hingegen eignet sich besser für die Herstellung steiferer Schnittteile.

Anwendungen

Drahterodieren eignet sich für viele Anwendungen. Denn es kann sowohl Eisen- als auch Nichteisenmetalle schneiden. Darüber hinaus können sehr lange und sehr kleine Teile bearbeitet werden. Größe und Form schränken den Einsatz somit nicht ein. Konventionelles Erodieren hingegen kann härtere und dickere Materialien bearbeiten. Dies liegt daran, dass die Elektrodenlinienbreite einer Drahterodiermaschine deren Funktion beeinflusst.

Anwendungen der Drahterodiermaschine

Drahterodieren hat vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Dazu gehören die Luft- und Raumfahrt, die Medizintechnik, die Automobilindustrie und der Formenbau. Drahterodieren ist beliebt wegen seiner hohen Präzision, glatten Oberfläche, fehlender thermischer Verformung und der Fähigkeit, harte Metalle zu schneiden.

Luft- und Raumfahrt: Triebwerksturbinenschaufeln und Satellitenkomponenten erfordern höchste Präzision. Die hervorragende Bearbeitbarkeit mittels WEDM ist für diese Teile ideal.
Medizinisch: Es kann im Bereich medizinischer Ausrüstung und medizinischer Geräte wie künstlichen Gelenken, Prothesen und anderen medizinischen Geräten sowie chirurgischen Instrumenten, Implantaten und anderen medizinischen Geräten angewendet werden.
Automobilindustrie: Es kann eine Vielzahl von Autoteilen schneiden, wie Karosserie, Einspritzdüsen, Zahnräder und andere Teile.
Formenbau: Generell ist bei Formen eine hohe Teilegenauigkeit erforderlich, daher werden sie häufig zum Ausschneiden der Form und Details von Teilen verwendet.

Vorteile der Drahterodierbearbeitung

Gegenüber FräsbearbeitungDrahterodieren bietet viele Vorteile. Es eignet sich für Teile, die durch Fräsen nicht bearbeitet werden können. Zu diesen Teilen gehören:

Der Bearbeitungsgenauigkeit ist sehr hoch; typischerweise können mit EDM Maßtoleranzen von +/- 0,0002 Zoll erreicht werden.
Es kann komplexe Formen, tiefe Löcher und Hinterschnitte schneiden, was beim Fräsen nicht möglich ist. Außerdem hinterlässt es nach der Bearbeitung keine Grate.
Es kann harte Metallmaterialien bearbeiten. Überschüssiges Material wird einfach entfernt, ohne dass es zu Werkzeugverschleiß kommt, ähnlich wie beim normalen Fräsen.
Das Werkzeug berührt das Werkstück während der Bearbeitung nie. Daher wird das Werkstück nach der Bearbeitung nicht durch Hitze verformt. Dadurch können sehr dünne und präzise Werkstücke bearbeitet werden.

Nachteile der Drahterodierung

Obwohl WEDM viele Vorteile hat, ist es kein Allheilmittel und hat daher folgende Einschränkungen:

Es ist nur zum Schneiden leitfähiger Materialien geeignet. Nicht leitfähige Materialien wie Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und Naturmaterialien können damit nicht bearbeitet werden.
Die Schnittgeschwindigkeit ist langsam. Da es sich um eine elektrische Entladungsbearbeitung handelt, ist es für einige geeignet Kleinserienteile.
Anfällig für Umwelteinflüsse. Die Arbeitsumgebung beim Drahterodieren beeinflusst den Schneidvorgang. Die Verarbeitungsanforderungen müssen erfüllt werden.
Die Bearbeitungskosten ist hoch, da der Draht nicht wiederverwendet werden kann.

Bearbeitungstipps für das Kegelschneiden mittels Drahterodieren

Beim Kegelschneiden ist die Spanabfuhr schwieriger als beim normalen Schneiden. Durch eine Verlängerung des Entladeintervalls können Sie das Auftreten von Drahtbrüchen minimieren.

Beim Schneiden bestimmter Werkstücke führt die entstehende thermische Spannung zu einer Verformung des Werkstücks und beeinträchtigt die Schnittgenauigkeit. Um die Kühlschmiermittelkühlung zu optimieren, kann der Abstand zwischen der oberen Düse und der Werkstückoberfläche verkürzt werden. Gleichzeitig können je nach Werkstückmaterial unterschiedliche Bearbeitungszugaben berücksichtigt werden, um Bearbeitungsfehler durch thermische Verformung zu minimieren.

Die Härte des Elektrodendrahtes muss ausreichend sein. Versuchen Sie, die Spannung zu erhöhen. Reduzieren Sie außerdem die Energie einzelner Entladungsimpulse. Dies verringert die Auslenkung des Elektrodendrahtes.

Vorsichtsmaßnahmen bei der Drahterodierbearbeitung

Damit können kleine Löcher und komplexe Formen bearbeitet werden, Sacklöcher in Teilen können jedoch nicht bearbeitet werden.

Der bei der Bearbeitung entstehende schmale Schlitz und die geringe Menge an Metallätzung begünstigen die Wiederverwendung von Materialien und die Verbesserung der Materialnutzungsrate.

Wenn das Werkstück zu dick ist, kann die Flüssigkeit nur schwer eindringen und den Spalt füllen. Dies beeinträchtigt Genauigkeit und Rauheit und mindert die Teilequalität.

Während der Bearbeitung können Risse, Verformungen und andere Probleme auf der Werkstückoberfläche auftreten. Vor der Bearbeitung sollten Sie eine geeignete Wärmebehandlung und Grobbearbeitung durchführen. Dadurch werden Materialfehler und Formfehler des Rohlings beseitigt und die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert.

Der zukünftige Trend der Drahterosion

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik, des Formenbaus und anderer Branchen werden die Teile der Zukunft immer komplexer und die Anforderungen an die Drahterodierverarbeitung immer höher. Ich bin überzeugt, dass die Drahterodiertechnologie in Kürze hinsichtlich Verarbeitungsgenauigkeit, Verarbeitungsgeschwindigkeit, Verarbeitungseffizienz und Verarbeitungskosten weiter verbessert werden und zu einer hocheffizienten und qualitativ hochwertigen Verarbeitungsmethode werden wird.

Yonglihao Machinery ist auf die Bearbeitung mechanischer Teile spezialisiert. Das Unternehmen verfügt über umfassende Erfahrung und Expertise im Bereich Drahterodieren. Kontaktieren Sie uns bei Fragen zu Drahterodieren-Projekten und -Anforderungen. Wir bieten Ihnen professionelle Dienstleistungen und Komplettlösungen.

Häufig gestellte Fragen

Welche Materialien können mit WEDM geschnitten werden?

WEDM-Maschinen können jedes leitfähige Material wie Metalle und Legierungen schneiden. Zu diesen Materialien gehören Stahl, Aluminium, Messing, Wolfram sowie verschiedene Edelstahl-, Nickel- und Titanlegierungen. Sie werden hauptsächlich zum Schneiden harter Materialien verwendet.