Drahtschneidemaschinen finden in der Fertigung zunehmend breite Anwendung. Sie sind für ihre hochpräzisen Schneideigenschaften bekannt. Drahtschneidemaschinen sind fortschrittliche Maschinen. Sie verwenden einen feinen Metalldraht (Elektrodendraht) als Werkzeugelektrode. Zusätzlich wird ein Impulsstrom zwischen Draht und Werkstück geleitet. Das Werkstück wird durch den elektrokorrosiven Effekt der Impulsentladung geschnitten. Sie durchbrechen die Grenzen herkömmlicher Methoden und ermöglichen die Bearbeitung komplexer und präziser Werkstücke.
Dieser Artikel erläutert die Bearbeitungsprinzipien und Maschinentypen von Drahterodiermaschinen. Die damit schneidbaren Materialien und ihre Eigenschaften. Die Vorteile und Grenzen der Materialbearbeitung. Die Anwendungen und Bearbeitungstechniken bei der Bearbeitung verschiedener Materialien. Ein besseres Verständnis dieser Aspekte trägt zu einem klareren Bild bei. Er zeigt die Schlüsselrolle des Drahterodierverfahrens in der modernen Fertigung.
Inhaltsverzeichnis
Was ist Drahterodierbearbeitung?
Drahterodieren (WEDM), auch Drahterodieren genannt, ist eine spezielle Bearbeitungsart. Das Grundprinzip besteht darin, einen beweglichen dünnen Metalldraht (einen Elektrodendraht) zu verwenden, um eine pulsierende Funkenentladung auf das Werkstück auszulösen. Dadurch schmilzt und verdampft das Werkstückmaterial und schneidet es.
Wie funktioniert Drahterodieren?
Das Funktionsprinzip des WEDM basiert auf dem Phänomen der elektrischen Funkenentladung. Dabei werden Elektrodendraht und Werkstück mit dem Plus- und Minuspol der Stromversorgung verbunden. Bei Annäherung an einen bestimmten Abstand bildet sich im Arbeitsmedium (meist deionisiertes Wasser oder eine andere Isolierflüssigkeit) ein elektrisches Feld. Die elektrische Feldstärke nimmt zu. Dadurch bilden sich bei der Entladungsspannung Funken zwischen Werkstück und Elektrodendraht. Die Hitze des Funkens schmilzt und verdampft das Werkstück. Die Explosion spült anschließend das geschmolzene Material weg. Dieser Prozess trägt Material ab.
Komponenten einer Drahterodiermaschine
Die Maschine besteht aus mehreren Teilen, die zusammenarbeiten, um einem Material die gewünschte Form zu geben. Nachfolgend sind die Komponenten der Maschine aufgeführt.
CNC-Werkzeuge
Die CNC-Werkzeuge steuern den gesamten Drahterodierprozess. Zur Steuerung des gesamten Vorgangs gehört die Kontrolle über die Drahtführung und die automatische Steuerung des Schneidprozesses. Wichtig ist, dass die Komplexität des CNC-Werkzeugs die Fehlerquote und die Bearbeitungszeit bestimmt.
Stromversorgung
Das Netzteil ist die Komponente, die Impulse (von 100 V bis 300 V) an die Drahtelektrode und das Werkstück abgibt. Darüber hinaus steuert es die Frequenz und Stärke der elektrischen Ladungen, die durch die Drahtelektrode fließen und mit dem Werkstück interagieren. Um die erforderliche Qualität und Art der Ladung während des Drahtschneidens zu gewährleisten, ist ein hochentwickeltes Netzteil erforderlich.
Draht
Der Draht dient als Elektrode zur Erzeugung der elektrischen Entladung. Form und Dicke des Werkstücks beeinflussen den Drahtdurchmesser direkt. Typischerweise werden Drähte mit Durchmessern von 0,05 bis 0,25 mm verwendet. Zu den wichtigsten Drahtarten gehören:
Messingdrähte
Messing ist aufgrund seiner hervorragenden Leitfähigkeit das am häufigsten verwendete Drahtmaterial für Elektroerosionsdrähte. Es ist eine Legierung aus Kupfer und Zink. Je höher der Zinkgehalt, desto schneller schneidet der Draht. Es sollte jedoch ein Gleichgewicht bestehen. Denn ein Zinkgehalt über 40% verringert die Korrosionsrate des Messingdrahtes.
Verzinkte Drähte
Wie der Name schon sagt, wird es durch das Auftragen einer Beschichtung aus reinem Zink oder Zinkoxid auf die Drahtoberfläche erreicht. Hersteller verwenden verzinkte Drähte, da dies die Bearbeitungsgeschwindigkeit verbessert.
Diffusionsgeglühte Drähte
Das Diffusionsglühverfahren ermöglicht die Herstellung von Drähten mit höherem Zinkgehalt (über 40% Zink). Dabei werden Drähte mit Schichten aus reinem Zink beschichtet. Diese Drähte eignen sich ideal für die Massenproduktion und können viele Materialien bearbeiten.
Dielektrisches Medium
Der Drahterodierprozess muss in einem mit dielektrischer Flüssigkeit gefüllten Behälter durchgeführt werden. Diese Flüssigkeit verhindert, dass sich winzige Partikel des Werkstücks an der Drahtelektrode festsetzen. Das gängigste Medium ist deionisiertes Wasser. Es kühlt den Prozess und verleiht dem Werkstück eine gute Oberflächengüte.
Elektroden
Die Elektroden in der Maschine sind der Draht (Kathode) und das Werkstück (Anode). Der Servomotor steuert die Drahtelektrode und stellt sicher, dass sie während des Drahterodierprozesses zu keinem Zeitpunkt mit dem Werkstück in Berührung kommt.
Arten von WEDM-Maschinen
Um die verschiedenen Arten von WEDM-Maschinen zu verstehen, müssen Sie zunächst wissen, dass sie nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden können. Zum Beispiel nach Laufwagentyp, Einsatzgebiet oder Bauform. Im Folgenden sind einige gängige WEDM-Maschinentypen aufgeführt:
Klassifizierung nach Drahtläufertyp
Eine Schnelldrahtschneidemaschine ist eine Maschine, bei der der Elektrodendraht mit höherer Geschwindigkeit läuft. Üblicherweise wird Molybdändraht als Elektrodendraht verwendet. Die Bearbeitungspräzision und Oberflächenqualität sind relativ gering, die Bearbeitungskosten jedoch ebenfalls niedrig. Sie eignet sich für die Bearbeitung von Teilen, die keine allzu hohe Präzision erfordern. Die Langsamdrahtschneidemaschine führt den Elektrodendraht relativ langsam und verwendet üblicherweise Kupferdraht. Die Bearbeitungspräzision ist hoch, die Oberflächenqualität gut, die Bearbeitungskosten jedoch höher. Sie wird häufig bei der Bearbeitung von hochpräzisen Teilen eingesetzt. Teile mit komplexer Form.
Unterteilt nach Anwendungsgebiet
Eine gewöhnliche Drahtschneidemaschine verwendet konventionelle Funkenerosion. Sie verwendet üblicherweise Schnelldrahttechnologie. Sie eignet sich für die Bearbeitung allgemeiner Industrieteile wie Maschinenbauteile, Formen usw. Sie unterscheidet sich von Präzisionsdrahtschneidemaschinen. Sie verwendet fortschrittliche Funkenerosion und zeichnet sich durch hohe Stabilität und hohe Regelgenauigkeit aus. In der Regel wird Langsamdrahttechnologie verwendet.
Unterteilt nach Strukturform
Je nach Bauform unterscheidet man zwischen vertikalen Drahtschneidemaschinen und Schlafzimmer-Drahtschneidemaschinen. Bei ersteren steht die Spindel senkrecht zum Arbeitstisch, und das Werkstück wird horizontal platziert. Sie eignen sich für die Bearbeitung kleiner und mittelgroßer Teile und sind leicht zu beobachten und zu bedienen. Bei letzteren steht die Spindel parallel zur Tischoberfläche, und das Werkstück wird horizontal oder geneigt platziert. Sie eignen sich vor allem für die Bearbeitung von großen und geformten Teilen.
Welche Materialien eignen sich für WEDM?
Einer der wichtigsten Faktoren beim Drahterodieren ist die elektrische Leitfähigkeit des Materials. Eine gute Leitfähigkeit gewährleistet einen gleichmäßigen Stromfluss. Dies führt zu einem stabilen Entladungsimpuls, der Material effizient und präzise abträgt. Nur wenn das bearbeitete Material eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist, können die Teile mittels Drahterodieren bearbeitet werden. Die Auswahl des richtigen Materials für die Drahterodierung ist daher entscheidend für die Qualität des Endprodukts.
Metallische Werkstoffe
Metallische Werkstoffe weisen im Allgemeinen eine gute elektrische Leitfähigkeit auf und werden im Maschinenbau häufig eingesetzt. Daher eignet sich Drahterodieren besonders gut für die Bearbeitung metallischer Werkstoffe. Beispiele hierfür sind Stahl (einschließlich Kohlenstoffstahl, legierter Stahl usw.), Edelstahl, Hartmetall, Titan und Titanlegierungen sowie weitere metallische Werkstoffe. Wolframstahl und Wolframkarbid sind Hartmetall. Diese Werkstoffe sind hart und verschleißfest. Sie eignen sich gut für die Herstellung hochpräziser Formen und Werkzeuge mittels Drahterodieren. Hochtemperaturlegierungen werden häufig in Flugzeugtriebwerken und Turbinen eingesetzt. Sie behalten ihre hohe Festigkeit auch bei großer Hitze. Folgende Metalle können gängig bearbeitet werden:
Aluminium
Aluminium verfügt über eine hervorragende Wärme- und Stromleitfähigkeit. Allerdings ist Aluminium von Natur aus weich und kann mit diesem Verfahren schwer zu schneiden sein. Dies liegt daran, dass sich nach der Bearbeitung klebrige Ablagerungen bilden können.
Titan
Drahterodieren eignet sich ideal für Titan. Denn das Verfahren hält der Klebrigkeit dieser Legierung stand und zerkleinert lange Späne. Allerdings wird deionisiertes Wasser als Dielektrikum benötigt, um die Wärmeentwicklung während der Bearbeitung zu kontrollieren.
Stahl
Stahl ist ein sehr festes Metall. Daher bevorzugen viele Hersteller den Einsatz einer Drahterodiermaschine gegenüber einer CNC-Maschine. Das Material erzeugt jedoch viel Wärme, daher sind entsprechende Vorsichtsmaßnahmen zu treffen.
Messing
Messing lässt sich mit der Maschine leicht schneiden, da es eine hohe Zugfestigkeit aufweist. Da es sich jedoch um ein weiches Metall handelt, sollte die Schnittgeschwindigkeit langsam sein.
Graphit
Das Schneiden von Graphit mit herkömmlichen Schneidwerkzeugen kann schwierig sein. Das Drahterodieren ist jedoch geeignet, da der Draht scharf ist und so ein Herausziehen von Partikeln verhindert wird.
Nichtmetallische Werkstoffe
Drahterodieren bearbeitet hauptsächlich leitfähige Materialien. Durch spezielle Verfahren können auch nichtmetallische Werkstoffe wie Graphit und Keramik bearbeitet werden. Graphit selbst ist elektrisch leitfähig und kann daher direkt mittels Drahterodieren bearbeitet werden. Keramische Werkstoffe sind jedoch in der Regel nicht elektrisch leitfähig, weshalb der Prozess etwas komplexer ist. Vor der Bearbeitung wird die Keramikoberfläche mit einer dünnen Schicht aus elektrisch leitfähigem Material wie Kupfer oder Silber beschichtet. Alternativ können spezielle leitfähige Vorrichtungen verwendet werden. Diese halten und stützen das Keramikwerkstück und sorgen dafür, dass während der Bearbeitung Strom durch das Werkstück fließen kann. Sie können die Keramik auch in eine Arbeitsflüssigkeit mit leitfähigen Partikeln tauchen. Dadurch erhält sie vorübergehend leitfähige Eigenschaften. Diese können mit geeigneten Elektrodendrähten zum Schneiden von Keramikwerkstoffen verwendet werden.
Sondermaterialien
Einige neue Verbundwerkstoffe lassen sich auch mittels Drahtschneiden bearbeiten. Dazu gehören Metallmatrix- und Kohlefaserverbundwerkstoffe. Dies ist jedoch nur unter besonderen Bedingungen möglich. Das Metall im Metallmatrixverbundwerkstoff muss gut verteilt sein und eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Anschließend kann das Drahtschneiden erfolgen. Die Bearbeitbarkeit von Metallmatrixverbundwerkstoffen hängt hauptsächlich von ihrer Mikrostruktur und der Beschaffenheit der einzelnen Phasen ab. Kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoffe können ebenfalls mittels Drahtschneiden bearbeitet werden, werden aber in der Regel nicht eingesetzt, sondern verwenden meist andere, besser geeignete Bearbeitungsverfahren wie mechanische Bearbeitung, Laserbearbeitung usw.
Vorteile der Drahterodierbearbeitung
Im Vergleich zu anderen Bearbeitungsverfahren bietet das Drahterodieren folgende Vorteile:
- Hohe Präzision: Drahterosion ermöglicht eine hohe Bearbeitungspräzision, insbesondere bei komplexen Formen und winzigen Teilen, was erhebliche Vorteile bietet. Außerdem kann eine sehr gute Oberflächengüte erzielt werden. Um die beste Oberflächengüte beim EDM, Besonderes Augenmerk muss auf die Optimierung der elektrischen Parameter, die Auswahl des Elektrodenmaterials, die Auswahl der Bearbeitungsflüssigkeit, die Hochfrequenz-Vibrationstechnologie, die präzise Servosteuerung und die geeignete Oberflächennachbehandlung gelegt werden. Durch den Einsatz dieser Technologien kann die Oberflächengüte deutlich verbessert werden, um den Bearbeitungsanforderungen hochpräziser Teile gerecht zu werden.
- Verarbeitung einer großen Bandbreite leitfähiger Materialien: Solange das leitfähige Material unabhängig von Dicke, Größe und Härte des Materials verarbeitet werden kann. Es eignet sich für alle Arten von Härtematerialien, einschließlich Hartmetall, Keramik, Metallen usw. und weist eine starke Anpassungsfähigkeit auf.
- Geeignet für die Bearbeitung von Teilen mit komplexen Formen: Mit Drahterodiermaschinen lassen sich komplexe CNC-Kurven bearbeiten. Sie verarbeiten flexible Formen, beispielsweise eine Mischung aus geraden Linien und Bögen. Durch Verschieben der oberen und unteren Linien ist sogar eine Verjüngung möglich.
- Erzeugt keine mechanische Belastung: Beim Zerspanen wird keine Schnittkraft benötigt. Es wirkt weniger auf das Werkstück und erzeugt weniger Hitze. Es eignet sich gut für dünnwandige Teile und spröde Materialien. Es reduziert Verformungen und Spannungen am Werkstück.
Einschränkungen der Drahterodierbearbeitung
Obwohl die Drahtschneideverarbeitung viele Verarbeitungsvorteile bietet, hat sie auch gewisse EinschränkungenDie Nachteile sind folgende:
- Die Verarbeitungsgeschwindigkeit ist relativ gering. Drahtschneiden ist zwar schnell, bei dicken und harten Materialien ist es jedoch langsamer als andere Verfahren. Es eignet sich für die Präzisionsbearbeitung und Kleinserienfertigung, nicht jedoch für die schnelle Bearbeitung großer Stückzahlen.
- Der Verarbeitungsbereich ist begrenzt. Beim Drahtschneiden können nur leitfähige Materialien verarbeitet werden, nicht leitfähige Materialien wie Kunststoffe, Gummi usw. können nicht verarbeitet werden.
- Häufiger Austausch des Elektrodendrahtes. Elektrodendraht im Prozess der Verarbeitung wird weiterhin verbrauchen, ununterbrochene Korrosion durch den elektrischen Funken, leicht zu brechen, so dass die Notwendigkeit für einen häufigen Austausch des Elektrodendrahtes, erhöht die Kosten der Bearbeitung.
Gängige Anwendungen der Drahterodierverarbeitung
Das Drahtschneiden wird aufgrund seiner Materialeigenschaften wie hoher Präzision und der Möglichkeit zur Verarbeitung komplexer Formen in vielen Industriebereichen häufig eingesetzt.
Formenbau
Da Formen hohe Präzision erfordern und viele Formen mit Metall als Rohmaterial mit hoher Genauigkeit und der Fähigkeit zur Verarbeitung komplexer Formen verarbeitet werden, wird die Drahtschneideverarbeitung im Bereich der Formenherstellung, wie z. B. bei Spritzgussformen, Stanzformen, Druckgussformen und Extrusionsformen, häufig eingesetzt. Es kann präzise verarbeiten Komplexe Hohlräume, Kerne und geformte Strukturen, um die Präzision und Qualität der Formen zu gewährleisten. Für die Herstellung von Formen ist Drahterodieren eine der besten Verarbeitungsmethoden.
Luft- und Raumfahrt
Die in der Luft- und Raumfahrt eingesetzten Teile erfordern hohe Präzision, Zuverlässigkeit und Sicherheit, da selbst kleinste Bearbeitungsfehler zu schwerwiegenden Schäden führen können. Daher kann der Einsatz von Drahterodieren die Konstruktionsanforderungen optimieren und die Präzision verbessern. Drahterodieren wird für die Bearbeitung von Flugzeugtriebwerksschaufeln, Raumfahrzeugteilen usw. eingesetzt und erfüllt die Anforderungen an hohe Präzision und komplexe Formen.
Herstellung elektronischer Produkte
Heutzutage entwickelt sich die Gesellschaft rasant. Elektronische Produkte erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Die Anforderungen an ihre Funktionalität und Leistung steigen. In der Elektronikindustrie können durch Drahtschneiden alle Arten von elektronischen Steckverbindern, Verbindungselementen und anderen Präzisionsteilen bearbeitet werden.
Herstellung medizinischer Geräte
Bei der Herstellung medizinischer Geräte wird die Drahterodierbearbeitung zur Herstellung hochpräziser chirurgischer Instrumente, Implantate, zahnärztlicher Werkzeuge usw. eingesetzt.
Automobilbau
Im Bereich der Automobilherstellung wird die Drahterodierbearbeitung hauptsächlich bei der Bearbeitung von Automobilformen, Motorteilen, Getriebesystemteilen usw. eingesetzt.
Präzisionsinstrumente und -geräte
Bei vielen Präzisionsinstrumenten gelten relativ strenge Anforderungen an die Toleranzen der Teile und die Größe der Teile ist nicht besonders groß. Daher spielt die Drahterodierbearbeitung bei der Herstellung von Präzisionsinstrumenten und -ausrüstungsteilen eine wichtige Rolle. Sie hat ein breites Anwendungsspektrum, beispielsweise bei optischen Instrumenten, medizinischen Geräten, Messinstrumenten usw. Sie kann winzige Teile und hochpräzise Komponenten verarbeiten und eine gute Oberflächengüte erzielen.
Tipps zur Drahterodierbearbeitung
WEDM ist ein hochpräzises Bearbeitungsverfahren, das sich für die Herstellung von Teilen mit komplexen Formen und Materialien mit hoher Härte eignet. Yonglihao Machinery verfügt über langjährige Erfahrung und Fachwissen im WEDM-Bereich. Es gibt einige Bearbeitungstechniken für den Einsatz von WEDM, wie unten dargestellt:
Auswahl des geeigneten Elektrodendrahtes
Das richtige Elektrodendrahtmaterial (z. B. Molybdän oder Wolfram) und der Durchmesser hängen von den Präzisionsanforderungen und den Verarbeitungsbedingungen der Materialien ab. Dünnerer Elektrodendraht kann die Genauigkeit verbessern. Er bricht jedoch leicht und wird für die Feinbearbeitung verwendet. Dickerer Elektrodendraht ist stabiler, aber etwas ungenauer. Er eignet sich für große Teile und schnelles Schneiden.
Optimieren Sie Verarbeitungsparameter und -pfad
Die Optimierung umfasst einerseits Pulsbreite, Pulsintervall, Entladestrom, Schnittgeschwindigkeit und weitere Bearbeitungsparameter. Durch Experimente und Erfahrung werden die optimalen Parameter für die Bearbeitung von Materialien und Teileformen ermittelt. Dies verbessert die Effizienz und die Oberflächenqualität. Andererseits werden Schneidstartpunkt und -pfad sinnvoll angeordnet, um häufiges Lenken und wiederholtes Schneiden zu vermeiden und so die Bearbeitungszeit und den Elektrodendrahtverlust zu reduzieren.
Verwenden Sie effizientes Kühlmittel
Verwenden Sie zum Kühlen und Spülen ein hocheffizientes Kühlmittel (z. B. deionisiertes Wasser), um den thermischen Einfluss zu verringern und die Ansammlung von Entladungsprodukten auf der Oberfläche des Elektrodendrahts und des Werkstücks zu verhindern.
Regelmäßige Wartung der Ausrüstung
Kalibrieren Sie die Drahtschneideausrüstung regelmäßig, um die Verarbeitungsgenauigkeit und -stabilität sicherzustellen. Und tauschen Sie abgenutzte oder gealterte Teile rechtzeitig aus.
Abschluss
Dieses Dokument erläutert zunächst die Definition und das Prinzip des Drahterodierens. Anschließend werden die verschiedenen Werkzeugmaschinentypen vorgestellt. Anschließend werden die für Drahterodieren geeigneten Materialien behandelt. Außerdem werden die Vor- und Nachteile des Verfahrens erläutert. Abschließend werden gängige Anwendungen erläutert. Bearbeitungstechniken helfen Ihnen, Drahterodieren zu verstehen. Sollten Sie noch weitere Fragen zu Drahterodieren haben, kontaktieren Sie uns gerne. Wir beantworten diese gerne. Wenn Sie verwandte Drahterodieren Für Ihre Bedürfnisse und Projekte kontaktieren Sie uns bitte. Wir erstellen Ihnen gerne ein unverbindliches Angebot und beraten Sie kompetent. Wir freuen uns auf Ihre Kontaktaufnahme.
Häufig gestellte Fragen
Können nichtmetallische Materialien mit WEDM geschnitten werden?
WEDM eignet sich grundsätzlich nur für leitfähige Materialien. Nichtmetallische Werkstoffe wie Kunststoffe und Keramik können mit diesem Verfahren nicht verarbeitet werden. In einigen Fällen können jedoch auch nichtmetallische Werkstoffe mit Spezialbehandlung oder zusätzlichen leitfähigen Teilen mittels WEDM verarbeitet werden. Dies ist jedoch selten.
Wie präzise ist die WEDM-Verarbeitung?
WEDM erreicht eine sehr hohe Genauigkeit. Toleranzen von bis zu 0,0001 Zoll sind möglich. Das macht es ideal für präzise Anwendungen.
Ist WEDM für die Massenproduktion kosteneffizient?
WEDM ist in der Regel für die Produktion kleiner bis mittlerer Stückzahlen günstiger. Es eignet sich auch für Anwendungen, die hohe Genauigkeit erfordern. Für die Massenproduktion können andere Verfahren wirtschaftlicher sein.