7 Belangrijke Scenario's Waar EDM Traditionele CNC-bewerking Overtreft

Elektrische ontladingsbewerking (EDM), soms "vonkbewerking" genoemd, is een van de meest nuttige en unieke tools in het arsenaal van de bewerker. In plaats van een scherp snijgereedschap in te zetten, gebruikt het proces vonken om door materiaal te snijden, wat nieuwe productiemogelijkheden opent.

Maar het is niet altijd makkelijk om te identificeren wanneer EDM gebruikt moet worden. Feitelijk kunnen sommige ingenieurs zo gewend zijn aan conventionele CNC-bewerking dat ze de mogelijkheid van EDM voor hun onderdelen of prototypes niet eens overwegen – zelfs wanneer EDM de kwaliteit van het eindproduct massaal kan verbeteren of de algehele projectkosten kan verlagen.

Dit artikel probeert een snelle introductie tot EDM te geven door zeven specifieke situaties te bespreken waarin elektrische ontladingsbewerking voordeliger kan zijn dan conventionele bewerking.

Wat is EDM?

EDM is een productie- en prototypingproces voor metaalonderdelen. Een EDM-machine is in constructie vergelijkbaar met een CNC-machine, met het belangrijke verschil dat EDM elektrische ontladingen (vonken) gebruikt om door het metaalmateriaal te snijden in plaats van een scherp snijgereedschap.

Hoe controleer je een vonk om door metaal te snijden? In het EDM-proces fungeert een zacht metaal of grafiethulpmiddel als een van de twee elektroden, terwijl het geleidende metaalwerkstuk de andere is. De machine legt spanning aan terwijl zowel het hulpmiddel als het werkstuk in een dielektrische vloeistof gedoopt zijn. Deze opstelling zorgt voor dielektrische doorbraak van de vloeistof wat een elektrische boog creëert die krachtig genoeg is om materiaal van het werkstuk te verwijderen. Het afval wordt daarna weggespoeld door de dielektrische vloeistof te vervangen.

Er zijn twee hoofdtypen elektrische ontladingsbewerking:

Zink-EDM (Sinker EDM) gebruikt een metaalstempel als elektrode en is nuttig voor het creëren van complexe vormen, aangezien de stempel vooraf in een specifieke vorm is gevormd.

Draad-EDM (Wire EDM) gespannen draad en is nuttig voor het snijden van dikke platen en zeker harde metalen.

Voordelen van EDM ten opzichte van traditionele bewerking zijn:

• Vermogen om zeer harde metalen te penetreren
• Vermogen om complexe vormen te bewerken
• Vermindering van vervorming op fijne details

Het is niet geschikt voor alle taken. Naast het ongeschikt zijn voor kunststoffen, is EDM veel langzamer dan conventionele bewerking, waardoor CNC in de meeste situaties beter is.

Hier zijn zeven specifieke ingenieurssituaties waarin EDM betere resultaten kan produceren dan een conventionele CNC-machine:

1. Wanneer scherpe binnenhoeken nodig zijn

EDM, met name draad-EDM, komt in zijn recht bij het bewerken van scherpe binnenhoeken, mits het juiste draadtype, spanning en voedingscondities worden geselecteerd.

Bij het gebruik van een conventionele CNC-machine is een scherpe of vierkante binnenhoek moeilijk te bereiken, omdat snijgereedschappen doorgaans rond zijn en daarom afgeronde (straal) hoeken in het werkstuk achterlaten. Er zijn workarounds voor dit probleem, zoals vierkante eindfrezen en eenzijdige ondergraten, maar bewerkers accepteren vaak de noodzaak van afgeronde binnenhoeken.

Hoewel de draad die in draad-EDM wordt gebruikt ook rond is, is deze zo veel fijner dan een CNC-snijgereedschap dat het virtueel vierkante binnenhoeken kan creëren. Met draad-EDM kan de hoekstraal gereduceerd worden tot slechts 0,005 inch.

2. Wanneer zeer diepe sneden vereist zijn

Bij het gebruik van een conventionele CNC-machine vereist het frezen van diepe sneden en kaviteiten een lang snijgereedschap. Gereedschappen met een hoge lengte:diameter verhouding kunnen echter chatter veroorzaken – excessieve trilling van het gereedschap – en resulteren in slechtkwaliteit bewerking.

EDM biedt een oplossing voor zeer diepe sneden, aangezien het niet gevoelig is voor chatter. In de meeste gevallen kan EDM comfortabel gaten maken met een lengte:diameter verhouding tot 20:1, maar deze verhouding kan in bepaalde situaties zo extrem zijn als 100:1.

3. Wanneer het werkstukmateriaal zeer hard is

Een van de hoofdtoepassingen van EDM is het bewerken van items zoals stempels, vormen, en zelfs machinesnijgereedschappen zelf. Deze items worden vaak gemaakt van uitzonderlijk harde materialen zoals geharde staal of wolframcarbide, die erg moeilijk te penetreren zijn met een snijgereedschap.

Een voordeel van EDM is dat de hardheid van deze metalen de capaciteit van de machine om strakke toleranties te halen, niet groot beïnvloedt.

Andere metalen die met EDM gesneden kunnen worden zijn Hastelloy (een nikkel-molybdeen alliage), titanium, en Inconel alliages.

4. Wanneer onderdelen een spiegelglansafwerking vereisen

EDM produceert doorgaans onderdelen met een oppervlakteafwerking bestaand uit krateren of pokken. Door echter bepaalde parameters strak te controleren, kan het proces een uitzonderlijke spiegelgladde oppervlakteafwerking produceren zonder de noodzaak voor polijsten.

Belangrijk is dat EDM geen richtingsgebonden oppervlakte met "lijning" produceert zoals conventionele bewerking dat doet.

En door EDM erg langzaam te bewerken met lage vermogen, is het mogelijk om de grootte van de krateren of pokken drastisch te verminderen. Uiteindelijk is het mogelijk om een zeer gladde oppervlakteafwerking van ongeveer 5 RMS (4 micro-inch Ra) te creëren.

Een andere manier om een spiegelgladde afwerking te creëren is om fijn abrasief poeder in de dielektrische vloeistof te introduceren, wat een effect produceert dat lijkt op straalsanden, maar tijdens de bewerking plaatsvindt in plaats van daarna.

5. Wanneer rond de klok geproduceerd wordt

Hoewel dit meer een zorg van de fabrikant is dan van de ingenieur, biedt EDM belangrijke mogelijkheden wat automatisering en onbegeleide of "lights-out" productie betreft.

Omdat EDM meer voorspelbaar is dan conventionele bewerking en minder gevoelig voor fouten en onderbrekingen, is het mogelijk om een EDM-machine te automatiseren en hem rond de klok te laten draaien met minimale toezicht.

Als de fabrikant het laden en lossen van werkstukken (en elektroden) kan automatiseren, kan het een hoogst efficiënte en geautomatiseerde productieworkflow creëren.

6. Wanneer een vorm gemaakt wordt

EDM is soms te prefereren boven CNC-bewerking bij vormmakingsproces, deels vanwege de capaciteit om nauwkeurig door harde metalen als gereedschapsstaal te snijden. Soms wordt eerst een CNC-freesmachine of zink-EDM gebruikt, voordat draad-EDM voor details of de diepste sneden wordt gebruikt.

Veel spruitgietbedrijven gebruiken een combinatie van CNC-bewerking en EDM, kiessend tussen hen afhankelijk van de klus.

7. Wanneer strakke toleranties vereist zijn

Precisiebewerking wordt gemakkelijker met het gebruik van EDM, aangezien het zeer strakke toleranties kan bereiken. Belangrijk is dat het werkstuk onwaarschijnlijk vervorming zal lijden door EDM, aangezien er geen fysiek contact is.

Met meerdere passen kan EDM toleranties bereiken van +/- 0,0002 inch. Echter, snijsnelheden moeten aanzienlijk verlaagd worden om het hoogste precisieniveau te garanderen.

3ERP is een prototyping specialist met jarenlange ervaring in het gebruik van elektrische ontladingsbewerking en andere processen. Vraag een gratis offerte aan voor je volgende project.