Sinker EDM vs Wire EDM: Belangrijkste verschillen & toepassingen uitgelegd

Elektrische ontladingsbewerking (EDM) is een niet-conventioneel afwerkproces dat uitblinkt in het snijden van zeer harde materialen.

In tegenstelling tot conventionele bewerking snijdt EDM metalen zonder fysieke contact. Het creëert een elektrische vonk die materiaal van het werkstuk erodeert. EDM is niet voor alle toepassingen geschikt, maar een onmisbaar instrument in de gereedschapsdoos van de freeswerker.

Er zijn verschillende EDM-varianten, de twee belangrijkste zijn sinker EDM en wire EDM. Dit artikel analyseert de verschillen en typische toepassingen van beide processen.

Wat is elektrische ontladingsbewerking?

EDM is een vorm van metaalbewerking. Op sommige punten lijkt het op traditionele bewerking (waarbij een snijgereedschap materiaal van een werkstuk verwijdert), maar in andere opzichten is het uniek.

Het hoofdverschil: EDM vereist geen fysiek contact tussen gereedschap en werkstuk. In plaats daarvan gebruikt EDM een elektrische stroom om vonken te creëren die het werkstuk eroderen. Dit heeft voor- en nadelen: elektrische ontladingen penetreren zelfs zeer harde metalen zonder significante deformatie, maar de mogelijke snijtypen zijn beperkter en de opstelling complexer.

Vanwege de aard van het proces wordt EDM gebruikt op elektrisch geleidende metalen en kan het zelfs zeer harde metalen (gehard staal, wolfram, titanium, etc.) snijden zonder schadelijke trillingen en ratelen als bij conventionele gereedschappen. Dit leidt tot hoge precisie en potentieel zeer strake toleranties. Wel veroorzaakt EDM ook erosie aan het gereedschap, wat zorgvuldig beheerd of regelmatig vervangen moet worden.

EDM wordt meestal gegroepeerd met andere niet-standaard bewerkingsprocessen als waterstraalsnijden en lasersnijden, hoewel deze drie processen allemaal heel anders werken.

Het EDM-proces uitgelegd

EDM vereist een EDM-machine, een dielektrische vloeistof, een gereedschap (elektrode), en een werkstuk.

Het proces vereist een elektrische spanning, die een serie stroomontladingen creëert tussen twee elektroden: het metaal gereedschap en het metaal werkstuk. Deze raken elkaar niet en worden gescheiden door de dielektrische vloeistof (meestal koolwaterstofolie gedemineraliseerd water). De ruimte tussen gereedschap en werkstuk heet de vonkgat (spark-gap) en wordt precies gecontroleerd door de machine.

Tijdens EDM verhoogt de operator de spanning, wat dielektrische doorbraak veroorzaakt – de vloeistof verandert plotseling van isolator naar geleider. Dit produceert een elektrische boog in de smalle ruimte, die materiaal erodeert van beide elektroden. Erosie van het werkstuk is het doel; erosie van het gereedschap moet beheerd worden (bijv. door constant een nieuw gereedschapsegment te voeren).

De dielektrische vloeistof heeft nog meer functies: tussen ontladingen voert het metaaldebris (equivalent van spanen) af van het werkstuk, en wordt verse vloeistof toegevoegd. Dit heet flushing.

Verschillende EDM-varianten dienen verschillende doeleinden. Dit artikel behandelt sinker EDM en wire EDM; nischere varianten als snelle gatboor EDM bestaan ook.

Wat is sinker EDM?

Sinker EDM, ook ram EDM, volume EDM, of cavity EDM genoemd, is een vorm van EDM die ver verwijderd lijkt van conventionele bewerking. Het proces deelt kenmerken met vormgivings- en vormingsprocessen en wordt soms simpelweg die sinking genoemd.

Het kernverschil met wire EDM zit in het gereedschap en zijn beweging. Sinker EDM maakt complexe gevormde cavities in het werkstuk. Hiervoor moet het gereedschap de vorm hebben van een positieve kopie van de gewenste cavity. Om een piramidevormige cavity te maken, gebruikt men een piramidevormig gereedschap.

Dit verschilt van de meeste bewerkingsprocessen, waarbij een fijn snijgereedschap over drie assen beweegt om de vorm uit te frezen (in plaats van zelf die vorm te hebben).

In sinker EDM is het gevormde gereedschap (of dij) doorgaans CNC-geboord uit materiaal als grafiet, koper, of wolfram, wat tijd en kosten toevoegt. (Het kan ook met wire EDM gemaakt worden.) Gangbaar is het gebruik van zowel een ruwfrees gereedschap (voor bulkmateriaalverwijdering) als een finaal gereedschap (voor fijn detail).

Tijdens sinker EDM wordt het gereedschap langzaam gelaten (gezonken) in het werkstuk, materiaal eroderend en een cavity creërend die de vorm van het gereedschap nabootst, met een consistent vonkgat. Honderdduizenden vonken per seconde. De meest gebruikte dielektrische vloeistof voor sinker EDM is koolwaterstofolie, andere vloeistoffen zijn mogelijk.

Toepassingen van sinker EDM

Sinker EDM wordt gebruikt voor complexe cavities en is daarom bijzonder geschikt voor het fabriceren van vormen, dijen, en andere gereedschappen – vooral uit harde materialen als gereedschapsstaal. Het is ook superieur in het maken van scherpe binnenhoeken en diepe ribben.

Veelvoorkomende toepassingen:

• Rapid Tooling
• Vormmakerij
• Spuitgietvormen
• Dijen
• Fijn detail
• Scherpe binnenhoeken
• Diepe en dunne ribben
• Blinde cavities
• Blinde sleutelgaten
• Interne splines
• Draadgaten

Wat is wire EDM?

Wire EDM, ook draadsnijden of wire-cut EDM, lijkt op het snijden van kaas met kaasdraad. In tegenstelling tot sinker EDM gebruikt wire EDM een dunne draad als gereedschap – zonder fysiek contact met het werkstuk.

Wire EDM snijt zeer harde materialen en snijdt bijna altijd helemaal door het werkstuk heen (de blootgestelde draadlengte is groter dan de werkstukhoogte). Dit is een groot verschil met sinker EDM (cavities). Bij wire EDM is gedemineraliseerd water de typische dielektrische vloeistof, en de draad is meestal van messing.

Tijdens wire EDM wordt een dunne metaaldraad tussen twee diamantgeleiders gespannen, één boven en één onder het werkstuk, die volgens CNC-instructies over de X- en Y-as bewegen. (De bovenste geleider kan ook over andere assen bewegen voor complexere sneden.) Stroomontladingen veroorzaken vonken tussen draad en werkstuk, waardoor het werkstuk erodeert.

Omdat vonken ook het gereedschap eroderen, wordt de draad constant voortbeweegd via een toevoerspoel, zodat het blootgestelde draadsegment in het vonkgat constant vernieuwd wordt. Opgebruikte draadsecties worden afgevoerd.

Bij wire EDM kunnen zeer dunne draaddiameters (vanaf 20 micron) worden gebruikt voor extreem fijne sneden. Net als bij sinker EDM is ruwfrezen gevolgd door afwerken gangbaar.

Toepassingen van wire EDM

Wordt gebruikt boven conventionele bewerking voor het snijden van zeer dikke platen hard metaal. Populair voor productie van stempels, gereedschappen, en dijen. Wire EDM veroorzaakt geen deformatie en levert een goede oppervlakteafwerking.

Veelvoorkomende toepassingen:

• Dikke platen
• Extrusiedijen
• Uitstansstempels
• Automotive en luchtvaartonderdelen
• Straks-tolerantie onderdelen
• Medische en tandheelkundige apparaten
• Onderdelen waar gratens onacceptabel zijn
• Dunne onderdelen die bij conventionele bewerking breken
• Grafietelektroden voor sinker EDM

Snelle vergelijking: sinker EDM vs wire EDM