Elektrische ontladingsbewerking (EDM): CNC-geïntegreerde principes, werking, voordelen en nadelen

Elektrische ontladingsbewerking (EDM) is een materiaalverwijderings- of productietechniek. Het werd voor het eerst geïntroduceerd in 1770 door Joseph Priestly. Echter, met de modernisering van technologie en apparatuur, is deze technologie nu geïntegreerd met computernumerieke besturing (CNC). Het EDM-proces omvat het gebruik van thermische energie om overbodig materiaal van een object te verwijderen om de gewenste vorm voor de taak te creëren.

Het is niet de meest populaire CNC-bewerkingsproces. Echter, ingenieurs vertrouwen erop om onderdelen te maken die niet verwerkt kunnen worden. Het vereist of gebruikt geen mechanische kracht om overbodig materiaal te verwijderen. Dit is waarom veel mensen het een onconventioneel productieproces noemen. Dit proces vergemakkelijkt vormgeving en verwerking voor een breed scala aan industrieën. In dit artikel zullen we het werkingsprincipe, de verschillende beschikbare typen, en de voor- en nadelen en toepassingen bestuderen.

Elektrische ontladingsbewerking (EDM) Overzicht

Elektrische ontladingsbewerking (EDM) is een proces van materiaalverwijdering door het blootstellen aan herhaalde gecontroleerde elektrische ontladingen. Het is geschikt voor thermo-elektrische verschijnselen. Wanneer een ontlading optreedt tussen de elektrode/draad en het werkstuk, wordt warmte-energie gegenereerd op het werkstuk. Dit leidt tot de verwijdering van de materiëllaag. Over het algemeen is EDM verdeeld in drie typen: Die-sink EDM, kleine snelle gat EDM en draad-snij EDM. Echter, in moderne productieprocessen, zijn draad-EDM werktuigmachines geïntegreerd met CNC. Daarom geautomatiseerde EDM-machines worden algemeen in de industrie gebruikt.

Dit is een hoog-nauwkeurig proces en omvat niet het gebruik van gereedschappen op het werkstuk. Wanneer u harde materialen moet verwerken of complexe vormen moet vormen, is EDM meestal uw beste keuze.

Hoe werkt elektrische ontladingsbewerking?

Hoewel de definitie simpel kan lijken, is het fysieke proces complexer. Het gebruik van EDM om materiaal van het werkstuk te verwijderen wordt bereikt door een serie herhaalde snelle stroomontladingen tussen de elektroden. Deze elektroden worden gescheiden met behulp van dielectrische vloeistof. Vervolgens wordt de spanning door de dielectrische vloeistof gestuurd. Het moet worden opgemerkt dat EDM-productie alleen geschikt is voor geleidende materialen.

Eén van deze elektroden wordt gebruikt om de vorm te veranderen om aan het exacte doel te voldoen. De elektrode is een werkstuk-elektrode of "anode". De meest gebruikte elektrodematerialen zijn koper, wolframlegering, gietijzer, staal, zilver wolframlegering, en grafit. De andere elektrode is de gereedschapselektrode of "kathode". Het basisprincipe achter dit proces is om materialen te etsen met gecontroleerde elektrische vonken. Om die reden mogen de twee elektroden elkaar niet aanraken.

Een potentiaalverschil wordt toegepast tussen het werkstuk en de elektrode in de vorm van pulsen. Naarmate de elektroden het werkstuk benaderen, neemt het elektrische veld dat in de kleine kloof tussen hen bestaat toe. Dit gaat door tot het het afbraakniveau bereikt.

De ontlading veroorzaakt extreme verhitting van het materiaal. Verhitting zorgt ervoor dat sommige delen van het materiaal smelten. De stabiele stroom van de dielectrische vloeistof helpt om overbodig materiaal te verwijderen. De vloeistof helpt ook om af te koelen tijdens de verwerking.

Typen elektrische ontladingsbewerking

Het EDM-proces is uniek en traditioneel. Echter, dit betekent niet dat er slechts één methode is voor dit proces. Er zijn drie verschillende typen EDM. Dit helpt ervoor te zorgen dat er alternatieven zijn wanneer een type niet geschikt is. Verschillende typen elektrische ontladingsbewerking omvatten:

Draad EDM

Soms ook wel draad-erosie of vonk-EDM genoemd, is draad-EDM een populair proces. Het omvat het gebruik van messingdraad of dunne koper om het werkstuk te snijden. Hier fungeren de dunne draden als elektroden. In dit geval is de dielectrische vloeistof meestal gedemineraliseerd water. Tijdens WEDM-verwerking, wordt een spoel gebruikt om de draad continu van het automatische voedingsapparaat af te rollen.

Dit is omdat de ontlading beïnvloed kan worden door het werkstuk en de draad. Daarom is een nieuwe ontladingsweg vereist in de snede. Deze methode is zeer effectief. Echter, de ingenieur moet ervoor zorgen dat de draad volledig door het werkstuk moet gaan. Daarom creëert het essentieel een 2D-snede in een 3D-onderdeel. U zult vaak resultaten krijgen die vergelijkbaar zijn met traditionele CNC-bewerkingsprocessen.

Gat EDM

Het gat-EDM-proces is een ander type EDM. Zoals de naam suggereert, helpt het om snel gaten te boren. De elektrode die voor gat elektrische ontladingsbewerking wordt gebruikt, is buisvormig, zodat de dielectrische vloeistof gemakkelijk door de elektrode kan stromen.

In tegenstelling tot traditionele boormethoden, kan gat-EDM zeer kleine diepe gaten verwerken. Daarnaast vereisen deze gaten geen ontgraten. Ongeacht de hardheid of het type metaal, kan dit proces effectief precisie-gaten sneller boren dan traditionele methoden.

Zink EDM

Dit is de traditionele EDM, ook bekend als Ram EDM, zakken die of kaviteit EDM. Kaviteitstype, omdat het complexe kaviteitsvormen kan creëren voor diverse giettoepassingen (zoals injectiegieten).

Het proces gebruikt voorbewerkte koper of grafit elektroden om de "positieve" vorm van de gewenste vorm te vormen. Vervolgens wordt de elektrode in het werkstuk ingedrukt om een negatief in de vorm van het originele materiaal te creëren. Bepaalde factoren kunnen de selectie van elektrodematerialen in EDM beïnvloeden. Deze omvatten de corrosiebestendigheid en geleidbaarheid van de elektrode, en grafit is doorgaans gemakkelijker te verwerken dan koper. Echter, koper is sterker en meer voordeel.

Voordelen van EDM-bewerking:

Complexe vormen die moeilijk te produceren zijn met traditionele snijgereedschappen.

Extreem hard materiaal met zeer strakke toleranties.

Voor zeer kleine werkstukken, kunnen traditionele snijgereedschappen de onderdelen beschadigen door overmatige snijgereedschapsdruk.

Er is geen direct contact tussen het gereedschap en het werkstuk. Daarom kunnen fijnere onderdelen en zwakke materialen worden verwerkt zonder vervorming.

Een goede oppervlakteafwerking kan worden verkregen.

Zeer fijn gaten kunnen worden geboord.

Nadelen van EDM-bewerking:

Materiaalverwijderingssnelheid is langzaam.

Potentiële brandgevaren geassocieerd met het gebruik van olie-gebaseerde dielectrica.

Extra tijd en kosten voor het creëren van elektroden voor stempel/elektrische hamer EDM.

Het stroomverbruik is erg hoog.

Hoog stroomverbruik.

Niet-geleidende materialen kunnen alleen worden verwerkt via specifieke procesinstellingen.

Toepassing van EDM-bewerking

EDM is vooral bekend in kleine-serie productie. Diverse processen kunnen worden uitgevoerd met behulp van elektrische ontladingsbewerking. Deze processen omvatten frezen, draaien, en klein gat boren. Dit unieke proces is ook waardevol voor een breed scala aan industrieën van de auto- tot de luchtvaartindustrie.

EDM kan unieke en nauwkeurige vormen creëren, wat de volgende toepassingen helpt:

Injectiegieten

Klein gat boren

Drukgieterij