CNC draadsnijden: definitie, proces en toepassingen

In plaats van het materiaal te snijden, smelt de EDM het of verdampt het, wat relatief kleine spaan produceert en een zeer nauwkeurige snijlijn oplevert. Industriële acceptatie heeft geleid tot een grote verscheidenheid aan EDM-toepassingen omdat het zeer veelzijdig is, harde metalen kan snijden, en een relatief kleine werkruimte gebruikt.

Verschillen tussen draadsnijden en conventionele EDM

Er zijn twee hoofdtypen EDM-machines: conventionele of sinker, en draad of snijden. Traditionele EDM, zoals hierboven beschreven, gebruikt het gereedschap om de elektrische stroom te disperseren. Dit gereedschap, de kathode, loopt langs het metaalstuk, de anode, en de elektrische stroom reageert om het metaal te smelten of te verdampen. Als resultaat van de werking van een dielectrische vloeistof, meestal een koolwaterstofolie, waarin zowel de kathode als het werkstuk worden gedompeld, worden de fijne spaan die in het proces worden geproduceerd, van het component afgespoeld.

Draadsnij EDM (of WCEDM) voert de geëlectriseerde stroom weg door middel van een gespannen dunne draad die fungeert als kathode en wordt geleid langs het gewenste snijpad of gat. De dielectrische vloeistof in dit geval - meestal gedemineraliseerd water - wordt door de insnijding gedurende de duur ervan doorgegeven, weer dienend om deeltjes weg te drijven en vonken te controleren. De dunne draad stelt nauwkeurige sneden toe, met smalle gaten (routinematig ~ 0,015 inch, met fijner sneden beschikbaar) en mogelijke toleranties van +/- 0,0001 inch. Deze verbeterde precisie stelt complexe driedimensionale sneden in staat te worden gemaakt en produceert zeer nauwkeurige punzen, matriceen en afstrippplaten.

Draadsnij EDM-apparatuur is computer-gecontroleerd (CNC) instrumenten, die de draad op een driedimensionale as kunnen besturen voor grotere flexibiliteit. Rechtdoor sneden worden gemaakt door de x-y coördinaten van het mes te veranderen, en meer complexe sneden worden verkregen door een as van beweging toe te voegen aan de draadgidsen. Zowel vier- als vijf-as draad EDM-machines en diensten zijn beschikbaar. Terwijl conventionele EDM niet altijd strakke hoeken of zeer complexe patronen kan produceren, stelt de verhoogde precisie van de draad EDM complexe patronen en sneden toe. Bovendien is de draad EDM-machine in staat om routinematig metalen tot 0,004 inch dik en meer dan 16 inch dik te snijden, met dikke secties mogelijk.

Een ED-draad bij een bepaalde materiaaldikte zal het metaal simpelweg verdampen, wat eventuele besmetting elimineert. De WCEDM-draad zendt vonken uit van alle kanten, wat betekent dat de snede dikker moet zijn dan de draad zelf. Met andere woorden, aangezien de draad omringd wordt door een stroomring, is het kleinste en nauwkeurigste mogelijke snijpad de extra diameter van de ring en draad; technici kunnen deze extra dimensie gemakkelijk accommoderen. Fabrikanten produceren nog dunner en dunner draad om kleinere kerfs en nog fijner precisie toe te staan.

Draadsnij EDM Toepassingen

Vanwege zijn veelzijdigheid gebruiken fabrikanten EDM-machines voor een breed scala aan toepassingen. Aangezien dit proces zeer kleine onderdelen kan snijden, is het vaak de ideale keuze voor het produceren van kleine, zeer gedetailleerde onderdelen die normaal te delicaat zouden zijn voor andere bewerkingsopties. Bovendien is het proces kosteneffectief voor laag-volume ontwerpen en kan nuttig zijn voor prototyping zelfs als het daadwerkelijke ontwerp anders wordt gedaan.

Let op dat de draad in het proces constant in beweging is en niet herbruikbaar is. Als resultaat kan koper, messing, of andere metaaldraad mijl lang zijn, wat bijdraagt aan de kosten van het proces. En hoewel het proces geen kracht gebruikt en dus geen graat vormt en kan worden gebruikt op delicaat items, is er zeker de mogelijkheid van thermische spanning.

De meeste draad EDM-operaties beginnen met een ruwe snede met een redelijk hoge voedsnelheid en hoge dielectrische stroom. Opvolgende ontvetpasses vereisen kleinere sneden met verminderde dielectrische stroom om tolerantie van de afgewerkte oppervlakken te bereiken. De verminderde dielectrische stroom voorkomt vervorming van de draad tijdens deze overgangen.

Sneden die niet langs de rand van het onderdeel beginnen (zoals gaten) vereisen voorboren om de draad door te laten gaan. Veel draad EDM-machines hebben kleine gat boorelektroden voor dit doel, wat het maken van startergaten in gehard staal zonder het gebruik van conventionele boorbouten toestaat. Kleine gatboormachines gebruiken doorgaans een EDM-elektrode gemonteerd in een draaiende mandrel met een dielectrische door de elektrode gepompt om het gat te spoelen. Het proces van het maken van kleine gaten in een gehard materiaal met behulp van standalone EDM-boormachines wordt soms gat-opduiken genoemd.

Voordelen

Het hoofddoel van een draad EDM-machine ten opzichte van een conventionele EDM-machine is dat de continue draadvoeding de slijtage minimaliseert die optreedt met een stationaire elektrode. Echter, een draad EDM-machine kan veel draad gebruiken, wat de kosten verhoogt. Veel draad EDM-machines zijn zelf-inrijgend, zodat als de draad breekt, het proces bijna continu kan doorgaan.

Een ander belangrijk voordeel is de mogelijkheid om onderdelen na warmtebehandeling te snijden, wat de mogelijkheid van vervorming als resultaat van na-behandeling elimineert. Bovendien, aangezien draad EDM geen druk uitoefent op het gereedschap op het werkstuk, worden kleine, delicaat onderdelen gemakkelijk bewerkt. Fixatievereisten zijn minimaal vergeleken met conventionele bewerkingsmethoden. Zeer fijne oppervlakken zijn mogelijk.

Beperkingen

Vergeleken met veel bewerkingsmethoden is EDM een traag proces, hoewel snelheden over de jaren zijn toegenomen door technologische vooruitgang. Productiviteit kan worden verhoogd door identieke onderdelen te stapelen en ze allemaal tegelijk te snijden. Multi-head machines zijn beschikbaar om meerdere identieke onderdelen gelijktijdig te snijden. Omdat draad EDM een thermisch proces is, kunnen sommige spanningen aan het werkstuk worden overgedragen.

Hoewel redelijk eenvoudig uit te voeren, kan onderhoud van draad EDM-machines meer veeleisend zijn dan dat vereist voor conventionele werktuigmachines. Verbruiksmaterialen kunnen ook duurder zijn. Deze kosten kunnen soms worden verzacht door het feit dat bijna alle draad EDM-machines zijn ontworpen om onbegeleid te werken, behalve voor laden en lossen. De afwezigheid van graten op de afgewerkte onderdelen kan ook besparen door arbeid of tijd door de ontgraats stap te elimineren.