Draht-Edm-Bearbeitung

Was ist Drahterodieren?

Bei der Drahterosion (EDM) werden gepulste Entladungen zur Erosion von Metall eingesetzt, die eine berührungslose Präzisionsbearbeitung von drahtgeschnittenen/komplexen Geometrien ermöglichen. Basierend auf der Geschwindigkeit des Elektrodendrahts und den Prozessmerkmalen wird diese Technologie in drei Haupttypen eingeteilt: Hochgeschwindigkeitsdraht (WEDM-HS), Mittelgeschwindigkeitsdraht (WEDM-CS) und Niedriggeschwindigkeitsdraht (WEDM-LS).

Sie unterscheiden sich deutlich in Bezug auf Bearbeitungseffizienz, Präzision, Kosten und Anwendungsbereiche und bilden zusammen eine vollständige Technologiekette, die von der Grobbearbeitung bis zur Fertigung von Ultrapräzisionskomponenten reicht.

I. Technische Grundlagen und Vergleich der Kernparameter

1. Hochgeschwindigkeitsdraht (WEDM-HS): "Effizienz-Prioritäts"-Modus für schnellen Abtrag

Drahtvorschubgeschwindigkeit: 8-10 m/s (sich wiederholende Bewegung des Molybdändrahtes). Hochfrequente, sich wiederholende Zyklen des Elektrodendrahtes reduzieren die Kosten für Verbrauchsmaterialien.

Verarbeitungsgenauigkeit: ±0,01-0,03 mm. Oberflächenrauhigkeit Ra 2,5-3,5 μm aufgrund von Vibrationen durch Hochgeschwindigkeitsbewegungen, die ein anschließendes Polieren erfordern.

Typische Parameter: Impulsbreite 100-200μs, Spitzenstrom 100-150A, Schnittgeschwindigkeit 50-400 mm/min.

Technische Beschränkungen: Das Schneiden in einem Durchgang hinterlässt deutliche Streifen auf den bearbeiteten Oberflächen und ist daher für hohe Anforderungen an die Oberflächengüte nicht geeignet.

2. Mittleres Drahterodieren (WEDM-CS): Der "balancierende Ansatz" des Verbunddrahtschneidens

Drahtvorschubgeschwindigkeit: 1-10 m/s (variable Geschwindigkeitseinstellung). Die hohe Geschwindigkeit (8-10 m/s) wird beim Schruppen für die Effizienz verwendet, während die niedrige Geschwindigkeit (1-3 m/s) beim Schlichten für die Präzision sorgt.

Bearbeitungsgenauigkeit: ±0,005-0,01 mm. Erzielt Oberflächenrauhigkeit Ra 0,65-1,5 μm durch drei oder mehr Schneidstufen (Schruppen → Feinschneiden → Polieren).

Typische Parameter: Schruppstufe Spitzenstrom 80-120 A; Schlichtstufe Spitzenstrom 10-20 A; Pulsbreite 1-10 μs.

Technischer Durchbruch: Verwendet ein Servosteuerungssystem mit geschlossenem Regelkreis, das die Spannung und Position des Elektrodendrahts durch Echtzeit-Feedback anpasst und die Materialverformung auf 0,005 mm begrenzt.

3. Langsamer Draht (WEDM-LS): Die "Präzisionsrevolution" der unidirektionalen Bewegung bei niedrigen Geschwindigkeiten

Drahtvorschubgeschwindigkeit: 0,001-0,2 m/s (unidirektionale Kupferdrahtbewegung), Verwendung von Einwegelektroden zur Vermeidung von verschleißbedingten Fehlern.

Bearbeitungsgenauigkeit: ±0,001-0,005 mm, Oberflächenrauhigkeit Ra 0,1-0,8 μm, Erzielung spiegelglatter Oberflächen.

Typische Parameter: Impulsbreite 1-10 μs, Spitzenstrom 5-20 A, Schnittgeschwindigkeit 0,1-1 mm/min.

Technische Vorteile: Verwendet nicht-elektrolytische Impulsstromversorgung, um die Schichtdicke der Oberflächenmodifikation auf unter 2 μm zu steuern, was im Vergleich zum mechanischen Schleifen zu einer besseren Verschleißfestigkeit an Hartmetallstempelkanten führt.

II. Anwendungsbereiche und Analyse der Produktionsszenarien

1. Hochgeschwindigkeits-Drahtschneiden: Geeignet für die Massenproduktion

Typische Anwendungen:

Grobbearbeitung mechanischer Komponenten: Stanzformrohlinge für die Automobilindustrie, Vorformung von Scherenmessern.

Strukturteile mit geringer Präzision: Zangenteile, einfache Vorrichtungen für Werkzeuge.

Produktionsszenarien:

Ein Haushaltsgerätehersteller reduzierte die Bearbeitungszeit für einteilige Kompressorgehäuse für Klimaanlagen von 45 Minuten (herkömmliches Fräsen) auf 8 Minuten und steigerte damit die Auslastung seiner Anlagen um 60%.

Ein Formenbauunternehmen in Zhejiang erreichte mit dem Hochgeschwindigkeitsdrahtschneiden einen Tagesausstoß von 200 Stanzwerkzeugen - eine Verdreifachung der Effizienz gegenüber herkömmlichen Methoden.

2. Drahterodieren mit mittlerer Geschwindigkeit: Kosteneffiziente Präzisionsfertigung

Typische Anwendungen:

Formenbau: Präzisionsbearbeitung von Kunststoff-Spritzgussformen und Druckgussformen.

Luft- und Raumfahrt: Konturschneiden von Tragstrukturen für Flugzeuge und Verbindungsstücke für Raumfahrzeuge.

Medizinische Geräte: Präzisionsformung von chirurgischen Klingen und orthopädischen Implantaten.

Produktionsszenarien:

Eine Elektronikfabrik setzt Drahtschneiden mit mittlerer Geschwindigkeit ein, um Metallrahmen für Telefone zu bearbeiten. Durch einen dreistufigen Schneidprozess konnte die Oberflächenrauheit von Ra3,2μm auf Ra0,8μm reduziert und die Ausbeute von 78% auf 95% gesteigert werden.

Ein Hersteller von Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt nutzt das Drahtschneiden mit mittlerer Geschwindigkeit für Schaufeln aus Titanlegierungen. Die Drahtsteuerung mit variabler Geschwindigkeit minimierte die Wärmeeinflusszone und verbesserte die Materialermüdungsfestigkeit um 15%.

3. Langsames Drahterodieren: High-End-Fertigung für höchste Präzision

Typische Anwendungen:

Formen für Halbleiter: Mikrostrukturbearbeitung für Lead-Frame-Formen und Chip-Packaging-Formen.

Präzisionsgetriebe: Hochpräzises Schneiden von Zahnrad- und Schneckenradprofilen.

Optische Komponenten: Formen für asphärische Linsen, Laserbearbeitung von Linsenhohlräumen.

Produktionsszenarien:

Ein Halbleiterunternehmen setzte das Drahtschneiden mit langsamer Geschwindigkeit für 12-Zoll-Waferformen ein. Mit einem 0,02-mm-Elektrodendraht wurden Schlitzbreitentoleranzen von ±0,002 mm bei einer Werkzeugstandzeit von 500.000 Hüben erreicht.

Eine deutsche Präzisionsmaschinenfabrik setzte das Langsamschneidverfahren für Uhrenzahnräder ein. Die Technologie des Doppeldrahtaustauschs reduzierte die Bearbeitungszeit von 8 Stunden auf 3 Stunden, wobei die Oberflächenrauheit bei Ra 0,05μm blieb.

Hochgeschwindigkeits-, Mittelgeschwindigkeits- und Langsamschneidetechnologien stehen für das ultimative Streben nach Effizienz, Kosten und Präzision beim Erodierdrahtschneiden. Das Hochgeschwindigkeitsdrahtschneiden erfüllt die grundlegenden Fertigungsanforderungen durch eine kostengünstige Massenproduktion, während das Drahtschneiden mit mittlerer Geschwindigkeit ein ausgewogenes Kosten-Nutzen-Verhältnis durch eine zusammengesetzte Drahtbewegung und Schneidtechniken mit mehreren Durchgängen erreicht.

Langsames Drahtschneiden definiert High-End-Fertigungsstandards mit Präzision im Nanometerbereich. Durch die Integration von intelligenter Steuerung, Verbundwerkstoffbearbeitung und umweltfreundlichen Fertigungstechnologien entwickelt sich das Drahterodieren von einer einzelnen Bearbeitungsmethode zu intelligenten Fertigungszellen, die strategische Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, die Halbleiterindustrie und die Medizintechnik technologisch entscheidend unterstützen.