Das, was mich umgehauen hat, als ich es zum ersten Mal gelernt habe
Bei der elektrischen Entladungsbearbeitung (kurz EDM, weil niemand das Ganze sagt) wird Elektrizität zum Schneiden von Metall verwendet. Kein Spinnwerkzeug. Kein Laser. Nur... Funken.
Winzige kontrollierte Blitze.
Ich weiß, das hört sich an, als würde ich es mir nur ausdenken, aber ich schwöre, das ist im wahrsten Sinne des Wortes das, was passiert. Sie haben eine Elektrode (das Werkzeug) und Ihr Werkstück (das, was Sie schneiden), und dazwischen befindet sich ein winziger Spalt, der mit dielektrischer Flüssigkeit (normalerweise Öl oder entionisiertes Wasser) gefüllt ist, und Sie... klopfen ihn einfach ab. Immer und immer wieder. Tausende Male pro Sekunde. Jeder Funke verdampft ein kleines Stück Metall.
Mein Kollege Jake (ein anderer Jake als alle anderen Jake, die ich erwähnt habe, wir haben anscheinend nur viele Jakes) versuchte mir das am zweiten Tag zu erklären, und ich dachte, er würde mir einen Streich spielen. „Wir schneiden Stahl mit Strom?“ Ja, Mann. Wild.
Warum gibt es das überhaupt (weil die normale Bearbeitung einwandfrei funktioniert, oder?)
Hier ist also die Sache: Bei der traditionellen Bearbeitung werden rotierende Fräser verwendet. Fräsmaschinen, Drehmaschinen, all das Zeug. Funktioniert für die meisten Dinge hervorragend.
Aber was ist, wenn Ihr Teil Folgendes ist:
Superhartes Material (wie Hartmetall oder gehärteter Werkzeugstahl)
Wirklich komplizierte Formen mit engen Ecken
Dünne Wände, die sich bei Schnittkräften verbiegen oder brechen würden
Verfügt über interne Funktionen, die Sie mit einem Drehwerkzeug nicht erreichen können
Hier kommt EDM ins Spiel. Da es das Teil nicht physisch berührt (es gibt immer einen winzigen Spalt), gibt es keine Schnittkraft. Und weil es elektrisch ist, spielt es keine Rolle, wie hart das Material ist – wenn es Strom leitet, können Sie es erodieren.
Ich erinnere mich, dass wir diesen Auftrag hatten. Der Kunde wollte diese winzigen Kühlkanäle in einer Form aus gehärtetem Stahl. Zum Beispiel Durchgänge mit einem Durchmesser von 0,020 Zoll, die sich drehen und wenden. Es gibt keine Möglichkeit, das zu bohren, keine Möglichkeit, es zu fräsen. Aber mit EDM? Wir haben es geschafft. Es hat ewig gedauert, aber wir haben es geschafft.
(Naja, technisch gesehen hat es unser erfahrenerer Typ Steve gemacht. Ich habe zugeschaut und versucht, nichts anzufassen, weil das für mich wie Monat 2 war.)
Arten von EDM (und ja, es gibt mehr als eine)
Drahterodieren (womit ich die meiste Zeit verbringe)
Das ist wie ... okay, stellen Sie sich eine Bandsäge vor, aber anstelle eines Sägeblatts gibt es einen dünnen Messingdraht (normalerweise 0,010 Zoll Durchmesser, manchmal dünner, manchmal dicker). Und statt durch Sägen wird geschnitten, durch Funkenbildung.
Der Draht bewegt sich durch das Teil und führt ständig frischen Draht zu, sodass Sie immer mit einer neuen Elektrode schneiden. Gebrauchter Draht wird in einem Behälter gesammelt und an den Schrotthändler verkauft. Wir bekommen alle paar Monate etwa 200 US-Dollar für gebrauchten Draht, was meiner Meinung nach schön ist.
Unsere Werkstatt verfügt über zwei Drahterodiermaschinen:
Mitsubishi MV2400R (der auf dem Foto, der 2019 gebraucht für etwa 85.000 US-Dollar gekauft wurde, glaube ich? Vielleicht 90.000 US-Dollar)
Sodick AQ327L (neuer, 2022, hat uns gekostet … ich würde sagen: 180.000 $, aber zitieren Sie mich dazu nicht)
Drahterodieren eignet sich hervorragend für:
Durch-Schnitte (ganz durch ein Teil schneiden)
Stanz- und Matrizenarbeiten
Präzisionsteile mit engen Toleranzen (wir halten regelmäßig ±0,0002")
Teile, bei denen Sie eine wirklich gute Oberflächenbeschaffenheit benötigen
Nachteile:
LANGSAM. Wie wirklich langsam. Das Schneiden von dickem, gehärtetem Stahl kann 1 bis 2 Quadratzoll pro Stunde betragen.
Drahtbrüche. Oh Gott, der Draht ist kaputt. Du hast die Hälfte eines 6-Stunden-Schnitts geschafft undSchnappDer Draht bricht und jetzt müssen Sie ihn wieder einfädeln und von vorne beginnen (na ja, nicht ganz von vorne, normalerweise können Sie weitermachen, aber es ist immer noch höllisch nervig)
Das dielektrische System muss ständig gewartet werden, sonst wird es kaputt
Senkerodieren (Ram EDM, Plunge EDM, wie auch immer Sie es nennen)
Hier haben Sie eine geformte Elektrode (normalerweise Kupfer oder Graphit) und „senken“ diese in das Werkstück, wodurch Material wegbrennt und ein Hohlraum entsteht.
Wir haben einen Senker in unserem Shop – den älteren Makino EDNC43. Ich habe es gebraucht gekauft, ich glaube, es ist aus dem Jahr 2008 oder so. Die Kosten betrugen vielleicht 35.000 US-Dollar? Es funktioniert gut, ist aber langsamer als die neueren.
Das nutzen Sie für:
Formhohlräume
Komplexe 3D-Formen
Sacklöcher und Taschen
Gravieren (obwohl es mittlerweile bessere Möglichkeiten gibt, dies zu tun)
Der Haken beim Senkerodieren besteht darin, dass Sie zuerst die Elektrode herstellen müssen. Wenn Sie also einen komplexen Formhohlraum herstellen müssen, müssen Sie zunächst eine Kupfer- oder Graphitelektrode in genau der gewünschten Form bearbeiten (aber umgekehrt/umgekehrt) und DANACH mit dieser Elektrode den Hohlraum in den Stahl einbrennen.
Es ist wie... zusätzliche Schritte. Aber manchmal ist es die einzige Möglichkeit, etwas zu tun.
Mein erster Senkerodierauftrag bestand darin, eine einfache quadratische Tasche herzustellen. Ich habe 3 Versuche gebraucht, weil ich die Berechnung des Elektrodenversatzes immer wieder vermasselt habe. Steve fand mich verwirrt an der Maschine und fragte: „Haben Sie die Überschneidung erklärt?“ und ich dachte: „Was?“
Gute Zeiten. (Nicht wirklich, ich kam mir wie ein Idiot vor.)
Erodieren kleiner Löcher (Bohrerodieren)
Wir haben keines davon, aber ich habe sie in früheren Geschäften verwendet. Im Grunde werden kleine, tiefe Löcher mithilfe eines rotierenden Messing- oder Kupferrohrs als Elektrode hergestellt.
Ideal für Starterlöcher (zum Drahterodieren), Kühllöcher in Formen, Kraftstoffeinspritzdüsen und all das Zeug. Kann Löcher mit einem Durchmesser von bis zu 0,008 Zoll bohren, manchmal auch kleiner.
Diese Maschinen sind relativ günstig – etwa 30.000 bis 40.000 US-Dollar für eine einfache Maschine. Aber wir haben noch keine gebraucht, weil wir gelegentliche Lochbohrarbeiten zu einem günstigeren Preis auslagern können, als die Maschine selbst zu besitzen.
Wie schnell ist es? (Spoiler: Nicht sehr)
Dies ist der Teil, der Kunden frustriert, die EDM nicht verstehen.
Drahterodier-Rohschnitt in Stahl: vielleicht 10–20 Quadratzoll pro Stunde (abhängig von Dicke und Einstellungen). Glättungsschnitte (Fertigdurchgänge für bessere Oberflächengüte): viel langsamer, etwa 5–10 Quadratzoll pro Stunde und Durchgang, und Sie können 3–4 Glättungsdurchgänge durchführen
Senkerodiermaschine: sehr variabel, für die Schruppbearbeitung werden jedoch 0,5 bis 2 Kubikzoll pro Stunde berechnet
Ich hatte letzte Woche einen Kundenanruf mit der Frage nach einem Teil. "Wie lange wird es dauern?"
Ich: „Etwa 18 Stunden Maschinenzeit“ Kunde: „Wofür? Es ist nur 10 cm lang!“ Mich:tiefer Atemzug„Ja, aber es ist gehärteter H13-Werkzeugstahl mit vier komplexen Durchgangsschnitten- und Sie möchten eine Toleranz von 0,0001 Zoll und eine 8Ra-Oberfläche, also... ja. 18 Stunden.“
Sie gingen woanders hin. Sie kommen zurück, wenn der andere Laden es nicht kann. (Das ist schon einmal passiert.)
In der Einrichtungszeit verlieren Sie wirklich Geld
Der eigentliche Schnitt könnte 18 Stunden dauern, aber das Setup? Das kann problemlos weitere 4-6 Stunden dauern.
Du musst:
Befestigen Sie das Teil (und es sollte besser quadratisch und eben sein, sonst sind Ihre Toleranzen groß)
Laden Sie das Programm (wenn Sie überhaupt eines haben, schreiben Sie es manchmal von Grund auf)
Legen Sie die Nullpunkte und Bezüge fest
Überprüfen Sie die Drahtspannung und die Führungen
Stellen Sie sicher, dass der dielektrische Tank sauber ist und den richtigen Widerstand aufweist
Machen Sie einen Probeschnitt, um sicherzustellen, dass alles dort ist, wo Sie es vermuten
Einmal habe ich ein Materialstück im Wert von 3.000 US-Dollar vermasselt, weil ich meinen Y--Nullpunkt um 0,100" falsch eingestellt hatte. Das Teil war Schrott. Mir wurde schlecht. Chef war... nicht glücklich. Aber er war cool, weil ich erst seit 6 Monaten dort war und wir alle Fehler machen.
(Denken Sie manchmal immer noch an diesen Teil. Drei Riesen. Ugh.)
Die Situation der dielektrischen Flüssigkeit
Erinnern Sie sich also daran, wie ich sagte, dass sich Flüssigkeit in der Lücke befindet? Das nennt man dielektrische Flüssigkeit. Es ist super wichtig.
Für das Drahterodieren verwenden wir entionisiertes Wasser mit speziellen Zusätzen. Der richtige Widerstand muss eingehalten werden – zu leitfähig und es kommt zu Kurzschlüssen, bei zu geringer Leitfähigkeit bilden sich die Funken nicht richtig.
Wir haben dieses DI-System (Deionisierungssystem), das das Wasser ständig filtert und pflegt. Als wir es kauften, kostete es etwa 8.000 US-Dollar. Benötigt alle 6-12 Monate einen Harzwechsel für 400 $ pro Stück.
Das Wasser riecht seltsam. Nicht schlecht, nur... seltsam. Und es ist kalt, weil die Maschine über einen Kühler verfügt, der die Temperatur auf etwa 20 °C hält. Im Sommer, wenn es draußen 30 °C hat und die Klimaanlage in unserer Werkstatt kaum mithalten kann, ist es eigentlich ganz nett, die Hand in den dielektrischen Behälter zu stecken.
Für das Senkerodieren verwenden wir Dielektrikum auf Öl--Basis. Riecht fürchterlich, kommt überall hin, fängt Feuer, wenn man nicht aufpasst (ist uns noch nicht passiert, klopft an Holz, aber ich habe Geschichten gehört).
Genauigkeit und Oberflächengüte (der eigentlich coole Teil)
Hier glänzt EDM wirklich.
Drahterodieren kann problemlos ±0,0002 Zoll (das sind 0,005 mm für alle metrischen Leute) aushalten. An einem guten Tag, wenn alles eingestellt ist? Wir haben ±0,0001 Zoll erreicht, was verrückt ist.
Die Oberflächenbeschaffenheit hängt von den Einstellungen ab - – der Rohschnitt kann 125 Ra oder schlechter betragen, aber nach 3–4 Glättungsdurchgängen können Sie auf 8 Ra oder besser herunterkommen. Es ist diese seltsame, fast glasartige Oberfläche, die wirklich befriedigend anzusehen ist.
Sinker EDM kann eine noch bessere Oberflächengüte erzielen, wenn Sie sie wirklich benötigen – ich habe 4Ra-Oberflächen gesehen, die wie Spiegel aussehen. Aber das dauert ewig.
Die Genauigkeit ergibt sich aus der Tatsache, dass es keine Werkzeugablenkung gibt (da keine Schnittkraft vorhanden ist), kein Werkzeugverschleiß im herkömmlichen Sinne und moderne Maschinen über eine wirklich gute Servosteuerung verfügen.
Kabeltypen und -einstellungen (für eine Sekunde nerdig werden)
Der Standarddraht besteht aus Messing – normalerweise mit einem Durchmesser von 0,010 Zoll für die meisten Arbeiten. Es gibt aber auch:
0,008-Zoll-Draht für engere Ecken
0,012-Zoll-Draht zum schnelleren Schruppen dicker Teile
Beschichtete Drähte (Zink- oder Wolfram-beschichtet) für spezielle Anwendungen
Molybdändraht für Sonderfälle (diesen haben wir nicht auf Lager, zu teuer)
Wir verbrauchen etwa 20 bis 30 Drahtspulen pro Monat? Jede Spule kostet je nach Typ und Herkunftsort zwischen 80 und 120 US-Dollar. Es summiert sich.
Einstellungen sind die ganze schwarze Kunst von Verstärker, Ein-{0}}Zeit, Aus--Zeit, Spannung, Kabelspannung, Spüldruck ... es gibt ungefähr 20+ Parameter, die Sie anpassen können. Neuere Maschinen verfügen über automatische -Einstellungen, die einwandfrei funktionieren, aber für knifflige Arbeiten müssen Sie manuell vorgehen.
Steve hat ein Notizbuch – im wahrsten Sinne des Wortes ein Papiernotizbuch – mit all seinen Lieblingseinstellungen für verschiedene Materialien. Er macht das seit 25 Jahren und weiß es einfach. Ich lerne immer noch. Ich habe Einstellungen, die funktionieren, aber sie sind nicht so optimiert wie seine.
Kosten (auch bekannt als „Warum wir einen Shop-Tarif von 150 $ pro Stunde berechnen“)
Maschinenzahlung: ~2.800 $/Monat (für die neuere Sodick ist die Mitsubishi abbezahlt) Überweisung: ~2.000 $/Monat
Filter/Harz/Wartung: ca. 800 $/Monat Stromverbrauch: wahrscheinlich 400–500 $/Monat nur für die EDMs DI-System: 400–500 $/Jahr in Harz Sonstige Verbrauchsmaterialien (Führungen, Stromzufuhr usw.): 1.200 $/Jahr
Außerdem, wissen Sie, Gebäudemiete, mein Gehalt, Steves Gehalt, Versicherungen, all das Zeug.
Wenn wir also 150 $/Stunde für Drahterodierzeit angeben, werden wir nicht reich. Es ist nur... was es kostet, dieses Zeug zu betreiben.
Hatte einmal ein Kunde mit mir über den Preis gestritten. „Ich kann CNC-Fräsen für 85 $/Stunde bekommen!“
Ja, Kumpel, aber deine CNC-Fräse kann gehärteten Werkzeugstahl nicht mit einer Toleranz von 0,0002 Zoll ohne Schnittkraft schneiden, also ... Äpfel und Orangen.
Häufige Probleme (die mich zum Schreien bringen)
Drahtbrüche-- Dies wurde bereits erwähnt, aber es lohnt sich, es zu wiederholen. Nichts ist schlimmer, als wenn man vom Mittagessen zurückkommt und feststellt, dass die Maschine nach 4 Stunden eines 10-Stunden-Schnitts wegen eines Drahtbruchs stehen geblieben ist. Der neuere Sodick verfügt über ein automatisches Wiedereinfädeln, was hilfreich ist, aber beim Mitsubishi muss man den Faden manuell einfädeln. Lustiges Zeug.
Dielektrische Verunreinigung-- Wenn der Tank verschmutzt ist (Metallpartikel, Öle, was auch immer), geht die Schnittqualität zur Hölle. Wir sollen den Tank wöchentlich reinigen. Tun wir? Ähh... eher alle 2-3 Wochen, wenn wir ehrlich sind. Sollte es wahrscheinlich mehr tun.
Servofehler-- Manchmal denkt die Maschine, dass es einen Kurzschluss gibt, obwohl das nicht der Fall ist, oder umgekehrt, und es treten diese seltsamen Servofehler auf.. 90% der Fälle behebt ein Neustart das Problem. Die anderen 10 % nennen Sie die Technik.
Taper-Probleme- Drahterodieren kann gerade oder mit Konizität (abgewinkelte Wände) schneiden. Manchmal möchte man eine Verjüngung, manchmal nicht. Es ist schwierig, den Kegelausgleich genau richtig zu machen. Ich habe das einmal an einem Stanzsatz vermasselt und die Teile ließen sich nicht zusammenfügen. Musste sie nachschneiden. Das war ein schlechter Tag.
Elektrodenverschleiß(Senkererodieren) – Ihre Kupfer- oder Graphitelektrode nutzt sich bei der Verwendung ab. Das müssen Sie kompensieren. Manchmal stellt man für einen Auftrag mehrere Elektroden her, weil die erste nach der Hälfte der Arbeit abgenutzt ist. Es ist nervig.
Programm stürzt ab– Wegen eines PC-Absturzes ist einmal ein 12-Stunden-Programm verloren gegangen. Hatte in letzter Zeit nicht genug gespart. Musste 3 Stunden Arbeit nachstellen. Jetzt spare ich zwanghaft. Strg+S ist Muskelgedächtnis.
Lohnt es sich zu lernen?
Es reißt mir die Finger, weil ich hier offensichtlich voreingenommen bin
Schauen Sie, EDM ist eine Nischenkompetenz. Nicht jedes Geschäft hat diese Maschinen. Aber die Geschäfte, die das tun? Sie können Prämiensätze verlangen, da nicht jeder diese Arbeit erledigen kann.
Als EDM-Bediener/Programmierer verdiene ich derzeit etwa 28 US-Dollar pro Stunde. Steve verdient eher 38 $/Stunde, weil er viel mehr Erfahrung hat und mit den wirklich komplexen Dingen umgehen kann. Das ist... anständig? Nicht erstaunlich, aber besser als die allgemeinen Bearbeitungspreise in unserer Gegend, die eher bei 20–22 $/Stunde liegen.
Die Arbeitsplatzsicherheit scheint ziemlich gut zu sein. Wir sind immer beschäftigt. Formenbau, Luft- und Raumfahrt, medizinische Geräte, Werkzeug- und Formenbau – alle diese Branchen benötigen Erodierarbeiten.
Vergleich mit anderen Prozessen
VS. CNC-Fräsen:
EDM: Keine Schnittkräfte, arbeitet mit harten Materialien, kann komplizierte Formen herstellen
CNC: Schneller, günstiger pro Stunde, vielseitiger für weiche Materialien
Wann EDM eingesetzt werden sollte: Harte Materialien, keine Durchbiegung erlaubt, komplizierte interne Merkmale
VS. Laserschneiden:
EDM: Höhere Genauigkeit, keine Wärmeeinflusszone, kann dicke Materialien bearbeiten
Laser: VIEL schneller, gut für dünne Bleche, günstiger für einfache 2D-Schnitte
Wann EDM eingesetzt werden sollte: Dicke Materialien, enge Toleranzen, 3D-Merkmale
VS. Wasserstrahl:
EDM: Höhere Genauigkeit und Endbearbeitung, funktioniert nur bei leitfähigen Materialien
Wasserstrahl: Schneller, funktioniert auf allem (sogar Glas oder Stein), Möglichkeit für dickeres Material
Wann EDM eingesetzt werden sollte: Sie benötigen Präzision, wollen eine gute Oberfläche, das Material leitet Elektrizität
Sie alle haben ihren Platz. Ich habe Geschäfte mit allen dreien gesehen.
Die Zukunft dieses Zeugs
Neuere Maschinen werden mit besseren Generatoren und Steuerungssystemen schneller. Der Sodick, den wir 2022 gekauft haben, ist für die gleiche Aufgabe etwa 30 % schneller als der Mitsubishi.
Es gibt auch mehr Automatisierung – automatische Drahteinfädelung, automatische Messung, automatischer Werkzeugwechsel für Senkerodieren. Macht das Leben einfacher.
Einige Geschäfte beginnen mit der Automatisierung, indem Roboter Teile be- und entladen. Wir sind noch nicht da (zu klein), aber ich konnte es irgendwann sehen.
KI-unterstützte Programmierung wird auch langsam zu einer Sache, die ... interessant ist? Irgendwie beängstigend für die Arbeitsplatzsicherheit, könnte aber auch das Programmieren einfacher machen. Die Jury ist noch nicht entschieden.
Was ist also das Endergebnis?
lehnt sich zurück und stellt fest, dass es wieder richtig lang geworden ist
EDM ist dieser äußerst nützliche, aber spezielle Prozess, an den die meisten Menschen nie denken. Aber das Telefon, das du in der Hand hältst? Vermutlich wurden Teile mit EDM hergestellt. Das Auto, das du fährst? Für die Herstellung einiger Formen für Kunststoffteile wurde EDM eingesetzt. Medizinische Implantate? EDM.
Es ist überall, nur versteckt.
Wenn Sie darüber nachdenken, in die Fertigung einzusteigen, sind EDM-Kenntnisse wertvoll. Es ist körperlich nicht so anstrengend wie die manuelle Bearbeitung, die Bezahlung ist angemessen und es gibt immer Arbeit.
Wenn Sie als Ladenbesitzer über den Kauf eines EDM nachdenken, recherchieren Sie. Sie sind teuer, sie sind langsam, aber für bestimmte Arbeiten sind sie unersetzlich. Ohne unsere würden wir wahrscheinlich nicht überleben.
Wenn Sie einfach nur neugierig sind, was zum Teufel EDM ist ... nun wissen Sie es. Es ist ein kontrollierter Blitz, der Metall schneidet. Cool, oder?
Wenn Sie neugierig sindSenkerodierennachdem ich das alles gelesen habe? Mann, da wird es wirklich interessant. -Zuzusehen, wie eine Elektrode langsam einen Hohlraum in gehärteten Stahl brennt, ist wie... hypnotisierend. Sie sollten unbedingt einmal in ein Geschäft gehen und es sich persönlich ansehen. Viel cooler, als wenn ich hier darüber rede.