Verbesserung der EDM-Technologie

Nov 20, 2023

Qualitätsmängel und Verbesserungsmaßnahmen beim Drahterodieren von Werkzeugen und Formen

Da eine Drahterosionsmaschine (EDM) keine große Schnittkraft erzeugt und eine hohe Bearbeitungseffizienz aufweist, wird die Drahterodiertechnologie immer häufiger im Bereich der Formenherstellung eingesetzt. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der technischen Anforderungen an Luft- und Raumfahrtteile und Präzisionsformen werden die Qualitätsanforderungen an die Drahterodiermaschine immer höher. Es gibt jedoch immer einige Phänomene, die die Effizienz der Drahterodierbearbeitung und die Bearbeitungsqualität im Formenherstellungsprozess beeinträchtigen. Hier werden einige Verbesserungsmaßnahmen für verschiedene Arten von Bearbeitungsqualitätsmängeln vorgeschlagen.

Kollapswinkel. Kollaps bezieht sich auf das Phänomen, dass beim Drahterodieren die Formecke nicht die theoretische Größe hat, sondern durch den Elektrodendraht abgeschnitten wird. Der Kollapswinkel entspricht nicht den tatsächlichen Anforderungen und es sollten je nach Bearbeitungswinkel der Matrize unterschiedliche Lösungen gewählt werden.

Um beispielsweise den Zusammenbruch der äußeren Ecke zu verhindern, kann das Elektrodendrahtprogramm die 0,5-mm-Verlängerung an der Ecke fortsetzen, um zu verhindern, dass sich die Elektrode an der Ecke dreht und so den Zusammenbruch verhindert. Sie können die 0,5 mm an der Ecke auch nach vorne verschieben und dann zurückschneiden. Das Programm verschiebt dann den Radius des Elektrodendrahts, sodass der Zusammenbruch im unerwünschten Teil verbleibt. Gleichzeitig kann die Erhöhung der Spannung des Elektrodendrahts und der Austausch gefährdeter Teile wie Führungsrolle und leitfähiger Block die Jitter-Amplitude des Elektrodendrahts verringern und den Zusammenbruch des Stempels verringern.

Die Oberflächenrauheit beim Senkerodieren hängt von vielen Faktoren ab, wie z. B. den Bearbeitungsbedingungen, der Entladungszeit, dem Spitzenstrom, der Bearbeitungsgeschwindigkeit usw. Je höher die Schnittgeschwindigkeit, desto rauer ist die Schnittfläche. Die Praxis hat gezeigt, dass beim Drahterodieren mit einer Rechteckwellen-Impulsstromversorgung unabhängig vom Material, der Dicke und der Größe des Werkstücks der Frequenzumwandlungs-Vorschubknopf zur Einstellung des Bearbeitungsstroms (d. h. der) eingestellt wird (Der auf dem Amperemeter angezeigte durchschnittliche Strom) beträgt etwa 70 % bis 80 % des Kurzschlussstroms (d. h. der auf dem Messgerät angezeigte Strom, wenn das Impulsnetzteil kurzgeschlossen ist). Dies ist im Grunde der beste Arbeitszustand.

Um die Bearbeitungsgenauigkeit der Matrize zu verbessern und eine bestimmte Bearbeitungsgeschwindigkeit sicherzustellen, kann die Methode des Mehrfachschneidens angewendet werden. Bei der Grobbearbeitung verwenden wir zunächst stärkere Bearbeitungsbedingungen, erzielen einen größeren Versatz, reservieren etwas Spielraum, schneiden schnell und verwenden dann schwächere Bearbeitungsbedingungen, um den Versatz zu verringern und die Schlichtbearbeitung in die entgegengesetzte Richtung durchzuführen. Insbesondere beim Schneiden der konkaven Matrize wird der Bearbeitungsspielraum im Voraus reserviert, um einen Grobschnitt mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen, und dann wird die Impulsbreite der Stromversorgung reduziert, um einen Feinschnitt durchzuführen. Im Vergleich zum Mehrfachschneidverfahren ist bei gleicher Oberflächenrauheit nicht nur die durchschnittliche Schnittgeschwindigkeit höher, sondern auch die Verformung des Werkstücks ist gering und die Maßgenauigkeit wird aufgrund der allmählichen Entspannung der Eigenspannung offensichtlich verbessert das Werkstück.

Beim WEDM schmilzt aufgrund der Verwendung von Entladungswärme für die Bearbeitung die Oberfläche der Matrize aufgrund der durch die Entladung erzeugten hohen Temperatur, und dann entsteht durch die schnelle Abkühlung eine metamorphe Schicht, und das Material auf der metamorphen Schicht verfestigt sich plötzlich schnelles Kühlen. Durch die Schrumpfung entsteht eine thermische Zugspannung, die zu vielen Mikrorissen führt. Darüber hinaus wird Drahterodieren häufig nach der Wärmebehandlung des Formwerkzeugs durchgeführt, um verschiedene Spannungen bei der Warmbearbeitung zu vermeiden, Verformungen und Risse im Formhohlraum zu verursachen und die Formformgenauigkeit zu verbessern. Beim Materialabtrag durch WEDM ändert sich jedoch die symmetrisch ausgeglichene Spannung des Werkstücks auf der Schnittfläche, was zu einer neuen Verformung führt, das Spannungsgleichgewicht jedes Teils des Materials wird während des Schneidens zerstört und die Spannung muss ausgeglichen werden neu verteilt. Dieser Prozess des Spannungsausgleichs kann auch zu Verformungen und Rissen im Werkstück führen. Je nach Ursache der Verformung und Rissbildung wird es unter folgenden Aspekten verbessert.

Die Matrizenmaterialien sind normalerweise Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, wie T8A T10A und legierter Werkzeugstahl Crl2, Crl2MV. Im Allgemeinen kann Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt für Matrizen mit einfacher Form, kleinem Volumen und geringen Anforderungen an die Lebensdauer verwendet werden, während legierter Werkzeugstahl für Matrizen mit komplexer Form, hohen Anforderungen an die Lebensdauer und großem Volumen geeignet ist. Da die Zusammensetzung des Stahls einen großen Einfluss auf die Abschreckverformung und die innere Eigenspannung hat und die Härtbarkeit von Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt schlecht ist, sind die thermische Spannung und die Mikrostrukturspannung von Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt während des Abschreckens größer als die von legiertem Werkzeugstahl Daher kommt es häufig zu Abschreckverformungsrissen bei Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt. Darüber hinaus kommt es bei der Bearbeitung von Werkzeugstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt durch Drahterodieren häufig zu Rissen, da Restspannungen freigesetzt werden. Daher sollte beim Einsatz von Drahterodierwerkzeugen möglichst legierter Werkzeugstahl ausgewählt werden.

Für diejenigen, die abgeschreckt werden müssen, sollten die Materialien mit guter Härtbarkeit ausgewählt werden, und die besten Materialien sollten durch Vergleich der Härtbarkeitskurve und der umfassenden Eigenschaften der Materialien ermittelt werden. Wenn die Präzision sehr hoch ist, müssen Hartmetallmaterialien ausgewählt werden. Edelstahl oder ungehärteter Kohlenstoffstahl sollten nicht ausgewählt werden.

Die Vorwärmebehandlung ist eine wirksame Maßnahme, um Verformungen und Risse durch die Wärmebehandlung zu verhindern. Die allgemeine Abschreck- und Anlassbehandlung ist die Vorwärmebehandlung, die nach der Grobbearbeitung angeordnet wird. Sein technologischer Prozess ist: Schmieden, „Kugelglühen“, Grobbearbeitung, „Abschrecken und Anlassen“, Halbfertigbearbeitung, „Abschrecken und Anlassen“, Endbearbeitung. Die Praxis zeigt, dass die Hinzufügung einer Abschreck- und Anlassbehandlung nach der Grobbearbeitung wirksam ist, um die Verformung der Wärmebehandlung zu kontrollieren, wodurch nicht nur die Mikrostruktur auf die abschließende Wärmebehandlung vorbereitet wird, sondern auch die durch die Grobbearbeitung verursachte mechanische Belastung beseitigt wird.

Wenn im Werkstück vor dem Abschrecken eine große Restspannung vorhanden ist, verstärkt sich zwangsläufig die Ungleichmäßigkeit der Verformung während des Abschreckens. Daher sollte die Entspannungsbehandlung vor dem Abschrecken ergänzt werden.

Um die Verformung zu reduzieren, ist die richtige Wahl der Heiztemperatur sehr wichtig. Eine zu hohe Abschrecktemperatur führt leicht zu unregelmäßiger Verformung. Unter der Voraussetzung, dass die Leistung nicht beeinträchtigt wird, sollten wir eine niedrigere Heiztemperatur anstreben.

Der Prozess des sphäroidisierenden Glühens ist streng standardisiert und das Abschrecken erfolgt durch Vorwärmen und Stufenabschrecken, um die Abschreckspannung zu reduzieren. Der abgeschreckte Stahl sollte rechtzeitig angelassen werden, um die innere Spannung des Abschreckens zu beseitigen und die Sprödigkeit zu verringern. Da die zweite Art von gehärtetem, sprödem Gesenkstahl nach dem Anlassen bei hoher Temperatur schnell abgekühlt werden sollte (Wasser- oder Ölkühlung), kann die zweite Art der Anlasssprödigkeit beseitigt werden.

Für das PräziseCNC-Frästeile , Der Startpunkt, die Programmrichtung und die Spannposition des Schneidens sollten entsprechend den Formeigenschaften der Teile angeordnet werden, um die Verformung zu minimieren. Im Allgemeinen sollte der Ausgangspunkt des Drahterodierens bei Teilen liegen, die flach oder fertig sind oder nur geringe Auswirkungen auf die Leistung des Werkstücks haben. Gleichzeitig sollten wir bei der Zusammenstellung des Teilebearbeitungsprogramms durch die Analyse der Zeichnung und bei der Bestimmung der Schnittroute zunächst von der Seite mit Präzisionsanforderungen schneiden, damit der Einfluss der Bearbeitungsverformung auf die Teilegenauigkeit verringert werden kann .

Bei Stanzteilen sollte vor dem Abschrecken das Drahtloch am Ausgangspunkt der Form in den konvexen Rohling gebohrt werden, damit das innere Spannungsgleichgewicht des Werkstücks beim Schneiden nicht zerstört wird und Risse und Verformungen durch das Schneiden vermieden werden von der Außenseite des Materials.

Die meisten durch Drahterodieren bearbeiteten Teile werden geschmiedet und abgeschreckt, und im Inneren herrscht eine große Restspannung, die nach der elektrischen Bearbeitung freigesetzt wird, um die Matrize zu verformen. Um dieses Phänomen zu vermeiden, wird die traditionelle Gewohnheit des einmaligen Schneidens auf grobes und feines sekundäres Schneiden umgestellt, sodass die Verformung nach dem ersten groben Schneiden beim Präzisionsschneiden rechtzeitig korrigiert werden kann. Zuerst kann eine Vorbearbeitung durchgeführt werden, z. B. das Öffnen eines spannungsarmen Spalts in der symmetrischen Mitte des Online-Schneidteils, um die innere Spannung abzubauen, und dann die Endbearbeitung durchführen.

Oben werden einige Qualitätsprobleme beim Drahterodieren im Detail analysiert und Verbesserungsmaßnahmen vorgeschlagen. Es gibt viele Faktoren, die die Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität von WEDM beeinflussen, wie z. B. die innere Spannung des Materials, die Steifigkeit des Schneidteils und des festen Klemmteils, die Auswahl der Verarbeitungstechnologie und der elektrischen Parameter sowie die Faktoren der Werkzeugmaschine selbst. Es ist notwendig, bei der üblichen Arbeit sorgfältig zu beobachten und zu analysieren, die bestehenden Gründe herauszufinden, ständig neue technologische Methoden anzuwenden, den Produktionsprozess und die Produktionsweise zu verbessern und die Vorteile von Drahterodierformen voll auszuschöpfen.