Arten der EDM-Bearbeitung: Welche Option ist die richtige?

Arten der Erodierbearbeitung

Bearbeitung elektrischer Entladungen Die Funkenerosion (EDM) ist ein unkonventionelles Bearbeitungsverfahren, bei dem elektrische Energie Material von einem Werkstück abträgt. Dieser automatisierte Prozess beinhaltet die Erzeugung von Funken oder elektrischen Entladungen, welche die Oberfläche erhitzen und so den Materialabtrag durch Verdampfung und Erosion ermöglichen. 

In CNC-Werkstätten und Industrieanlagen stehen verschiedene Arten der Funkenerosion zur Verfügung, jede mit ihren eigenen Kapazitäten und Anwendungsbereichen. Die drei Hauptarten sind Drahterodieren, Senkerodieren und Bohren. 

Obwohl diese Verfahren energieintensiv sind, werden sie insgesamt für ihre Präzision, ihre Fähigkeit zur Bearbeitung harter Werkstoffe und ihre Vielseitigkeit bei der Bearbeitung komplexer Formen geschätzt. Es gibt keinen besseren Weg, fundierte Entscheidungen über bearbeitete Teile zu treffen, als zu verstehen, wie diese wichtige Methode funktioniert und zu Ihren Fertigungszielen passt. Lesen Sie weiter, um einen umfassenden Überblick über die verschiedenen Arten der Funkenerosion, ihre Vor- und Nachteile sowie ihre Anwendungsbereiche zu erhalten. 

 

Was ist EDM in der Zerspanung?

Viele fragen sich oft: Was ist EDM-Schneiden? EDM (Electrical Discharge Machining) ist ein unkonventionelles Bearbeitungsverfahren, bei dem Material von einem Werkstück mithilfe elektrischer Funken abgetragen wird. EDM-Bearbeitung ist in der Regel dann geeignet, wenn herkömmliche Bearbeitungstechniken nicht in der Lage sind, komplexe Formen auf harten Werkstoffen herzustellen.

EDM-bearbeitete Teile

Es handelt sich um ein beliebtes Bearbeitungsverfahren für Werkstoffe wie austenitische Edelstähle, gehärtete Werkzeugstähle, Wolfram und Titan.  

 

Geschichte der Erodierbearbeitung

Das moderne Verfahren der Funkenerosion (EDM) ist zwar erst seit einigen Jahrzehnten bekannt, doch das Konzept der EDM entstand bereits vor Jahrhunderten. Der Physiker Joseph Priestley entdeckte 1770 die erosive Wirkung elektrischer Entladungen. 

Die Senkerodiertechnik wurde bereits in den 1940er Jahren entwickelt, während die Drahterosion erst später in den 1960er und 1970er Jahren aufkam. Moderne Funkenerosionsmaschinen (EDM) sind hochentwickelt und verfügen über verbesserte Stromversorgungstechnik, CNC-Steuerung, eine größere Materialvielfalt und reduzierten Elektrodenverschleiß. Der Bearbeitungsprozess ist schneller, präziser und besser an die Anforderungen vieler Branchen anpassbar. 

 

Wie viele Arten von EDM-Maschinen gibt es?

Was ist EDM-Bearbeitung? Diese Frage lässt sich am besten beantworten, indem man die beteiligten Technologien erläutert. 

Es gibt drei Hauptarten von EDM-Bearbeitungstechnologien: Drahterodieren (Wire Discharge Machining), Senkerodieren (Senker Discharge Machining) und Bohrerodieren (Hole Drilling Discharge Machining). Jede dieser Maschinen eignet sich aufgrund ihrer spezifischen Fähigkeiten zur Präzisionsbearbeitung für bestimmte Anwendungen.

Die Details dieser Maschinen werden im Folgenden erläutert: 

Drahterodieren 

Beim Drahterodieren dient ein dünner Draht als Elektrode. Die CNC-Maschine steuert die Bewegung dieses Drahtes, der durch Funkenbildung das Material abträgt. Der Draht bewegt sich kontinuierlich, um während des gesamten Schneidprozesses eine neue Entladung zu erzeugen. Um dies zu ermöglichen, ist der Draht an der CNC-Maschine befestigt. Drahterodieren Maschine als Spule. 

Technisch gesehen ist das Drahterodieren ein zweidimensionales Schneidverfahren an einem dreidimensionalen Bauteil, da die Elektrode das Werkstück durchdringen muss, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Weiterlesen:Vorteile der Drahterodiermaschine 

Drahterodieren

Vorteile der Drahterosion beim EDM-Verfahren: 

• Hervorragende Oberflächenbeschaffenheit
• Perfekt für komplexe 2D-Profile
• Schneidet mühelos und mit überragender Genauigkeit Innenecken. 
• Die automatische Drahteinfädelung ermöglicht längere unbeaufsichtigte Bearbeitungsprozesse.

Einschränkungen des Drahterodierens:

• Es muss ein Durchgangsloch durch das Material gebohrt werden, außer bei Kantenschnitten – längere Rüstzeit.
• Langsame Materialabtragsrate
• Hohe Anfangsinvestition

Senkerodieren

Senkerodieren Das Design basiert auf dem Prinzip einer Elektrode, die dem umgekehrten 3D-Bild der zu bearbeitenden Form entspricht. Für den Elektrodenabstand wird ein kleiner Spielraum berücksichtigt, sodass die Elektrode etwas kleiner als der gewünschte Hohlraum ist.

Senkerodieren

Die Elektrode ist am Stößel der EDM-Maschine befestigt und wird zusammen mit dem Werkstück in eine isolierende (dielektrische) Flüssigkeit eingetaucht. Durch das automatische Ein- und Ausschalten des Stroms durch die Steuerung wird der Hohlraum erzeugt. 

Vorteile des Senkerodierens: 

• Erzeugt komplexe interne Strukturen und 3D-Formen
• Fähig zur Herstellung scharfer Innenkanten
• Kein Material ist zu hart
• Durch die Formgebung der Elektrode lassen sich in einem einzigen Arbeitsgang komplexe Formen erzeugen.

Einschränkungen der Senkerodiertechnik:

• Die Elektrode muss für jede neue Kavitätenform individuell angefertigt werden.
• Das Abnutzen der Elektroden ist eine ständige Kopfschmerzen
• Erfordert ein hohes Maß an Fachkenntnis, insbesondere bei der Elektrodenkonstruktion.

Lochbohrung EDM

Diese Art des EDM-Schneidens erzeugt kleine, tiefe Löcher mithilfe einer rotierenden Rohrelektrode in Kombination mit einer starken Druckspülung. Das folgende Diagramm veranschaulicht die Prozessmechanismen.

Lochbohren EDM

Lochbohrung EDM Vorteile: 

• Kann winzige Löcher mit einem Seitenverhältnis von 100:1 oder sogar höher erzeugen. 
• Einfaches und präzises Bearbeiten von Löchern in harten Materialien 
• Perfekte Methode zum Bohren von Löchern für schwer zugängliche Stellen und in Winkeln

Einschränkungen beim EDM-Lochbohren:

• Es können nur kreisrunde Löcher gebohrt werden, keine anderen Formen.
• Langsamer als herkömmliches Bohren in weicheren Materialien 
• Die Elektrode muss aufgrund von Verschleiß häufig ausgetauscht werden.

 

WEDM vs. Senkerodieren vs. Lochbohren

Ein genauer Vergleich der verschiedenen CNC-EDM-Fertigungsverfahren ist entscheidend, um die Kundenbedürfnisse mit den Möglichkeiten des jeweiligen Verfahrens in Einklang zu bringen. In diesem kurzen Abschnitt werden die drei Verfahren miteinander verglichen. 

Senkerodieren vs. Drahterodieren

• Hersteller entscheiden sich für Drahterodieren, wenn sie eine höhere Maßgenauigkeit und eine glattere EDM-Oberflächenbeschaffenheit für Durchgangsschnitte und Profile benötigen. 
• Das Senkerodieren eignet sich besser zur Herstellung komplexer 3D-Teile mit tiefen Kavitäten. 

Senkerodieren vs. Bohrlocherodieren

• Die Effektivität des Senkerodierens bei der Herstellung perfekter Kavitäten ist unübertroffen, dies unterscheidet sich jedoch vom Lochbohren, das sich besonders für die Herstellung von Löchern mit hohem Aspektverhältnis eignet.

EDM-Löcher

• Die Fähigkeit des EDM-Verfahrens, tiefe Mikrolöcher herzustellen, findet Anwendung in der Medizin- und Luftfahrtindustrie.

Lochbohren mit EDM vs. Drahterodieren

• Die Lochbohr-EDM ist das bevorzugte Verfahren für tiefe kreisrunde Löcher, während die Drahterodiertechnik in anderen Bereichen – der Herstellung komplexer Profile – ihre Stärken ausspielt. 
• Das Drahterodieren ermöglicht engere Toleranzen und glattere Oberflächen. 
• Beim Lochbohren mit EDM werden häufig Pilotlöcher für das Drahterodieren erzeugt. 

Eine Zusammenfassung des Vergleichs der drei EDM-Verfahren finden Sie in der folgenden Tabelle.

Vergleichstabelle für Drahterodieren vs. Senkerodieren vs. Locherodieren

Element	Drahterodieren	Senkerodieren	Lochbohrung EDM
Bearbeitungstechnik	Wendet Funkenerosion an und verwendet einen langen Draht von einer Spule.	Erodiert Material mithilfe einer geformten Elektrode in einer dielektrischen Flüssigkeit	Verwendet rotierende Elektroden und dielektrische Flüssigkeit zum Bohren tiefer Löcher
Präzision	Hohe Präzision von bis zu ±0.0001	Präzise, ​​erfordert aber möglicherweise Nachbearbeitung	Hohe Präzision
Ideal für	Komplexe Profile und innere Konturen	Komplexe 3D-Geometrien und tiefe Hohlräume	Mikrobohren
Materialeignung	Aluminium, Stahl und andere leitfähige Materialien	Gehärteter Stahl und Werkzeugstahl	Legierungen und Superlegierungen für die Luft- und Raumfahrt
Oberflächengüte	Ausgezeichnete Oberfläche, die kein Polieren erfordert	Glatte Oberfläche	Variiert je nach Material und Tiefe
Gängige industrielle Anwendungen	Luft- und Raumfahrt, Werkzeugbau, Elektronik	Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Werkzeugbau	Luft- und Raumfahrt und Medizin

Mehr lesen:Drahtschneiden von Stahl

Gängige Parameter bei der EDM-Bearbeitung

Die wichtigsten Ausgabeparameter beim EDM-Bearbeitungsprozess sind die Abtragsrate (MRR), die Schnittfugenbreite, die Oberflächenrauheit (SR) und das Drahtmaterial. Die Abtragsrate hängt von der Schnittgeschwindigkeit ab, während die Schnittfugenbreite die Schnittdicke angibt. Die Oberflächenrauheit ist ein Parameter für die Oberflächengüte.

Es ist wichtig, diese Parameter der CNC-Funkenerosionsmaschine zu verstehen, da sie die Optimierung des Schneidprozesses steuern und dazu beitragen, die vorgegebenen Ergebnisse zu erzielen. 

Materialentfernungsrate (MRR)

Die Abtragsrate ist die Menge an Material, die pro Zeiteinheit vom Werkstück abgetragen wird. 

Kerf Breite 

Die Schnittfugenbreite bei EDM-Verfahren bezeichnet die Breite des durch den Schneidprozess abgetragenen Materials.

Kerf Breite

Oberflächenrauheit (SR)

Dies ist die relative Glätte der Oberfläche, die mittels EDM bearbeitet wurde. 

 

Vorteile der EDM-Bearbeitung

Hier die wichtigsten Vorteile der EDM-Bearbeitung:

• Es kann extrem harte Materialien bearbeiten und erweitert damit die Möglichkeiten der Mikrobearbeitung harter Materialien. 
• Es entstehen keine mechanischen Spannungen – es handelt sich um ein berührungsloses Verfahren.
• Arbeitet mit kleinen, filigranen Werkstücken.
• Geeignet für präzise Bohrungen mit exzellenter EDM-Oberflächengüte

EDM-bearbeitete kleine, empfindliche Teile

 

Grenzen der EDM-Bearbeitung 

Beachten Sie die folgenden Einschränkungen des EDM-Verfahrens;

• Relativ langsamer Bearbeitungsprozess
• Hohe Leistungsaufnahme 
• Die Bearbeitung nichtleitender Materialien stellt eine Herausforderung dar.
• Aufgrund der Verwendung von dielektrischer Flüssigkeit brandgefährdet.

 

Welche Werkstoffe werden bei der EDM-Bearbeitung verwendet?

Zu den Werkstoffen, die typischerweise mittels Funkenerosion bearbeitet werden, gehören Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Titanlegierungen, Werkzeugstahl, Hartmetall und Hochtemperaturlegierungen. Die elektrischen Eigenschaften und die Beständigkeit gegenüber Erosionsprozessen sind die Hauptmerkmale dieser Werkstoffe. Werkstoffe für die EDM-Bearbeitung. 

Nichtleitende Materialien wie Glas und Kunststoffe können nur mit speziellen, kostspieligen Einstellungen mittels Funkenerosion bearbeitet werden. Daher ist dieses Verfahren unüblich. 

Hier ist eine Tabelle dieser Materialien mit ihren Eigenschaften:

Materialart	Eigenschaften im Vergleich
Aluminiumlegierungen	Gute Oberflächengüte, hoher Elektrodenverschleiß, hohe Materialabtragsrate
Kupferlegierungen	Hohe Materialabtragsrate, gute Oberflächengüte, hoher Elektrodenverschleiß
Titanlegierungen	Mäßiger Materialabtrag, mäßiger Elektrodenverschleiß
Werkzeugstahl	Hohe Materialabtragsrate, geringer Elektrodenverschleiß
Hartmetall	Mäßiger Materialabtrag, gute Oberflächengüte
Hochtemperaturlegierungen	Geringer Materialabtrag, geringer Elektrodenverschleiß

 

Anwendungsbereiche der EDM-Bearbeitung in verschiedenen Branchen 

Die EDM-Bearbeitung findet in verschiedenen Branchen breite Anwendung, darunter Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Elektronik, Medizintechnik, Werkzeugbau und Formenbau. 

Angebotsanfrage um herauszufinden, wie diese und andere Branchen die Präzisionsmöglichkeiten des Verfahrens nutzen, um komplexe Teile herzustellen, die komplizierte Formen und enge Toleranzen erfordern. 

Die spezifischen Anwendungsgebiete der EDM-Bearbeitung sind folgende: 

Werkzeug-, Formen- und Werkzeugherstellung

Die Funkenerosion (EDM) ist ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen, Formen und Werkzeugen, da sie Werkzeugstahl und andere extrem harte Werkstoffe problemlos bearbeiten kann. Zunächst kann die Senkerodiermaschine eingesetzt werden, anschließend erfolgt die Detailbearbeitung mittels Drahterodieren.

EDM für die Formenherstellung

Herausholen defekter Werkzeuge

Manchmal bricht ein Werkzeug oder verklemmt sich im Werkstück und muss entfernt werden. Die Funkenerosion (EDM) ist eine zuverlässige Methode, um solche Teile zu entfernen. Anstatt andere Verfahren anzuwenden, die das Werkstück eher beschädigen, kann die Funkenerosion genutzt werden, um das festsitzende Werkzeug abzutragen.

Durch das Einbringen kleiner Löcher in das Werkzeug lassen sich die Fragmente leichter entfernen. Der größte Vorteil der Funkenerosion gegenüber alternativen Verfahren liegt im Verzicht auf mechanische Krafteinwirkung. 

Bearbeitung von Innenecken

Scharfe Innenkanten gehören zu den anspruchsvollsten Herausforderungen bei der Bauteilfertigung. Mit der richtigen Kombination aus Drahtspannung und Drahttyp lässt sich dies jedoch im EDM-Verfahren realisieren. Der Hersteller muss lediglich die korrekten Vorschubbedingungen einstellen.

Innenecken

Gravur aus harten Materialien 

Gleichmäßige Gravurergebnisse stellen eine ständige Herausforderung dar, doch die Funkenerosion (EDM) bietet eine effektive Lösung. Andere Verfahren liefern je nach Materialart und angewendeter mechanischer Kraft unterschiedliche Ergebnisse. Die EDM-Technik ist bei der maschinellen Bearbeitung nicht durch solche Faktoren eingeschränkt, da sie auf elektrischen und thermischen Energiekonzepten basiert.

Bohren mit kleinen Löchern

EDM-Lochbohren

Die Funkenerosion (EDM) für das Bohren kleiner Löcher wird aufgrund ihrer Genauigkeit und Präzision sehr geschätzt. Hierbei handelt es sich um eine Durchmessertoleranz von nur ±0.0025 mm und eine Geradheitstoleranz von bis zu ±0.025 mm.

Was ist der Unterschied zwischen CNC und EDM?

CNC-Bearbeitung und EDM-Verfahren unterscheiden sich hinsichtlich Kosten, Toleranzgenauigkeit, Oberflächengüte und Schnitttiefe. 

Lasst uns kurz über die EDM vs. CNC Vergleich unten: 

Höhere Prozesskosten bei der Funkenerosion

Die geringere Bearbeitungsgeschwindigkeit und der höhere Energieverbrauch tragen im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zu höheren Gesamtprozesskosten bei der Funkenerosion bei. CNC-Bearbeitung. 

EDM für engere Toleranzen

Die Herstellung komplexer Formen gelingt mit dem EDM-Verfahren effektiver, da dieses Verfahren engere Toleranzen ermöglicht. 

Überlegene Oberflächengüte durch EDM

Die Funkenerosion eignet sich besser zur Erzielung hochwertiger Oberflächen und ist daher ideal für kritische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik. Beispielsweise kann mit Drahterodieren eine Oberflächenrauheit von Ra 0.1 µm erreicht werden, sodass eine zusätzliche Nachbearbeitung in der Regel nicht erforderlich ist. 

Dadurch ist dieses Verfahren vorzuziehen komplexe CNC-Bearbeitung in der Mikrobearbeitung für Montage und Leistungskonformität. 

Tiefergehende, schmalere Schnitte von EDM

EDM eignet sich aufgrund seiner engeren Toleranzen und der Tatsache, dass es keine mechanischen Spannungen erzeugt, besser für tiefere, schmalere Schnitte. 

Weiterführende Literatur zum Thema Vergleiche:

EDM vs. Fräsen

Draht- und Senkerodieren

Drahterodieren vs. Laserschneiden

Fazit 

Die Funkenerosion ist die Lösung für die Bearbeitung komplexer, kleiner Teile aus harten Materialien. Wenn die Bearbeitung mit konventioneller CNC-Technik nicht möglich ist, stellen die verschiedenen Arten der Funkenerosion in den meisten Fällen die beste Lösung dar. 

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