Was ist Funkenerosion (EDM)? | CNC-Präzisionsbearbeitungsservice

Bearbeitungsverfahren werden immer beliebter, da sie Teile mit wünschenswerten Eigenschaften produzieren. Üblicherweise werden Bearbeitungsverfahren wie CNC-Drehen und CNC-Fräsen werden zum Abtragen von Material von einem Werkstück verwendet.
Manchmal führen diese Verfahren nicht zu den gewünschten Merkmalen. Diese werden dann durch ein anderes Bearbeitungsverfahren, nämlich die Funkenerosion (EDM), erreicht. Joseph Priestley, ein englischer Physiker, beobachtete als Erster, dass bei diesem Verfahren thermische Energie genutzt wird, um gewünschte komplexe Merkmale in einem Werkstück zu erzeugen.

Was ist EDM?

Bei der Funkenerosion handelt es sich um ein nicht-traditionelles Verfahren, bei dem thermische Energie genutzt wird, um Material von einem Werkstück zu entfernen. Beim Schneidvorgang ist keine mechanische Kraft erforderlich. Für den Bearbeitungsprozess wird also thermische Energie anstelle mechanischer Kraft eingesetzt.
Das Schneiden erfolgt durch einen Draht, der durch eine elektrische Entladung zwischen Werkzeug und Werkstück entsteht. Es ist besonders beliebt im Formen- und Werkzeugbau, da es sich besonders gut zum Schneiden härterer Materialien eignet. Auch andere Bearbeitungsverfahren werden eingesetzt, um komplexe, nicht realisierbare Details zu erzielen.

Wie funktioniert die Funkenerosion?

EDM funktioniert durch die Erzeugung elektrischer Entladungen zwischen Werkstück und Werkzeug. Für den Prozess wird die folgende Ausrüstung benötigt.

Energieversorgung
Werkzeug und Werkzeugaufnahmen
Spülsystem und Versorgung mit dielektrischer Flüssigkeit
Werkstück und Werkstückhaltevorrichtungen.

Die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Werkstücks ist während des Prozesses zwingend erforderlich. Denn nur das Material wird bearbeitet, das den Durchgang von elektrischem Strom zulässt. Der Prozess beginnt mit dem Eintauchen von Werkzeug und Werkstück in eine dielektrische Flüssigkeit. Die dielektrische Flüssigkeit hilft dabei, Schwebeteilchen vom Werkstück zu entfernen, da diese durch Brückenbildung Kurzschlüsse verursachen können.

Ein Servomechanismus ermöglicht die Aufrechterhaltung eines kleinen Abstands zwischen Werkzeug und Werkstück. Dieser Abstand ist für die korrekte Lichtbogenbildung erforderlich und entspricht der Dicke eines menschlichen Haares.
Durch die Zufuhr von Hochfrequenzstrom an die Elektroden wird ein Funke zwischen Werkstück und Werkzeug erzeugt. Anschließend wird der Funke im Werkstückhohlraum hochfrequent erzeugt. Dadurch kommt es zur Erosion und Verdampfung von Ionen, was zu Materialabtrag am Werkstück führt. EDM erzeugt einen Überschnitt. Der entstehende Hohlraum ist dadurch etwas größer als die Elektroden.

Arten von EDM

Die Funkenerosion kann in zwei Arten unterteilt werden.

Drahterodieren
Konventionelles Erodieren

1-Draht-EDM

Drahterodieren, auch Funkenerodieren genannt, verwendet eine Elektrode, einen dünnen, erhitzten Draht. Der gewünschte Schnitt wird durch Bewegen der Drahtelektrode durch das Zielmetall erzeugt. Die elektrische Entladung des Drahtes erzeugt den Schnitt, ohne dass der Draht das Metall berührt. Der Draht schneidet das Metall sanft in die gewünschte Form.

Wenn für eine bestimmte Form ein Mittelschnitt erforderlich ist, wird Drahterodieren zusammen mit einem Lochbohren eingesetzt, um effizient ein Loch in der Mitte des Werkstücks zu erzeugen. Das Einfädeln des Drahtes durch das Loch verleiht ihm die gewünschte Form. Dabei werden röhrenförmige Elektroden verwendet, durch die ein dielektrisches Fluid fließt.

2- Konventionelles Funkenerosion

Konventionelles EDM wird auch Senkerodieren oder Ram-EDM genannt. Es eignet sich ideal zum Erstellen komplexer Merkmale und Formen.
Dabei entsteht eine Elektrode mit definierter Form. Diese wird anschließend in ein zu bearbeitendes Werkstück eingesenkt. Dabei entsteht durch die Herstellung eines Negativabdrucks der Elektrodenform eine Form.

Vor- und Nachteile von EDM

Hier sind einige Vor- und Nachteile von EDM:

Vorteile

Es kann alle elektrisch leitenden Metalle in die gewünschte Form schneiden.
Nach Abschluss des Vorgangs ist kein oder nur ein geringfügiges Polieren erforderlich.
Es kommt während des Vorgangs zu keiner Gratbildung.
Es können effizient kleine Löcher erzeugt werden.
Die Bearbeitungszeit ist im Vergleich zu anderen Bearbeitungsverfahren kürzer.
Aufgrund der fehlenden Verbindung zwischen Werkstück und Werkzeug entsteht bei diesem Verfahren keine mechanische Belastung.
Es können komplexe Formen präzise bearbeitet werden.
Bei der Bearbeitung schlanker und zerbrechlicher Werkstücke kommt es zu keinem Verzug.
Es hilft, die korrosionsbeständigen und harten Oberflächen der Metalle zu entwickeln.
Mit diesem Verfahren können extrem harte Werkstücke bearbeitet werden.
Das Verfahren hilft dabei, Toleranzen im Bereich von +/-0.005 zu erreichen.

Nachteile

Bei Werkstücken, die bei Raumtemperatur spröde sind, kann es zu Oberflächenrissen kommen.
Die größte Einschränkung dieses Prozesses besteht darin, dass sich die scharfen Ecken reproduzieren können.
Nichtleitende Metalle können damit nicht bearbeitet werden.
Eine Profilbearbeitung komplizierter Konturen ist nicht möglich.
Der Prozess erfordert einen hohen Verbrauch an spezifischer Energie.
Bei der Bearbeitung kommt es zu übermäßigem Werkzeugverschleiß.
Die Metallabtragsrate ist sehr gering.

Anwendungen von EDM

Die Funkenerosion bietet folgende Anwendungsmöglichkeiten.

1: Prototypenfertigung

EDM ist ein gängiges Verfahren im Formenbau, bei der Herstellung von Extrusionswerkzeugen und bei der Herstellung von Stanzstempeln. Dieses Verfahren eignet sich für die Teilefertigung und Anwendungen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Anwendungen, die ein geringes Eigenspannungsniveau erfordern, können mit dem EDM-Verfahren durchgeführt werden.

2: Bohren kleiner Löcher

Die Funkenerosion (EDM) ist ein ideales Verfahren zur schnellen Herstellung kleiner Bohrungen in verschiedenen Materialien. Sie ermöglicht die Bohrung kleiner Löcher selbst in härteren Werkstoffen . Dabei wird eine Messingelektrode verwendet, um elektrische Entladungen auf das Zielmaterial zu richten und so die Bohrung zu erzeugen.

3: Zerfall der Komponenten

Es ist eine geeignete Methode zum Entfernen von im Werkstück festsitzenden Materialien. Diese festsitzenden Materialien lassen sich mit anderen Bearbeitungsverfahren nur schwer entfernen. Das EDM-Verfahren entfernt das festsitzende Material präzise vom Werkstück, ohne dieses zu beschädigen.

4: Spritzguss

EDM ist ein beliebtes Verfahren im Spritzgussverfahren. Es ist klar, dass eine Form mit der richtigen Form, Tiefe und den richtigen Abmessungen im Spritzgussverfahren zwingend erforderlich ist. All diese Eigenschaften lassen sich mithilfe von EDM erfolgreich erreichen. Darüber hinaus erfordert das Spritzgussverfahren komplexe und hochwertige Werkstücke. Diese Anforderung wird durch EDM erfüllt.

5: Druckguss

EDM ist ein besonders empfehlenswertes Verfahren für den Formenbau, da für die Herstellung maßgeschneiderter Druckgussteile hohe Genauigkeit erforderlich ist. Zu den Hauptmerkmalen dieser Druckgussteile zählen tiefe Rippen und scharfe Innenecken. Für die Herstellung dieser Druckgussteile werden hauptsächlich Hartstahllegierungen verwendet.

Das Stahllegierungen sind aufgrund ihrer Härte nicht nur schwer zu bearbeiten, sondern benötigen vor der Wärmebehandlung auch eine sorgfältige Oberflächenbearbeitung. Dies kann die Detailgenauigkeit beeinträchtigen. Daher wird das EDM-Verfahren eingesetzt.

Fazit

Das Verfahren der Funkenerosion nutzt thermische Energie anstelle mechanischer Kraft, um leitfähiges Material zu schneiden und erfüllt damit die hohen Anforderungen an Bearbeitungsanwendungen. Es kann sogar hartes Material in komplexe, glatte Formen schneiden und so Materialien umformen, was mit anderen Verfahren nicht möglich ist.
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