Was sind die Vor- und Nachteile der EDM-Bearbeitung?

2024-10-12
EDM steht für Electrical Discharge Machining und ist ein Herstellungsverfahren, bei dem durch Funkenentladungen Material von einem Werkstück entfernt wird.


1. **Vorteile** - **Hohe Bearbeitungsgenauigkeit**

Funkenerosion (EDM) ermöglicht eine sehr hohe Bearbeitungsgenauigkeit, üblicherweise im Bereich von ±0,005 bis ±0,01 mm. Dies liegt daran, dass die Energie der elektrischen Entladung auf einen extrem kleinen Bereich konzentriert ist und so einen präzisen Materialabtrag ermöglicht. Beispielsweise kann bei der Bearbeitung kleiner Formhohlräume oder von Präzisionsteilen Maß- und Formgenauigkeit für die Herstellung hochwertiger Produkte gewährleistet werden. In der Luft- und Raumfahrt kann die EDM-Bearbeitung bei kleinen und komplexen Teilen ihren Genauigkeitsvorteil ausspielen.


- **Geeignet für schwer zerspanbare Werkstoffe**

Bei extrem harten Werkstoffen wie Hartmetall, gehärtetem Stahl und Titanlegierungen können herkömmliche Bearbeitungsverfahren zu Problemen wie starkem Werkzeugverschleiß und geringer Bearbeitungseffizienz führen. Die elektroerosive Bearbeitung hingegen entfernt Materialien durch elektrische Entladung und ist nicht durch die Materialhärte begrenzt. Beispielsweise können im Formenbau einige hochharte Formstähle nach dem Abschrecken problemlos mittels elektroerosiver Bearbeitung bearbeitet und komplexe Formen hergestellt werden.


- **Kann komplexe Formen bearbeiten**

Es können Teile mit komplexen Formen bearbeitet werden, wie z. B. spezielle Hohlräume, schmale Rillen und unregelmäßig geformte Löcher. Es kann Werkstücke im Inneren oder Bereiche bearbeiten, die mit herkömmlichen Bearbeitungsmethoden schwer erreichbar sind. Beispielsweise können bei der Herstellung von Spritzgussformen Hohlräume bearbeitet werden, um das komplexe Erscheinungsbild und die innere Struktur von Kunststoffprodukten zu gestalten, darunter auch einige Formen mit Hinterschneidungen oder tiefen Löchern.


- **Keine Schnittkraft im Bearbeitungsprozess**

Da die EDM-Bearbeitung auf dem thermischen Effekt elektrischer Entladung zum Materialabtrag basiert, entsteht während des Bearbeitungsprozesses keine mechanische Schnittkraft zwischen Elektrode und Werkstück. Dies ist besonders vorteilhaft für die Bearbeitung dünnwandiger und leicht verformbarer Teile. Beispielsweise kommt es bei der Bearbeitung einiger Miniaturgehäuse elektronischer Komponenten mit sehr dünnen Wänden nicht zu Verformungen oder Beschädigungen der Teile durch die Schnittkraft, wodurch die Integrität und Genauigkeit der Teile gewährleistet wird.


2. **Nachteile** - **Relativ geringe Bearbeitungseffizienz**

Im Vergleich zu herkömmlichen Bearbeitungsverfahren wie Fräsen und Drehen ist die elektroerosive Bearbeitung relativ langsam. Insbesondere bei der Bearbeitung großflächiger Werkstücke mit hohem Materialüberschuss erhöht sich die Bearbeitungszeit erheblich. Dies liegt daran, dass durch elektrische Entladung jeweils nur eine geringe Materialmenge entfernt werden kann und die Entladungsfrequenz zudem begrenzt ist. Beispielsweise kann das Entfernen des größten Teils des Überschusses durch elektroerosive Bearbeitung bei einem großen Formrohling lange dauern.


- **Elektrodenverschleiß beeinträchtigt die Genauigkeit**

Während der EDM-Bearbeitung verschleißt die Elektrode. Elektrodenverschleiß führt zu einer Verringerung der Bearbeitungsgenauigkeit, sodass die Elektrode häufig ausgetauscht oder repariert werden muss. Insbesondere bei der Bearbeitung hochpräziser Teile oder komplexer Strukturen wie tiefen Löchern und Hohlräumen ist der Einfluss des Elektrodenverschleißes auf die Bearbeitungsgenauigkeit deutlicher. Beispielsweise kann bei der Bearbeitung eines tiefen Hohlraums mit zunehmender Bearbeitungstiefe der Verschleiß am Elektrodenende zu Abweichungen in der Maß- und Formgenauigkeit am Boden des Hohlraums führen.


- **Eingeschränkte bearbeitete Oberflächenqualität**

Obwohl die EDM-Bearbeitung eine gewisse Genauigkeit erreichen kann, ist die Oberflächenqualität nach der Bearbeitung im Allgemeinen nicht so gut wie bei Präzisionsbearbeitungsverfahren wie Schleifen. Die bearbeitete Oberfläche weist Entladungslöcher auf, und die Oberflächenrauheit liegt im Allgemeinen zwischen Ra0,8 und Ra3,2 μm. Bei einigen Teilen mit extrem hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität, wie z. B. optischen Linsenformen, können nachträgliche Oberflächenbehandlungen wie Polieren erforderlich sein, um die Oberflächenqualität zu verbessern.


Hohe Geräte- und Betriebskosten – EDM-Bearbeitungsanlagen sind relativ teuer. Wartung und Betrieb erfordern professionelle Techniker und eine spezielle Arbeitsumgebung. Gleichzeitig wird während der Bearbeitung viel Strom und Elektrodenmaterial verbraucht, was die Kosten erhöht. Beispielsweise können die Kosten einiger hochpräziser EDM-Bearbeitungsmaschinen Hunderttausende Yuan oder mehr betragen. Auch die Kosten für spezielle Elektrodenmaterialien und der Stromverbrauch während der Bearbeitung stellen einen erheblichen Kostenfaktor dar.

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