Revolution in der Werkzeugherstellung durch fortschrittliche EDM-Technologie

Bei Werkstücken mit komplexen Strukturen stoßen herkömmliche Zerspanungsverfahren oft an ihre Grenzen. Daher wurden neue Verfahren entwickelt; die Funkenerosion (EDM) ist eines davon und wird in der Formenbauindustrie weitreichend für die Kavitätenbearbeitung eingesetzt. EDM ist ein neuartiges Verfahren, das elektrische und thermische Energie direkt zur Bearbeitung nutzt.

CNC-EDM-Technologie entwickelt sich in Richtung Präzision, Automatisierung, Intelligenz und hoher Effizienz. EDM findet breite Anwendung bei komplexen, präzisen kleinen Kavitäten, schmalen Nuten, Ecken, Tiefenbearbeitung und anderen Bereichen des Formenbaus.

Merkmale der EDM-Technologie

Der Bearbeitungsmechanismus der EDM unterscheidet sich grundlegend von traditionellen Schneidverfahren und weist folgende Charakteristika auf:

1. Bearbeitung jedes leitfähigen Materials: Die Bearbeitbarkeit hängt primär von elektrischer Leitfähigkeit und thermischen Eigenschaften ab, nicht von der Materialhärte.
2. Eignung für niedrigsteife Werkstücke und Mikrobearbeitung: Da die Werkzeugelektrodengeometrie auf das Werkstück übertragen wird, eignet sich EDM besonders für komplexe Freiformflächen. Auch schwer zerspanbare Werkstoffe und Geometrien, die mit konventionellen Methoden nicht machbar sind, können bearbeitet werden.
3. Oberflächenbeschaffenheit: Die EDM-Oberfläche besteht aus zahlreichen Mikrogrübchen und harten Konvexkanten. Ihre Härte übertrifft die der bearbeiteten Oberfläche, was die Schmierölhaftung begünstigt. Bei gleicher Rauheit sind Schmierfähigkeit und Verschleißfestigkeit besser als bei zerspanenden Verfahren – ideal für den Formenbau.
4. Kurze Impulsdauer: Extrem kurze Funkenentladung begrenzt Wärmeleitung und -diffusion; der wärmebeeinflusste Bereich ist minimal.
5. Kein Werkzeug-Werkstück-Kontakt: Makroskopische Kräfte sind vernachlässigbar. Das Werkzeugelektrodenmaterial muss nicht härter sein als das Werkstückmaterial, was die Elektrodenherstellung vereinfacht.

Entwicklungsrichtungen der EDM-Technologie

1. Präzision

Präzisionsanforderungen umfassen Dimensionsgenauigkeit, Konturgenauigkeit und Oberflächenqualität. Moderne CNC-EDM-Maschinen haben die Bearbeitungsgenauigkeit umfassend gesteigert. Viele moderne Formenbauunternehmen nutzen das volle Präzisionspotenzial fortschrittlicher CNC-EDM-Maschinen noch nicht aus. Daher sollte die bestehende CNC-Bearbeitungstechnologie weiterentwickelt werden, um die Formbearbeitungsgenauigkeit kontinuierlich zu verbessern.

2. Automatisierung

Ausgestattet mit Elektrodenmagazin und Standard-Elektrodenaufnahmen kann der gesamte EDM-Prozess – nach Bestücken des Magazins und Erstellung des NC-Programms – vollautomatisch, nahezu ohne manuellen Eingriff, ablaufen. Dies reduziert die Arbeitsbelastung des Bedieners und steigert die Effizienz.

3. Effizienz

Moderne Fertigung verlangt drastisch gesteigerte Schrupp- und Schlichtleistung bei garantierter Genauigkeit. Beispielsweise in der Fertigung von Mobilfunkgehäusen, Haushaltsgeräten und Elektrogeräten: stark verkürzte Entladungszeiten und reduzierte Rauheit machen manuelles Polieren nach dem Erodieren überflüssig. CNC-EDM in diesen Bereichen verkürzt Bearbeitungszeiten, eliminiert Nacharbeit und verbessert Formenqualität.

4. Intelligenz

Neue CNC-EDM-Maschinen nutzen intelligente Steuerungstechnologie. Das Expertensystem ist ein zentraler Baustein der Intelligenz. Es arbeitet im Dialogmodus: Nach Eingabe der Sollwerte und Bearbeitungsanforderungen erstellt es automatisch das Bearbeitungsprogramm und wählt die optimale Parameterkombination für eine optimale Prozesssteuerung. Intelligente Technologie vereinfacht die Bedienung und senkt die Anforderungen an die Qualifikation des Bedieners. Mit fortschreitender Technologie erweitert sich der Anwendungsbereich.

Anwendung der EDM-Technologie in der Formenbearbeitung

Formenoberflächenbehandlung

EDM spielt eine große Rolle bei der Formenoberflächenbehandlung. Zur weiteren Qualitätssteigerung wird das Prinzip der Funkenerosion genutzt: Hochtemperatur durch Impulsentladung, Hartmetall als Elektrodenmaterial, Einbringung von Hartmetall in die Arbeitsfläche der Form und Verschleißteile. Es entsteht eine harte, weiße Legierungsschicht mit hoher Härte, Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Hitzebeständigkeit und ohne Ablösung. Diese Verstärkungsschicht ändert physikalisch-chemische Oberflächeneigenschaften und ist eine hocheffektive Methode der Formenoberflächenbehandlung.

Die Verstärkungsschicht ist eine neu gebildete Legierungsschicht aus Re-Legierung von Elektroden- und Werkstückmaterial unter Hochtemperatur und Hochdruck im Entladungsmoment. Durch extrem kurze Entladungszeit und winzigen Entladungspunkt bleibt das thermische Effekt auf einen kleinen Oberflächenbereich begrenzt; das gesamte Werkstück bleibt bei Raum- oder niedrigerer Temperatur – keine thermische Verformung.

EDM-Kavitätenbearbeitung

Umfasst Schmiedegussformen, Druckgussformen, Strangpressformen, Kunststoffformen etc. Kavitätenbearbeitung ist anspruchsvoll: stark variierende Bearbeitungsbereiche, ungleichmäßiger Elektrodenverschleiß durch komplexe Geometrie – großer Einfluss auf Genauigkeit. Zur Genauigkeitssteigerung sollten hochkorrosionsbeständige Elektrodenwerkstoffe (Reinkupfer, Graphit) verwendet werden.

EDM-Locherodieren (Perforation)

Die am weitesten verbreitete EDM-Art. Verwendet für Formlöcher (rund, quadratisch, polygonal, Sonderformen), Kurvenlöcher, Mikrolöcher etc. Maßgenauigkeit wird hauptsächlich durch Elektrodenabmessungen und Funkenspalt sichergestellt.

Komplexbearbeitung

Pulvermischen im Dielektrikum ermöglicht hochglänzende Oberflächen bei hoher Geschwindigkeit. Hauptanwendung: Präzisionsbearbeitung komplexer Formenkavitäten, insbesondere komplexer Freiformflächen, die nicht polierbar sind. Reduziert Rauheit, spart manuelles Polieren, verbessert Bauteileigenschaften.

Mehrachsige Drehsysteme in Kombination mit Linearbewegungen ermöglichen diverse Komplexbewegungsmodi für unterschiedliche Werkstückanforderungen. CNC-EDM-Maschinen realisieren durch Mehrachskupplung die Bearbeitung komplexer Kavitätenformen oder winziger Teile, die mit konventionellen EDM-Maschinen schwer machbar sind.

Zur Sicherung konstanter Entladungsspalt bei hoher Effizienz und stabiler Bearbeitbarkeit wird kontinuierliches Elektrodenschwenken eingesetzt. Dies erzielt gleichmäßigere Rauheit an Seiten- und Bodenflächen, erleichtert Maßkontrolle und gewährleistet hochpräzise, hochwertige Bearbeitung.

Fazit

Neben CNC-Fräsen und -Drehen bietet JTR auch EDM-Technologie für diverse kundenspezifische Formen. Mit unserer umfangreichen Fertigungserfahrung sind wir bestrebt, Kunden höchste Produktqualität und Lösungen zu bieten.