Einsteigerhandbuch: Wie bedient man eine PNC-Erodiermaschine?

Berührungslose Erosion

Funken erodieren das Material ohne mechanische Kraft, wodurch Werkzeugablenkungen und Werkstückverzerrungen vermieden werden – entscheidend für dünnwandige Formeinsätze.

Programmierbare Steuerung

PNC-Systeme speichern Umlaufstrategien, Tiefeninkremente und Oberflächenbearbeitungsstufen und ermöglichen so eine unbeaufsichtigte Bearbeitung und eine hohe Wiederholgenauigkeit bei der Serienproduktion.

Materialflexibilität

Bearbeitet jedes leitfähige Material unabhängig von der Härte – vorgehärteter Werkzeugstahl (58–62 HRC), Hartmetall, Inconel – ohne die Gefahr von Rissen oder Ausglühen.

Beginnend bei zu hohem Strom

Anfänger beginnen oft mit aggressiven Stromeinstellungen, um Zeit zu sparen, was zu Ra-Werten führt, die weit über den Spezifikationen liegen. Beginnen Sie immer mit der empfohlenen Technologietabelle der Maschine und erhöhen Sie den Strom erst, nachdem Sie die Qualität der Zwischenoberfläche überprüft haben.

Vernachlässigung der dielektrischen Wartung

Gesättigte Filter und verunreinigte Flüssigkeit erhöhen die abnormale Lichtbogenbildung von normalen 5 % auf über 30 %, was zu Lochfraß und Neugussschichtbildung führt. Ersetzen Sie die Filter alle 80–120 Stunden Schneidzeit oder wenn die Druckdifferenz die Spezifikation überschreitet.

Elektrodenverschleißkompensation wird ignoriert

Wenn der Elektrodenverschleiß nicht berücksichtigt wird, entstehen flache Hohlräume. Berechnen Sie immer den erwarteten Verschleiß (Verschleiß % × geplante Erosionstiefe) und addieren Sie ihn zur programmierten Z-Tiefe. Bei kritischen Tiefen messen Sie die Elektrodenlänge vor und nach der Grobstufe.

Schlechte Werkstückerdung

Eine lockere oder korrodierte Erdungsverbindung führt zu instabiler Entladung, ungleichmäßiger Erosion und möglichen Maschinenschäden. Überprüfen Sie jede Schicht den Erdungskabelanschluss an der Vorrichtung und am Tank. Eine saubere, direkte Verbindung zwischen Werkstück und Maschinenchassis ist selbstverständlich.

Unzureichende Spülung bei tiefen Hohlräumen

Bei einer Tiefe von mehr als 15–20 mm sammeln sich Rückstände schneller an, als dass sie durch seitliches Spülen entfernt werden können. Verwenden Sie eine Druckspülung durch die Elektrode oder programmieren Sie periodische „Sprung“-Zyklen (schnelles Z-Rückfahren und erneutes Annähern), um Späne aus tiefen Hohlräumen zu entfernen.

Überspringen der Endphase

Durch das Aufrauen entsteht eine erneut gegossene Schicht mit einer Dicke von 5–20 µm, die spröde und mikrorissig ist. Ein Endbearbeitungsdurchgang bei niedrigem Strom (2–4 A, Ton 5–15 µs) entfernt diese Schicht, verbessert die Oberflächengüte um 60–75 % und ist für Formen, die Ermüdungsbeständigkeit oder Polieren erfordern, unerlässlich.

Herstellung von Spritzgussformen

Formen mit tiefem Hohlraum, scharfen Ecken, strukturierten Oberflächen und Angusssystemen mit mehreren Anschnitten. EDM bearbeitet vorgehärtete P20- und H13-Stahleinsätze, die bei herkömmlichen Fräskräften reißen würden.

Werkzeuge für die Luft- und Raumfahrt

Wurzelprofile von Turbinenschaufeln, Halterungen für Brennkammerauskleidungen und Formwerkzeuge aus Inconel 718 und Titanlegierungen. EDM erhält die Geometrieintegrität von Materialien aufrecht, die unter Schneidwerkzeugen schnell kaltverfestigen.

Formen für medizinische Geräte

Mikrokavitäten für Katheterspitzen, Griffe chirurgischer Instrumente und Gehäuse implantierbarer Komponenten. Der berührungslose Prozess verhindert metallurgische Schäden an biokompatiblen Werkstücken aus Edelstahl und Titan.

Druckgussformen

Hochdruck-Aluminium- und Zinkdruckgusskerne und Hohlräume aus H13-Warmarbeitsstahl. Durch Funkenerosion entstehen komplexe innere Kühlkanäle und dünne Rippen, die im gehärteten Zustand nicht gefräst werden können.

Stanzformen

Progressive Stanzmatrizeneinsätze aus D2- und M2-Werkzeugstahl, bei denen EDM Stempelprofile und Formabschnitte mit scharfkantiger Geometrie bei 60 HRC ohne die Gefahr einer thermischen Rissbildung erzeugt.

Formen für elektronische Steckverbinder

Formen für Steckverbindergehäuse mit hoher Dichte und Merkmalen mit einem Stiftabstand von 0,3–0,8 mm, Mikrorippenanordnungen und Blindtaschendetails, die eine Positionierungswiederholgenauigkeit von besser als ±0,003 mm bei Werkzeugen mit mehreren Kavitäten erfordern.

F1: Was ist der Unterschied zwischen einer PNC-Erodiermaschine und einer Drahterodiermaschine?

Eine PNC-Erodiermaschine verwendet eine geformte Elektrode (Stößel), um 3D-Hohlraumformen in das Werkstück zu erodieren – ideal für Formhohlräume, Gesenktaschen und blinde Merkmale. Beim Drahterodieren wird ein dünner beweglicher Draht verwendet, um Profile und Konturen in 2D oder mit leichter Verjüngung zu schneiden, was sich am besten für Stempel, Schablonen und Teile mit durchgehender Geometrie eignet. Die Senkerodiermaschine verarbeitet komplexe 3D-Formen; Drahterodieren übernimmt das präzise 2D-Konturschneiden.

F2: Welche Oberflächengüte kann mit einer CNC-Senk-Erodiermaschine erzielt werden?

Mit einem mehrstufigen Bearbeitungsprozess (Schruppen → Vorschlichten → Schlichten) kann ein CNC-Senk-Erodiergerät mithilfe von Kupferelektroden bei niedrigen Stromeinstellungen (2–4 A, Ton 5–15 µs) eine Oberflächenrauheit von bis zu Ra 0,2–0,4 µm erreichen. Schruppstufen erzeugen typischerweise Ra 6,3–12,5 µm. Das tatsächliche Ergebnis hängt vom Elektrodenmaterial, dem Spitzenstrom, der Impulsdauer und der Spüleffektivität ab.

F3: Kann eine Senkerodiermaschine mit gehärtetem Werkzeugstahl arbeiten?

Ja – und das ist einer der Hauptvorteile der Präzisions-Erodierbearbeitung. Da der Materialabtrag elektrisch (nicht mechanisch) erfolgt, hat die Härte des Werkstücks keinen Einfluss auf den Prozess. Eine PNC-Erodiermaschine bearbeitet 62 HRC D2-Werkzeugstahl genauso effizient wie geglühten Weichstahl. Dadurch können Formenbauer die Einsätze nach der Wärmebehandlung bearbeiten und verzugsbedingte Nacharbeiten vermeiden.

F4: Wie lange dauert die Bearbeitung eines typischen Formhohlraums mit EDM?

Die Zykluszeit hängt vom Hohlraumvolumen, der erforderlichen Oberflächenbeschaffenheit und dem Elektrodenmaterial ab. Ein grober Richtwert: Eine 30 cm³ große Kavität in P20-Stahl mit Ra 3,2 µm unter Verwendung von Graphit erfordert etwa 4 bis 8 Stunden Bearbeitungszeit, einschließlich Roh- und Endbearbeitung. Größere Kavitäten oder feinere Oberflächenanforderungen verlängern die Zykluszeit proportional. Die PNC-Automatisierung ermöglicht unbeaufsichtigte Läufe über Nacht, was die tatsächliche Durchlaufzeit deutlich reduziert.

F5: Welche dielektrische Flüssigkeit sollte ich in einer PNC-Erodiererodiermaschine verwenden?

Die meisten Senkerodiermaschinen verwenden dielektrisches Öl auf Erdölbasis mit einem Flammpunkt über 70 °C (158 °F) – ersetzen Sie es niemals ohne Herstellergenehmigung durch Schneidöl, Lösungsbenzin oder Wasser. Die Dielektrizitätskonstante, Viskosität und der Flammpunkt des Öls müssen mit der Generatorkonstruktion der Maschine übereinstimmen. Verwenden Sie immer die im technischen Handbuch Ihrer Maschine angegebene dielektrische Qualität und tauschen Sie sie rechtzeitig aus, um eine gleichbleibende Entladungsleistung aufrechtzuerhalten.

F6: Ist Graphit oder Kupfer ein besseres Elektrodenmaterial für den Formenbau durch Funkenerosion?

Für die meisten Formenbau-Erodiermaschinenanwendungen wird feinkörniger Graphit bevorzugt, da er schneller zerspant, bei hohem Strom weniger verschleißt (1–3 % gegenüber 10–15 % bei Kupfer beim Schruppen) und eine angemessene Oberflächengüte erzeugt (Ra 0,4–1,6 µm). Kupfer wird dann gewählt, wenn die Anwendung die bestmögliche Oberflächengüte erfordert (Ra unter 0,3 µm) oder wenn extrem dünne Teile bearbeitet werden, bei denen die Sprödigkeit von Graphit ein Problem darstellt. Viele Werkstätten verwenden Graphit zum Schruppen und Kupfer für die kritische Endbearbeitung.