EDM vs. CNC-Bearbeitung

EDM vs. CNC-Bearbeitung: So wählen Sie das richtige Fertigungsverfahren aus

  • Startseite
  • Blog
  • EDM vs. CNC-Bearbeitung: So wählen Sie das richtige Fertigungsverfahren aus

Die Entscheidung zwischen EDM und CNC-Bearbeitung ist nicht in erster Linie eine Frage danach, welches Verfahren “besser” ist. Es handelt sich vielmehr um eine Entscheidung hinsichtlich der Herstellbarkeit. Das richtige Verfahren hängt von Material, Härte, Geometrie, Werkzeugzugang, Toleranz, Oberflächenqualität, Kosten und Ausschussrisiko ab.

CNC-Bearbeitung ist in der Regel die schnellere und wirtschaftlichere Wahl für allgemeine Fertigungsteile, äußere Konturen, prismatische Formen und Teile, bei denen Schneidwerkzeuge die erforderlichen Oberflächen erreichen können. EDM wird in der Regel gewählt, wenn das Bauteil leitfähig, hart oder empfindlich ist oder eine Geometrie aufweist, die für rotierende Werkzeuge schwer zu bearbeiten ist, wie beispielsweise scharfe Innenecken, tiefe, schmale Nuten, dünne Wände oder komplexe Hohlräume.

Bei vielen Präzisionsteilen ist weder EDM noch CNC allein die beste Lösung. Ein hybrider CNC- und EDM-Arbeitsablauf ist gängig: Mit CNC wird schnell Material abgetragen, anschließend werden kritische Merkmale per EDM fertigbearbeitet, deren mechanische Bearbeitung schwierig, zeitaufwendig oder riskant wäre.

Was „EDM vs. CNC-Bearbeitung“ für die Prozessauswahl bedeutet

Entscheiden Sie sich für EDM, wenn das Werkstück elektrisch leitfähig ist, scharfe Innenecken oder schmale, tiefe Strukturen funktional erforderlich sind oder das Teil vor der Endbearbeitung bereits gehärtet ist. Entscheiden Sie sich für CNC, wenn der Abtrag großer Materialmengen, eine weitreichende zugängliche Geometrie, 3D-Oberflächen und eine höhere Stückzuleistung wichtiger sind als eine scharfe Innengeometrie. Wählen Sie einen hybriden Arbeitsablauf, wenn CNC zugängliche Merkmale effizient vorbearbeiten kann, EDM jedoch für endgültige Details im gehärteten Zustand, dünne Abschnitte oder die Definition von Ecken erforderlich ist.

Was ist CNC-Bearbeitung?

Bei der CNC-Bearbeitung wird Material durch mechanisches Zerspanen mit programmierten Werkzeugbewegungen abgetragen. Beim Fräsen entfernt ein rotierendes Fräswerkzeug Material von einem feststehenden Werkstück. Beim Drehen dreht sich das Werkstück, während ein Werkzeug Material abträgt. CNC-Maschinen können außerdem Teile bohren, ausbohren, reiben, mit Gewinden versehen, konturieren und profilieren.

Entscheidend ist, dass es sich bei der CNC-Bearbeitung um mechanisches Zerspanen handelt. Das Werkzeug berührt das Werkstück. Dadurch ist die CNC-Bearbeitung sehr effizient, wenn das Werkzeug die zu bearbeitende Stelle erreichen kann, wenn das Material mit einer angemessenen Standzeit des Werkzeugs zerspanbar ist und wenn die Schnittkräfte das Werkstück nicht verformen.

Die CNC-Bearbeitung wird für eine Vielzahl von Werkstoffen eingesetzt, darunter Metalle, zahlreiche Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und andere bearbeitbare Materialien. Sie ist oft die erste Wahl für Gehäuse, Halterungen, Wellen, Platten, Vorrichtungen und viele Serienbauteile mit gut zugänglicher Geometrie.

Was ist die EDM-Bearbeitung?

Beim EDM wird leitfähiges Material durch kontrollierte elektrische Entladungen zwischen Werkzeug und Werkstück in einer dielektrischen Flüssigkeit abgetragen. Dieses Verfahren eignet sich hier vor allem als Alternative für harte Werkstoffe, feine Strukturen, dünne Bereiche und Geometrien, die mit mechanischen Werkzeugen nicht sauber bearbeitet werden können. Im Gegensatz zum Fräsen, Drehen oder Bohren entsteht dabei keine physikalische Schnittkraft.

Es gibt drei gängige Arten von EDM:

  • Drahterodieren, oft auch als Drahtschneiden bezeichnet, nutzt einen dünnen, sich bewegenden Draht, um Profile zu durchtrennen.
  • Beim Senk-Funkenerosion wird eine geformte Elektrode aus Graphit oder Kupfer verwendet, um einen Hohlraum oder ein Merkmal in das Werkstück zu brennen.
  • Beim Bohr-Funkenerosionsverfahren werden kleine, tiefe oder schräge Bohrungen in leitfähigen Werkstoffen hergestellt.

Bei der Standard-EDM-Bearbeitung muss das Werkstück selbst im gesamten Material elektrisch leitfähig sein, nicht nur an der Oberfläche. Beschichtungen, Zunder oder lokale Oberflächenbeschaffenheiten machen ein nichtleitendes Grundmaterial nicht zu einem geeigneten Kandidaten für die EDM-Bearbeitung. Die EDM funktioniert nur bei elektrisch leitfähigen Werkstoffen. Dazu gehören Stähle, Werkzeugstähle, Titan, Nickellegierungen, Hartmetalle, Kupferlegierungen und ähnliche Werkstoffe. Nichtleitende Kunststoffe oder Keramiken sind unter normalen EDM-Bedingungen nicht geeignet.

Warum die Entscheidung zwischen EDM und CNC Auswirkungen auf die Herstellbarkeit, die Toleranzen, die Kosten und das Ausschussrisiko hat

Die Entscheidung zwischen EDM- und CNC-Bearbeitung beeinflusst die Art und Weise, wie ein Bauteil hergestellt wird. Sie kann auch darüber entscheiden, ob die Herstellung des Bauteils überhaupt sinnvoll ist.

Einrichtung und Werkstückspannung können dazu führen, dass ein theoretisch einfaches Merkmal in der tatsächlichen Produktion zu einem Risiko wird. Bei der CNC-Bearbeitung können sich dünne, verzogene, asymmetrische oder gehärtete Teile unter dem Spannungsdruck verschieben oder ihre Bezugspunktstabilität verlieren, was zu einer Verschiebung kritischer Maße führen kann, noch bevor die Zerspanung selbst zum Hauptlimit wird. Bei der Funkenerosion hängen die Einschränkungen oft eher mit der Zugänglichkeit des Prozesses als mit der Schnittkraft zusammen, darunter Anforderungen an die Startbohrung, der Freiraum für den Drahtverlauf, die Ausrichtung der Elektrode, das Eintauchen des Werkstücks und die Spülbedingungen.

Diese tatsächlichen Fertigungsbeschränkungen bestimmen das Ausschussrisiko oft stärker als die theoretische Bearbeitbarkeit. Zu den häufigen Fehlerarten zählen Wandverformungen beim Einspannen, durch Grate verursachte Nachbearbeitungsschäden, die die Endmaße verändern, der Bruch kleiner oder langreichweitiger Werkzeuge bei der CNC-Bearbeitung, instabile Spülung, die die Konsistenz beim Erodieren beeinträchtigt, Drahtbruch in engen oder dicken Abschnitten sowie Verschleißabweichungen der Elektrode, die die Genauigkeit des Hohlraums beim Senkerodieren verringern.

Die CNC-Bearbeitung hängt vom Werkzeugdurchmesser, der Werkzeugreichweite, der Werkzeugsteifigkeit, den Schnittkräften, der Werkstückspannung und der Werkstoffhärte ab. Wenn ein Merkmal eine scharfe Innenecke, einen langen, tiefen Schlitz oder eine sehr dünne Wand erfordert, kann es bei der CNC-Bearbeitung zu Werkzeugdurchbiegung, Rattern, Gratbildung oder Werkstückverschiebungen kommen. Diese Effekte können das Ausschussrisiko erhöhen.

Die Funkenerosion unterliegt verschiedenen Einschränkungen. Sie erfordert leitfähiges Material, eine Funkenstrecke, eine geeignete Spülung sowie die richtige Draht- oder Elektrodenstrategie. Bei der Draht-Funkenerosion ist in der Regel entweder ein Kantenstart oder ein Startloch erforderlich, und der Schnitt erfolgt quer durch das Werkstück. Bei der Senk-Funkenerosion werden Elektroden benötigt, und der Elektrodenverschleiß kann die Genauigkeit beeinträchtigen, wenn er nicht kontrolliert wird.

Für Präzisionskäufer hat die Prozessentscheidung Auswirkungen auf:

  • Ob die Geometrie wie gezeichnet hergestellt werden kann
  • Ob die Toleranzen realistisch sind
  • Ob die Wärmebehandlung vor oder nach der Endbearbeitung erfolgen sollte
  • Ob eine nachträgliche Endbearbeitung erforderlich ist
  • Ob die Kosten durch die Zykluszeit, die Rüstzeit, die Werkzeuge, die Elektroden oder das Ausschussrisiko bestimmt werden

Tabelle: Kurzvergleich zwischen EDM und CNC-Bearbeitung

EntscheidungsfaktorCNC-BearbeitungEDM-Bearbeitung
MaterialverträglichkeitMetalle, viele Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und andere bearbeitbare WerkstoffeNur elektrisch leitfähige Materialien
EntfernungsmethodeMechanisches SchneidenElektroerosion
SchnittkraftVorhanden; kann zu Durchbiegung oder Rattern führenMechanische Schnittkraft nahe Null
Härte des MaterialsEine höhere Härte führt zu erhöhtem Werkzeugverschleiß und erschwert das Schneiden.Die Härte spielt eine weitaus geringere Rolle, wenn das Material leitfähig ist.
Beste GeometrieanpassungAußenkonturen, Taschen, 3D-Flächen, gedrehte Teile, allgemeine prismatische TeileScharfe Innenecken, tiefe, schmale Schlitze, gehärtete Teile, feine Profile, komplexe Hohlräume
Typischer ToleranzbereichEtwa ±0,001 bis ±0,0001 Zoll für Arbeiten mit StandardgenauigkeitBei vielen Anwendungen in der Serienfertigung liegt die Genauigkeit beim Drahterodieren häufig zwischen ±0,0001 und ±0,00005 Zoll.
Typische OberflächenrauheitRa von ca. 0,8–3,2 μm bei gängigen CNC-BearbeitungenBei der Draht- bzw. Senker-Funkenerosion können je nach Durchgang und Bearbeitungsbedingungen Rauheitswerte von etwa Ra 0,05–1,6 μm erreicht werden
GeschwindigkeitIn der Regel schneller beim Abtragen großer MaterialmengenLangsamer, insbesondere beim Schruppen
Tendenz der KostenIn der Regel niedriger bei einfachen bis mittelschweren TeilenIn vielen Fällen sind die Stückkosten höher, doch bei komplexen Bauteilen lassen sich dadurch die Gesamtkosten senken
Übliche HybridnutzungSchruppbearbeitung, Vorschlichtbearbeitung, zugängliche MerkmaleEnge Passungen, scharfe Ecken, Vertiefungen, feine Konturen

Zunächst die Machbarkeit prüfen: Lässt sich das Teil mittels EDM oder CNC fertigen?

Materialleitfähigkeit und der Einfluss der Materialhärte auf die Wahl zwischen EDM und CNC

Das Material ist das erste Kriterium für die Machbarkeit. Ist das Material nicht elektrisch leitfähig, kommt die Funkenerosion (EDM) in der Regel nicht in Frage. Die CNC-Bearbeitung kann dennoch sinnvoll sein, wenn das Material ohne Beschädigung geschnitten und fixiert werden kann.

Ist das Material leitfähig, wird die Härte zu einem entscheidenden Faktor. Mit der Funkenerosion lassen sich gehärtete Stähle und Hartmetalle bearbeiten, da das Verfahren nicht auf die Festigkeit der Schneidkante angewiesen ist. Der Funkenerosionsprozess wirkt auf die leitfähige Oberfläche ein, sodass Werkzeugverschleiß und Schnittkraft nicht dieselben Einschränkungen darstellen wie bei der CNC-Bearbeitung.

Ein Bohrer schneidet einen massiven Metallblock auf einer CNC-Fräsmaschine; während der präzisen CNC-Bearbeitung fließt Kühlflüssigkeit, während sich Metallspäne ansammeln.

CNC-Maschinen können viele harte Werkstoffe bearbeiten, doch die Zerspanungsleistung nimmt mit steigender Härte ab. Der Werkzeugverschleiß nimmt zu. Vorschübe und Drehzahlen müssen unter Umständen reduziert werden. Die Schnittkräfte und die Wärmeentwicklung lassen sich möglicherweise schwerer kontrollieren. Unter Umständen sind spezielle Werkzeuge oder Nachbearbeitungsverfahren erforderlich.

Aus diesem Grund hängt die Entscheidung für EDM oder CNC bei Bauteilen aus gehärtetem Stahl oft davon ab, wann das Bauteil wärmebehandelt wird. Ein gängiges Vorgehen ist die grobe CNC-Bearbeitung vor der Wärmebehandlung, gefolgt von EDM zur Fertigbearbeitung nach der Wärmebehandlung. Dieser Ansatz steht im Einklang mit den Empfehlungen, die im ASM-Handbuch zur Verzerrungskontrolle bei der Wärmebehandlung, wobei Maßänderungen nach dem Härten als wichtiger Faktor bei der Prozessplanung identifiziert werden. Dies kann zur Sicherung der Maßhaltigkeit beitragen, da die entscheidenden Endmaße erst dann hergestellt werden, nachdem sich das Bauteil bereits aufgrund von Verformungen durch die Wärmebehandlung verschoben hat.

Probleme beim Werkzeugzugriff in der CNC-Steuerung, die die Funkenerosion begünstigen

CNC-Werkzeuge erfordern physischen Zugang. Ein Fräser verfügt über einen Durchmesser, einen Schaft, eine Halterung und eine praktische Reichweitengrenze. Je tiefer und schmaler das gewünschte Merkmal wird, desto länger und weniger steif wird das Werkzeug. Dies erhöht das Risiko von Durchbiegung, Ruckeln, Konizität, schlechter Oberflächenqualität und Werkzeugbruch.

Zu den Problemen beim Werkzeugzugang in der CNC-Bearbeitung, die die Funkenerosion begünstigen, gehören:

  • Scharfe Innenecken, die mit einem Rundfräser nicht hergestellt werden können
  • Enge Schlitze, für die sehr kleine oder lange Fräser benötigt werden
  • Tiefe Taschen mit hohem Seitenverhältnis
  • Innenkonturen in gehärtetem Werkstoff
  • Dünne Wände, die sich unter der Schnittkraft verbiegen können
  • Kleine Strukturen, bei denen Mikrowerkzeuge leicht zerbrechen

Die EDM umgeht viele dieser mechanischen Einschränkungen, da sie keinen Druck auf das Werkstück ausübt. Mit der Drahterodierung lassen sich feine Durchgangsprofile schneiden. Mit der Senkerodierung können Hohlräume mit Details entsprechend der Elektrodenform geformt werden. Mit der Bohr-EDM lassen sich kleine oder schräge Bohrungen erstellen, bei denen herkömmliches Bohren instabil oder unpraktisch ist.

Wenn sich die Drahterodierung für die Geometrie des Werkstücks nicht eignet

Das Drahterodieren ist zwar leistungsstark, aber kein universeller Ersatz für CNC-Fräsen. Beim Drahterodieren wird mit einem sich kontinuierlich bewegenden Draht geschnitten, weshalb sich dieses Verfahren am besten für durchgehende Profile eignet. Handelt es sich bei einem Merkmal um eine Sacklöcher, eine dreidimensional geformte Oberfläche oder einen geschlossenen Hohlraum, der nicht durch das Werkstück verläuft, ist das Drahterodieren möglicherweise nicht geeignet.

Zu den üblichen Grenzwerten gehören:

  • Der Schnitt muss in der Regel die gesamte Dicke des Werkstücks durchdringen.
  • Der Draht benötigt einen Startpunkt, entweder an einer Kante oder durch ein Startloch.
  • Bei geschlossenen Innenprofilen sind Startlöcher erforderlich.
  • Komplexe 3D-Oberflächen eignen sich in der Regel besser für das CNC-Fräsen oder das Senkfunken.
  • Bei sehr dicken Werkstoffen kann die Toleranzkontrolle schwieriger sein, da sich das Drahtverhalten, die Spülung und die Konuskontrolle erschweren.
  • Die Geometrie muss den Drahtverlauf und die Funkenstrecke berücksichtigen.

Wenn sich die Drahterodierung aufgrund der Werkstückgeometrie nicht eignet, kommen möglicherweise noch Senkerodierung oder CNC-Fräsen in Frage. So eignet sich beispielsweise eine blinde Formkammer mit scharfen Stegen für die Senkerodierung, während eine flache, offene Tasche mit großzügigen Radien für das CNC-Fräsen geeignet sein kann.

Checkliste: Zeichnung, Werkstoff, Wärmebehandlungszustand, Toleranz und Oberflächenbeschaffenheit als Eingabedaten zur Überprüfung der Machbarkeit

Bevor man sich zwischen EDM und CNC-Bearbeitung entscheidet, sollte das Bauteil anhand aller Fertigungsdaten geprüft werden. Fehlende Informationen führen zu Fehlern bei der Angebotserstellung und bergen Prozessrisiken.

Verwenden Sie diese Checkliste zur Machbarkeitsprüfung:

EingabeWarum das wichtig ist
2D-ZeichnungLegt Toleranzen, Bezugssystem, Oberflächenbeschaffenheit und kritische Maße fest
3D-ModellHilft bei der Bewertung des Werkzeugzugangs, der Drahtverläufe, der Form der Kavität und der Werkstückspannung
Spezifikation des MaterialsBestätigt die Bearbeitbarkeit und die Eignung für die Funkenerosion
WärmebehandlungszustandLegt fest, ob die Endbearbeitung vor oder nach dem Härten erfolgt
Kritische ToleranzenHilft bei der Entscheidung, ob CNC, Elektroerosion, Schleifen oder ein hybrider Ansatz erforderlich ist
Anforderungen an die OberflächenbeschaffenheitBeeinflusst Schlichtdurchgänge, Schälschnitte, das Polieren oder Folgearbeiten
MindestinnenradienStellt fest, ob runde CNC-Werkzeuge den Konstruktionsanforderungen entsprechen
Tiefe und Breite der NutErmittelt Risiken hinsichtlich des Seitenverhältnisses sowohl bei CNC- als auch bei EDM-Verfahren
WandstärkeHilft bei der Beurteilung von Durchbiegung, Klemmgefahr und Ausschussrisiko
MengeVerändert das Gleichgewicht zwischen Rüstkosten, Zykluszeit und Wiederholgenauigkeit

So funktionieren EDM und CNC: Die wichtigsten Prinzipien hinter den Kompromissen

CNC-Fräsen und -Drehen: mechanische Zerspanung, Werkzeugdurchmesser, Schnittkraft und Werkzeugreichweite

Beim CNC-Fräsen und -Drehen werden Späne abgetragen. Die Schneidkante schneidet Material vom Werkstück ab. Das ist effizient, erzeugt jedoch Kräfte. Diese Kräfte müssen vom Werkzeug, der Spannvorrichtung, der Maschine und dem Werkstück aufgefangen werden.

Der Werkzeugdurchmesser beeinflusst die kleinste Struktur, die bearbeitet werden kann. Mit einem runden Fräser lässt sich keine perfekt scharfe Innenecke erzielen. Es bleibt ein Radius zurück. Ein kleinerer Fräser kann den Radius verringern, doch kleinere Werkzeuge sind weniger steif und bruchanfälliger.

Die Reichweite des Werkzeugs spielt eine Rolle, da sich lange Werkzeuge stärker verbiegen als kurze. Tiefe Taschen und Nuten erfordern oft den Einsatz langer Fräser. Dies kann sich auf die Toleranz, die Geradheit der Wand und die Oberflächengüte auswirken.

Einfach ausgedrückt: CNC funktioniert am besten, wenn der Fräser kurz, steif und gut abgestützt ist und das Bearbeitungsmerkmal direkt erreichen kann.

Drahterodieren im Vergleich zum CNC-Fräsen: Funkenstrecke, Startlöcher, Durchstichprofile und keine Schnittkräfte

Beim Drahterodieren wird ein dünner Draht als Elektrode verwendet. Der Draht berührt das Werkstück nicht. Ein kontrollierter Funke springt über einen kleinen Spalt und trägt Material ab. Die Maschine steuert den Drahtverlauf, und der Schnitt folgt dem programmierten Profil.

Im Vergleich zum CNC-Fräsen weist das Drahterodieren einige wesentliche Unterschiede auf:

  • Da hier eine Funkenstrecke zum Einsatz kommt, ist eine Kompensation erforderlich.
  • Es entstehen Durchstiche statt Blindtaschen.
  • Für geschlossene Innenformen sind Startlöcher erforderlich.
  • Es erzeugt kaum oder gar keine mechanische Schnittkraft.
  • Es kann enge Toleranzen bei harten, leitfähigen Werkstoffen einhalten.
  • Beim Abtragen großer Materialmengen ist dieses Verfahren langsamer als das CNC-Fräsen.

Aus diesem Grund ist die Entscheidung zwischen Drahterodieren und CNC-Fräsen oft eine Frage der Detailgestaltung. Auch bei einem gefrästen Bauteil kann für einen schmalen Schlitz, ein Innenprofil oder ein dünnwandiges Detail noch Drahterodieren erforderlich sein.

Nahaufnahme einer an einer Werkzeugmaschine montierten Metallspindel, die eine mit CNC-Maschinen für den industriellen Werkzeugbau präzise bearbeitete Hohlwelle mit Gewinde zeigt.

Senk-EDM vs. CNC bei der Bearbeitung komplexer Kavitäten und elektrodenbasierter Geometrien

Beim Senkfunkenerodieren wird eine Elektrode verwendet, die die Form des gewünschten Merkmals hat. Die Elektrode wird in das leitfähige Werkstück eingeführt, während Funken das Material abtragen. Der Hohlraum nimmt die Form an, die durch die Elektrode und die Maschinenbewegung entsteht.

Beim Vergleich von EDM und CNC für die Bearbeitung komplexer Kavitäten spricht oft ein hybrider Ansatz dafür. Mit CNC lassen sich Kavitäten schnell grob und vorbearbeiten, insbesondere vor der Wärmebehandlung. Mit Senk-EDM können dann scharfe Ecken, Rippen, tiefe Details und Bereiche, die mit Fräswerkzeugen nicht erreichbar sind, endbearbeitet werden.

Das Senkfunkenerodieren wird häufig bei Formen, Matrizen und Kavitäten eingesetzt, da sich mit der Elektrode Geometrien realisieren lassen, für die sonst sehr kleine, lange oder empfindliche Fräser erforderlich wären. Der Nachteil dabei ist, dass die Elektroden konstruiert, gefertigt, geprüft und auf Verschleiß kompensiert werden müssen.

EDM-Bohren im Vergleich zum herkömmlichen Bohren bei kleinen, tiefen oder schrägen Bohrungen

Herkömmliches Bohren funktioniert gut, wenn Bohrungsdurchmesser, Tiefe, Material und Winkel innerhalb der normalen Schnittgrenzen liegen. Probleme treten auf, wenn die Bohrungen sehr klein, sehr tief oder stark geneigt sind oder sich in gehärteten oder hitzebeständigen Werkstoffen befinden.

Mit der Bohr-Funkenerosion lassen sich kleine, tiefe oder schräge Bohrungen in leitfähigen Werkstoffen herstellen, ohne dass dabei das Abdriften des Bohrers, hohe Schnittkräfte oder das Risiko eines Werkzeugbruchs auftreten. Dieses Verfahren wird häufig dort eingesetzt, wo ein herkömmlicher Bohrer instabil wäre oder wo eine Startbohrung für die Drahterosion benötigt wird.

Der Nachteil ist die Geschwindigkeit. Wenn ein Standardbohrer das Loch präzise und schnell bohren kann, ist das CNC-Bohren in der Regel wirtschaftlicher. Das Bohren mit Elektroerosion (EDM) kommt zum Einsatz, wenn das Bohren mit herkömmlichen Verfahren nicht praktikabel ist.

Vorteile und Einschränkungen nach technischen Entscheidungsfaktoren

EDM vs. CNC bei Bauteilen mit engen Toleranzen

Die Wahl zwischen EDM und CNC für Teile mit engen Toleranzen hängt von der Geometrie, dem Werkstoff und der Art der Merkmale ab. Mit beiden Verfahren lassen sich Präzisionsteile herstellen. Typische Toleranzen bei der CNC-Bearbeitung für allgemeine Präzisionsarbeiten liegen oft im Bereich von ±0,001 bis ±0,0001 Zoll. Bei der Drahterodierung lassen sich in vielen Produktionsanwendungen häufig Toleranzen von ±0,0001 bis ±0,00005 Zoll einhalten. ISO-Prüfnormen Für Drahterodiermaschinen werden spezifische Methoden zur Genauigkeitsüberprüfung für EDM-Systeme definiert, die in der Präzisionsfertigung zum Einsatz kommen.

Der Unterschied liegt nicht nur in der Stückzahl. Das EDM-Verfahren ist bei harten, empfindlichen oder komplex geformten leitfähigen Bauteilen in der Regel stabiler, da dabei keine mechanischen Schnittkräfte entstehen. Auch mit CNC lassen sich enge Toleranzen erreichen, doch müssen Werkzeugverschleiß, Durchbiegung, Wärmeentwicklung, Spannvorrichtungen und die kumulierten Einrichtungsfehler möglicherweise genauer kontrolliert werden.

Für ebene Präzisionsflächen oder runde Elemente eignet sich das Vorrichtenschleifen, CNC-Schleifen, oder auch andere Bearbeitungsverfahren können mit der Elektroerosion konkurrieren. Bei der Entscheidung zwischen CNC-Schleifen und Elektroerosion im Vorrichtungsbereich wird das Schleifen oft in Betracht gezogen, wenn das Ziel eine präzisionsgeschliffene Oberfläche ist und der Zugang für die Schleifscheibe gegeben ist. Die Elektroerosion wird oft bevorzugt, wenn es vor allem um Innenkonturen, scharfe Ecken, Hohlräume oder Profile geht, die für eine Schleifscheibe schwer zu erreichen sind.

Einschränkungen beim CNC-Fräsen bei scharfen Innenecken

Die Einschränkungen beim CNC-Fräsen scharfer Innenecken ergeben sich aus der Form des Fräsers. Schaftfräser sind rund, sodass sie einen Radius hinterlassen, der mindestens dem Werkzeugradius entspricht, sofern kein anderes Verfahren zum Einsatz kommt.

Konstruktionen, die scharfe Innenecken erfordern, führen häufig zu höheren CNC-Kosten, da der Betrieb möglicherweise sehr kleine Fräser, zusätzliche Rüstvorgänge, eine Nachbearbeitung oder Elektroerosion benötigt. In manchen Fällen lassen sich die in der Zeichnung vorgegebenen Toleranzen und Anforderungen an die Ecken möglicherweise nicht allein durch CNC-Fräsen erfüllen.

Wenn die Ecke keine Auswirkungen auf die Funktion hat, kann die Wahl eines größeren Innenradius die Kosten und die Vorlaufzeit senken. Ist die Ecke funktionsrelevant, wie beispielsweise bei einem Matrizen-Einsatz oder einem Formdetail, ist die Funkenerosion möglicherweise das bessere Verfahren.

Unterschiede in der Oberflächenbeschaffenheit zwischen Elektroerosion und CNC-Bearbeitung

Die Unterschiede in der Oberflächengüte zwischen Elektroerosion und CNC-Bearbeitung hängen von den Prozessparametern ab. Typische CNC-Bearbeitungen ergeben oft eine Ra-Rauheit von etwa 0,8–3,2 μm. Bei der Elektroerosion können je nach Durchgängen und Bedingungen Ra-Werte von etwa 0,05–1,6 μm erreicht werden, wobei viele serienmäßige Elektroerosionsoberflächen häufig im Bereich von Ra 0,2–0,8 μm liegen.

EDM bedeutet nicht immer eine spiegelglatte Oberfläche. Ein Standard-EDM-Durchgang kann eine matte, strukturierte Oberfläche hinterlassen. Für feinere Oberflächen sind unter Umständen Abtragungsdurchgänge, langsamere Einstellungen oder Polieren erforderlich. Auch die CNC-Endbearbeitung kann bei gut zugänglichen Bauteilen mit geeigneten Werkzeugen, Endbearbeitungsschnitten und stabilen Aufspannungen sehr gute Oberflächen erzielen.

EDM kann je nach Einstellungen und Material eine Umschmelzschicht – manchmal auch als „weiße Schicht“ bezeichnet – sowie eine Wärmeeinflusszone hinterlassen. Dies ist bei ermüdungskritischen, abdichtenden, verschleißanfälligen oder polierkritischen Oberflächen von Bedeutung, da Mikrorisse, eine veränderte Oberflächenbeschaffenheit oder der anschließende Nachbearbeitungsaufwand zu entscheidenden Faktoren werden können. Wenn EDM für eine kritische Oberfläche gewählt wird, sollte geprüft werden, ob Feinschleifgänge, Polieren, Schleifen oder eine Überprüfung der Oberflächenintegrität erforderlich sind.

Die praktische Entscheidung hängt von den jeweiligen Merkmalen ab. EDM kann bei feinen inneren Merkmalen und komplexen leitfähigen Teilen vorteilhaft sein. CNC eignet sich möglicherweise besser für große, gut zugängliche Oberflächen, bei denen Werkzeugspuren akzeptabel oder leicht zu polieren sind.

Risiken der Gratbildung bei CNC-Bearbeitung im Vergleich zur Funkenerosion

Beim CNC-Schneiden können Grate entstehen, da das Werkzeug das Material physisch abschert. Grate treten häufig an Schlitzausläufen, Lochkanten, dünnen Kanten und sich kreuzenden Strukturen auf. Das Entgraten kann zusätzlichen Arbeitsaufwand verursachen, die Maße beeinflussen und bei kleinen Präzisionsstrukturen ein Risiko darstellen.

Beim EDM ist das Gratrisiko deutlich geringer, da das Material abgetragen und nicht abgeschert wird. Dies ist ein Grund, warum das EDM-Verfahren für filigrane Präzisionsmerkmale bei Bauteilen für die Medizin- und Luftfahrtindustrie eingesetzt wird. Die Gratkontrolle kann von entscheidender Bedeutung sein, wenn lose Grate, Kantenbeschädigungen oder manuelles Entgraten nicht akzeptabel sind.

Je nach Einstellungen und Anwendungsanforderungen kann die EDM-Bearbeitung dennoch zu Problemen hinsichtlich der Oberflächenintegrität führen, wie beispielsweise einer Umschmelzschicht. Bei ermüdungskritischen oder stark beanspruchten Bauteilen sollte der Oberflächenzustand überprüft werden, anstatt davon auszugehen, dass die EDM-Bearbeitung automatisch eine einwandfreie Oberfläche ergibt.

Häufige Fehlerarten, Qualitätsrisiken und Konstruktionsfallen

Herausforderungen bei der Bearbeitung tiefer, schmaler Nuten mit CNC oder EDM

Die Herausforderungen bei der Bearbeitung tiefer, schmaler Nuten mit CNC oder EDM sind je nach Verfahren unterschiedlich.

Beim CNC-Fräsen erfordern tiefe, schmale Nuten kleine, lange Werkzeuge. Diese Werkzeuge neigen leichter zu Durchbiegung, Rattern, Verschleiß und Bruch. Auch die Spanabfuhr kann unzureichend sein. Die Folge können konische Wände, eine schlechte Oberflächengüte oder Toleranzüberschreitungen sein.

Beim Drahterodieren lassen sich tiefe Nuten präzise bearbeiten, sofern es sich um einen Durchschnitt handelt und die Spülung stabil ist. Sehr dicke Werkstoffe können jedoch die Drahtführung, die Konussteuerung und die Spülung erschweren. Beim Senkerodieren lassen sich Blindnuten herstellen, allerdings müssen dabei der Elektrodenverschleiß und die Spülung berücksichtigt werden.

Eine häufige Falle bei der Konstruktion besteht darin, anzunehmen, dass ein “Schlitz” automatisch einen einfachen Fertigungsprozess bedeutet. Die Breite und Tiefe des Schlitzes, ob es sich um einen Blind- oder Durchgangsschlitz handelt, die Materialhärte und die Toleranz spielen dabei allesamt eine Rolle.

Ein männlicher Techniker in einem blauen Polohemd notiert Produktionsdaten auf einem Klemmbrett, während er ein laufendes vertikales CNC-Bearbeitungszentrum mit fließendem Kühlmittel beobachtet.

Das beste Verfahren für dünnwandige Präzisionsteile: EDM oder CNC?

Welches Verfahren für dünnwandige Präzisionsteile besser geeignet ist – EDM oder CNC –, hängt davon ab, ob die Wand den Schnitt- und Spannkräften standhalten kann. Dünne Wände können sich unter den Belastungen beim Fräsen oder Drehen verformen. Außerdem können sie vibrieren, rattern oder sich in der Spannvorrichtung verschieben.

EDM wird häufig für die Endbearbeitung dünnwandiger Strukturen in leitfähigen Werkstoffen bevorzugt, da dabei kein Druck auf das Werkstück ausgeübt wird. Mit Draht-EDM lassen sich Profile und Nuten mit geringer mechanischer Belastung schneiden. Dadurch können Ausschuss und Maßabweichungen bei empfindlichen Bauteilen reduziert werden.

CNC kann dennoch die bessere Wahl sein, wenn die Wand dick genug ist, das Material leicht zu schneiden ist und die Geometrie eher ein 3D-Fräsen als Durchschnittsprofile erfordert. Eine gängige Vorgehensweise besteht darin, beim CNC-Schruppen Stützmaterial stehen zu lassen und anschließend mittels Elektroerosion oder leichter Schlichtschnitte die Endmaße zu erzielen.

Auswirkungen des Elektrodenverschleißes auf die Genauigkeit der Senk-EDM

Die Auswirkungen des Elektrodenverschleißes auf die Genauigkeit beim Senker-Funkenerosionieren sind ein wesentlicher Aspekt bei der Planung dieses Verfahrens. Die Elektrode wird während der Bearbeitung ebenso wie das Werkstück abgetragen. Wird der Verschleiß nicht berücksichtigt, kann die Kavität zu klein, zu groß, konisch oder ungleichmäßig ausfallen.

Die Betriebe steuern den Elektrodenverschleiß durch die Wahl des Elektrodenmaterials, die Maschineneinstellungen, Vor- und Fertigbearbeitungselektroden, Kompensation und Kontrolle. Komplexe Hohlräume erfordern unter Umständen mehrere Elektroden. Feine Details erfordern möglicherweise separate Fertigbearbeitungselektroden.

Aus diesem Grund ist das Senkerodieren zwar sehr präzise, aber nicht einfach. Die Gestaltung der Elektrode und die Verschleißplanung wirken sich auf Toleranzen, Oberflächengüte, Kosten und Durchlaufzeit aus.

Bedenken hinsichtlich der Maßhaltigkeit bei der Funkenerosion im Vergleich zum Fräsen nach der Wärmebehandlung

Bedenken hinsichtlich der Maßhaltigkeit beim Funkenerosionsschleifen im Vergleich zum Fräsen nach der Wärmebehandlung sind oft ausschlaggebend für die Wahl des Fertigungsverfahrens. Durch die Wärmebehandlung können sich Bauteile verziehen. Wird ein Bauteil zunächst vollständig im weichen Zustand CNC-bearbeitet und anschließend wärmebehandelt, können sich kritische Maße verschieben.

Die CNC-Bearbeitung von gehärtetem Material ist in vielen Fällen möglich, allerdings können dabei der Werkzeugverschleiß und die Schnittkräfte zunehmen. Dünne oder empfindliche gehärtete Teile lassen sich unter Umständen nur schwer spannen und ohne Verschiebung bearbeiten.

EDM wird häufig nach der Wärmebehandlung eingesetzt, da damit gehärtete, leitfähige Teile mit geringem mechanischem Kraftaufwand bearbeitet werden können. Daher eignet sich dieses Verfahren besonders für Werkzeuge, Matrizen-Einsätze, Stempel und Präzisionsbauteile, bei denen die Endabmessungen nach dem Härten beibehalten werden müssen.

Kosten-, Toleranz- und Vorlaufzeit-Faktoren

Kostenfaktoren beim Drahterodieren im Vergleich zum CNC-Fräsen

Zu den Kostenfaktoren beim Drahterodieren im Vergleich zum CNC-Fräsen zählen Zykluszeit, Rüstzeit, Verbrauchsmaterialien, Toleranz, Werkstoff und Geometrie. Das CNC-Fräsen ist in der Regel schneller, wenn es um den Abtrag großer Materialmengen und allgemeine Konturen geht, sodass es bei einfachen oder mäßig komplexen Teilen oft geringere Stückkosten verursacht.

Das Drahterodieren ist in der Regel langsamer. Auch hier kommen Draht und dielektrische Systeme zum Einsatz, und es sind unter Umständen Startlöcher erforderlich. Mehrere Schabdurchgänge verlängern die Bearbeitungszeit, wenn engere Toleranzen oder eine feinere Oberflächengüte gefordert sind.

EDM kann die Gesamtkosten nach wie vor senken, wenn bei der CNC-Bearbeitung Spezialwerkzeuge, zahlreiche Rüstvorgänge, empfindliche Fräser, aufwendiges Entgraten oder ein hohes Ausschussrisiko erforderlich wären. Zu den Konstruktionsmerkmalen, die bei EDM und CNC zu höheren Kosten führen, zählen tiefe, schmale Strukturen, enge Toleranzen an unkritischen Oberflächen, schlechte Zugänglichkeit, scharfe Innenecken und unklare Anforderungen an die Oberflächenqualität.

Typische Toleranzbereiche bei EDM und CNC für Präzisionsteile

Typische Toleranzbereiche sollten als Planungswerte und nicht als Garantien betrachtet werden. Die Toleranzfähigkeit hängt in hohem Maße von der Art des Merkmals, der Teiledicke, der Prüfmethode und der Temperaturregelung ab – nicht nur von der Maschinenklasse. Profilgenauigkeit, Bohrungslage, Wandgeradheit, Dickenkontrolle, Form der Hohlräume und das Verhalten der Drahtverjüngung in dickeren Abschnitten sollten separat geprüft werden, bevor zwei Prozessabläufe als gleichwertig betrachtet werden. Enge Toleranzen sollten zusammen mit einer praktischen Prüfmethode wie KMG, Antastung, optischer Prüfung oder Oberflächenmesstechnik angegeben werden.

Nach Angaben von ISO 10791-7:2020, Die Genauigkeit von Bearbeitungszentren sollte anhand standardisierter Prüfbedingungen und fertiger Prüfstücke bewertet werden und nicht allein anhand der Maschinenspezifikationen. Diese Norm definiert Methoden zur Genauigkeitsbewertung von Bearbeitungszentren, einschließlich Prüfungen zur Überprüfung der Leistungsfähigkeit von CNC-Fräs- und Bohrmaschinen unter kontrollierten Bedingungen. Daher sollten CNC-Toleranzangaben unter Berücksichtigung der Werkstückgeometrie, der Prozessbedingungen und der Prüfverfahren betrachtet werden, anstatt sich ausschließlich auf die nominelle Maschinengenauigkeit zu verlassen.

Bei der Standard-Präzisions-CNC-Fräs- und Drehbearbeitung werden für durchführbare Bearbeitungen üblicherweise Toleranzen im Bereich von ±0,001 bis ±0,0001 Zoll angegeben. Bei der Drahterodierung sind Toleranzen im Bereich von ±0,0001 bis ±0,00005 Zoll in vielen Präzisionsanwendungen üblich.

Die tatsächliche Toleranz hängt ab von:

  • Teileabmessungen und -dicke
  • Materialbeständigkeit
  • Wärmebehandlungszustand
  • Geometrie der Merkmale
  • Maschinenzustand
  • Vorrichtungen
  • Temperaturregelung
  • Methode der Inspektion
  • Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit

Für Einkäufer lautet die entscheidende Frage nicht nur: “Kann der Fertigungsprozess diese Toleranz einhalten?”, sondern auch, ob jede Toleranz in der Zeichnung wirklich so eng sein muss. Enge Toleranzen bei nicht funktionsrelevanten Maßen verursachen zusätzliche Kosten, ohne die Leistung zu verbessern.

Toleranzgrenzen beim Drahterodieren von dicken Werkstoffen

Die Toleranzgrenzen beim Drahterodieren von dicken Werkstoffen ergeben sich aus dem Verhalten des Drahtes, der Spülung, thermischen Effekten und der Konussteuerung. Je dicker das Material wird, desto schwieriger wird es, über die gesamte Schnitttiefe hinweg die gleichen Bedingungen aufrechtzuerhalten.

Das Drahterodieren kann auch bei dicken, leitfähigen Werkstoffen präzise sein, allerdings wird das Prozessfenster dabei enger. Möglicherweise sind mehrere Durchgänge, eine Konusausgleichung, eine stabile Spülung und eine sorgfältige Einrichtung erforderlich. Dies verursacht zusätzlichen Zeit- und Kostenaufwand.

Bei dicken Bauteilen sollten Einkäufer festlegen, welche Maße über die gesamte Dicke hinweg kritisch sind und welche weniger kritisch sind. Dies hilft dem Hersteller bei der Wahl der richtigen Schneidstrategie und des richtigen Prüfplans.

Abwägung der Durchlaufzeiten zwischen Elektroerosion und CNC-Bearbeitung

Die Kompromisse bei der Durchlaufzeit zwischen Elektroerosion und CNC-Bearbeitung hängen sowohl von der Rüstzeit als auch von der Bearbeitungszeit ab. Die CNC-Bearbeitung ist oft die bessere Wahl, wenn die Geometrie gut zugänglich ist und das Materialabtragungsvolumen hoch ist. Sobald Werkzeuge, Spannvorrichtungen und Programme bereitstehen, lassen sich viele Teile schnell vor- und fertigbearbeiten.

EDM kann die Vorlaufzeit verlängern, da der Schneidvorgang langsamer ist und beim Senker-EDM unter Umständen die Konstruktion und Fertigung von Elektroden erforderlich ist. Beim Drahterodieren sind möglicherweise Startlöcher und Vorbearbeitungsdurchgänge erforderlich. Diese Schritte nehmen Zeit in Anspruch.

Ein hybrider Fräsweg kann die Durchlaufzeit bei schwierigen Werkstücken verkürzen, wenn dadurch fehlgeschlagene CNC-Versuche, Verzögerungen durch Spezialfräser, Nacharbeit oder Ausschuss vermieden werden. Der auf dem Papier schnellste Prozess ist nicht immer der schnellste Fräsweg, wenn die Werkstückgeometrie risikobehaftet ist.

Anwendungsbereiche: Wann sich EDM, CNC oder ein hybrider Arbeitsablauf in der Regel als die beste Lösung erweisen

Die Wahl zwischen EDM und CNC für Bauteile aus gehärtetem Stahl

Die Entscheidung zwischen EDM und CNC bei Bauteilen aus gehärtetem Stahl hängt in erster Linie von der Zugänglichkeit der Merkmale und den Toleranzen ab. Bei einem Stempel aus gehärtetem Werkzeugstahl mit funktionalen Innenecken ist häufig eine CNC-Schruppbearbeitung gefolgt von Draht- oder Senker-EDM für die Endbearbeitung vorzuziehen. Ein Aluminiumgehäuse mit offenen 3D-Oberflächen spricht in der Regel für CNC, während bei einem dünnwandigen, leitfähigen Bauteil die Entscheidung eher auf EDM fallen kann, wenn Verformungen durch Schnittkräfte das Hauptrisiko darstellen. Bei einfachen Teilen in Großserie ist eine CNC-Optimierung meist vorzuziehen, während bei einem einmalig gefertigten Einsatz aus gehärtetem Stahl oft EDM die richtige Wahl ist, wenn Geometrie oder die Endbearbeitung im gehärteten Zustand ausschlaggebend sind.

CNC-Bearbeitung ist bei gehärtetem Stahl möglich, allerdings müssen Schnittkräfte, Werkzeugverschleiß und Wärmeentwicklung unter Kontrolle gehalten werden. Die Funkenerosion (EDM) wird häufig für Endprofile, Nuten, Innenkonturen und enge Passungen nach der Wärmebehandlung bevorzugt.

Bei einem gehärteten Stempel oder Matrizen-Einsatz können mit dem Drahterodieren nach der Wärmebehandlung die endgültigen Innen- und Außenprofile geschnitten werden. Dadurch lässt sich der Arbeitsablauf vermeiden, bei dem zunächst eine CNC-Bearbeitung des weichen Materials erfolgt, anschließend eine Wärmebehandlung und schließlich das Zurückschleifen auf Maß.

Bei einem gehärteten Block mit einfachen Außenflächen und zugänglichen Bohrungen kann das CNC-Hartfräsen oder -Schleifen praktischer sein. Die Entscheidung hängt von der Art der Merkmale ab, nicht allein vom Werkstoff.

Ordentlich angeordnete Charge symmetrischer Präzisionsmetallwellen, die mittels CNC-Drehen gefertigt wurden und über gleichmäßige, abgestufte Nuten für den Einsatz in mechanischen Baugruppen verfügen.

Wann die Senkerodierbearbeitung gegenüber der CNC-Bearbeitung bei Formen, Matrizen und Kavitäten vorzuziehen ist

Bei Formen, Matrizen und Kavitäten wird die Senk-Funkenerosion der CNC-Bearbeitung vorgezogen, wenn die Geometrie scharfe Innenecken, tiefe Rippen, schmale Details oder schwer zugängliche Oberflächen aufweist. Mit der CNC-Bearbeitung lässt sich Material zwar schnell abtragen, doch der Werkzeugdurchmesser und die Reichweite schränken die Detailgenauigkeit ein.

Ein typischer Fertigungsablauf für Formhohlräume umfasst das Schruppen und Vorschlichten mittels CNC, gegebenenfalls eine Wärmebehandlung sowie das Senk-Funkenerosion für die Endbearbeitung. Auf diese Weise lassen sich Eckenradien und tiefe Strukturen erzielen, die mit Rundfräswerkzeugen in einer einzigen Aufspannung nicht realisierbar sind.

Der Kompromiss liegt in der Elektrodenbearbeitung. Wenn der Hohlraum mit akzeptablen Radien und einer akzeptablen Oberflächengüte gefräst werden kann, ist die CNC-Bearbeitung möglicherweise schneller und kostengünstiger. Weist der Hohlraum jedoch funktionsrelevante scharfe Details auf, kann eine Funkenerosion erforderlich sein.

Warum EDM für filigrane Präzisionsdetails bei Bauteilen für die Medizin- und Luftfahrtindustrie eingesetzt wird

EDM wird für filigrane Präzisionsstrukturen eingesetzt, da dabei nur sehr geringe mechanische Kräfte entstehen und das Gratbildungsrisiko gering ist. Dies ist besonders vorteilhaft bei dünnen Abschnitten, feinen Schlitzen, Mikrobohrungen und harten Legierungen.

Bei Bauteilen für die Medizin- und Luftfahrtindustrie können kleine Grate, Kantenbeschädigungen oder Werkzeugspuren ein ernstes Problem darstellen. Die Funkenerosion (EDM) kann Werkzeugbruch und manuelles Entgraten bei schwer zu fräsenden Strukturen reduzieren. Außerdem kann sie dazu beitragen, die Wiederholgenauigkeit bei empfindlichen leitfähigen Bauteilen zu gewährleisten.

Das bedeutet jedoch nicht, dass die Funkenerosion (EDM) für diese Branchen immer das beste Verfahren ist. Viele Teile für die Medizin- und Luftfahrtindustrie werden CNC-gefräst. Die Funkenerosion kommt dort zum Einsatz, wo Schnittkräfte, die Gratbildung oder die Geometrie den Einsatz von CNC-Verfahren riskant machen.

Wann sich die CNC-Bearbeitung besser für allgemeine Fertigungsteile eignet

Die CNC-Bearbeitung eignet sich in der Regel besser für allgemeine Fertigungsteile mit gut zugänglicher Geometrie, moderaten Toleranzen und gut zerspanbaren Werkstoffen. Sie ermöglicht einen schnelleren Materialabtrag und eignet sich gut für prismatische Teile, Drehteile, Gehäuse, Halterungen, Platten, Wellen und viele Vorrichtungen.

CNC ist außerdem die bessere Wahl, wenn das Material nicht leitfähig ist, wenn das Bauteil dreidimensional geformte Oberflächen erfordert oder wenn die durchgeschnittene EDM-Geometrie nicht zum Entwurf passt.

Bei größeren Stückzahlen bietet die CNC-Bearbeitung oft einen Kostenvorteil, da die Zykluszeiten kürzer sind. Für ausgewählte Merkmale kann zwar weiterhin die Funkenerosion zum Einsatz kommen, doch der Einsatz dieser Verfahren für jedes einzelne Merkmal kann die Kosten und Durchlaufzeiten erhöhen, ohne die Funktion zu verbessern.

Entscheidungshilfe: Wie wählt man zwischen EDM, CNC oder CNC + EDM?

Wann ist EDM besser als die CNC-Bearbeitung?

EDM ist der CNC-Bearbeitung vorzuziehen, wenn das Werkstück leitfähig ist und die größten Risiken in der Geometrie, der Härte oder der Krafteinwirkung liegen. Beispiele hierfür sind gehärteter Werkzeugstahl, scharfe Innenecken, tiefe, schmale Nuten, dünnwandige Profile, feine Innenkonturen und komplexe Hohlräume.

EDM ist auch dann nützlich, wenn nach der Wärmebehandlung eine Bearbeitung erforderlich ist, um die Endmaße zu kontrollieren. Es kann Ausschuss reduzieren, wenn die Schnittkräfte das Werkstück verformen oder beschädigen würden.

Die wichtigsten Einschränkungen sind die Leitfähigkeit, die Geschwindigkeit, der Zugang zu Elektroden oder Drähten, Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit sowie die Geometrieform.

Kann die EDM-Bearbeitung die CNC-Bearbeitung vollständig ersetzen?

Die Elektroerosion kann die CNC-Bearbeitung nicht vollständig ersetzen. Bei der Elektroerosion erfolgt der Materialabtrag langsamer, und sie eignet sich nicht für nichtleitende Werkstoffe. Die Drahterosion ist hauptsächlich ein Durchschneideverfahren, und die Senkerosion erfordert Elektroden.

CNC ist nach wie vor das Hauptverfahren für viele allgemeine Bauteile, da es schneller und flexibler ist und sich für eine breite Palette von Werkstoffen eignet. In vielen Präzisionsfertigungsprozessen ergänzen sich CNC und EDM gegenseitig, anstatt direkt miteinander zu konkurrieren.

Wie sollten Einkäufer Angebote für EDM und CNC vergleichen?

Käufer sollten Angebote für EDM- und CNC-Bearbeitung nicht nur anhand des Stückpreises vergleichen. Ein niedrigerer Preis kann ein höheres Risiko mit sich bringen, wenn der Prozess an seine Grenzen stößt.

Bitte überprüfen Sie folgende Punkte:

  • Ist das vorgeschlagene Verfahren auf das Material und den Wärmebehandlungszustand abgestimmt?
  • Werden scharfe Innenecken bearbeitet, ausgebrannt oder mit Radien neu gestaltet?
  • Werden enge Toleranzen nur dort angewendet, wo sie erforderlich sind?
  • Sind die erforderlichen Schabvorgänge, Elektroden, Entgratungen oder Polierarbeiten im Angebot enthalten?
  • Gibt es eine Lösung für dünne Wände, tiefe Nuten und Verformungen der Bauteile?
  • Sind die Prüfverfahren für die Toleranz geeignet?
  • Umfasst die Vorlaufzeit die Herstellung der Elektroden oder die Arbeiten am Startloch?

Bei einem guten Vergleich werden Kosten, Toleranzrisiko, Vorlaufzeit, Endbearbeitung und Ausschussrisiko gemeinsam abgewogen.

Entscheidungsmatrix: EDM, CNC oder hybrider CNC- und EDM-Workflow

TeilbedingungWahrscheinlich die beste VorgehensweiseGrund
Nichtleitendes MaterialCNCEDM ist unter normalen Bedingungen nicht geeignet.
Aluminiumgehäuse mit offenen Aussparungen und moderaten ToleranzenCNCSchneller Materialabtrag und guter Zugang für das Werkzeug
Stempel aus gehärtetem Werkzeugstahl mit InnenprofilDrahterodierenPräzise Profilkontrolle nach der Wärmebehandlung
Formhohlraum mit scharfen InnenrippenCNC + Senk-FunkenerosionCNC entfernt das überschüssige Material; EDM sorgt für die Feinarbeit
Dünnes leitfähiges Bauteil mit schmalen SchlitzenDrahterodierenEine geringe Schnittkraft verringert das Risiko einer Durchbiegung
Tiefer Blindhohlraum in gehärtetem WerkstoffSinker EDMDie Elektrode kann Geometrien bilden, die mit Fräswerkzeugen nicht erreichbar sind
Kleine, tief angewinkelte Bohrungen in HartmetallLochbohr-FunkenerosionVerringert das Verlaufen des Bohrers und das Risiko von Werkzeugbruch
Große, präzise, ebene Flächen mit Zufahrt für LKWsSchleifen oder CNC, manchmal auch FunkenerosionHängt von den Anforderungen an die Oberfläche, den Zugang und die Toleranzen ab
Einfache Metallteile in großen StückzahlenCNCIn vielen Fällen kürzere Durchlaufzeiten und geringere Kosten pro Teil
Dickes, durchgeschnittenes, leitfähiges Profil mit engen ToleranzenDraht-EDM mit RückblickMachbar, allerdings kann die Dicke die Toleranz und die Lieferzeit beeinflussen

Kurz gesagt: Entscheiden Sie sich für CNC, wenn das Bauteil gut zugänglich ist, sich das Material gut zerspanen lässt und es auf Geschwindigkeit ankommt. Entscheiden Sie sich für EDM, wenn leitfähiges Material, Härte, scharfe Details, dünne Wandstärken oder der Zugang für das Werkzeug das mechanische Zerspanen zu einem Risiko machen. Entscheiden Sie sich für CNC + EDM, wenn das Bauteil sowohl großflächige Geometrie als auch kritische Präzisionsmerkmale aufweist.

Entscheiden Sie sich nicht automatisch für EDM, wenn das Werkstück vorwiegend durch großvolumige Schruppbearbeitung, offene Außengeometrie oder weitreichend zugängliche Oberflächen gekennzeichnet ist, da in diesen Fällen die CNC-Bearbeitung in der Regel das praktischere Hauptverfahren ist. Vermeiden Sie es außerdem anzunehmen, dass EDM das beste Endbearbeitungsverfahren ist, wenn die betreffende Oberfläche das Risiko einer Neuaufschmelzung ohne nachträgliche Endbearbeitung oder Validierung nicht verkraften kann. Markieren Sie vor der Auftragserteilung, welche engen Toleranzen, Kantenbedingungen, Eckschärfen und Oberflächengüten wirklich funktional sind, damit die Verfahrenswahl sich nach der Funktion und nicht nach Zeichnungsgewohnheiten richtet.

FAQ: EDM vs. CNC-Bearbeitung

Was ist der Unterschied zwischen CNC, EDM und Drahtschneiden?

Bei der CNC-Bearbeitung wird Material durch mechanisches Zerspanen mit Fräsern, Bohrern oder Drehwerkzeugen abgetragen. Bei der EDM-Bearbeitung wird leitfähiges Material durch Funkenerosion abgetragen, und unter „Drahtschneiden“ versteht man in der Regel das Drahterodieren für Durchgangsprofile, die einen Kantenansatz oder ein Startloch erfordern. In der Praxis sind die wichtigsten Auswahlkriterien die Leitfähigkeit, die Zugänglichkeit der Struktur sowie die Frage, ob es sich bei der Geometrie um eine durchgehende oder eine Sackstruktur handelt.

Was ermöglicht es bei der EDM, Teile mit sehr engen Toleranzen zu bearbeiten?

Die EDM-Bearbeitung ermöglicht enge Toleranzen, da sie eine Durchbiegung durch Schnittkräfte verhindert und den Funkenabstand während des Schneidvorgangs kontrolliert. Bei der Drahterodierung können Feinschneidgänge die Profilgenauigkeit und Oberflächengüte nach dem Schruppen verbessern. Der Vorteil kommt besonders bei harten, dünnen oder filigranen leitfähigen Strukturen zum Tragen, bei denen Fräswerkzeuge sich verbiegen oder verschleißen würden.

Ist die EDM-Bearbeitung immer präziser als die CNC-Bearbeitung?

Nein. Auch bei CNC-Bearbeitung lassen sich sehr enge Toleranzen an zugänglichen Merkmalen einhalten, sofern Werkzeugauswahl, Spannvorrichtungen, Temperaturregelung und Prüfung entsprechend ausgelegt sind. Die Funkenerosion (EDM) liefert oft gleichmäßigere Ergebnisse bei gehärteten Werkstoffen, scharfen Innenprofilen, dünnen Wandstärken und feinen leitfähigen Merkmalen, bei denen Werkzeugradius, Schnittkraft oder Verschleiß die Leistung der CNC-Bearbeitung einschränken.

Wann sollte anstelle der Elektroerosion das Jig-Schleifen oder das CNC-Schleifen in Betracht gezogen werden?

Das Schleifen eignet sich möglicherweise besser für präzise flache, runde oder oberflächenqualitätskritische Merkmale, sofern die Schleifscheibe den Bereich erreichen kann. Die Funkenerosion (EDM) ist oft die bessere Wahl für Innenkonturen, scharfe Ecken, Hohlräume und Durchgangsprofile in leitfähigen Werkstoffen. Die Wahl hängt vom Zugang zu den Merkmalen und der erforderlichen Oberflächenbeschaffenheit ab.

Kann EDM für Serienteile verwendet werden oder nur für Prototypen und Werkzeuge?

Das EDM-Verfahren kann für Serienteile, Werkzeuge und Prototypen eingesetzt werden. In der Fertigung wird es in der Regel dann gewählt, wenn sich ein Bauteil mit CNC nur schwer bearbeiten lässt, wenn die Gratfreiheit entscheidend ist oder wenn das Ausschussrisiko aufgrund der Schnittkräfte hoch ist. Bei einfachen Teilen, die in großen Stückzahlen gefertigt werden, ist die CNC-Bearbeitung oft schneller und wirtschaftlicher.

Referenzen

https://www.iso.org/standard/60023.html

https://www.iso.org/cms/live/live/es/sites/isoorg/contents/data/standard/07/38/73814.html

https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/9/chapter/110214/Control-of-Distortion-in-Tool-Steels

Inhaltsübersicht

Kontakt aufnehmen

Bitte aktivieren Sie JavaScript in Ihrem Browser, um dieses Formular auszufüllen.
Verwandte Beiträge
EDM vs. CNC-Bearbeitung

EDM vs. CNC-Bearbeitung: So wählen Sie das richtige Fertigungsverfahren aus

Die Entscheidung zwischen EDM und CNC-Bearbeitung ist nicht in erster Linie eine …

Maßgefertigte Metallstanzteile

Maßgefertigte Metallstanzteile: Leitfaden zur Konstruktion

Maßgefertigte Metallstanzteile kommen zum Einsatz, wenn ein Metallbauteil …

Komponenten von Stanzwerkzeugen

Stanzwerkzeugkomponenten für Einkäufer und Ingenieure

Zu den Komponenten einer Stanzform gehören die Arbeits-, Führungs-, Positionier-, Abhebe- und …

Erzielen Sie eine Genauigkeit von ±0,001 mm mit einem Klick für kundenspezifische CNC-Präzisionsbearbeitungsdienste, Teile und Formen
de_DEGerman

Kontakt

Bitte aktivieren Sie JavaScript in Ihrem Browser, um dieses Formular auszufüllen.

Wir setzen Ihr Design in die Realität um

Bitte aktivieren Sie JavaScript in Ihrem Browser, um dieses Formular auszufüllen.