Lektion 6.6TrennenKapitel 6 · Trennen und nichtkonventionelle Bearbeitung

Senkerodieren

Funken kopieren eine geformte Elektrode in einen Sacklochhohlraum

Beim Senkerodieren (EDM, Electrical Discharge Machining, auch Formsenken genannt) wird mit winzigen elektrischen Funken ein geformter Hohlraum in Metall gebrannt. Eine Graphit- oder Kupferelektrode, geformt als Negativ des Hohlraums (Erhebungen dort, wo der Hohlraum Vertiefungen braucht), sinkt in den Stahl, ohne ihn je zu berühren. Viele Formen für Kunststoffteile, etwa Verschlusskappen, Handyhüllen und Innenraumverkleidungen für Autos, erhalten so ihre tiefen Rippen und scharfen Innenecken.

Foto: CC BY 3.0, via Wikimedia Commons

Senkerodieren · Querschnitt der Maschine und Detailansicht des FunkenspaltsDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten; die Detailansicht rechts vergrößert den Spalt unter der Elektrodenspitze.

So funktioniert es

Die Elektrode formen. Eine Elektrode aus Graphit oder Kupfer wird als exaktes Negativ des Hohlraums gefräst, etwas untermaßig, um Platz für den Funkenspalt zu lassen.
Das Werkstück eintauchen. Der Stahlblock liegt auf dem Tisch in einem Tank mit Dielektrikum-Öl (einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit). Das Öl blockiert den Strom, bis sich ein Funke bildet, kühlt das Metall und trägt Abtrag fort.
Den Spalt schließen. Ein Servo (ein Motor, der seine Position ständig selbst korrigiert) senkt die Elektrode, bis nur noch ein winziger Spalt bleibt, typischerweise einige Hundertstel Millimeter. Die beiden berühren sich nie.
Funken. Der Impulsgenerator feuert kurze Spannungsimpulse. Jeder durchschlägt das Öl, und ein Funke von etwa 8.000–12.000 °C schmilzt und verdampft einen mikroskopisch kleinen Krater.
Spülen und nachführen. Zwischen den Impulsen spült das Öl den Abtrag aus dem Spalt. Der Servo hält den Spalt konstant, während die Elektrode tiefer sinkt, mit Tausenden Funken pro Sekunde.
Schonend schlichten. Die Maschine schaltet auf schwächere Funken um, oft mit einer frischen Schlichtelektrode und einer kleinen Taumelbewegung. Kleinere Funken hinterlassen kleinere Krater und ergeben das Endmaß und die Oberflächenstruktur.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Jedes elektrisch leitende Material: gehärteter Werkzeugstahl, Wolframcarbid, Titan, Nickellegierungen, Kupfer. Nicht Kunststoffe, Glas oder die meisten Keramiken.
Typische Teile: Hohlräume von Formen und Werkzeugen, tiefe schmale Rippen und Schlitze, scharfe Innenecken, Nuten im Sackloch und Innensechskante in gehärteten Teilen
Bauteilgröße: Von Merkmalen unter 1 mm bis zu Hohlräumen in Formblöcken von etwa einem Meter Breite
Präzision: Typischerweise etwa ±0,01 mm; einige Mikrometer (Tausendstel Millimeter) bei sorgfältigem Schlichten
Oberfläche: Matt und fein genarbt. Die Rauheit Ra (mittlere Höhe der Oberflächenunebenheiten) reicht von etwa 10 µm beim Schruppen bis etwa 0,2 µm beim Schlichten.
Geeignete Losgröße: Einzelstücke und Werkzeugbau (jede Form ist ein Unikat); kleine Präzisionsteile in bescheidenen Serien
Werkzeug- und Maschinenkosten: Maschine etwa 100.000–500.000 US-Dollar; eine eigene Elektrode pro Form, oft mehrere (Schruppen und Schlichten)
Geschwindigkeit: Langsam: typischerweise 2–400 mm³ Metall pro Minute; ein Formhohlraum dauert oft Stunden bis Tage

Stärken und Grenzen

Stärken

Schneidet gehärteten Stahl und Hartmetall so leicht wie weiches Metall
Keine Schnittkraft, daher überstehen dünne Rippen und feine Details die Bearbeitung
Scharfe Innenecken und tiefe Sacklochhohlräume fast beliebiger Form
Gleichmäßige, wiederholbare Strukturen direkt aus der Maschine

Grenzen

Funktioniert nur bei elektrisch leitenden Werkstoffen
Langsam: Stunden oder Tage für einen tiefen Hohlraum
Braucht für jede Form eine eigene Elektrode, und Elektroden verschleißen
Hinterlässt eine dünne Randschicht (neu erstarrte, spröde Haut), die eventuell poliert werden muss

Wo es eingesetzt wird

Kunststoff-SpritzgussformenHohlräume für Verschlusskappen, Gehäuse, Steckverbinder und Autoinnenteile
Druckguss und SchmiedenGehärtete Formen für Aluminiumgehäuse und geschmiedete Handwerkzeuge
Luft- und RaumfahrtGeformte Kühlbohrungen in Turbinenschaufeln aus Nickellegierung
ElektronikFormen und Stanzwerkzeuge für winzige Steckverbinderteile
WerkzeugbauEntfernen abgebrochener Gewindebohrer und Bohrer, die in teuren Teilen stecken

So erkennen Sie es

Eine gleichmäßig matte, „mattierte“ Oberfläche aus winzigen, sich überlappenden Kratern, ohne in eine Richtung laufende Werkzeugspuren.
Scharfe Innenecken und tiefe, schmale Rippen, die kein rotierender Fräser erreichen könnte.
An Kunststoffformteilen stammt eine gleichmäßige feinkörnige matte Struktur oft von einer funkenerodierten Form (bewertet nach der VDI-3400-Strukturskala).
In der Werkstatt: dunkelgraue Graphitelektroden, die wie präzise „Negative“ des Teils aussehen.

Im Vergleich mit

Drahterodieren6.5dieselben Funken, aber ein dünner bewegter Draht schneidet Durchgangsprofile; Senkerodieren erzeugt mit einer geformten Elektrode Sacklochhohlräume (mit geschlossenem Boden).Fräsen5.2bei weichem Metall viel schneller, aber ein runder Fräser kann keine scharfen Innenecken erzeugen und tut sich mit gehärtetem Stahl schwer.Elektrochemisches Abtragen6.7kopiert ebenfalls ein geformtes Werkzeug, löst das Metall aber durch Elektrolyse auf, ohne Wärmeschäden und fast ohne Werkzeugverschleiß.

Ansehen

Practical Machinist · Die physikalischen Grundlagen des Erodierens, für Einsteiger erklärt

temmy candra wijaya · Eine Animation von Elektrode, Spalt und Funken

Defiance Machine · Eine echte Maschine, die unter Öl einen Hohlraum brennt

Sodick Inc. · Automatischer Elektrodenwechsel für den unbeaufsichtigten Betrieb

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Funkenerosion — Prinzipskizze, Senk- und Drahterodiermaschinen
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Senkerodieren kopiert eine geformte Elektrode mit winzigen Funken in Öl in jedes leitende Metall, egal wie hart.
Es ist langsam und braucht eigene Elektroden, daher lohnt es sich für Formen, Werkzeuge und Gestalten, die sonst nichts erzeugen kann.
Achten Sie auf scharfe Innenecken und eine gleichmäßig matte, genarbte Oberfläche.