Industrie-Lexikon

Erodiermaschine

Als Erodiermaschinen bezeichnet man Werkzeugmaschine die durch Funkenerosion elektrisch leitf├Ąhige Werkstoffe abtragen. Nach der DIN 8580 z├Ąhlt dieses Verfahren zum Trennen. Das Abtragen des MAteriales erfolgt dabei durch elektrische Funkenentladung unter ├Ârtlicher Trennung von Elektrode und Werkst├╝ck. Werkst├╝ck und Elektrode befinden sich w├Ąhrend der Bearbeitung in einer dielektrischen Fl├╝ssigkeit (nichtleitend).


Bauweisen
Erodiermaschinen geh├Âren gem├Ą├č DIN 8580 zu den abtragenden Maschinen nach dem Funktionsprinzip des thermischen Abtragens. Elektroerosion (kurz: Erodieren - englisch: EDM - Electrical Discharging Machining) ist ein Bearbeitungsverfahren, das haupts├Ąchlich zur Herstellung von Matrizen, Formen und bestimmten hochpr├Ązisen Metallteilen genutzt wird.

Es ist ein ber├╝hrungsloses Bearbeitungsverfahren. Der Abtrag basiert auf einer kontinuierlichen elektrischen Lichtbogenentladung aufgrund einer elektrischen Spannung, die zwischen dem zu bearbeitenden Werkst├╝ck und dem Werkzeug, d.h. der Elektrode, angelegt wird. Es k├Ânnen nur leitende Materialien bearbeitet werden. Die elektrische Entladung f├╝hrt zu einem rapiden Temperaturanstieg bei hoher Frequenz. Hierdurch wird Material an der Entladestelle aufgeschmolzen. Der Prozess findet in einem nicht leitenden Arbeitsmedium, dem Dieelektrikum statt. Dieses k├╝hlt den Prozess und sp├╝lt die abgetragenen Partikel weg.

Senkerodiermaschine
Das funkenerosive Senken (Senkerodieren) ist in der Regel ein abbildendes Verfahren. Die Positivform der Elektrode erzeugt die Negativform im Werkst├╝ck. Es kommt ├╝berall dort zur Geltung, wo die Grenzen der Freiform-Bearbeitung dreidimensionaler Geometrien auf zerspanendem Wege schwierig oder nicht m├Âglich sind. In diesem Fall wird die Negativform ├╝ber die z-Achse linear auf das Werkst├╝ck abgesenkt (Einsenkbewegung).

Dar├╝ber hinaus besteht auch die M├Âglichkeit mit universellen Elektroden und mehrachsiger CNC-Verfahrbewegung beliebige Bahnen im Prozess zu realisieren. Hierdurch kann dem Einsenken eine Orbitalbewegung ├╝berlagert werden (Gewindeherstellung, Hinterschnitte) oder es k├Ânnen beliebige Fl├Ąchen bearbeitet werden.

Hauptanwendungsgebiete f├╝r das funkenerosive Senken liegen in der Herstellung von Spritzgie├čformen, Druckgussformen, Schmiedegesenken und Prototypen. Beim Senkerodieren wird das Elektrodenwerkzeug auf einen schmalen Spalt (0,004-0,5 mm) an das Werkst├╝ck herangef├╝hrt, bis ein Funken ├╝berschl├Ągt, welcher das Material punktf├Ârmig aufschmilzt und verdampft. Je nach Intensit├Ąt, Frequenz, Dauer, L├Ąnge, Spaltbreite und Polung der Entladungen entstehen die unterschiedlichen Abtragsergebnisse. Selbst komplizierte geometrische Formen sind so herstellbar.

Das Material schmilzt oder verdampft w├Ąhrend der Entladephase und wird nach Beendigung des Entladevorganges durch die sich gebildete Gasblase, sowie dem unter Druck zugef├╝hrten dielektrischen Medium, aus dem Loch hinausgeschleudert. Zwischen Werkzeug (Kathode) und Werkst├╝ck (Anode) muss immer ein geringer Spalt vorhanden sein, damit das Werkst├╝ck gek├╝hlt und den Abtransport des abgetragenen Material gew├Ąhrleistet wird.

Mit fortschreitendem Abtrag vergr├Â├čert sich der Spalt zwischen Werkzeug und Werkst├╝ck, bis kein Funke mehr ├╝berspringen kann. Daher f├Ąhrt das Werkzeug mit einer dem Abtragvolumen angepassten Vorschubgeschwindigkeit in das Werkst├╝ck hinein. Das Elektrodenmaterial w├Ąhlt man nach dem zu bearbeitenden Werkstoff, sowie der herzustellenden Geometrie, aus. Die g├Ąngigsten Elektrodenmaterialien sind Kupfer und Graphit.

Kleinere Senkerodiermaschinen sind in C-Gestellbauweise ausgef├╝hrt. Die Einsenkbewegung kann durch das Werkzeug oder / und den in z-Achse verfahrbaren Tisch mit Dielektrikumsbeh├Ąlter realisiert sein. Die elektrische Energie liefert ein Erosionsgenerator. Eine Filteranlage trennt das abgetragene Material vom Dielektrikum und f├╝hrt dieses wieder dem Prozess kontinuierlich zu.

Im Falle gro├čer Bauteile mit entsprechend gro├čem Werkzeuggewicht werden die Maschinen h├Ąufig mit einem Maschinengestell in O-Bauweise ausgef├╝hrt, um eine h├Âhere Steifigkeit und damit gr├Â├čere Formgenauigkeit zu erreichen. In diesem Fall f├╝hrt in der Regel nur das Werkzeug die Bearbeitungsbewegungen aus. Das Werkst├╝ck steht still.

Flexible Erodierzellen sind zudem mit einem Elektrodenmagazin und einem Palettenwechsler mit mehreren Werkst├╝ckpaletten ausgestattet. Die Werkzeuge k├Ânnen in der N├Ąhe des Arbeitsraumes angeordnet sein und im Pick-Up Verfahren durch die Maschine gewechselt werde. Bei einem gr├Â├čeren Elektrodenspeicher werden die einzelnen Werkzeuge mittels Roboter eingewechselt..

Drahterodiermaschine
Das Drahterodieren ist ein formgebendes Fertigungsverfahren (Schneidverfahren). Als Bearbeitungselektrode dient ein d├╝nner, st├Ąndig durchlaufender Draht. Funkenerosives Schneiden wird zur Herstellung von Schnitt- und Stanzwerkzeugen, Profilwerkzeugen f├╝r die spanende Bearbeitung, Extruderwerkzeugen, Prototypen und Senkerodierelektroden genutzt.

Die Maschinen werden h├Ąufig in Konsolbauweise oder in Konsolbettbauweise realisiert. Der 0,02-0,33mm dicke Messingdraht ist im oberen Teil der Erodiermaschine auf einer Spule aufgewickelt und wird von dort ├╝ber mehrere Rollen zur oberen Drahtf├╝hrung gef├╝hrt. Durch zwei gegen├╝berliegende Antriebsrollen, welche am hinteren Teil der Maschine angebracht sind, wird der Draht durch das Werkst├╝ck, die untere Drahtf├╝hrung und eine Umlenkrolle, gezogen und danach entsorgt. Die Drahtf├╝hrungen ober- und unterhalb des Werkst├╝cks f├╝hren und st├╝tzen den Draht, unterdr├╝cken Schwingungen und garantieren einen geraden Schnitt. W├Ąhrend der Bearbeitung werden die Drahtf├╝hrungsarme in der Y-Achse und das Werkst├╝ck mittels der Konsole in X-Richtung bewegt.

Der Erodiervorgang beginnt entweder an einem Startpunkt am Werkst├╝ckrand oder in einer Startlochbohrung, die vorher durch Bohren oder Senkerodieren in das Werkst├╝ck eingebracht werden muss. Durch diese muss der Draht eingef├Ądelt werden.

Entsprechend dem beim Drahterodieren auftretenden Bearbeitungsfl├Ąchen, abh├Ąngig von der Werkst├╝ckh├Âhe, werden die Bearbeitungsparameter (Vorschub, Stromst├Ąrke, elektrische Spannung, Entladungsintervalle, Pausenintervalle) angepasst. Die Drahtzugspannung, die Drahtdurchlaufgeschwindigkeit und die Rachenweite der Drahtf├╝hrungsarme werden entsprechend der Bearbeitungsaufgabe eingestellt. Der Draht kann geneigt werden, und auf diese Weise k├Ânnen konische Werkst├╝ckgeometrien oder mit an der Ober- und Unterseite des Werkst├╝cks unterschiedlichen Profilen erzeugt werden. Die Werkst├╝cke werden in einem fl├╝ssigen Dielektrikum geschnitten, welche meist aus deionisiertem Wasser besteht.

Bohrerodiermaschine
Durch Bohrerosion, auch funkenerosives Bohren oder Startlochbohren genannt, k├Ânnen in alle elektrisch leitenden Werkstoffe, unabh├Ąngig von ihrer H├Ąrte und Festigkeit, L├Âcher mittels des Prinzips des Funkenerodierens eingebracht (geschossen) werden. Es gilt als eine Verfahrensvariante des Senkerodierens.

Die Entladungsstrategien und der Maschinenaufbau sind auf die m├Âglichst schnelle Fertigung von Bohrungen optimiert. Als Elektrode kommen Kupfer-, Messing- oder Graphitrohre mit Durchmessern zwischen 0,13 und 3 mm und einer L├Ąnge zwischen 300 und 800 mm zum Einsatz. Diese werden automatisch nachgeschoben, um den Abbrand der Elektrode zu kompensieren. Die Elektrode dreht sich w├Ąhrend des Fertigungsprozesses, was zu einem gleichm├Ą├čigen Abbrand und schnellerem Abtrag am Werkst├╝ck f├╝hrt. Durch das Elektrodenrohr wird st├Ąndig Dielektrikum gepumpt (Druck bis 60 bar), um das abgetragene Material wegzusp├╝len.


Sicherheit
Da das Arbeiten an Erodiermaschinen erfordert einige besondere Ma├čnahmen zum gew├Ąhren eines sicheren Arbeitsumfeldes:

    So d├╝rfen sich beispielsweise Menschen mit Herzschrittmachern oder einer Elektrohypersensibilit├Ąt Erodiermaschinen aufgrund der elektromagnetischen St├Ârungen nicht n├Ąhern. Wenn n├Âtig sind die Maschinenpl├Ątze ausreichend gegen die Strahlung abzuschirmen.

    Um die Menschen im Umfeld der Maschine vor Rauch zu sch├╝tzen ist eine Absauganlage ├╝ber dem Ger├Ąt anzubringen.

    Hautkontakt mit der Erodierfl├╝ssigkeit, dem Dielektrikum, ist zu vermeiden durch das Tragen von Handschuhen und Schutzbrille.

    Aufgrund von Brandgefahr d├╝rfen Erodiermaschinen nicht unbeobachtet betrieben werden und es darf nur ein Dielektrikum mit einem Flammpunkt von >60┬░ C verwendet werden.

    Die Erreichbarkeit des Arbeitsfeldes der Maschine ist w├Ąhrend der Bearbeitung zu verhindern da starke Spannungen zu Herzfehlern und sogar zum Tod f├╝hren k├Ânnen.


Betriebsmittel

Erodierdraht
Je nach Anwendungsfall kommen unterschiedliche Drahtmaterialien zum Einsatz. Es werden beschichtete und unbeschichtete Dr├Ąhte mit Kupferkernen oder Messingkernen, Edelstahldr├Ąhte f├╝r CuZn-freies Erodieren, Wolfram-Dr├Ąhte und Feinstdr├Ąhte (Edelstahl mit CuZn-Mantel) eingesetzt.

Senkelektrode
Senkelektroden werden aus einem Material mit hoher elektrischer Leitf├Ąhigkeit wie Kupfer, Messing, Graphit oder Wolfram-Kupferlegierungen hergestellt.

Dieelektrikum
Als Dielektrikum wird ein nicht leitendes ├ľl oder deionisiertes Wasser verwendet. Zur Aufbereitung des deionisierten Wassers werden Ionentauscher (Harze) eingesetzt. Diese sorgen f├╝r gleichm├Ą├čige Leitwerte des Wassers in der Drahterosion. Die Mischung des Anionen-/Kationenverh├Ąltnisses gewahrt lange Standzeiten und optimale Aufnahme der leitf├Ąhigen Ionen.

IQuelle: Industrie Wiki der IndustryArena - https://de.industryarena.com/wiki/Hauptseite

 

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