Was ist eine Drahterodiermaschine?
Drahterodiermaschinen sind Werkzeugmaschinen, die Werkstoffe mit Hilfe des Phänomens der elektrischen Entladung von Flüssigkeiten bearbeiten, das auftritt, wenn ein Draht in einer Flüssigkeit wie Wasser oder Öl als Elektrode unter Strom gesetzt wird.
Der erregte Draht schlägt Funken in der Flüssigkeit, und das geschmolzene Metall wird wiederholt abgekühlt und durch die Flüssigkeit dispergiert, wodurch die äußere Form des bearbeiteten Materials entsteht. Als Bearbeitungsdraht wird ultrafeiner Messingdraht mit einem Durchmesser von etwa 0,05-0,3 mm verwendet.
Die Maschine zeichnet sich auch dadurch aus, dass sie prinzipiell auch härteste Materialien bearbeiten kann, sofern diese die Eigenschaft haben, Strom zu leiten, da es sich um ein berührungsloses Verfahren handelt, bei dem der Strom nur über den zur Bearbeitung verwendeten Draht abgeleitet wird und nicht direkt mit dem zu bearbeitenden Material in Berührung kommt.
Anwendungen von Drahterodiermaschinen
Drahterodiermaschinen werden eingesetzt, wenn extrem harte Materialien präzise bearbeitet werden müssen. Beispiele hierfür sind die Herstellung von Pressformen und die Bearbeitung der Schneidkanten von Hartmetallwerkzeugen.
Drahterodiermaschinen können jedes Material bearbeiten, das Elektrizität leitet. Beispiele sind Hartmetall, Titan, rostfreier Stahl, Molybdän und Inconel. Es ist jedoch zu beachten, dass die Bearbeitungszeit je nach Größe und zu bearbeitendem Material variiert.
Funktionsweise der Drahterodiermaschinen
Das Drahterodieren wird wie folgt durchgeführt, nachdem das Werkstück in die Arbeitsflüssigkeit der Maschine eingetaucht wurde:
- Der Draht, der sich in einem isolierenden Zustand befindet, und das Werkstück nähern sich in der Bearbeitungsflüssigkeit einander an.
- Eine Funkenentladung wird ausgelöst und ein Impulsstrom fließt, der Temperaturen von Tausenden von Grad Celsius erzeugt und das bearbeitete Material schmilzt.
- Die erzeugten hohen Temperaturen führen zu einer Dampfexplosion in der Arbeitsflüssigkeit, die das geschmolzene Metall absprengt und abtransportiert.
- Wasser dringt in die konkaven Bereiche ein, die in dem abgetragenen Arbeitsmaterial entstanden sind, und kühlt es ab.
Der oben beschriebene Prozess wird entlang der zu bearbeitenden Form wiederholt, die mit dem Drahterodierverfahren hergestellt wird. Die Vorteile liegen darin, dass selbst die härtesten Werkstoffe bearbeitet werden können und eine Präzisionsbearbeitung möglich ist, andererseits ist die Bearbeitungsgeschwindigkeit aufgrund der oben beschriebenen Bearbeitungsmethode grundsätzlich langsam und nicht für die Massenproduktion geeignet.
Ein weiterer Nachteil ist, dass es nicht möglich ist, den unteren Teil des Werkstücks zu bearbeiten oder in horizontaler Richtung zu arbeiten.
Merkmale von Drahterodiermaschinen
Drahterodiermaschinen haben drei Hauptmerkmale:
1. Die Fähigkeit, eine Vielzahl von Formen mit hoher Präzision zu bearbeiten
Drahterodiermaschinen können selbst komplexe Formen mit hoher Präzision bearbeiten, da die Bearbeitung mit ultrafeinen Drähten nach einem vorher festgelegten Programm erfolgt. Ein Beispiel dafür, wie diese Eigenschaften genutzt werden können, ist die Bearbeitung von kleinsten Zahnrädern.
Aufgrund der Eigenschaften von Zahnrädern als Teile ist die Bearbeitungsgenauigkeit leicht mit Unterschieden in der Leistung von Zahnrädern verbunden, wie z. B. die Form der Wellenbohrung muss nahe an einem perfekten Kreis liegen und die Form der Zahnspitze muss korrekt sein. Bei feinen Zahnrädern kann eine Bearbeitung mit einer Maßgenauigkeit von 0,05 mm oder weniger erforderlich sein. Diese Genauigkeit ist jedoch mit normalen Bearbeitungsmethoden wie dem Fräsen nur schwer zu erreichen.
Im Gegensatz dazu wird beim Drahterodieren ultrafeiner Draht verwendet, so dass selbst Löcher in der Mitte von Zahnrädern und Zahnspitzenformen maßgenau bearbeitet werden können.
2. Bearbeitung von schwer zu schneidenden Werkstoffen ist möglich
Da die elektrische Energie der Entladung das zu bearbeitende Material schneidet, können leitfähige Materialien bearbeitet werden, unabhängig davon, wie hart sie sind. Ein Beispiel dafür, wie diese Eigenschaft genutzt werden kann, ist die Ultrapräzisionsbearbeitung von Presswerkzeugen. Presswerkzeuge sind während des Pressvorgangs einem extrem hohen Druck ausgesetzt und verwenden daher ein hartes Metallmaterial als Matrizenwerkstoff.
Da es schwierig ist, komplexe Formen mit einem hohen Maß an Präzision durch normale Bearbeitungsmethoden wie Schneiden zu bearbeiten, wird das Schneiden durch Drahterodieren verwendet.
3. Auf das bearbeitete Material wird keine äußere Kraft ausgeübt
Das Drahterodieren ist ein berührungsloses Verfahren, was bedeutet, dass keine Kraft auf das zu bearbeitende Material ausgeübt wird. Daher entstehen im Vergleich zu Schneid- und Trennverfahren keine Grate an der Schnittfläche und es sind keine Anfasarbeiten erforderlich.
Aufbau von Drahterodiermaschinen
Der Aufbau einer Drahterodiermaschine besteht aus:
- Draht
- Einer Antriebseinheit für den Vorschub des Drahtes
einem Tisch, auf den das Bearbeitungsmaterial gelegt wird - Einem Bearbeitungstank für die Lagerung der
- Bearbeitungsflüssigkeit
- Entionisierungseinheit
- Stromversorgungseinheit
- NC-Gerät
Es gibt zwei Arten von Entladungsschaltungen: Kondensator-Entladungsschaltungen und Transistor-Entladungsschaltungen, wobei Transistor-Entladungsschaltungen im Vergleich zu Kondensator-Entladungsschaltungen die elektrische Energie während der Entladung steuern können.
Eine Erhöhung der Leistung erhöht die Bearbeitungsgeschwindigkeit, aber die Oberflächenrauheit des Schnittbereichs wird rauer. Umgekehrt verlangsamt eine geringere Leistung die Bearbeitungsgeschwindigkeit, aber die Oberflächenrauhigkeit wird feiner.