Was ist eine Funkenerodiermaschine?
Funkenerodiermaschinen sind Werkzeugmaschinen, die das Werkstück mit Hilfe der durch eine Bogenentladung erzeugten Wärme schmelzen. Sie wird hauptsächlich für die Metallbearbeitung eingesetzt, sofern das Werkstück aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, unabhängig von seiner Härte.
Die Funkenerosion (EDM) ist ein Verfahren, bei dem eine Elektrode in einer Flüssigkeit zwischen der Elektrode und dem Werkstück entladen wird, um das Werkstück durch Hitze zu schmelzen, und das geschmolzene Teil durch die Flüssigkeit abgekühlt und dispergiert wird. Auch bei der Bearbeitung harter Materialien, bei denen die Schneide dem Schneidprozess nicht standhalten kann, ist es möglich, das Werkstück in präzise Formen zu bringen.
Anwendungen von Funkenerodiermaschinen
Mit der Funkenerosion können Werkstoffe bearbeitet werden, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu bearbeiten sind. In erster Linie gibt es Anwendungen für die Bearbeitung sehr harter Materialien. Sechskantlöcher, Keilnuten und Winkelbearbeitung werden nicht durch das Schneidwerkzeug eingeschränkt.
Bei der Gewindebearbeitung kann das Erodieren zur Nachbearbeitung von Gewinden eingesetzt werden, wenn die Bearbeitung vergessen wurde und eine Abschreckung stattgefunden hat. Die Funkenerosion wird auch für die Bearbeitung kleiner, tiefer Löcher verwendet, die nicht gebohrt werden können.
Auch diagonale Löcher können leicht bearbeitet werden. Proben mit mikroskopisch kleinen Fehlern, so genannten künstlichen Fehlern, werden durch Erodieren hergestellt. In anderen Fällen eignet sich die Funkenerosion für die Bearbeitung von feinen Zahnrädern mit hoher Präzision. Das Drahterodieren mit feinem Draht erzeugt eine saubere Evolventenlinie und ein perfekt kreisförmiges Loch in der Mitte.
Funktionsweise der EDM-Bearbeitung
Beim Erodieren wird das Werkstück in eine hochisolierende Arbeitsflüssigkeit getaucht und durch wiederholte elektrische Entladungen mit einer Geschwindigkeit von 1000 bis 100 000 Mal pro Sekunde bearbeitet. Wenn die Elektrode und das Werkstück mit einem Abstand von einigen zehn Mikrometern entladen werden, erreicht das Metall eine Temperatur von mehreren tausend Grad Celsius und beginnt zu schmelzen.
Das geschmolzene Metall wird schnell durch die Arbeitsflüssigkeit abgekühlt, die verdampft und explodiert, wodurch sie von der bearbeiteten Oberfläche weggeblasen wird. Das Prinzip der Funkenerosion besteht darin, dass die Oberfläche des Werkstücks beim Abkühlen in der Arbeitsflüssigkeit abgeschabt und in Form kleiner Partikel zerstreut wird.
Arten von Funkenerodiermaschinen
Die folgenden drei Arten von Funkenerodiermaschinen sind in Gebrauch:
1. Funkenerodiermaschinen (Senkerodiermaschinen)
Funkenerodiermaschinen sind Werkzeugmaschinen, die die Form der Elektrode durch eine elektrische Entladung auf das Werkstück übertragen. Elektroden aus Kupfer oder Graphit werden in eine umgekehrte Form der zu bearbeitenden Form gebracht, und wenn die Elektrode in die Nähe des Werkstücks gebracht wird, wird eine elektrische Entladung ausgelöst, und das Werkstück wird in die entgegengesetzte Form der Elektrode gefräst. Die NC-Steuerung der Elektrode ermöglicht eine komplexe Bearbeitung in drei Dimensionen. Wird häufig für die Bearbeitung von Formen für das Harzgießen verwendet.
2. Funkenerodiermaschinen
Funkenerodiermaschinen verwenden sehr dünne Drähte mit Durchmessern zwischen 0,05 mm und 0,3 mm als Elektroden für die EDM-Bearbeitung. Häufig wird Messingdraht verwendet, und der Draht wird durch eine numerische Steuerung (NC) geführt, um das Werkstück in die gewünschte Form zu schneiden, auch bekannt als WEDM.
Funkenerodiermaschinen zeichnen sich dadurch aus, dass sie keine Bearbeitung von Elektroden erfordern und dass sie sehr dünne Drähte zum Schneiden verwenden, was zu einem minimalen Materialverlust führt. Es ist nicht möglich, Formen mit Boden zu bearbeiten, die nicht durchdrungen werden können. Sie werden z. B. für die Bearbeitung von Presswerkzeugen eingesetzt.
3. Funkenerodiermaschinen mit kleinen Löchern
Diese Maschinen verwenden stangen- oder rohrförmige Elektroden, um sehr feine Löcher in die Bearbeitungsflüssigkeit zu bohren, während sie das Werkstück aufschmelzen und entfernen. Sie sind in der Lage, Löcher mit einem Durchmesser von 0,1 mm oder weniger zu bohren. Die Elektrode und das Werkstück werden berührungslos bearbeitet. Wird für die Bearbeitung von Luftlöchern in Formen und Präzisionsdüsen verwendet.
Aufbau der Funkenerodiermaschinen
Eine Funkenerodiermaschine besteht aus drei Teilen: der Maschine, die das Metall bearbeitet, der Steuereinheit, die die Maschine steuert, und der Versorgungseinheit, die die Bearbeitungsflüssigkeit zuführt.
1. Haupteinheit der Funkenerodiermaschine
Die Bearbeitungsmaschine verfügt über Elektroden, die das Metall bearbeiten, und die Elektroden werden gegen das zu bearbeitende Metall gedrückt, während die Bearbeitungsflüssigkeit aus den Düsen gesprüht wird. Da der Bereich, in dem das Erodieren stattfindet, mit der richtigen Menge an Bearbeitungsflüssigkeit gefüllt sein muss, ist um den Umfang herum ein Bearbeitungstank vorgesehen. Ein Flüssigkeitsstandregler ist vorhanden.
2. Bearbeitungssteuerungseinheit
Die Bearbeitungssteuerungseinheit ist eine wesentliche Funktion von NC-Werkzeugmaschinen. Durch die Eingabe von Daten in das Bearbeitungsprogramm ermöglicht sie es, immer wieder genau dasselbe bearbeitete Produkt mit hoher Genauigkeit herzustellen.
3. Vorrichtung zur Versorgung mit Bearbeitungsflüssigkeit
Die elektrische Entladung ist ein Phänomen, bei dem Elektrizität durch ein isolierendes Gas oder eine Flüssigkeit fließt und die Bearbeitungsflüssigkeit als Isolator wirkt. Als Hauptbestandteil wird Wasser oder Öl verwendet. Es ist ein wichtiges Hilfsmittel bei der Funkenerosion und spielt auch eine Rolle bei der Kühlung und der Beseitigung von Bearbeitungsrückständen.
Weitere Informationen über Funkenerodiermaschinen
Merkmale von Funkenerodiermaschinen
Funkenerodiermaschinen zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass sie auch sehr harte Werkstoffe problemlos bearbeiten können. Darüber hinaus ist eine Präzisionsbearbeitung bis auf wenige Mikrometer und die Bearbeitung komplexer Formen möglich.
Da es sich beim Erodieren um ein berührungsloses Bearbeitungsverfahren ohne physischen Kontakt zwischen Elektrode und Werkstück handelt, zeichnet es sich dadurch aus, dass Genauigkeitsfehler aufgrund von Verformungen des Werkstücks unwahrscheinlich sind. Selbst dünne Bleche können problemlos bearbeitet werden.
Beim Schneiden entstehen in der Regel Grate, beim Erodieren jedoch nicht, so dass ein Entgratungsprozess überflüssig ist. Da keine Klingen verwendet werden, können auch Innenecken genau bearbeitet werden. Außerdem können tiefe Nuten und Löcher mit einer Breite von weniger als 0,1 mm bearbeitet werden.
Die Funkenerosion hat auch ihre Schwächen. Beim Erodieren wird das Werkstück nach und nach aufgeschmolzen, so dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit langsam ist. Außerdem werden viele Verbrauchsmaterialien wie Elektroden benötigt, und das Verfahren ist nicht für die Massenproduktion geeignet.