Erodieren » Senkerosion & Drahterosion

Funkenerosion nach Ihren Anforderungen

Erodiertechnik, Drahterodieren, CAD, CAM

Erodiertechnik spielt bei Werkzeugtechnik Schmitz vor allem bei Sonderanfertigungen eine besondere Rolle.

Wir setzen dabei sowohl die Draht- als auch die Senkerosion ein. Nach der Vorlage Ihres 3D Modells werden die Werkstücke auf unseren Vier-Achs-Maschinen zeitnah gefertigt.

Mit unseren gesteuerten Anlagen können wir Bohrtiefen von 0,2 bis 400 mm realisieren, sowie Werkzeuglängen bis zu vier Meter bearbeiten. Bei einer Wiederholgenauigkeit von wenigen Mikrometern entstehen hierbei maßgenaue Teile für Ihre Fertigung.

Dank unserer jahrelangen Erfahrung im Bereich der Vier-Achs-Steuerung können wir, komplexe Formen in einem Fertigungszyklus herzuzustellen.

Auch an dieser Stelle arbeiten wir mit Projekt- und Lohnarbeit.

Funkenerodieren und Drahterodieren

Funkenerodieren

Die Funkenerosion ist ein thermisches und dabei abtragendes Fertigungsverfahren. Dabei werden leitfähige Materialien bearbeitet. Das Prinzip des Funkenerodierens besteht in elektrischen Entladevorgängen (daher Funkenerodieren) zwischen dem Werkzeug und einem Werkstück.

Die Funkeneorsion findet im Dielektrikum statt. Dabei handelt es sich um ein nichtleitendes Mittel wie Öl oder deionisiertes Wasser. Das Elektrodenwerkzeug wird so nah an das zu bearbeitende Werkstück geführt, dass ein Funke entsteht und auf das Werkstück überschlägt. Dabei wird das zu bearbeitende Material aufgeschmolzen und verdampft. Intensität, Frequenz, Dauer und Länge sind variabel und beeinflussen das Ergebnis. So sind sehr genaue Abtragungen und damit präzise Fertigungen von Teilen möglich.

Drahterodieren als Teil der Funkenerosion

Die Drahterosion nennt man auch funkenerosives Schneiden. Sie ist ein Teil der Funkenerosion. Von einem Werkstück werden elektrische Impulse, die Funken erzeugen auf einen dünnen Draht / Erodierdraht und in das Dielektrikum übertragen. An der Stelle, an der der Draht den geringsten Abstand zum Werkstück hat, überträgt sich der Funke. So können sehr genaue Werkzeuge und geometrische Formen hergestellt werden.

Was versteht man unter Erosion im Werkzeug- und Formenbau?

Die meisten kennen den Begriff Erosion wohl aus der Geologie, wo die Abtragung der Gebirge und in der Folge die Bildung von Sedimenten gemeint ist. Doch es gibt auch technologische Anwendungsfelder, bei denen das Erodieren eine zentrale Rolle spielt. In diesen Fällen spricht man auch von elektroerosiven Verfahren.

Eingesetzt werden diese für die hochpräzise Materialbearbeitung. Bei den Werkstücken handelt es sich üblicherweise um Metalle. Die Bearbeitung findet in einem nicht leitenden, flüssigen Dielektrikum wie Öl oder destilliertem Wasser statt. Zwischen dem Werkstück und dem verwendeten Werkzeug wird eine pulsierende Gleichspannung zwischen 40 und 150 Volt eingeregelt, wodurch ständige Entladungen, die sich als Funken bemerkbar machen, provoziert werden. Mit den Funken wird Material in sehr kleinen Mengen vom Werkstück abgetragen.

Dabei wird aber auch das Werkzeug erodiert und muss irgendwann ersetzt werden. Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Verfahren:

Das „funkenerosive Abtragen“ nach DIN 8580 ist ein thermisches Fertigungsverfahren, das mittels Entladevorgängen (Funken) kleine Materialanteile von einem Werkstück gezielt abspahnt. Das Werkzeug dient dabei als Elektrode. Das Werkstück befindet sich bei der Erosion in einem mit dem Dielektrikum angefüllten Becken. Alternativ wird die nicht leitende Flüssigkeit durch Schläuche über den zu erodierenden Bereich gespült.

Der Abstand zwischen dem Elektrodenwerkzeug und dem Werkstück beträgt je nach benötigter Feldstärke 0,004 bis 0,5 Millimeter. Der Überschlag des Funkens wird immer zu einem bestimmten Zeitpunkt an einer bestimmten Stelle benötigt. Dafür wird die Spannung kurzfristig erhöht.

Funken sind heißes Plasma, sodass das Material ganz lokal am Ort des Geschehens zum Schmelzen und sogar zum Verdampfen gebracht wird. Die Abtragung wird durch folgende Parameter gesteuert:

  • Elektrische Spannung
  • Schalt- beziehungsweise Pulsfrequenz
  • Dauer der Spitzenspannung
  • Spaltbreite
  • Polung

Der hohe Grad der mechanischen Genauigkeit wird durch CNC-Steuerung ermöglicht. So lassen sich auch sehr komplexe geometrische Formen produzieren.

Die Wahl des Elektrodenmaterials ist abhängig von dem zu bearbeitenden Werkstoff. Die gängigsten Materialien sind:

  • Kupfer
  • Kupferlegierungen - meistens mit Wolfram
  • Messing
  • Graphit
  • andere Hartmetalle

Beim Bohrerodieren handelt es sich um ein funkenerosives Bohren, während das Drahterodieren ein funkenerosives Schneiden darstellt. In diesem Fall ist die Elektrode lediglich ein Draht. Beim Senkerodieren wird die Elektrode, die speziell ausgeformt ist, mittels Funkenerodiermaschine ins Werkstück eingedrückt. Beim Scheibenerodieren wird eine rotierende Kupfer-, Graphit- oder Kupfer-Wolfram-Scheibe als positive

Das Drahtschneiden (wirecutting) basiert ebenfalls auf dem Prinzip des Funkenerodierens. Die hohe Genauigkeit beim Schneiden wird dadurch erzielt, dass die Funken immer exakt dort überspringen, wo der Abstand zwischen dem Draht und dem Werkstück minimal wird.

Der Erodierdraht ist dabei auf eine Spule gewickelt und wird durch Umlenkrollen zur Drahtführung gebracht. Mit einer Geschwindigkeit von maximal 25 Meter pro Minute wird er durch das Werkstück gezogen, um danach entsorgt zu werden.

Durch die permanente Spülung – zum Beispiel mit einem Erodieröl – wird der Draht, durch den sehr hohe Ströme fließen, gekühlt.

Der Draht beziehungsweise das Werkzeug stellt stets den Pluspol dar, fungiert in dem Prozess also als „Opferanode“, während das Werkstück auf negativem Potenzial liegt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Elektromigration vom Werkstück weg stattfindet. Im Nachschnitt ist die Polung anders. Wichtig dabei ist, dass die Impulsdauer nicht zu lang ist bzw. die Impulspause nicht zu spät erfolgt. In diesem Fall kann sich ein Lichtbogen bilden, der den Draht zerreißt.

Die Generator- beziehungsweise „Schruppleistung“ der Drahterodiermaschine wird in Quadratmillimeter pro Minute angegeben. Im Maximum können heute bis zu 500 mm²/min erreicht werden. Um aber Genauigkeiten von weniger als zwei Mikrometer zu erzielen, muss manchmal bis zu achtmal bei kleiner Leistung nachgeschnitten werden.

Einsatzgebiete

Harte, schwer spanbare, elektrisch leitende Werkstoffe, die in eine besonders komplexe Form gebracht werden sollen, sind das Paradebeispiel für den Einsatz von Verfahren zur funkenerosiven Abtragung. Erodieren ist das Mittel der Wahl, wenn es um sehr schmale, tiefe Senkungen oder Einschnitte und um komplizierte Oberflächenstrukturen geht. Folgende Materialien werden bearbeitet:

  • gehärteter Stahl
  • Hartmetalle
  • harte Titanlegierungen
  • Hartstoffe
  • leitfähige, hochfeste Keramiken

Funkenerodieren:
Das Verfahren

Das Funkenerodieren ist ein thermisches Fertigungsverfahren, das auf Grund seiner Eigenschaften extrem präzise Fertigungen von Teilen ermöglicht.

Ihre Vorteile:

  • komplexe geometrische Formen sind herstellbar
  • extrem hohe Präzision in der Fertigung
  • Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe möglich (Stahl, Titan, Hartmetall)
  • es kann eine variable Rauigkeit hergestellt werden

Funkenerosion:
Die Geschichte

Das Verfahren des Funkenerodierens wurde 1943 durch zwei russische Wissenschaftler namens Lazarenko erfunden. Nach ihnen ist der verwendete Entladungsgenerator, der Lazarenko-Kreis, benannt.

Die erste praktisch nutzbare Funkenerosionsmaschine wurde 1955 auf der Europäischen Werkzeugmaschinen-Ausstellung in Mailand vorgestellt.