Die funkenerosiven Verfahren gehören nach DIN 8580 zu den abtragenden Bearbeitungsverfahren und damit zur Hauptgruppe Trennen. Es können alle elektrisch leitenden Werkstoffe, auch gehärteter [[Stahl]] und Hartmetall, bearbeitet werden. Von den verschiedenen Funkenerosionsverfahren werden überwiegend funkenerosives Senken und funkenerosives Schneiden angewandt.<br />== Erodieren = Verfahrensmerkmale ===
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Die funkenerosiven Verfahren gehören nach DIN 8580 zu den abtragenden Bearbeitungsverfahren und damit zur Hauptgruppe Trennen[[Bild:Prinzip. Es können alle elektrisch leitenden Werkstoffejpg|thumb|300x300px|Prinzip]]<br />Beim '''Funkenerosiven Abtragen''', auch gehärteter Stahl werden Werkstück und HartmetallWerkzeug über ein Kabel an eine '''Gleichstromquelle''' angeschlossen. In einer Leitung ist ein '''Schalter''' eingebaut. Wird der Schalter geschlossen, bearbeitet werden. Von den verschiedenen Funkenerosionsverfahren werden überwiegend funkenerosives Senken entsteht zwischen Werkstück und funkenerosives Schneiden angewandtWerkzeug eine elektrische [[Spannung]].
=== Verfahrensmerkmale ===
[[Bild:Prinzip.jpg|thumb|300x300px|Prinzip]]
Beim '''Funkenerosiven Abtragen''', werden Werkstück und Werkzeug über ein Kabel an eine '''Gleichstromquelle''' angeschlossen. In einer Leitung ist ein '''Schalter''' eingebaut. Wird der Schalter geschlossen, entsteht zwischen Werkstück und Werkzeug eine elektrische Spannung.
Die Werkzeug- und Werkstückelektrode werden so positioniert, dass sich zwischen ihnen ein Spalt befindet. Dieser wird während des Erodiervorganges mit einer nicht leitenden Flüssigkeit, dem Dielektrikum gefüllt. Diese Flüssigkeit isoliert Elektrode und Werkstück und führt zu einer Verengung des Entladekanales und damit zu hoher Energiedicht an der Wirkstelle. Wird der Zwischenraum verkleinert, schlägt bei einem bestimmten, sehr geringen Abstand ein Funke über. Bei diesem, auch als Entladung bezeichneten Vorgang wird Strom in Wärme umgesetzt. Die Materialoberfläche erhitzt sich im Bereich des Entladekanals sehr stark. Unterbricht man nun den Stromzufluss, fällt der Entladekanal sehr schnell zusammen. Dadurch verdampft die Metallschmelze an der Materialoberfläche explosionsartig und reißt bis zu einer gewissen Tiefe flüssiges Material mit. Es bildet sich ein kleiner Krater. Folgt nun Entladung auf Entladung, so entstehen Krater neben Krater und eine stetige Abtragung an der Werkstückoberfläche.
[[Bild:Aufbau einer Senkerodieranlage.png|thumb|300x220px|Aufbau einer Senkerodieranlage]]
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=== Aufbau der Erodieranlage ===
<br /><br />Die Erodiermaschine Erodier[[maschine]] besteht aus einer '''NC gesteuerter Vorschub – und Lageregelung''', einem '''Generator''' zur Erzeugung des Entladestromes und einem '''Behälter''' mit '''Pumpe''', '''Filter''' und '''Spühlung''' für das Dielektrikum. Der Arbeitsraum ist mit einer '''wasserdichten Wanne''' umgeben und wird während des Erodiervorganges mit Dielektrikum geflutet.
<br />Zur Erzeugung eines Funkens in der Zündphase wird durch den Generator eine pulsierende Spannung (20V … 150V) zwischen den Elektroden angelegt.
'''(1)''' In dem mit Dielektrikum gefüllten Funkenspalt bildet sich an der Stelle mit dem geringsten Abstand ein starkes elektrisches Feld aus.
=== Elektrische Kenngrößen ===
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[[Bild:Generator der Erodieranlage.JPG|thumb|200px|Generator]]
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Den Verlauf von '''Spannung''' und '''Strom''' an der Entladestelle wird im rechten Bild gezeigt. Es ist eine sinnbildliche Darstellung der sich wiederholenden Impulse mit '''Impulsdauer t<sub>i</sub>''', '''Periodendauer t<sub>p</sub>''', '''Entladedauer t<sub>e</sub>''', '''Pausendauer t<sub>o</sub>''' und '''Zeitverzögerungszeit t<sub>d</sub>'''.
<br /> - Lichtbogenbildung mit Kurzschlusseffekt
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=== Dielektrikum ===
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==== Aufgabe: ====
<br /> - Ionisation für Funkenüberschlag ermöglichen
<br /> - Kühlung von Elektrode und Werkstück
<br /> - Erodierte partikel Partikel aus dem Funkenspalt spühlen spülen und abtransportieren
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'''Mittel:'''<br />
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=== Spülmethoden ===
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==== Offene Spülung ====
=== Störungen beim Erodieren ===
---- [[Bild:Störungen und ihre Vermeidung.jpg|thumb|200px|Störungen und ihre Vermeidung250px]]
<br /><br />Störungen beim Erodieren sind Entladungsvorgänge, die keine oder einen verminderten Werkstoffabtrag zur Folge haben. Bei Nichtbehebung oder Nichtbeachtung kann es zu erheblichen Beschädigungen an Werkstück und Elektrode kommen.
=== Elektrode ===
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Für die Erfüllung er Erodieraufgabe muss eine Werkzeugelektrode angefertigt werden, die in ihrer Form dem späteren Durchbruch bzw. der Gravur entspricht.
Für die Ermittlung der Elektrodenmaße ist es erforderlich der '''Schlichtelektrode (d<sub>2</sub>)''' den zweifachen '''laterale Funkenspalt (S<sub>L</sub>)''' vom '''Nennmaß (D)''' ab zu ziehen. Für die '''Schruppelektrode (d<sub>1</sub>)''' muss zudem noch die zweifache '''Rautiefe (Rz)''', die beim Schuppen entsteht, sowie eine Seitenzugabe abgezogen werden. Die '''Seitenzugabe (Z)''' berücksichtigt die thermische Oberflächeneinflüsse und sollte mindestens ½ Rz betragen.
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<span style="color: blue">'''d<sub>1</sub> = D - 2 x S<sub>L1</sub> - 2 x Rz - 2 x Z'''</span>
Bei der mehrachsig gesteuerten Elektrode wird diese nicht nur in der Hauptachse Z sondern zusätzlich in X- und Y-Richtung ausgelenkt. Durch dieses Verfahren kann die Elektrode gleichzeitig für die Schupp- und Schlichtbearbeitung eingesetzt werden.
<br /><br /><br /><br />
==== Elektrodenherstellung ====
[[Bild:Elektrodenwerkstoff.jpg|thumb|250px]]
<br />Für die Elektrodenherstellung müssen folgende Punkte festgelegt werden:
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Das Herstellen der Elektrode kann durch spanen, Urformen, Umformen oder durch Drahterodieren erfolgen. Werden Elektroden aus mehreren Einzelteilen gefertigt, können dieses durch Schrauben und Kleben zusammengesetzt werden.
<br /> 1. Rz bzw. Ra aus der Zeichnung entnehmen
<br /> 7. Erstellung eines Programmes für die Elektrodenherstellung
<br /> 8. Herstellung der Elektrode
<br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />[[Bild:Voreinstellplatz.jpg|thumb|left|200px|Voreinstellplatz für Elektroden]]
==== Elektrodenaufspannung ====
Um mit der Senkerosion wirtschaftlich, genau, und flexibel fertigen zu können haben sich spezielle Spannsysteme durchgesetzt. Die Elektrode wird als Rohling auf das Spannsystem gesetzt und auf diesem bearbeitet. Dieses hat den Vorteil, dass ein erneutes Einrichten auf der Erodiermaschine entfällt. Die Position der Elektrode zu den Bezugspunkten des Werkstückes wird am Voreinstellplatz ermittelt und in die NC-Steuerung eingegeben und verrechnet. Somit lassen sich Elektroden auch aus einem Magazin an der Erodiermaschine einwechseln.
<br /><br /><br /><br />
=== Filter- und Spülanlage ===
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=== Filter[[Bild:PapierPatronenfilteranlage.jpg|thumb|200px|Papier- und Spülanlage ===Patronenfilteranlage]][[Bild:Anschwemmfilteranlage.jpg|thumb|200px|Anschwemmfilteranlage]][[Bild:Spaltfilter.jpg|thumb|200px|Spaltfilter]]
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Aufgabe:<br />
<br /> - Kühlung des Dielektrikums
Der '''Papier-Patronenfilter''' besteht aus einem gefalteten Papierbalg, der Partikel größer 2µm … 5 µm herausfiltert.
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Der '''Anschwemmfilter''' wird für größere Anlagen verwendet. Bei diesem Filter wird das Dielektrikum durch eine Filterschicht aus Kieselgur oder durch Zellulose in den Filterkreislauf gepumpt und Partikel größer 1µm in einer Nachfilteranlage herausgefiltert.
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Beim '''Spaltfilter''' wird das Dielektrikum durch einen Papierfilter von außen nach innen gepumpt und dadurch gefiltert. Durch einen Rückspülprozess wird der abgelagerte Schmutz in den Schlammkasten gespült, wo er entnommen werden kann.
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{{Mark
|Der Schlamm und die Filter sind als Sondermüll zu entsorgen, weil die erodierten Werkstoffe giftige Schwermetalle enthalten.
}}
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Der Papier-Patronenfilter besteht aus einem gefalteten Papierbalg, der Partikel größer 2µm … 5 µm herausfiltert.
== Funkenerosives Schneiden ==[[Bild:Drahterodieren.jpg|thumb|200px|Drahterodieren]] <br /> Beim funkenerosiven Schneiden, auch Drahterodieren genannt, können in alle elektrischleitenden Materialien gerade Schnitte in beliebiger Form hergestellt werden. Als Werkzeugelektrode dient ein Metalldraht im Durchmesser 0,03 bis 0,35 mm. Für Feinschneidaufgaben können auch Dräht < 0,01mm verwendet werden. <br /><br />[[Bild:Bewegungen an einer Drahterodieranlage.jpg|thumb|left|200px|Bewegungen an einer Drahterodieranlage]]'''Arbeitsbereich''' <br /><br />Die gewünschte Außen- und Innenform wird durch die Bewegung des Tisches in X- und Y-Richtung erzeugt. Durch Verstellen der Drahtführung in eine U- und V-Richtung können geneigte Flächen erzeugt werden. Die Z-Achse dient der Anpassung an die Werkstückhöhe. Die Verfahrbewegung werden von einer NC-Steuerung programmgemäß aufeinander abgestimmt.[[Bild:Drahteinfädelung.jpg|thumb|200px|Drahteinfädelung]]<br /><br /><br />'''Arbeitsablauf:''' <br />Der Anschwemmfilter Draht wird für größere Anlagen verwendetduch Saphier- oder Keramikelemente gestützt. Dieses verhindert Schingungen und gewährleistet einen geraden Schnitt. Bei diesem Filter einem Arbeitswechsel schneidet eine Drahtschere programmgemäß den Draht durch. Zum erneuten Einfädeln wird ein Wasserstrahl mit hohem Druck durch den oberen Führungskopf in das Startloch des Werkstückes und in den unteren Führungskopf gespritzt. Dabei führt der Strahl den Erodierdraht, wodurch ein automatischer Arbeitsablauf gewährleistet ist.<br /><br />[[Bild:Krafteinwirkung.jpg|thumb|left|200px|Krafteinwirkung]][[Bild:Bahnabweichung.jpg|thumb|200px|Bahnabweichung]]'''Prozessabweichungen'''<br /><br />Beim Drahterodieren entstehen durch den Stromfluss zwischen Draht und Werkstück '''elektrostatische''' und '''elektromangnetische''' '''Kräfte'''. Diese Kräfte bringen den Erodierdraht zum Schwingen. Durch eine '''Durchlaufbremse''' (Drahtspanner) wird den Draht zwischen den Drahtführungen gespannt. Dieses verhindert ein Nachschleifen des Drahtes und vermeidet Bahnabweichungen sowie eine unnötige Spaltaufweitung. Abweichungen werden durch Prozessabhängige Vorschubeinrichungen und zusätzliche Regeleinrichtungen verhindert.<br /><br />[[Bild:Spülanordnung.jpg|thumb|left|200px|Spülanordnung]]Als '''Dielektrikum ''' wird demineralisiertes Wasser verwendet, welches während des Erodierprozesses dea Werkstück ummer vollständig bedecken sollte. Die Arbeitsergebnisse lassen sich durch zusätzliches Einspritzen oder Absaugen des Dielektrikums entlang des Drahtes verbessern.<br /><br />Um hohe Arbeitsergebnisse zu erreichen benötigt man neben der '''Maschinensteifigkei'''t auch '''thermische Stabilität'''. Daher werden Maschinen in temperierten Räumen betrieben, in denen die Temperaturschwankung kleiner als 0,5 °C beträgt.<br /><br /><br /> === Drahterodiertechnik === ---- <br />[[Bild:Raumschnitt.jpg|thumb|left|250px|Raumschnitt]]<br />Um '''Schägungswinkel''' bei Durchbrüchen oder anderen '''Raumschnitten''' zu erzeugen, wird der Draht durch eine Filterschicht aus Kieselgur oder Relativbewegung schräg gestellt. Die dafür nötwendige Auslenkbewegung sowie die darauf abgestimmte Bahnbewegung wird durch Zellulose in den Filterkreislauf gepumpt die NC-Steuerung berechnet und Partikel größer 1µm in einer Nachfilteranlage herausgefiltertKoordiniert.<br />
[[Bild:Vollabtragstechnik.jpg|thumb|250px|Vollabtragstechnik]]<br />Beim Spaltfilter wird das Dielektrikum durch einen Papierfilter von außen nach innen gepumpt und dadurch gefiltert. Durch einen Rückspülprozess wird der abgelagerte Schmutz in den Schlammkasten gespült, wo er entnommen werden kann.
'''Kleine Öffnungen/Durchbrüche''' unter 5 mm zu erodieren, werden mit mehreren Schnitten das gesamte Werkstoffvolumen abgetragen.(Bild: Vollabtragstechnik)<br />Der Schlamm und die Filter sind als Sondermüll zu entsorgen, weil die erodierten Werkstoffe giftige Schwermetalle enthalten.
'''Längere Maschinennutzungszeiten''', z.B. über Nacht, werden wurch Anreihungstechnik oder durch das automatische einfädeln der Maschine erreicht. Die Werkstücke werden im Durchbruch durch Haltestege gehalten, welche dann in einem späteren Prozess durchtrennt werden.<br /> <br />[[Bild:Anschnitttechnik.jpg|thumb|200px|Anschnitttechnik]] Am Anfang des Erodierprozesses muss sich der Prozess stabilisieren. Um dieses zu erreichen ist die richtige '''Anschnitttechnik''' wichtig. Werden gehärtete, legierte Werkzeugstähle und Vergütungsstähle bearebitet, ist auf Restspannung im Werkstück zu achten. Diese können beim Erodieren frei werden und das Werkstück verformen. <br /> <br />[[Bild:Startlochbohrung.jpg|thumb|left|200px|Startlochbohrung]] '''Regeln für das Erodiern:'''<br /> <br /> - Werkstücke nicht von außen anschneiden, Startloch innerhalb des Werkstückes legen.<br /> - nicht mehr als zwei Profile von einem Startloch aus erodieren. Besser: für jedes Teil ein Startloch.<br /> - zuerst den Bereich höchster Prizision ausschneiden<br /> - Haltestege stehen lassen.<br /><br />{{Mark|Bei genauen Teilen wird der Durchbruch nachgeschnitten. Das bedeutet, dass in einem weiteren Arbeitsgang noch einige hunderstel Millimeter Werkstoff abgetragen werden. Hierdurch entstehen gute Maß- und Oberflächenqualitäten.}}<br /><br /> === Aufspanntechnik === ---- [[Bild:Schwenkspanner.jpg|thumb|left|200px|Schwenkspanner]] <br />Für das Drahterodieren brauch man spezielle Spannvorrichtungen, die es ermöglichen den Erodierprozess genau und kollisionsfrei zu gestallten. Sie müssen sich zum Ausrichten schwenken lassen ('''Schwenkspanner'''). Um flache Werkstücke zu spannen, werden '''Winkelspanner''' und Zwingen mit Tischhalterung verbunden. zur Feinjustierung sind Schrauben mit Feingewinde angebracht.<br />[[Bild:Zeitlicher_Verlauf_der_EntladungWinkelspanner.pngjpg|thumb|200x200px200px|Zeilicher Verlauf Winkelspanner]]<br /><br /><br /><br /><br />=== Elektrodendrähte === ---- <br />Ein Elektrodendraht sollte folgende '''Eigenschaften''' besitzen:<br /><br /> - gute elektrische Leitfähigkeit<br /> - thermische und mechanische Stabilität<br /> - genaue Toleranzen und Oberflächengüte<br /><br />Geeignete '''Drahtmaterialien''' sind:<br /><br /> - Kupfer<br /> - Kupfer-Zink-Legierungen<br /> - Molybdän (für dünne Drähte)<br /><br />Die '''Wahl des Elektrodenwerkstoffes''' hängt von folgenden Faktoren ab:<br /><br /> - Werkstoff<br /> - Schnitthöhe<br /> - Zugfestigkeit des Drahtes<br /> - Generatoreigenschaften<br /><br />=== Programmierung === ---- <br />Die Programmierung der EntladungErodierbahn erfolgt mit ISO-Programmierung bzw. einer geeigneten Programmiersprache. <br /><br />[[Bild:Bahnverschiebung.jpg|thumb|left|250px|Bahnverschiebung]]'''Bahnkorrektur'''<br /><br />Da der Erodierdraht einen gewissen Durchmesser hat, muss er während des Erodierprozessers auf einer Bahn mit einem gleichmäßigen Abstand zum Fertigmaß geführt werden. Zusätzlich muss der Funkenspallt berücksichtigt werden. Diese Bahnkorrektur nennt man OFF-SET.<br /><br /><br /><br />[[Bild:Drahtauslauf.jpg|thumb|250px|Drahtauslauf]]'''Anschnitttechnik'''<br /><br />Bei '''Innenkonturen''' sollte das Starloch in der Nähe einer geraden Kante gelegt werden. Ist die Bahverschiebung nur einfach parallel zum Werkstück eingegeben, beleibt beim Punkt B ein Teil des Werstoffes stehen. Beim verlassen der Bahn über eine tangentiale Kreisbahn, wird die Konturbahn vollständig bearbeitet und es bleibt kein Werkstoffrest stehen.<br />[[Bild:Durchschneiden.jpg|thumb|250px|Durchschneiden]]<br />Bei Anschnitten von '''Außenkonturen''', wird die Bahn nicht vollständig umfahren. Es bleibt ein Steg stehen. Nachdem das Werkstück z.B. durch Magnete im Durchbruch gesichert ist, wird der Steg durchtrennt. Hierduch wird ein Durchfallen und Beschädigen des Stempels verhindert.<br /><br /><br /><br /> == Quellennachweis == ---- <br /><br />- Europa Lehrmittel, Metalltechnik, Der Werkzeugbau, 12.Auflage, 1997<br />- Oeö-Held GmbH, Stuttgart, 4.Auflage, März 1990