Was ist Erodieren?

Was ist Erodieren?

Erodieren / EDM. Die Funkenerosion wird von der Industrie eingesetzt, um mit großer Präzision jede Art von leitfähigem Material (Metalle, Legierungen, Grafit, Keramik, usw.) ohne Berücksichtigung ihrer Härte zu bearbeiten.


Mit EDM bearbeitetes Werkstück aus gehärtetem Stahl.

Mit EDM bearbeitetes Werkstück aus gehärtetem Stahl.


Definition Erodieren

Als Erodieren (Funkenerosion) wird die Spanende Bearbeitung definiert, bei der das Material mit einer Reihe aufeinanderfolgender elektrischer Entladungen zwischen zwei Polen (Elektrode/Arbeitswerkzeug und Werkstück) abgetragen wird.

Die Entladungen werden von Generatoren für elektrische Impulse erzeugt.


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Physikalisches Prinzip der Funkenerosion

Die Bearbeitung durch Funkenerosion erfolgt durch das Überspringen elektrischer Funken zwischen zwei Elektroden mit einer bestimmten elektrischen Spannung; die beiden Elektroden befinden sich in einer isolierenden Flüssigkeit (flüssiges Dielektrikum).

Da beide Elektroden vom Dielektrikum isoliert werden, muss die angelegte Spannung an beiden Elektroden ausreichend hoch sein, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, das höher als die isolierende Eigenschaft der Flüssigkeit ist.

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Durch Anlegen dieses elektrischen Feldes werden freie positive Ionen und Elektronen beschleunigt und erzeugen dabei einen Entladungskanal, der leitfähig wird. Der Funke springt genau an dieser Stelle über. Hierdurch entstehen Kollisionen zwischen den Ionen (+) und den Elektronen (-), und es wird ein Plasmakanal erzeugt.

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Aufgrund der Zusammenstöße entstehen an beiden Polen hohe Temperaturen, und um den Plasmakanal herum bildet sich eine größer werdende Gaskugel. Gleichzeitig schmelzen und verdampfen die hohen Temperaturen an beiden Polen einen Teil des Werkstückmaterials, während sich die Elektrode nur sehr geringfügig abnutzt.

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In dieser Situation (große Gaskugel und geschmolzenes Material an beiden Polen) wird der elektrische Strom unterbrochen. Der Plasmakanal fällt in sich zusammen, und der Funke bricht ab. Das flüssige Dielektrikum verursacht eine Implosion des Gases (Explosion nach innen).

Hierdurch entstehen Kräfte, die das geschmolzene Material abtragen, und auf der Oberfläche entstehen zwei Krater. Das geschmolzene Material verfestigt sich und wird in Kugelform vom flüssigen Dielektrikum weggeschwemmt. Diese Kugeln können als „Späne der Funkenerosion“ bezeichnet werden.


Techniken der Funkenerosion

Bei der Funkenerosion unterscheidet man zwischen zwei Techniken: die Senk- und die Drahterosion.

Bei der Senkerosion wird die Form des eingesetzten Werkzeugs (Elektrode) in einem Werkstück reproduziert.

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Fertiges Werkstück als Kunststoffguss & Werkstück aus Stahl / Gussform

Fertiges Werkstück als Kunststoffguss & Werkstück aus Stahl / Gussform


Bei der Drahterosion schneidet ein metallischer Draht (Elektrode) ein programmiertes Profil in ein Werkstück.

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Anwendungsbereiche beim Erodieren

Motor eines Audi V8

Motor eines Audi V8

Hauptsächlich werden Funkenerodiermaschinen im Bereich der Matrizen- und Gussformen eingesetzt. Diese Arbeiten werden hauptsächlich in den folgenden Branchen durchgeführt: Automobilbau, Haushalts- und Unterhaltungsgeräte, Luft- und Raumfahrt sowie im Elektronik- und Spielzeugbereich.

 


16Die wichtigste Branche ist der Automobilbau, und obwohl unsere Kunden Zulieferer der Fahrzeughersteller sind, so sind unsere Kunden auch Hersteller von Audi, Renault, Peugeot, Ford, General Motors oder Jaguar.

 

 


Im Bereich der Raumfahrt zum Beispiel, in dem eine hochpräzise Bearbeitung von besonderer Bedeutung ist, werden beide Techniken der Funkenerosion eingesetzt: die Senkerosion und die Drahterosion. Die Drahterosion wird verwendet, um Werkstücke mit sehr komplexen Formen und Sondermaterialien (Legierungen) mit einem hohen Grad an Präzision zu bearbeiten, während die Senkerosion eine Bearbeitung von Werkstücken mit tiefen Einsenkungen ermöglicht, bei denen sich der Zugang als extrem kompliziert erweist.

17Dies ist auch der Fall bei dem Unternehmen Rymsa als Hersteller verschiedener Einrichtungen (TC&R-Antennen, Horns-Antennen, BFN) für 37 verschiedene Satelliten (Italsat, Hispasat, Arabsat, Thaicom-3, Intelsat K-TV, Astra 1K & 2B, usw.).

 

Die Verantwortlichen dieses Unternehmens sind der Meinung, „der Hauptvorteil beim Einsatz von Funkenerodiermaschinen liegt darin, dass auch Werkstücke bearbeitet werden können, die sehr dünne Verrippungen aufweisen (0,4 mm), ohne dabei innere Spannungen im Material zu erzeugen“.


Wo liegen die Grenzen beim Erodieren?

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800 mm Schnitthöhe im Dielektrikumbad. Die maximale Schnitthöhe des Modells AF60 Modular beträgt bis zu 800 mm.


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Konischer Schnittwinkel von 30º bis zu 400 mm bei den Modellen AF60-130.


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Unabhängiges Schneiden an 4 Achsen. Die CNC-Steuerung der Maschinen ermöglicht auf den koordinierten Ebenen X-Y und U-V die Ausführung jeder beliebigen geometrischen Form.


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Schneiden mit einer Drahtdicke von 0,33 mm bis 0,07 mm – Beispiel einer Matrize für die Herstellung elektronischer Komponenten mit einer Drahtdicke von 0,1 mm.


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Oberflächengüte bis zu VDI=0 beim Senkerodieren. Beim Drahterodieren bis Ra 0,1μm.


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Simultansteuerung der 4 Achsen. Die simultane Steuerung der vier Achsen X, Y, Z und C bietet unendlich viele Einsatzmöglichkeiten. Die Interpolationsfunktion kann gleichzeitig für 2, 3 oder 4 Achsen ausgeführt werden.


Belastbarkeit der Maschinen auf dem Maschinentisch mit Werkstücken von bis zu 20.000 kg (Modell NX10/TX10) und Elektroden von bis zu 200 kg.

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Mario

Ich arbeite seit 1999 an und mit Funkenerosionsanlagen. Die ersten 12 Jahre in der Anwendungstechnik bei der Firma Och-Präzisionstechnik GmbH. Meine Aufgaben waren; Kundenbetreuung, Demo, Schulung, Versuche, Programmierung und Lohnfertigung. Seit 2011 bin ich für die Firma Prager & Schweers GmbH tätig...natürlich in der Abteilung Dahterosion.

7 Kommentaren

  1. Bei den Techniken der Funkenerosion sollte auch das Bohrerodieren genannt werden. Dieses spezielle Verfahren der Senkerosion erfolgt auf extra dafür ausgerichteten Bohrerodiermaschinen und kommt häufig im Vorfeld des Drahterodierens für die Fertigung von Startlochbohrungen zum Einsatz. Desweiteren ist das Bohrerodieren unverzichtbar, wenn es um Präzisionsbohrungen bis 0,08 mm Ø in große Tiefen geht.

  2. Hallo Peter, vielen Dank für Dein Kommentar und schön das er für Dich informativ war. Natürlich ist er noch ausbaufähig und wird demnächst verbessert. Es fehlt ja auch immer noch das Bohrerodieren. Am besten demnächst mal reinschauen. Ich habe mir auch mal eure Seite angeschaut. Sehr interessant ist die Herstellung der Spannmittel. Sind diese kompatibel mit Erowa?

  3. Hallo Mario
    Danke für das spannend Artikel!
    Ich habe eine kurze Frage. Ich qualifiziere eine Erodiermaschine und möchte sauber dokumentieren dass (Strom)unterbrechungen keinen Einfluss auf die Produktqualität haben. Könntest Du mir bitte kurz erklären wieso dieser Prozess Unterbrechungen erlaubt?
    Danke sehr im Voraus

  4. Hallo Delphine,
    eine Unterbrechung der Spannung ist bei der Erosion zwingend nötig. Es entsteht ein Entladungskanal…der Funke springt über. Wärme wird erzeugt…das Material und das Dielektrikum wird erhitzt und verdampft. Jetzt wird die Spannung abgeschaltet und die Dampfblasen des Dielektikums implodieren. Am Ende der Entladung werden die abgetragenen Partikel herrausgespült.

    Daher hat es schon einen Einfluss auf die Produktqualität. Wird durch die Technologie vorgegeben…abhängig von Material und Elektrode.

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