Technologie

Drahterosion

Variable Maschinenkonzepte von Feindraht bis Schnellschnitt mit Palettenwechsler und Werkstück-Trocknungsanlage sichern eine größtmögliche Verfügbarkeit der Produktionsmaschinen.

Unsere Drahterosionsmaschinen arbeiten präzise, sicher und hocheffizient. Durch die Vielfalt an unterschiedlichen Maschinenkonzepten steht für jeden Auftragsfall die ideale Bearbeitungsmöglichkeit parat.

  • Aktive Komponenten für Formenbau und Stanzwerkzeugbau
  • Werkzeugteile aus Hartmetall
  • Medizinische Komponenten
  • Feinwerktechnische Spezialteile
  • Bearbeitung von Sonderlegierungen
Drahterosion: Herstellung von Präzisen Werkzeugteilen

Mehr Tempo in der Auftragsfertigung

Erosions- und Messmaschinen arbeiten in einem effektiven Fertigungsverbund. Mehrere Aufträge werden in einem Gesamtprogramm zusammengefasst und mit individuellen Bearbeitungstechnologien verknüpft. Auf den Palettenwechslern stehen dann die Werkstücke zur flexiblen Abarbeitung bereit.

FAQ

Welche Werkstoffe lassen sich per Drahterosion bearbeiten?

Durch funkenerosives Abtragen (Erodieren) lässt sich jedes elektrisch leitende Werkstück/Material bearbeiten. Das Drahterodieren ist dabei unabhängig von der Härte der Materialien durchführbar. Daher ist die Drahterosion in der Lohnfertigung für den Werkzeug- und Formenbau weit verbreitet und ermöglicht die wirtschaftliche Metallbearbeitung von anspruchsvollen Hohlformen, Profilen oder Durchbrüchen in Stählen beliebiger Härte oder Hartmetallen.

Welche elektrischen Kenngrößen sind beim Drahtschneiden relevant?

Für das Drahtschneiden wird innerhalb der Drahterodiermaschine durch einen Generator eine Folge von Impulsen und anschließenden Impulspausen erzeugt. Die Werte für die Spannung, die Stromstärke, die Impulsdauer sowie die Impulspausen sind über die CNC Steuerung der Maschine einstellbar und werden ebenfalls durch die CNC gesteuert. Beim Drahterodieren besteht jeder einzelne Impuls aus einer definierten Zeit für den Aufbau des Entladungskanals unter Einwirkung der Zündspannung sowie der eigentlichen Entladungszeit. Je höher die eingestellte Stromstärke und je größer die Impulsdauer im Verhältnis zur Impulspause ist, desto größer ist der Abtrag am Teil. Allerdings werden Formgenauigkeit und Oberflächengüte mit steigender Stromstärke geringer.

Wofür dient das Dielektrium bei der Drahterosion?

Beim Drahterodieren wird das Material während der Fertigung in einem klimatisierten Dielektrikumbad geschnitten. Dieses Dielektrikumbad besteht bei der Drahterosion zumeist aus demineralisiertem Wasser. Das Dielektrikum hat beim Drahtschneiden zwei Aufgaben. Zum einen dient es der Kühlung des eingesetzten Messingdrahts, durch den hohe elektrische Ströme fließen und der sich entsprechend erwärmt. Zum anderen spült das Dielektrikum die bei der Fertigung entstehenden Materialabträge aus dem Schneidspalt und damit vom Prozessbereich weg.

Wie läuft der Trennprozess beim Drahterodieren ab?

Drahterodiermaschinen, unabhängig vom Hersteller oder Aufbau, nutzen als Werkzeug (hier Elektrode) einen 0,02 bis 0,3 mm starken Metalldraht. Dieser besteht zumeist aus Messing, seltener Wolfram oder Stahl, wird von einer Spule abgewickelt und – durch ein Rollensystem straff gespannt – durch das zu bearbeitende Werkstück gezogen. Drahtführungen oberhalb und unterhalb des Werkstückes stützen dabei den Messingdraht und sorgen für einen geraden Schnitt. Damit das Drahtschneiden von geschlossenen Öffnungen überhaupt durchgeführt werden kann, wird eine Startlochbohrung benötigt. Diese muss im Vorfeld durch Bohren oder Senkerodieren hergestellt werden. In die Bohrung wird für das eigentliche Erodieren anschließend der Messingdraht durch das Werkstück eingefädelt. Das auf einer geeigneten Spannvorrichtung fixierte Bauteil wird anschließend in einem Dielektrikum funkenerosiv bearbeitet. Spannvorrichtungen müssen dabei so aufgebaut werden, dass das Erodieren im gesamten Arbeitsbereich kollisionsfrei erfolgen kann.

Wie funktioniert der Abtragvorgang bei der Funkenerosion?

Bei der Funkenerosion (Senk- und Drahterosion) erfolgt der Materialabtrag durch kurzpulsige elektrische Funkenentladungen. Dabei wird an die Arbeitselektrode (hier Werkzeug) eine Gleichspannung angelegt, die in der Regel zwischen 20 und 150V beträgt. Beim Annähern der Elektrode an das Werkstück baut sich, in Abhängigkeit von Spannung und Stromstärke, im Arbeitsspalt durch einen exakt definierten Stromimpulsverlauf ein elektrisches Feld auf. Dieser Impuls beschleunigt Ionen und Elektronen innerhalb des Dielektrikums derart, dass dieses durch die entstehende Hitze (bis zu 12.000° Celsius) verdampft und eine Plasma-Gasblase entstehen lässt. Innerhalb dieser bildet sich ein als Funke sichtbarer Entladekanal, der das Metall aufschmelzen lässt. Durch das Abschalten des Stromimpulses implodiert die Gasblase und das aufgeschmolzene Material wird aus dem Grundmaterial herausgeschleudert. Dieser exakt definierte und gesteuerte Vorgang wiederholt sich bis zu 100.000 mal in der Sekunde und spielt sich, je nach Impulsstärke und Dauer, innerhalb einer Distanz von wenigen Mikometern bis zu ca. 1 Millimeter ab. Das im Dielektrikum zu kleinen Metallkügelchen erstarrte Metall wird durch Pump- und Spülprozesse aus dem Arbeitsspalt entfernt.
Durch den Erosionsprozess erzeugt jeder einzelne Funke eine kleine Vertiefung im Werkstück. Die letztendliche Form des Teils die auf diese Weise erstellt wird, ist also das Ergebnis vieler einzelner dieser kleinen Vertiefungen. An der Elektrode geht der Abtragungsvorgang nicht spurlos vorbei. Sie unterliegt einem gewissem Verschleiß und muss daher regelmäßig erneuert werden, um eine hohe Abbildungstreue zu ermöglichen.

Welche Vorteile gegenüber anderen Fertigungsverfahren bietet die Drahterosion?

Durch Drahterodieren lassen sich beliebige Profile in Form von durchgehenden Öffnungen auch in gehärtete Stahlwerkstoffe oder Hartmetall einbringen. Die Bearbeitung schwerzerspanbarer Werkstoffe stellen in der Regel kein Problem dar. Daher wird das Verfahren häufig für die Fertigung von Teilen aus Titanlegierungen, Hartstoffen oder aber auch leitfähigen, hochfesten Keramiken eingesetzt. Auch die Herstellung von überaus anspruchsvollen, komplizierten Innenformen mit extrem kleinen Eckenradien bei gleichzeitig hoher Maß- und Formgenauigkeit ist beim Drahterodieren möglich. Nach der Fertigung sind gleichmäßige Flächen mit hoher Oberflächengüte kennzeichnend für die Drahterosion.

Und welche Einschränkungen gibt es bei dem Verfahren?

Da der Materialabtrag pro Arbeitstakt recht gering ist, ist das Verfahren auf den Abtrag kleinerer Materialmengen begrenzt. Weiterhin funktioniert das Drahterodieren nur bei elektrisch leitfähigen Materialien. Da jedwede Temperaturschwankungen zu Ungenauigkeiten an den zu bearbeitenden Teilen führen, ist auf eine zuverlässige Klimatisierung des Dielektrikums zu achten.

Seit wann kommt Drahterodieren industriell zum Einsatz?

Das Prinzip der erodierenden Wirkung von elektrischen Entladungen ist bereits seit 1770 bekannt und wurde vom englischen Wissenschaftler Joseph Priestley entdeckt. Es sollte jedoch noch Jahrhunderte dauern, bis aus der Theorie Praxis wurde. Erst im Jahre 1943 kamen die beiden russischen Wissenschaftler Romanowitsch und Lasarenko auf die Idee, die zerstörerische/erosive Kraft elektrischer Entladungen nutzbar zu machen und ein Verfahren zu entwickeln, welches durch Funkenerodieren die Bearbeitung von Metallwerkstoffen ermöglicht.
Die erste Maschine für erosives Bearbeiten wurde 1955 in Mailand vorgestellt. Nur wenige Jahre später, 1969, wurde die erste NC-gesteuerte Drahterodiermaschine entwickelt.

Weitere Bearbeitungsverfahren finden Sie in der Leistungsübersicht



Drahterosion – 100% präzise & sicher drahterodieren

Die Drahterosion Technologie EDM - was ist das Grundprinzip von EDM?

Die elektrische Entladungsbearbeitung (EDM) ist ein kontrollierter Zerspanungsprozess, bei dem Metall durch elektrische Funkenerosion entfernt wird. Bei diesem Verfahren werden elektrische Entladungen verwendet, um das Werkstück zu schneiden (erodieren) und in die gewünschte Form zu bringen.

Sobald sich die Elektrode dem Werkstück nähert, erzeugt die Anziehung elektrischer Ladungen einen kontrollierten Funken, der mikroskopisch kleine Materialpartikel aufschmilzt und verdampft. Der Funke entfernt auch Material an der Elektrodenoberfläche (vergleichbar mit dem Abschmelzen einer Stabelektrode beim Schweißen), wenn auch in weit geringerem Maße.

Bei der drahtgebundenen Entladungsbearbeitung (Drahterodieren) wird ein dünner einsträngiger Metalldraht durch das Werkstück geführt, das sich in einem Behälter mit dielektrischer Flüssigkeit oder entionisiertem Wasser befindet. Diese Flüssigkeit hilft, den Prozess abzukühlen und das abgetragene Material wegzuspülen.

Das Verfahren der Drahterosion verwendet elektrischen Strom, um leitfähige Materialien zu trennen und dabei Oberflächen zu erzeugen, die möglichst nicht nachbearbeitet (z.B. poliert) werden müssen.  Bei diesem Prozess ist es wichtig, dass zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück kein physischer Kontakt besteht.
Die Drahtelektrode berührt niemals das Material des Werkstücks, weil dadurch ein Kurzschluss entstehen würde, der den Funktionsprozess unterbricht. Das Schneiden selbst ist, wie oben beschrieben, auf die Erosion zurückzuführen, die auftritt, wenn sich zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück ein Funke bildet.

Ein typischer Prozess der Drahterosion besteht aus mehreren Schneiddurchgängen entlang der durch das NC-Programm vorgegebenen Bahn, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgen können. Die ersten Durchgänge sind in der Regel schnell und mit geringerer Genauigkeit. Der letzte Schnitt erfolgt meist bei niedriger Geschwindigkeit und geringerer Energiezufuhr. Dabei wird weniger Material entfernt als beim ersten Durchgang, jedoch werden Oberflächenqualität und Genauigkeit der Oberfläche verbessert.

Dieses Verfahren wird verwendet, um z.B. in Stahlplatten Durchbrüche einzubringen, um Stempel, Werkzeuge und Matrizen aus nahezu jedem leitfähigen Material herzustellen. Auch Hartmetalle, die mit vielen anderen Verfahren nur schwer zu bearbeiten sind, können bearbeitet werden.

Welche Materialien kann eine solche Maschine „schneiden“?

Nahezu jedes leitfähige Material kann mit Drahterodieren bearbeitet werden. Dies schließt insbesondere alle Metalle ein, einschließlich Stahl, Aluminium, Messing, Titan sowie Legierungen und Superlegierungen aller Art.

Geringe Restspannungen erhalten die Materialeigenschaften

Ein wesentlicher Vorteil des Drahterodierens ist, dass nahezu keine Restspannungen im Material entstehen, da keine Schnittkräfte auftreten. Daher ändern sich die mechanischen Eigenschaften eines Werkstoffs beim Drahterodieren nur unwesentlich. Lediglich eine durch den thermischen Prozess bedingte, wenige Mikrometer dünne "Weiße Zone" unterscheidet sich in ihrer Struktur vom Grundmaterial. Diese kann aber auch hinsichtlich ihrer Eigenschaften positive Effekte haben.

Geschlossene Innenkonturen (Öffnungen)

Wenn geschlossene Innenkonturen zu erzeugen sind, wird die Drahtelektrode durch eine zuvor eingebrachte Bohrung eingefädelt. Von dort aus startet die Maschine und bewegt sich auf die programmierte Bahn.

Anwendungsbereiche

Zu den Anwendungen der Drahterosion gehören die Herstellung von Werkzeugen für die Stanz- und Umformtechnik, den Formen- und Maschinenbau und die Bearbeitung von Serienteilen.  Durch die verfahrensbedingte Vielseitigkeit kommt die Drahterosion in vielen Branchen zur Anwendung.
Hervorzuheben sind die Automobil-, Luft- und Raumfahrt- und Medizinindustrie sowie der Werkzeug- und Formenbau etc.

Vorteile der funkenerosiven Drahterosion

Es können komplexe Formen erzeugt werden, bei denen herkömmliche Verfahren versagen oder dafür weniger geeignet sind. Extrem hartes Material kann mit engen Toleranzen bearbeitet werden. Ohne Funkenerosion wäre z.B. auch die Herstellung kleinster Bohrungen nicht möglich. EDM erzielt eine hervorragende Oberflächengüte. Das Werkstück kann kräftefrei bearbeitet werden, da kein direkter Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück besteht. Drahterodieren ist ein effektives Fertigungsverfahren für die Bearbeitung harter Materialien mit komplizierten Formen!

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