Technologie

Senkerosion

Ideale Bearbeitungstechnologie für die Herstellung komplexer Funktionsbereiche in Stahl- und Hartmetallbauteilen.

Senkerosion: Erosion komplexer 3-Dimensionaler Strukturen

Von der Elektrode zum perfekten Abbild

Die Elektrode ist mit eines der wichtigsten Werkzeuge bei der Realisierung komplexer Geometrien. Gefertigt aus Kupfer, Wolframkupfer oder Grafit trägt diese unmittelbar zu Formgebung komplexer Funktionsbereiche bei. Dabei sind Oberflächenrauheiten von Ra 0,2 möglich. Hergestellt durch HSC-Fräsen, Drahterodieren oder Drehen sind sie wichtiger Bestandteil eines effektiven Work-Flows.

Aktive Elemente für:

  • Spritzgusstechnik
  • Stanztechnik
  • Präge- und Umformtechnik
  • Presswerkzeuge
  • Rundknetwerkzeuge

Teilefertigung für:

  • Medizinische Komponenten
  • Automatisierte Serienproduktion

Serienfertigung in der Senkerosion - Masse mit Klasse

Automatische Beschickung von Erodiermaschinen mit 6-Achsen Industrieroboter.

Zur Bearbeitung von Serienteilen wurde in der Senkerosion ein sechsachsiger Industrieroboter in den Fertigungsprozess integriert. Der Roboter ist mit einem 3fach-Greifwerkzeug zur Aufnahme der Werkstücke, den Elektroden sowie der Werkstückträger ausgestattet. Ein Palettenmagazin zur Bevorratung der Roh- und Fertigteile und einer Reinigungsstation sind ebenfalls Bestandteil der Anlage.

Die universellen Einsatzmöglichkeiten des Roboters ergänzt die Anlage ferner durch eine Montagestation der Werkstücke und die Beschickung eines Prüfteilbandes für die Qualitätskontrolle.

Automatisierung komplexer Fertigungsprozesse

FAQ

Wie funktioniert Senkerodieren?

Senkerodieren ist ein Verfahren, bei dem die Form in den zu bearbeitenden Werkstücken durch eine Elektrode hergestellt wird. Beim Senkerodieren stellt die Elektrode dabei das Gegenstück zur geplanten Werkstückform dar. Senkerodieren wird im Maschinenbau, der Lohnfertigung oder dem Werkzeug- und Formenbau vor allem für die Herstellung anspruchsvoller Gesenke, Formen, Schneid- und Prägestempel angewendet.

Wie ist eine Senkerodiermaschine aufgebaut?

Maschinen für die Senkerosion bestehen aus der eigentlichen Arbeitsmaschine mit Vorschub- und Lageregelung sowie einem Generator zur Erzeugung des für das Fertigungsverfahren notwendigen Entladestroms. Weiterhin verfügen Erodiermaschinen über einen Behälter mit Pumpe, Filter und Spülung für das Dielektrikum. Die Vorschubbewegungen werden an heutigen Maschinentypen CNC-gesteuert und verfügen über einen hohen Grad an Automatisierung. Dies senkt Kosten und erhöht gleichzeitig die Produktivität der Anlagen.

Was bedeutet der Begriff EDM?

Das englischsprachige Akronym steht für „Electrical Discharge Machining“, auf Deutsch „Funkenerosives Abtragen“. Unter dem Oberbegriff werden Drahterodieren und Senkerodieren zusammengefasst, also die Verfahren, bei denen elektrisch leitende Materialien durch den Prozess elektrischer Entladungen bearbeitet werden.

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.

 

Welchen Einfluss hat der Funkenspalt beim Senkerodieren auf die Genauigkeit?

Beim Senkerodieren stellt der Funkenspalt den allseitigen Zwischenraum zwischen Elektrode und Werkstück dar. Je kleiner dieser Funkenspalt ist, desto größer ist die Abbildungsgenauigkeit und damit die Präzision des hergestellten Teils. Abhängig von der erforderlichen Abtragsleistung, Abbildungsgenauigkeit und der gewünschten Oberflächengüte liegt der Funkenspalt in einem Bereich zwischen 0,002 mm und 0,5 mm.

Drei unterschiedliche Strategien zur Bearbeitung der Werkstoffe bei der Funkenerosion

Beim funkenerosiven Senken werden eine vielzahl unterschiedliche Erodierstrategien angewendet. Beim einachsigen Senken wird die Werkzeugelektrode während des Erodiervorgangs nur in der Vorschubrichtung bewegt. Beim Planetär- und Kugelerodieren hingegen wird die Werkzeugelektrode während des Bearbeitungsprozesses simultan in der X- und Y-Achse ausgelenkt. Diese Bewegung kann dabei wahlweise mit oder ohne Vorschub in der Z Achse erfolgen.
Der Vorteil dieser Strategie im Bereich Funkenerosion: Es kann mit der gleichen Werkzeugelektrode geschruppt und geschlichtet werden, auch lässt sich das endgültige Erodiermaß korrigieren. In der modernen Fertigung setzt man auch häufig auf das bahngesteuerte Erodieren. Hierbei verfährt die rotierende Elektrode, ähnlich wie ein Fräswerkzeug, durch das Werkstück. Steht eine gesteuerte C-Achse zur Verfügung, lassen sich auch komplexe Geometrien, beispielsweise schraubenförmige Nuten, erodieren.

Welche Werkstoffe sind für Werkzeugelektroden geeignet?

Die Elektrodenwerkstoffe müssen einerseits elektrisch leitfähig sein und zum anderen einen kleinen elektrischen Widerstand bei gleichzeitig hohem Schmelzpunkt aufweisen. Daher werden vorrangig Grafit, Kupfer, Wolfram-Kupfer oder Kupfer-Zink-Legierungen für die Fertigung der Werkzeugelektrode verwendet. Die Erzeugung der Elektroden erfolgt entweder durch Fräsen, Drehen, Schleifen, Drahterodieren oder durch das Zusammensetzen aus Einzelteilen. Hierfür wird der Rohling auf dem gleichen Nullpunkt-Spannsystem bearbeitet, mit dem er in der Erodiermaschine aufgenommen wird.

Senkerodieren und Kosten

Senkerodieren ist, genau wie die Drahterosion, nur auf hochspezialisierten Maschinentypen möglich und bedingt eine konstante Überwachung und Korrektur des Fertigungsprozesses. An der Werkzeugelektrode entstehen Abweichungen in Maß und Form (Verschleiß), die kontinuierlich überwacht und ausgeglichen werden müssen. Der hohe Aufwand und die gleichfalls hohen Maschinenkosten machen das funkenerosive Abtragen zu einem vergleichsweise preisintensiven Verfahren, was die Stückkosten in die Höhe treibt. Andererseits ist Senkerodieren, genau wie die Drahterosion, gerade in der Serienfertigung anspruchsvoller Werkstücke mit schwierigen Innenformen oder bei der Herstellung von Teilen aus Sonderwerkstoffen nicht wegzudenken.

Weitere Bearbeitungsverfahren finden Sie in der Leistungsübersicht

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