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DRAHTERODIEREN – FUNKENEROSIVES SCHNEIDEN ALLGEMEIN ERKLÄRT
Das Drahterodieren ist ein formgebendes Fertigungsverfahren, bei dem leitfähige Materialien sehr präzise geschnitten werden können. Es basiert auf dem Prinzip der Funkenentladung. Dabei erzeugt eine Folge von elektrischen Spannungspulsen Funken. Diese übertragen Material vom Werkstück (Anode) an einen durchlaufenden Draht (Kathode) sowie an eine trennende, nicht leitende Flüssigkeit (Dielektrikum). Meist handelt es sich dabei um deionisiertes Wasser oder ein spezielles Öl. Mithilfe das Dielektrikums wird durch permanente Spülung der Erodierabfall aus dem Schneidspalt entsorgt und der Draht gekühlt.
Der Erodiervorgang beginnt an einem Punkt am Werkstückrand oder an einer Startlochbohrung im Werkstück. Diese wird zuvor mit einem Bohrer oder durch Senkerodierung eingebracht. Um Material abzutragen, wird der Kupfer- oder Messingdraht auf einen schmalen Spalt von 0,004 mm bis 0,5 mm an das Werkstück herangeführt, bis ein Funken überschlägt, der das Material aufschmilzt und verdampft. Während des Schneidvorgangs wird der Erodierdraht über zwei Drahtführungen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 25 m/min durch das Werkstück gezogen und danach entsorgt. Mithilfe dieses Verfahrens werden programmierte Konturen in ein Werkstück geschnitten. Durch Neigung des Drahtes können auch konische Formen erzielt werden. Der Einsatz einer Drahterodiermaschine, die mit einer Rotationsspindel ausgerüstet ist, ermöglicht funkenerosives Drehen und funkenerosives Schleifen.
FUNKENEROSIVES DREHEN UND SCHLEIFEN
Das Fertigen von rotationsymmetrischen Teilen ist durch Erodiermaschinen mit einer Rundachse möglich. Auch geschwungene Formen und feinste Strukturen lassen so effektiv fertigen. Mittels einer Rotationsachse können außerdem unterschiedliche Winkel eingestellt werden, um entsprechende Flächen an runden Teilen zu erodieren. Da keine Schnittkräfte auf das Werkstück wirken, lassen sich durch Erosivschleifen insbesondere filigrane Werkstücke und Mikroteile fertigen. Moderne Maschinen ermöglichen mit Drahtdurchmessern von 0,03 bis 0,3 mm die Fertigung von Präzisionsteilen mit Oberflächenqualitäten unter Ra 0,1. Besonders geeignet ist dieses Verfahren in Verbindung mit Hartmetall. Sogar Diamantschleifwerkzeuge können drahterosiv profiliert und abgerichtet werden.
Beim Abrichten von Schleifscheiben muss die Bindematrix ausreichend weit zurückgesetzt werden. Außerdem muss für eine ausreichende Kühlung gesorgt werden, um das Schleifkorngefüge nicht durch Mikrorisse oder Wärmespannungen zu zerstören. Durch das drahterosive Abrichten können genauste Rundlaufanforderungen von weniger als 0,002 mm bei höchster Profiltreue erreicht werden. Weiterhin findet durch die kontaktfreie Bearbeitung keine thermische Beeinflussung der Bindung satt und es gibt keine losgebrochenen Partikel in der Bindungsmatrix. Somit werden schlechte Schleifergebnisse bei den ersten Werkstücken vermieden und die Schleifscheiben haben eine höhere Standzeit.
VORTEILE UND ANWENDUNG DES DRAHTERODIERENS
Die Funkenerosion ist heute ein etabliertes Verfahren im Formen- und Werkzeugbau. In vielen Industriezweigen ergänzt es andere spanende Bearbeitungsverfahren. Das Erosiveschleifen und -drehen kann insbesondere dann angewendet werden, wenn herkömmliches Drehen und Schleifen an ihre Grenzen stoßen. Die Bearbeitung erfordert lediglich eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit des zu bearbeitenden Werkstückstoffs, sodass sich alle leitenden Materialien unabhängig von ihrer Härte bearbeiten lassen. Auch bei hohen Materialdicken ermöglicht das Verfahren sehr geringe Schnittbreiten.
Das Drahterodieren eignet sich insbesondere für die Mikrobearbeitung von Werkstücken aus hochharten Materialien, da diese durch herkömmliche spanende Fertigungsverfahren nur begrenzt möglich ist. Außerdem erfordert die Bearbeitung eine hohe Genauigkeit sowie enge Bauteiltoleranzen bei der Fertigung von Mikrostrukturen. Die Genauigkeit des Verfahrens beruht auf dem angewendeten Prinzip: Der Funke springt stets dann über, wenn der Abstand zwischen Draht und Werkstück minimal ist. Das Ergebnis sind scharfkantige Konturen, die höchste Ansprüche hinsichtlich der Maßhaltigkeit und Formgenauigkeit erfüllen. Da beim Erosivschleifen und -drehen kein seitlicher Bearbeitungsdurck auf das Werkstück wirkt, können Mikroteile bearbeitet sowie Konturen erzielt werden, die mit herkömmlichen Verfahren nur schwer zu fertigen sind. Das Verfahren hat sich daher bereits in vielen Bereichen der Mikrobearbeitung, der Medizintechnik, des Werkzeug- und Formenbaus sowie auch in der Luft- und Raumfahrttechnik etabliert.