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Metallbearbeitung mit
Funkenerosion ist heute weit verbreitet. Neben dem schon klassischen Senkerodieren...... |
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gewinnt nun das numerisch
gesteuerte funkenerosive Schneiden weltweit an Bedeutung. Es ist verblüffend
wirtschaftlich und hat Anwendungen gefunden, die ganz neue Möglichkeiten im
Fertigungsablauf erschliessen. |
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Die erste Maschine für dieses
Verfahren kam aus der Schweiz. |
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Genauer gesagt, aus dem Kanton
Tessin. Hier kann man übrigens nicht nur Ferien machen, sondern auch hochwertige, moderne
Werkzeugmaschinen. |
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Es war die AG für
industrielle Elektronik, kurz AGIE, die 1969 mit der erstenAGIECUT-Maschine die Fachwelt
überraschte. |
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Nur wenig später sollte es
sich erweisen, dass eine bahnbrechende Entwicklung gelungen war. Eine echte
Pionierleistung, die heute im Mittelpunkt eines völlig neuartigen Fertigungssystems
steht. Ein System, das für alle Anforderungen und jede Betriebsstruktur passende
Lösungen bietet. Zunächst aber war zweierlei erreicht. Die langgewünschte Universal-
elektrode aus feinem Draht anstelle der beim Senken üblichen Formelektrode und das
numerische Steuern beim funkenerosiven Bearbeiten. |
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Zum Regeln des Schneidspaltes
sind spezielle Einrichtungen in der Maschine, der numerischen Steuerung und dem Generator
eingebaut. Der Spaltregelkreis koordiniert die Bewegungen gegenüber den jeweiligen Entladebedingungen. |
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Das Dielektrikum-Aggregat
versorgt den Schneidspalt sowie den Arbeitsbehälter mit Wasser. Dadurch entsteht die für
die Entladung notwendige Isolation im Elektroden-Zwischenraum. |
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Beim funkenerosiven Schneiden
wird Metall durch elektrische Entladungen abgetragen. Voraussetzungen sind: ein bestimmter
Abstand zwischen Werkstück und Drahtelektrode, ein Dielektrikum und eine elektrische
Spannung. Durch jede Entladung werden am Werkstück und Werkzeug ein wenig Metall zum
Schmelzen gebracht und verdampft. Folgen viele Entladungen aufeinander, schneidet die
Drahtelektrode eine sehr präzise Form im Werkstück. |
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Die notwendige elektrische
Energie liefert ein Generator. Er formt den vom Netz kommenden Wechselstrom um und leitet
ihn als Arbeitsstrom über einen Speicher an Werkstück und Drahtelektrode. |
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Zum funkenerosiven Schneiden
eignen sich Impulsladende Generatoren am besten. Sie laden speziell geschaltete Speicher
stossweise auf, die sich bei ausreichender Energiemenge über die Funkenstrecke entladen.
Dabei wird der Elektroden-Zwischenraum überbrückt. Im Bild ist dies durch einen Schalter
symbolisiert. |
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Beim Aufladen der Speicher
werden auch Werkstück und Drahtelektrode aufgeladen. Im Elektroden- Zwischenraum entsteht
ein elektrisches Feld. |
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Es konzentriert im Wasser
mitgeführte schwebende Partikel, die eine Brücke bilden. Gleichzeitig werden
elektrisch negativ geladene Teilchen von der Elektrode abgestossen, wodurch sich im
isolierenden Wasser ein elektrisch leitender Kanal aufbaut. Durch ihn fliesst
Elektrizität und wird in Wärme umgewandelt. |
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Die dabei kurz einwirkende
hohe Temperatur schmilzt und verdampft Metall. Um den Entladekanal bildet sich eine
Dampfblase. Auf Werkstück und Drahtelektrode entsteht je ein kleiner Krater. Im Bild sind
Draht und Elektroden-Zwischenraum sehr stark vergrössert. |
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Beim Schneiden sind zahllose
Entladungen als Funken sichtbar. Während der kurzen Zeit für diese Aufnahme haben sich
einige Zehntausend Funken von etwa einer 10 millionstel Sekunde Dauer entladen. |
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Nocheinmal zurück zur
Einzelentladung. Sie endet, wenn die Elektrizität im Speicher erschöpft ist. Der
Entladekanal bricht zusammen und im Dielektrikum bleiben Rückstände. Abgetragene kleine
Teilchen und Gase. Letztere entstehen durch die sehr hohe Entladetemperatur. Sie zerlegt
etwas Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Die Dampfblase fällt zusammen, nachdem ihre
Temperatur unter den Siedepunkt von Wasser sinkt. |
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So entstehen pro Sekunde
einige Zehntausend kleine Krater. Dicht beieinander, immer dort, wo der
Elektroden-Zwischenraum am kleinsten ist. Sie überlagern sich durch den
Arbeitsfortschritt, wobei die Drahtelektrode ständig gegen das Werkstück verschoben
werden muss, weil ein permanent gleicher Abstand wichtig ist. |
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Nur so kann die Drahtelektrode
ohne Unterbrechung einen Schnitt im Werkstück erzeugen, der je nach Arbeitsbedingungen
und Werkstückhöhe jede Minute von einigen Zehnteln bis zu einem Millimeter länger wird.
Sie sehen übrigens nicht doppelt, sondern den Fortschritt einer AGIECUT-Schneidarbeit
etwa zwischen dem ersten und zweiten Drink. |
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An der Seite der Spur
entstehende Krater ergeben die typisch muldige, funkenerosiv geschnittene
Oberfläche. |
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Entladungen sind nur möglich,
wenn zwischen Drahtelektrode und Werkstück ein bestimmter Abstand besteht. Der
Materialabtrag vergössert ihn fortlaufend, weshalb die Elektrode nachgeführt werden
muss. Diese Bewegung darf aber nur entlang der vorgeschriebenen Schnittbahn erfolgen,
damit am Ende der Bearbeitung die gewünschte genaue Form erreicht wird. |
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Das Nachführen auf der
richtigen Bahn besorgt die numerische Steuerung. |
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Dazu steuert sie zwei Motoren,
deren überlagerte Bewegungen jede gewünschte Form erzeugen. |
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Die Numerik vergleicht auch
fortlaufend den Zustand im Schneidspalt gegenüber einem Sollwert. Je nach Ergebnis
befiehlt sie den Motoren schneller oder langsamer zu laufen oder stoppt sie. Eine
Rückwärtsbewegung auf der bereits geschnittenen Bahn ist ebenfalls möglich. Der
spezielle Speicher hierzu ist ein wichtiges AGIE-Patent. |
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Die Drahtelektrode
verschleisst und muss fortlaufend erneuert werden. Ein entscheidendes Prozesskriterium. |