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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. |
