VL6 Flashcards
Zugrundeliegendes Abtragprinzip
EDM(=Electrical Discharge Machining, Funkenerosion)
Thermischer Abtrag infolge von elektrischen Entladevorgängen
Unterschied Wirkprinzipien EDM/ECM und Fertigungsverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide
kein mechanischer Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück
EDM: Ist mit Werkzeugverschleiß zu rechnen?
immer prozessbedingter Werkzeugverschleiß
EDM: Welche Werkstoffe können bearbeitet werden?
- Alle elektrisch leitfähigen Werkstoffe mit Mindestleitfähigkeit von ca. 1-10 S/m
- Metalle, Hartmetalle, elektrisch leitende Keramiken
EDM: Um welches Arbeitsmedium handelt es sich und was sind die Hauptaufgaben
Dielektrikum (Kohlenwasserstoffdielektrika, Deionisiertes Wasser)
- Isolierung der Elektroden
- Einschnürung des Entladekanals zur Erhöhung der Energiedichte
- Entfernung der Abtragpartikel aus dem Spalt
- Kühlung der Bearbeitungsstelle
Welche Werkstoffgruppe kann mittels EDM, jedoch nicht mittels ECM bearbeitet werden?
Elektrisch leitfähige Keramiken
- aufgrund des kovalenten Bindungscharakters fehlen die im Metallgitter vorhandenen freien Elektronen
Wie beeinflusst das EDM Verfahren den Eigenspannungzustand des Werkstücks und ist eine Nachbearbeitung notwendig?
- Oberfläche wird zwar nicht mechanisch, jedoch thermisch beeinflusst, sodass sich Zugeigenspannungen bildem
- Nachbearbeitung notwendig
Welche Verfahren zur Oberflächen(nach)bearbeitung gibt es?
- alle mechanischen Feibearbeitungverfahren zur Entfernung der weißen Randschicht
- > Schleifen, Läppen
- abrasives, verfestigendes Strahlen
- Verfahren zur manuellen/elektrochemischen Verbesserung der Oberfläche
- > Polieren
Was erkennt man?
- mit steigender Anzahl an Nachschnitten reduziert sich die Anzahl der Oberflächenfehler
- Nachschnitte und somit die Oberflächengüte haben einen signifikanten Einfluss auf die Bauteillebensdauer
Je dicker das zu schneidende Bauteil, desto…
(Drahterodieren)
geringer muss die Vorschubgeschwindigkeit sein
Gründe für das Schlichten bei funkenerosiver Bearbeitung
Verbesserung der Geometriegenauigkeit
Verringerung der Oberflächenrauigkeit
Verringerung der weißen Randschicht
Verringerung der eingebrachten Zugeigenspannungen
Maßnahmen zur Verkürzung der Bearbeitungszeit
Einbringen von Spülbohrungen → verbesserte Spülung
Verwenden einer Hohlelektrode → geringeres Abtragvolumen
Erhöhung des Tastverhältnisses (Impulse pro Periode) → Bessere zeitliche Energieausnutzung
Erhöhung der Entladeenergie → größerer Abtrag je Entladung & somit höhere Abtragrate
Vergleich des EDM mit der Fräsbearbeitung
(Vorteile und Nachteile)
Vorteile:
Keine Zeiligkeit
Hohe Komplexität der Geometrie möglich
Bearbeitung unabhängig von der Härte des Werkstücks
Scharfkantige Innenradien möglich
Dünne Bohrungen mit hohem Aspektverhältnis möglich
Nachteile
Geringere Abtragrate
Meist muss Randzone manuell entfernt werden
Thermische Beeinflussung des Werkstücks
Vergleich Senkerosion mit Drahterosion
Vorteile:
Fertigung konkaver Formen möglich (Sackloch, Hinterschneidung, Einsenkung)
Es wird keine Startlochbohrung benötigt
Nachteile:
Werkzeugelektrodenfertigung notwendig
Werkzeugelektrodenverschließ muss berücksichtigt werden
Formel zur exakten Berechnung der Energie We einer Funktenerosionsentladung
→ mit zeitlicher Spannungs- & Stromverlauf während der Entladung
Warum wird im Nachschnitt trotz niedrigerem Entladestrom eine höhere Schnittrate erreicht?
Während des Hauptschnitts befindet sich der halbe Drahtumfang im Eingriff
→ Im Nachschnitt befindet sich nur ein deutlich kleinerer Teil des Drahtes im Eingriff
Abtragprinzip bei der Funkenerosion
Step-by-step
- Spannung zwischen Elektroden wird angelegt.
- Bildung eines Plasmakanals mit elektrischer Entladung.
- Materialabtrag an den Elektroden (Abtrag bzw. Verschleiß) durch Schmelzen und Verdampfen
- Gasblasenbildung
- Abtragpartikel werden durch Dielektrikum entfernt.
- Entladeenergie wird abgegeben über Elektroden, Strahlung, Abtragpartikel, Dielektrikum.
Entladeenergie (ungefähr-Formel)
Phasen einer einzelnen Entladung in der Funkenerosion
- Aufbauphase
- schwere Ionen treffen auf Kathode
- leichte Elektronen auf Anode
(Stromaufbau)
- Entladephase
- Strom hat Maximum - Abbauphase
- Gasblase und Plasmakanal brechen zusammen und abgetragenes Material wird ausgeschleudert
Schematischer Verlauf von Entladungen und Entladeregime
Beschrifte das Diagramm
Was versteht man unter isofrequnt?
Was versteht man unter isoenergetisch?
Kategorisierung der Entladungsarten: Tabelle
Grundvoraussetzung für eine erosive Bearbeitbarkeit ist eine Mindestleitfähigkeit von:
1 – 10 S/m
Den funkenerosiven Prozess beeinflussende bzw. charakterisierende Größen
- maschinenspezifisch
- Generator
- Werkstück
- Umgebung
- werkzeugspezifisch
Typische Verfahrensvarianten der funkenerosiven Bearbeitung
Schematischer Aufbau einer Senkerosionsanlage
Beschrifte
Funkerosives Senken: Welche Verfahrensmodifikationen gibt es und welche Formen können durch diese hergestellt werden?
Elektrodenwerkstoffe in der Senkerosion: Graphit vs. Kupfer
Graphit
Vorteile:
- Geringer Verschleiß bei hohen Entladeenergien
- Sehr hohe Abtragleistung
- Nahezu keine Wärmeausdehnung
Nachteile: •
Staubabsaugung beim Fräsen notwendig
• Nur durch HSC bearbeitbar
Kupfer
Vorteile:
- Bessere Oberflächenqualität und geringer Verschleiß beim Schlichten
- Thermische Stabilität
- Einsetzbarkeit für glänzende Oberflächen
Nachteile:
- Hoher Elektrodenverschleiß beim Schruppen
- Geringere Abtragleistung
- Zu berücksichtigende Wärmeausdehnung
Wann eher Kupferelektrode und wann Graphit?
Welche Paramerter sinken mit steigendem Randabstand
Härte und Eigenspannung
Welche Parameter steigen mit steigender Entladeenergie?
Randzone, Rauheit und arithmetischer Mittelrauwert
Hauptgrund des Schlichtens
Durch die Schlichtstufe kann die Dicke der weißen Schicht und der Umwandlungszone stark reduziert werden.
Schematischer Aufbau einer Drahterosionsanlage
Verfahrensmodifikationen des drahtfunkenerosiven Schneidens
Konventionelle Drahterosion
-> Schnittraten bei der konventionellen Drahterosion höher aufgrund von besseren Spülbedingungen
Konische drahterosive Bearbeitung
-> Konizitätswinkel α ≤ 45°bei 70 mm bzw. α ≤ 30°bei 150 mm Werkstückhöhe
Elektrodenwerkstoffe in der Drahterosion: beschichtete vs. unbeschichtete Drähte
- Standard-Drahtdurchmesser: 100 µm – 330 µm
- Unbeschichteter Draht: Günstig aber geringe Schnittrate
- Beschichteter Draht: Schnellschmelzende Beschichtung verbessert Zündbedingungen und erhöht somit die Schnittrate
• Hauptursache für einen Drahtriss:
Räumlich und zeitlich konzentrierte Entladungen reduzieren den Drahtquerschnitt.
Erhöhte Temperatur im Draht reduziert die Festigkeit.
Drahterosion vs. Senkerosion
Wo ist die Entladedauer geringer und wie ist demnach die Polung?
Abtragrate in Abhängkeit von der Entladedauer: Diagramm
Entladestrom in Abhängigkeit von der Entladedauer
Diagramm
Drahterosion vs. Senkerosion
Spülmethoden beim funkenerosiven Senken
Spülmethoden beim funkenerosiven Schneiden
Kohlenwasserstoffdielektrika vs. Deionisiertes Wasser
EDM oder ECM
Nennen Sie für EDM und ECM eine typische Bearbeitungsaufgabe
EDM: z. B. Formeinsatz für Spritzgusswerkzeuge (1 Punkt) ECM: z. B. Turbinenschaufelblatt (1 Punkt)
Welche Größe beschreibt jeweils die Produktivität der beiden Varianten(Funkenerosives Schneiden und Senken) (vgl. Zeitspanungsvolumen in der Zerspanung)? Welche Einheiten haben die beiden Größen? (2 Punkte)
Drahtschneiden: Schnittrate (Vw) / (mm2 /min) (1 Punkt) Senken: Abtragrate (Vw) / (mm3 /min) (1 Punkt
Nach der Bearbeitung ist die Oberflächenrauheit der Schnittflächen zu hoch. Nennen Sie eine Maßnahme zur Reduktion der Oberflächenrauheit beim funkenerosiven Drahtschneiden.
Durchführung weiterer Nachschnitte, Reduktion der Entladeenergie
