Gnistorosion

Formsänkning av ett stålhålrum under det inbäddade dielektrikumet

Den elektriska urladdningsbearbetning (kort EDM av Engl. Elektrisk urladdningsbearbetning , och elektrisk urladdningsbearbetning , EDM avlägsnande ( DIN 8580 ) eller elektrisk urladdningsbearbetning ) är en termisk, materialavskiljande tillverkningsmetod för ledande material baserade på elektriska urladdningar ( gnista ) mellan den elektrod som ett verktyg och det ledande arbetsstycke är baserad.

Bearbetningsprocess

Wire och die sjunker EDM

Bearbetningen sker i ett icke-ledande medium, det så kallade dielektrikumet (mestadels olja eller avjoniserat vatten). Antingen är arbetsstycket, verktyget och dielektrikumet i ett handfat eller så matas dielektriket genom slangar till det område som ska eroderas, där det tvättar sig runt verktyget och arbetsstycket.

Elektrodverktyget flyttas till inom 0,004 till 0,5 mm från arbetsstycket. I rätt ögonblick åstadkommes gnistöverslag genom att öka den applicerade spänningen. Gnistor gör att materialet smälter och förångas vid punkter. Avlägsningsresultatet påverkas av intensiteten, frekvensen, varaktigheten, längden, springbredden och polariteten hos urladdningarna. Verktyget flyttas med hjälp av en CNC- kontroll. Komplexa geometriska former kan produceras.

Elektrodmaterialet väljs så att det matchar det material som ska bearbetas. Koppar , mässing , grafit , kopparlegeringar (mestadels med volfram ) och hårdmetall är de vanligaste elektrodmaterialen.

Man gör en åtskillnad mellan borrning av gnist erosion ( borr erosion), gnist erosion skärning ( tråd erodering ), där en tråd bildar elektroden, och gnist erosion sjunker ( sänker erosion ), där elektroden flyttas in i arbetsstycket som en negativ form med hjälp av en gnisterosionsmaskin . Diskerosion används också mer och mer, med en koppar- , koppar-volfram- eller grafitskiva som en roterande elektrod.

Verktygselektroden är normalt ansluten positivt och gnistor utlöses av en snabb pulssekvens med en så konstant energi som möjligt.

historia

År 1770 upptäckte den engelska forskaren Joseph Priestley den erosiva effekten av elektriska urladdningar.

1943 i ryska forskare och makar Boris Romanovich (kom ryska Борис Романович ) och Natalia Ioasafowna Lazarenko ( ryska Наталья Иоасафовна Лазаренко ) i forskning i syfte att skada elektriska kontakter genom att gnista under omkopplingsprocessen för att reducera, till tanken på förstörelsen Att använda effekterna av elektriska urladdningar och att utveckla en metod för kontrollerad bearbetning av metaller. De kallade processen gnistorosion eftersom en serie gnistor genererades mellan två ledare som nedsänktes i flytande dielektrikum. Principen för urladdningsgeneratorn som användes vid den tiden, känd som Lazarenko-cirkeln , användes länge vid konstruktionen av generatorer för elektriska urladdningsmaskiner . I en förbättrad form används denna typ av generator fortfarande idag i vissa applikationer.

Den första maskinen för bearbetning med elektrisk urladdningsbearbetning presenterades 1955 vid den europeiska maskinverktygsutställningen i Milano. Den första EDM-maskinen med NC- tråd utvecklades och presenterades i Schweiz 1969 av AG för industriell elektronik (AGIE). Detta kombinerar fördelarna med numerisk styrning i samband med gnistorosion. Det var inte längre nödvändigt att producera en elektrod innan bearbetning. Idag används CNC-erosionsmaskiner i maskin- och anläggningskonstruktion, på grund av bland annat sådana komplicerade former. kan också tillverkas i hårda material (skärstansar, matriser).

Sedan 1982 har gnistorosion också använts i fina hantverk som B. används och vidareutvecklas inom tandteknik . Dental gnist erosion används för installation av friktionsstift eller för formpassningar för lås- och vridbultar och fästanordningar av alla slag. 1995 utvidgades den vidareutvecklade sensorerande fästeerosionen, eller SAE för kort, till att omfatta ett viktigt område av Applikation: gnistorosionspassivering av implantatbaserade proteser.

Användningsområden

Å ena sidan används gnistorosion för att bearbeta material som är svåra att bearbeta, vars mekaniska bearbetning leder till snabbt förslitning av konventionella verktyg. Å andra sidan kan en mycket hög precision uppnås vid produktion av komplexa former i ledande material, vilket på andra sätt krävde en betydligt högre ansträngningsnivå.

EDM är särskilt lämpligt för produktion av djupa och smala fördjupningar och skär såväl som mycket komplexa ytstrukturer.

Härdat stål , hårda titanlegeringar , hårdmetall , hårda material och ledande höghållfast keramik, som v. a. i luften och rymdresor används, kan hanteras väl.

Ytstrukturer med varierande ojämnhet såväl som burrfria kanter kan skapas. Med motsvarande ansträngning kan ytor också poleras av EDM.

Genom att använda en koordinatmätmaskin och en elektrodväxlare för borrning och sjunkning kan processerna automatiseras ytterligare.

nackdel

  • Produktionen av elektroder är relativt komplex.
  • För att ställa in maskinen måste varje elektrod mätas (mittförskjutning, rotation, längd) och mätdata måste beaktas i programmeringen.
  • Materialavlägsnandet per arbetscykel är lågt. Detta begränsar tillämpningen till avlägsnande av begränsade mängder material
  • Eftersom temperaturfluktuationer leder till felaktigheter måste rummet vara luftkonditionerat för exakt arbete.
  • Totalt sett de högsta produktionskostnaderna inom verktygs- och formtillverkning.
  • Materialet som ska bearbetas måste vara elektriskt ledande.

Elektrodmaterial

Beroende på processen används olika material för elektroderna.

  • Borrerosion: koppar- eller mässingsrör i olika profiler (Ø 0,1 - 6,0 mm)
  • Tråderosion: mässing eller koppartråd, delvis även belagd (Ø 0,02 - 0,33 mm)
  • Die-sjunkande erosion: Koppar- eller grafitblock , som oftast ges sin form med snabba fräsningsprocesser , mer sällan med ultraljudsvibrering . Ibland finns det också förband på erosionsmaskinerna för profilering av elektroden. I fallet med skivorosion är en mejsel för förband med svarv vanligtvis permanent monterad, med vilken elektroden kan fritt profileras och återföras i form om den är kraftigt sliten.

Individuella bevis

  1. ↑ A. Behrens, J. Ginzel, F.-L. Bruhns: Arc Detection in Electro-Discharge Machining. University of the Federal Armed Forces - Laboratory for Manufacturing Technology (LFT), Hamburg 2000, s. 7, (PDF; 147 kB).
  2. ↑ А.Д. Верхотуров, А.Е. Гитлевич, В.В. Михайлов: БОРИС РОМАНОВИЧ ЛАЗАРЕНКО - АВТОР ВЫДАЮЩИХСЯ ОТКРЫТИЙ В ТЕХНИКЕ XX ВЕКА. УЧЁНЫЙ И ОРГАНИЗАТОР НАУКИ (К 100-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ). (PDF; 1,6 MB) 19 juli 2010, åtkomst till 2 juni 2019 (ryska).