Senkerodiermaschine

WH Zwickau (FH)
Maschinenbau/Kfz-Technik
Werkzeugmaschinen
Umform-, Zerteil- u. Abtragmaschinen WZM/UZAW
Laborversuch „Senkerodiermaschine“
Prof. Dr.-Ing. habil. W. Klepzig
Laborversuch "Senkerodiermaschine"
Praktikum „Werkzeugmaschinen"
Ort: Technikum I, Laborhalle, Labor "Werkzeugmaschinen"
Laborleiter: Dipl.-Ing. R. Vötisch
1 Ziel des Versuches
Durch einen Demonstrations-Laborversuch sollen die Kenntnisse aus den Vorlesungen zu umformenden, zerteilenden und abtragenden Werkzeugmaschinen um die in den Vorlesungen nicht behandelten Erodiermaschinen erweitert
werden, speziell hinsichtlich
- Anwendungsbereich des Senkerodierens,
- Aufbau und Wirkungsweise Senkerodiermaschine,
- Bewegungs- und Bearbeitungszyklen Senken und Planetärerodieren,
- Bestimmen der Elektrodenmaße für die zu erodierenden Formelemente,
- Einfluss der Erodierparameter (Impulszeit, Pausenzeit, Stromstufe, Spülung) auf Abtragrate, Oberflächenrauheit,
Randzonenbeeinflussung und Elektrodenverschleiß,
- Bedeutung der Gestaltung von Bestimmflächen für Elektroden (Elektrodenherstellung, Elektrodenvermessung,
Erodieren) am Beispiel des Spannsystems 3R.
2 Grundkenntnisse zur Funkenerosion als Minimal-Vorausetzung für den Laborversuch
Das Funkenerodieren gehört zu den thermisch abtragenden Fertigungsverfahren. Hauptanwendungsgebiete des
Erodierens sind
- Herstellung komplizierter, oft sehr filigraner Konturen,
- Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe, die allerdings elektrisch leitend sein müssen,
- Vermeiden von Härteverzug, -maßänderungen und -rissen durch Erodierbearbeitung nach dem Härten und damit
- vor allem der Werkzeug- und Formenbau.
Erodiervarianten sind das Zerteilen durch Drahterodieren und das Senkerodieren.
Der Werkstoffabtrag erfolgt durch elektrische Funkenentladung über einen definierten Arbeitspalt zwischen (Werkzeug-)Elektrode und Werkstück(-Elektrode) in einer elektrisch nichtleitenden Flüssigkeit, dem Dielektrikum.
Bild 1:
Schema des Arbeitsraumes beim Senkerodieren /1/
-
Der Arbeitsspalt ist durch hochdynamische Servoantriebe
genau auszuregeln; ist er zu groß, kommt es nicht zur Funkenentladung („Leerlaufimpuls“), ist er zu klein, gibt es Kurzschluss.
Beim Drahterodieren ist die Elektrode ein mit ca.
150 - 200 mm/s durch den Spalt laufender Draht im Durchmesserbereich von 0,03 bis 0,3 mm.
Zur Herstellung einer Form durch Senkerodieren werden in
der Regel mehrere Elektroden verwendet, zumindest
Schrupp- und Schlichtelektrode. Elektrodenform und
-abmessungen ergeben sich aus der Werkstück-Negativform
unter Berücksichtigung der Arbeitsspalte, der abzutragenden
Schichtdicken und der Elektrodenbewegungen senkrecht zur Einsenkrichtung (Planetärbewegung).
 2003 Kle/WH Zwickau, FB MBK
-1-
Erod_S1-6.doc, Stand vom 16.06.2003
Druck:16.06.2003, 15:42 Uhr
WH Zwickau (FH)
Maschinenbau/Kfz-Technik
Werkzeugmaschinen
Umform-, Zerteil- u. Abtragmaschinen WZM/UZAW
Laborversuch „Senkerodiermaschine“
Prof. Dr.-Ing. habil. W. Klepzig
Der Erodier-Generator erhält Vorgaben aus der Steuerung (Software mit „Technologietabellen“ / Fuzzylogik) und
- stellt für eine Impulsdauer ti (1 µs ... 2000 µs) eine Spannung zur Verfügung, die im Normalfall zur Zündung und zu
einer Entladephase führt,
- begrenzt den Entladestrom ii, der
Zündspannung
mit ti den Werkstoffabtrag und
Stromstufe
Impulsdauer Pausendauer
damit Rautiefe und Randzonenbeinflussung bestimmt,
t
t
- schaltet zur Deionisierung der
i
0
Entladezone die Spannung für
eine Pausendauer t0 ab.
Taktgenerator
Spannungsquelle
elektronischer
Leistungsschalter
(Werkzeug-)
Elektrode
Strombegrenzung
Bild 2: Erodiergenerator /1/
Erodier-Generator
Werkstück
(-Elekrode)
Die schematische Darstellung der Funkenentladung nach der thermischen Erosionstheorie mit den drei Phasen eines
Erodierzyklus Zünden, Entladen und Pause zeigt Bild 3.
Zündphase
+
Z1
Z2
Z3
Entladephase
E1
E2
E3
P2
Entladephase
E1: Der durch den Erodiergenerator begrenzte Strom fließt durch einen zunächst sehr engen Entladekanal. Die aus der hohen Stromdichte entstehende Wärme wirkt nur auf sehr kleine Elektrodenflächen, was zu Werkstoffverdampfung an beiden Elektroden führt.
E2: Durch Verdampfung des Dielektrikums weitet sich der Entladekanal aus, Stromdichte und Temperatur nehmen ab.
E3: Der Entladekanal stabilisiert sich. Dielektrikum wird weiter verdampft, Elektrodenwerkstoff nur noch abgeschmolzen, vorrangig
am Werkstück.
Pausenphase
P1: Mit dem Abschalten der Spannung fällt der Druck im Entladekanal,
Dielektrikum fließt in die Schmelze. Beides führt zum explosionsartigen Ausschleudern der Schmelze. Ein neuer Entladekrater entsteht.
P2: Die Gasblase schrumpft. Durch abnehmende Temperatur verringert sich die Leitfähigkeit des Entladekanals bis zur Deionisierung.
P3: Reste der Gasblasen und ausgeschleuderte, erstarrte Schmelzepartikel werden mit der Spülung abgeführt.
Pausenphase
P1
Zündphase
Z1: Beim Einschalten der Zündspannung bildet sich ein elektrisches
Feld zwischen den Elektroden. An der Stelle des kleinsten Abstandes ist es am stärksten. Deshalb konzentrieren sich dort die
im Dielektikum schwebenden Partikelreste aus vorausgegangenen
Entladevorgängen.
Z2: Über die Partikelbrücke beginnt ein Strom zu fließen.
Z3: Der Stromfluss verdampft die Partikel, wodurch sich ein Entladekanal mit ionisiertem Gas („Plasma“) ausbildet. Damit ist die Zündphase beendet.
P3
Bild 3: Phasen eines Entladevorganges
 2003 Kle/WH Zwickau, FB MBK
-2-
Erod_S1-6.doc, Stand vom 16.06.2003
Druck:16.06.2003, 15:42 Uhr
WH Zwickau (FH)
Maschinenbau/Kfz-Technik
Werkzeugmaschinen
Umform-, Zerteil- u. Abtragmaschinen WZM/UZAW
Laborversuch „Senkerodiermaschine“
Prof. Dr.-Ing. habil. W. Klepzig
Aus dem Entladevorgang lassen sich folgende allgemeine Gesetzmäßigkeiten ableiten:
1. Je größer die Arbeits-Stromstärke IA und die Impusdauer ti, desto tiefer werden die Entladekrater. Daraus resultieren eine größere Rautiefe (Bild 4) und eine tiefere Randzonenbeeinflussung infolge des Abschreckens der stark
erhitzten bzw. angeschmolzenen Werkstückoberfläche.
2. Die Abtragrate (abgetragenes Werkstückvolumen/min) nimmt bei zu langer Impuldauer wieder ab, weil die Temperatur im größer werdenden Entladekanal fällt. Es gibt also eine optimale Impulsdauer (Bild 5).
3. Der relative Elektrodenverschleiß (Abtrag Elektrodenvolumen zu Werkstückvolumen) ist besonders groß bei kurzer Impulsdauer wegen der hohen Stromdichte und Temperatur im nur kleinen Entladekanal (Bild 6). Besonders
komplizierte Formelektroden sind sehr teuer, weshalb deren Verschleiß zu minimieren ist (längere Impusdauer).
4. In Bereichen mit größerer Partikelkonzentration kommt es zu mehr Entladungen und damit Werkstoffabtrag. Bei
unzweckmäßiger Spülung kann es damit zu örtlichen Konturfehlern am Werkstück kommen.
Bild 4: Rauheit Rz(ti, IA) /1/
Bild 5: Abtragrate VW(ti, IA) /1/
Bild 6: Relativer Elektrodenverschleiß
ϑ(ti, IA) /1/
Anhand des zeitlichen Verlaufs von Erodierstrom und -spannung während der Impulsdauer können Rückschlüsse auf
die Stabilität des Prozesses gezogen werden. Darauf basieren Regelalgorithmen der Steuerungssoftware.
Bild 7:
Typische Spannungs- und Stromverläufe /1/
tp
ti
t0
td
te
ûi
ue
ie
Periodendauer
Impulsdauer
Pausendauer
Zündverzögerungszeit
Entladedauer
Leerlaufspannung
Entladespannung
Entladestrom
Mittels Planetärbewegung (Bild 8) kann die Anzahl der Elektroden verringert werden, weil eine Elektrode für mehrere
Arbeitsstufen mit jeweils kleinerer Stromstufe Verwendung findet, wobei statt von Stufe zu Stufe größerer Elektroden
nur ein größerer Radius der Planetärbewegung erforderlich ist. Auch Hinterschnitte (Bild 9), z. B. Gewinde (Bild 10),
können erodiert werden.
 2003 Kle/WH Zwickau, FB MBK
-3-
Erod_S1-6.doc, Stand vom 16.06.2003
Druck:16.06.2003, 15:42 Uhr
WH Zwickau (FH)
Maschinenbau/Kfz-Technik
Werkzeugmaschinen
Umform-, Zerteil- u. Abtragmaschinen WZM/UZAW
Laborversuch „Senkerodiermaschine“
dius
tärra
e
n
RP
Pla
RP
Bild 8: Planetärbewegung
Bild 9: Hinterschnitt
Prof. Dr.-Ing. habil. W. Klepzig
RP
Bild 10: Innengewinde
Bei Formelektroden werden die Ecken natürlich mit dem
Planetärradius verrundet (Bild 11). Mit geregelten Achsen auch
in x- und y-Richtung können z. B. scharfe Ecken durch
sternförmiges Aufweiten, mit einer zusätzlichen geregelten CAchse beliebige Konturen erodiert werden.
R
P
R
P
Bild 11: Eckenverrundung beim Planetärerodieren mit Formelektroden, scharfkantige Ecken durch sternförmiges
Aufweiten
3 Versuchseinrichtung
Die Versuche werden an einer CNC-Senkerodiermaschine HS 300 E mit 4 NC-Achsen durchgeführt. Der Werkzeugwechsel kann manuell und automatisch erfolgen.
Bild 12: CNC-Senkerodiermaschine HS 300 E,
Arbeitsbehälter in den Tisch abgesenkt
Bild 13: Werkzeugmagazin in Wechselposition
Für das Positionieren der Elektroden ist höchste Genauigkeit erforderlich, nicht nur weil sehr genaue Werkstücke zu
fertigen sind, sondern auch weil die Form durch mehrere Elektroden hergestellt wird. Die Elektrodenformen werden
aus CAD-Modellen mit spangebenden Verfahren erzeugt, teilweise auch mittels Drahterodieren. Von der ersten Bearbeitungsstufe an bis zum Einwechseln in die Elektrodenaufnahme der Senkerodiermaschine muss eine exakte
 2003 Kle/WH Zwickau, FB MBK
-4-
Erod_S1-6.doc, Stand vom 16.06.2003
Druck:16.06.2003, 15:42 Uhr
WH Zwickau (FH)
Maschinenbau/Kfz-Technik
Werkzeugmaschinen
Umform-, Zerteil- u. Abtragmaschinen WZM/UZAW
Laborversuch „Senkerodiermaschine“
Prof. Dr.-Ing. habil. W. Klepzig
Lage der Elektodengeometrie zu den Bestimmflächen der jeweiligen Elektrodenaufnahmen gewährleistet sein. Neben
der exakten Positonierung ist sicheres Spannen erforderlich.
Die Maschine ist mit dem Elektrodenspannsystem 3R Macro ausgerüstet.
Bild 14: Spannsystem Macro von 3R
4
1
4 Zentrierprismen aus Hartmetall (Pos. 1) greifen in die Kreuznuten des
Elektrodenhalters (Pos. 2) ein und positionieren damit in x- und yRichtung. Damit die Zentrierfasen keine Überbestimmung in z-Richtung
verursachen können, stützen sich die Zentrierfasen an in z- Richtung
federnden Zungen ab, die durch Schlitze (Pos. 3) in den Elektrodenhalter
eingearbeitet sind. Die Positionierung in z-Richtung erfolgt an großflächigen und damit steifen Aufnahmen (Pos. 4).
Mit diesem patentierten System wird eine sehr hohe Positionier- und
Spanngenauigkeit erreicht; der Hersteller gibt eine Positionierung genauer als 0,002 mm an.
3
2
Das Spannprinzip zeigen die Bilder 15 und 16. Eine im Elektrodenhalter eingesetzte Zugstange wird durch einen
federbelasteten Spannkolben über Kugeln gespannt. Beim Elektrodenwechsel wird der Spannkolben durch Druckluft
in Leitung L nach unten gedrückt und die Spannung gelöst. Damit die Genauigkeit beim automatischen Elektrodenwechsel nicht durch auf den z-Referenzflächen befindliche Schmutzpartikel beeinträchtigt werden kann, erfolgt vor
dem Spannen der neu eingewechselten Elektrode das Freiblasen der Bestimmflächen mit Druckluft über die Leitung
Sp (Bild 15). Wenn die z-Referenzflächen anliegen, ist dieser Luftaustritt verschlossen und die Druckluft drückt zusätzlich zur Federkraft den Spannkolben nach oben. Die dadurch erzeugte große Spannkraft ist besonders für größere Elektroden von Vorteil.
L
Sp
Bild 15:
Freiblasen der Bestimmflächen
L
Sp
Bild 16:
Spannen mit Druckluftunterstützung
4 Festlegen der Erodierparameter
Bewegungszyklen der Elektroden festlegen
- Nur Senken ohne Planetärbewegung („Senken“)
- Nur Planetärbewegung mit zunehmendem Planetärradius zum Aufweiten („Weiten“), z. B. für Gewinde u. Hinterschneidungen
- Senken und anschließendes planetäres Aufweiten („Senken/Weiten“)
- Senken mit mit gleichzeitiger Planetärbewegung („Planetärsenken“)
- Ecken scharfkantig aufweiten („Quadrat/Weiten“ o. „Stern/Weiten“)
(Werkzeug-)Elektrodenwerkstoff und Polung für Elekrode festlegen
 2003 Kle/WH Zwickau, FB MBK
-5-
Erod_S1-6.doc, Stand vom 16.06.2003
Druck:16.06.2003, 15:42 Uhr
WH Zwickau (FH)
Maschinenbau/Kfz-Technik
Werkzeugmaschinen
Umform-, Zerteil- u. Abtragmaschinen WZM/UZAW
Laborversuch „Senkerodiermaschine“
Prof. Dr.-Ing. habil. W. Klepzig
Erfahrungswerte für Erodierparameter aus Technologietabellen wählen (Tabellen für unterschiedliche Elektrodenwerkstoffe, Elektrodengrößen, spezielle Formelemente u. a.)
- Größte Leistungsstufe für Schruppbeginn in Abhängigkeit der wirksamen Elektrodenfläche und kleinste Leistungsstufe zum Bearbeitungsende in Abhängigkeit der geforderten Oberflächenrauigkeit (je nach Technologietabelle können gleichen Leistungsstufen unterschiedliche Stromstufen zugeordnet sein)
- Anzahl der erforderlichen Elektroden (Schruppen ∇, Schlichten ∇∇, Feinschlichten ∇∇∇, [Polierelektrode nur in
Ausnahmefällen!]) und Zuordnung der Leistungsstufen zu den Elektroden gemäß Bild 17
15
14
13
12
11
L e i s t u n g s s t u f e n
10
9
8
7
6
5
4
∇∇
∇∇∇
Pol.
∇∇
∇∇∇
Pol.
∇
∇
∇
∇
3
2
1
Polieren
∇∇
∇∇
∇
Bild 17: Elektrodenanzahl und Leistungsstufenzuordnung
Elekrodenmaße und Planetärradien wählen. Die Untermaßempfehlungen in Technologietabellen berücksichtigen:
- Abzutragende Werkstoffschichtdicke/Leistungsstufe > Randzonenbeeinflussung infolge der vorausgegangenen
größeren Leistungsstufe
- Arbeitsspalte, frontal und lateral, abnehmend mit kleineren Leistungsstufen
Spülbedingungen festlegen
5 Versuchsdurchführung
Im Rahmen der Laborversuche werden unterschiedliche Formen erodiert, aus Zeitgründen unter Umständen nur mit
Schruppstufen. Das Programmieren der Maschine ist nicht Inhalt der Versuche.
6 Leistungsbewertung
Zum Versuch wird in der Regel ein Kolloquium durchgeführt. Die Bewertung des Versuches erfolgt auf der Grundlage
des Kolloquiums. Das Beispiel unter Punkt 9 wird parallel zum Versuch behandelt und ist nicht Gegenstand des Kolloquiums.
7 Kontrollfragen zum Versuch
1. In welchen Fällen erfolgt die Bearbeitung durch Erodieren?
2. Was verstehen Sie unter Planetärerodieren und welche Ziele werden damit verfolgt?
3. Welche Aufgaben hat der Erodiergenerator?
4. Welche Aufgaben erfüllen Dielektrikum und Spülung?
5. Welche Anforderungen sind an Steuerung und Antriebe der Erodiermaschine zu stellen?
6. In welchem Abschnitt der Entladephase ist der (Werkzeug-)Elektrodenverschleiß besonders groß? Begründen Sie
das! Warum sollte bei teuren Elektroden die Impulsdauer nicht zu kurz sein?
7. Warum darf die Impulsdauer andererseits auch nicht zu lang sein?
8. Welche Eigenschaften haben die Randzonen erodierter Teile?
8
Quellennachweis
/1/
Schumacher, B.; Weckerle, D.: Funkenerosion. Velbert: Technischer Fachverlag, 1988
 2003 Kle/WH Zwickau, FB MBK
-6-
Erod_S1-6.doc, Stand vom 16.06.2003
Druck:20.06.2003, 11:27 Uhr
WH Zwickau (FH)
Maschinenbau/Kfz-Technik
Werkzeugmaschinen
9
Umform-, Zerteil- u. Abtragmaschinen WZM/UZAW
Laborversuch „Senkerodiermaschine“
Prof. Dr.-Ing. habil. W. Klepzig
Beispiel
9.0 Aufgabenstellung und Vorgaben
+ 0,02
+ 0,02
In gehärteten Werkzeugstahl ist eine Senkung 21,0
, Senktiefe 3,0
zu erodieren. Gefordert ist ein arithmetischer Mittenrauwert Ra = 2µm.
Vorausgewählt sind bereits
Werkzeugelektrode:
Cu, Polung +
Erodierzyklen:
Senken/Weiten für Schruppen
Quadrat/Weiten für scharfkantiges Aufweiten beim Schlichten
9.1 Wahl der Technologietabellen
2
2
Wirksame Elektrodenfläche Aw = 2,1 = 4,4 cm , Werkstoffpaarung St / Cu → Tab. 801 und 802
Tab. 801 in der Regel zum Schruppen, da relativer Elektrodenverschleiß geringer wegen längerer Impulsdauer,
Tab. 802 in der Regel zum Schlichten.
Bei sehr komplizierten und damit teuren Elektroden u. U. auch mit Tab. 801 schlichten, bei sehr einfachen Elektroden
(Norm-Profile als Meterware) u. U. auch mit Tab. 802 schruppen.
Vereinfachung für Beispiel: Schruppen und Schlichten mit Tab. 802.
9.2 Maximale und minimale Leistungsstufen
2
Aw = 4,4 cm < 6 cm
Tab. 802, Blatt 1
2
Ra = 2 µm
→
LSmax = 13
(mit ie = 30 A)
→
LSmin = 6
(mit ie = 2,5 A)
Tabelle 1: Technologietabelle mit Erodierparametern /Ingersoll-Hansen/
Nach
INGERSOLL HANSEN
Tab. 802
Elektrode:
Werkstück:
Technologie E R O C O M 200
Cu - St "Abtragsintensiv" 1
2
wirks. Elektrodenfläche ≤ 20 cm
Dielektrikum:
Spannung:
C-Box:
2
Cu, Polarität +
X 45 NiCrMo 4,
Polarität IME MH
U1
ohne
Blatt
1
Stand:
07/92
10
6
4
2
1
0,5
0,3
0,1
< 0,1
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
[A]
60
45
30
20
14
9
6
4
3
2,5
2
1,5
1
0,8
0,5
Impulsdauer ti
[µs]
600
450
326
240
150
100
60
40
33
25
20
15
10
8
3
Pausendauer to
[µs]
105
80
58
60
38
25
20
13
14
14
13
12
10
10
5
min. Elektrodenwirkfläche
[cm ]
Stromstufe LS
max. mittlerer Arbeitsstrom ie
Zeiten:
Arbeitsspalt, lateral:
min. Arbeitsspalt 2 sL min
[mm]
0,170
0,160
0,125
0,110
0,083
0,077
0,050
0,047
0,045
0,040
0,030
0,027
0,024
0,021
0,019
max. Arbeitsspalt 3 sL max
[mm]
0,340
0,320
0,250
0,220
0,166
0,154
0,100
0,094
0,090
0,080
0,060
0,054
0,048
0,042
0,038
[mm /min]
400
280
200
120
80
40
22
8
4
2
1
0,7
0,65
0,45
0,22
[%]
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,6
0,8
1,2
1,5
2
3
6
10
15
25
max. Rauhtiefe Rmax
[µm]
140
99
88
71
50
40
30
24
19,5
16
13
10,5
9,5
8
6,5
Mittenrauhwert Ra
[µm]
20
14
12,5
10
7,1
5,6
4
3,15
2,5
2
1,6
1,3
1,12
1
0,8
VDI 3400
48
43
42
40
37
36
32
30
28
26
24
22
21
19
18
zu erwartende Kenngrößen:
Abtragrate VW
relativer Elektrodenverschleiß ϑ
Oberflächenklasse
3
Bemerkungen:
1) Anwendung vorwiegend zum Schlichten ( für die Bearbeitung von kleinen und kleinsten Flächen bei nur kleiner Senktiefe ). Kürzere Impulsdauer ti gegenüber
Tab. 801 zur Erhöhung der Abtragsleistung um 10 - 25 % bei Vergrößerung des relat. Elektrodenverschleißes. Relat. Elektrodenverschleiß steigt um 50 - 300 % an.
2) Für kleine zu erwartende Lateralspaltaufweitung (-konizität) - Planetärbearbeitung bzw. Senken ins Volle bei kleiner Senktiefe (max. 10 ... 20 mm).
3) Für große zu erwartende Lateralspaltaufweitung (-konizität) - Senken größerer Tiefen ins Volle und Bahnerodieren. (sL max = 2 sL min).
9.3 Elektrodenanzahl und Leistungsstufen-Zuordnung
Nach Bild 17
 1999 Kle/WH Zwickau, FB MBK
Schruppelektrode
LS 13 → LS 10
ie [A] 30 → 20 → 14 → 9
Schlichtelektrode
LS 9 → LS 6
ie [A] 6 → 4 → 3 → 2,5
-7-
Erod_S7-9.doc, Stand vom 30.05.2000, 18:29 Uhr
Druck 30.05.2000, 19:52 Uhr
WH Zwickau (FH)
Maschinenbau/Kfz-Technik
Werkzeugmaschinen
Umform-, Zerteil- u. Abtragmaschinen WZM/UZAW
Laborversuch „Senkerodiermaschine“
Prof. Dr.-Ing. habil. W. Klepzig
9.4 Bearbeitungsaufmaße und Elektrodenuntermaße
Mit der jeweils kleineren Leistungs- bzw. Stromstufe ist mindestens die Werkstoffschicht abzutragen, die die tiefere
Randzonenbeeinflussung der vorausgegangenen größeren Stromstufe enthält. Erfahrungswerte sind Technologietabellen zu entnehmen, z. B. Tabelle 2.
Tabelle 2: Elektroden-Untermaße und Aufmaße zur Berechnung der Programmeingaben /nach Ingersoll-Hansen/
Doppeltes Lateral-Mindest-Aufmaß bn min oberhalb der Diagonale im weißen Feld,
Frontal-Aufmaß fn unterhalb der Diagonale im grauen Feld
Bearbeitungsaufmaße und Elektrodenuntermaße bei zu erwartender großer Spaltaufweitung
(große Senktiefe beim Schruppen ins Volle, “Primärelektrode” bei Ingersoll-Hansen)
Elektroden-SollUntermaß bn
Doppeltes Lateral-Mindest-Aufmaß bn min u. Frontal-Aufmaß fn
P
LS
15
15
14
0,88
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
LS
1
15
1,60
1,40
1,00
1,14
1,23
1,34
1,38
1,45
1,48
1,51
1,51
1,52
1,52
1,53
1,54
14
0,76
0,90
0,99
1,10
1,14
1,21
1,24
1,27
1,27
1,28
1,28
1,29
1,30
13
1,20
0,64
0,73
0,84
0,88
0,95
0,98
1,01
1,01
1,02
1,02
1,03
1,04
12
1,00
0,53
0,64
0,68
0,75
0,78
0,81
0,81
0,82
0,82
0,83
0,84
11
0,80
0,44
0,49
0,55
0,59
0,61
0,61
0,62
0,63
0,84
0,64
10
0,60
0,36
0,42
0,46
0,48
0,48
0,49
0,50
0,50
0,51
9
0,50
0,27
0,30
0,33
0,33
0,34
0,34
0,35
0,36
8
0,40
0,23
0,25
0,25
0,26
0,27
0,27
0,28
7
0,21
0,21
0,22
0,22
0,23
0,24
0,30
0,16
0,17
0,18
0,19
0,19
6
0,20
0,13
0,14
0,15
0,15
5
0,20
0,12
0,13
0,13
4
0,20
0,11
0,11
3
0,20
0,09
2
0,10
1
0,10
14
0,71
13
0,80
0,61
12
0,92
0,72
0,52
11
0,99
0,79
0,59
0,43
10
1,07
0,88
0,67
0,51
0,36
9
1,11
0,92
0,71
0,55
0,39
0,29
8
1,16
0,97
0,76
0,60
0,44
0,34
0,22
7
1,19
1,00
0,79
0,63
0,47
0,37
0,24
0,18
6
1,21
1,01
0,81
0,65
0,49
0,39
0,26
0,20
0,17
5
1,21
1,01
0,81
0,65
0,49
0,39
0,26
0,20
0,17
0,13
4
1,21
1,02
0,81
0,65
0,50
0,39
0,27
0,21
0,17
0,14
0,11
3
1,22
1,03
0,82
0,66
0,51
0,40
0,28
0,22
0,18
0,15
0,11
0,10
2
1,23
1,03
0,83
0,67
0,51
0,41
0,28
0,22
0,19
0,15
0,12
0,10
0,09
1
1,24
1,04
0,84
0,68
0,52
0,41
0,29
0,23
0,20
0,16
0,12
0,11
0,09
0,08
fn
bnmin
Bearbeitungsaufmaße u. Elektrodenuntermaße bei zu erwartender kleiner Spaltaufweitung
(kleine Senktiefe beim Schruppen ins Volle, Schlichtelektroden, “Folgeelektrode” bei Ingersoll-Hansen)
Doppeltes Lateral-Mindest-Aufmaß bn min u. Frontal-Aufmaß fn
F
LS
15
15
b2 min
LS13 - LS10
b1 min
LS9 - LS6
f1
LS9 - LS6
14
0,54
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
1,40
14
1,20
13
1,00
1,00
1,04
1,11
1,14
1,17
1,17
1,18
1,18
1,19
1,20
0,44
0,58
0,67
0,78
0,82
0,89
0,92
0,95
0,95
0,96
0,96
0,97
0,98
0,39
0,48
0,59
0,63
0,70
0,73
0,76
0,76
0,77
0,77
0,78
0,79
12
0,80
0,31
0,42
0,46
0,53
0,56
0,59
0,59
0,60
0,60
0,61
0,62
11
0,60
0,28
0,32
0,39
0,42
0,45
0,45
0,46
0,46
0,47
0,48
10
0,50
0,20
0,27
0,30
0,33
0,33
0,34
0,34
0,35
0,36
9
0,40
0,17
0,20
0,23
0,23
0,24
0,24
0,25
0,26
8
0,30
0,13
0,16
0,16
0,17
0,17
0,18
0,19
7
0,20
0,12
0,12
0,13
0,13
0,14
0,15
0,08
0,09
0,10
0,11
0,11
6
0,20
0,07
0,08
0,09
0,09
5
0,10
4
0,10
0,53
0,36
12
0,64
0,47
0,32
11
0,71
0,54
0,39
0,25
10
0,80
0,62
0,47
0,34
0,22
9
0,84
0,66
0,51
0,37
0,26
0,16
8
0,89
0,71
0,56
0,42
0,31
0,22
0,14
7
0,92
0,74
0,59
0,45
0,34
0,24
0,16
0,11
6
0,93
0,76
0,61
0,47
0,36
0,26
0,18
0,13
0,09
5
0,93
0,76
0,61
0,47
0,36
0,26
0,18
0,13
0,09
0,07
4
0,94
0,77
0,61
0,48
0,37
0,27
0,19
0,13
0,10
0,08
0,06
3
0,95
0,77
0,62
0,48
0,37
0,28
0,20
0,14
0,11
0,08
0,07
0,05
2
0,95
0,78
0,63
0,49
0,38
0,28
0,20
0,15
0,11
0,09
0,07
0,06
0,64
0,50
0,39
0,29
0,21
0,16
0,12
0,09
0,08
0,07
0,07
b1
0,07
0,08
0,06
0,06
3
0,10
0,05
2
0,10
1
0,10
0,05
0,05
b2
0,04
fn
 1999 Kle/WH Zwickau, FB MBK
15
0,89
13
0,79
LS
1
0,80
0,44
0,96
2
0,66
14
1
3
Elektroden-SollUntermaß bn
-8-
bnmin
Erod_S7-9.doc, Stand vom 30.05.2000, 18:29 Uhr
Druck 30.05.2000, 19:52 Uhr
WH Zwickau (FH)
Maschinenbau/Kfz-Technik
Werkzeugmaschinen
Umform-, Zerteil- u. Abtragmaschinen WZM/UZAW
Laborversuch „Senkerodiermaschine“
Prof. Dr.-Ing. habil. W. Klepzig
Allgemeine Erläuterung zu Aufmaßen und Untermaßen in den Technologietabellen
Bearbeitungsaufmaß für die aktuelle Bearbeitungsstufe entspricht „Vorbearbeitungs-Untermaß“ (nach VDI 3402,
Blatt 1) der vorausgegangenen Arbeitsstufe.
Letzte Arbeitsstufe (mit letzter Elektrode) ist „Fertigbearbeitungsstufe“, n = 1. Wenn z. B. von Leistungsstufe LS 12 bis
zu LS 4 erodiert werden soll, sind 3 Elektroden gem. Bild 17 zu verwenden:
Schruppelektrode
n=3
LS 12 → LS 10
Schlichtelektrode
n=2
LS 9 → LS 6
Feinschlichtelektrode zur Fertigbearbeitung auf geforderte Rauheit
n=1
LS 5 → LS 4
Vorschubrichtung
(Hauperodierachse)
bn /2
sL
sL Arbeitsspalt, lateral
sF Arbeitsspalt, frontal
bn doppeltes(!) laterales Aufmaß für die Arbeitsstufe n (analog Durchmesseruntermaß)
bn = 2 (sL + abzutragende Schichtdicke)
Bild 18:
Definition der Aufmaße
frontales Aufmaß für die Arbeitsstufe n
fn
fn = sF + abzutragende Schichtdicke
kleine Spaltaufweitung
große Senktiefe
große Spaltaufweitung
kleine Senktiefe
sF
fn
Bild 19:
Spaltaufweitung infolge unerwünschter Entladungen im
Lateralspalt
Beispiel: Aus Tabelle 2 können für das Beispiel entnommen werden:
- Fertigbearbeitungsstufe Schlichten LS 9 bis LS 6
→ (doppeltes) Mindest-Lateral-Aufmaß b1 min = 0,23 mm, frontales Aufmaß f1 = 0,18 mm
→ Elektroden-Soll-Untermaß b1 = 0,40 mm
- Schruppstufe LS 13 bis LS 10
→ (doppeltes) Mindest-Lateral-Aufmaß b2 min = 0,59 mm (wird aber für dieses Beispiel nicht benötigt)
→ Elektroden-Soll-Untermaß b2 = 1,00 mm
→ Schruppelektrode darf nur bis zu einer Tiefe Q22 = T - f1 = 3,00 - 0,18 = 2,82 mm senken
9.5 Wahl der Elektrodenabmessungen
Elektrodenmaße sind nach bn genau zu fertigen. Maßtoleranzen können durch Planetärbewegung ausgeglichen werden, müssen aber symmetrisch zur Elektodenachse liegen und in beiden Richtungen ⊥ Haupterodierachse gleich
groß sein. Form- und Lageabweichungen werden als Fehler auf das Werkstück kopiert.
Aus Kostengründen sollten für (geom.) ähnliche Formelemente vorhandene Elektroden genutzt werden, wegen kurzer
Erodierzeiten möglichst große. Im Beispiel seien Elektroden 19,85, 20,10 und 20,45 vorhanden.
Bedingung: Elektroden-Sollmaß ≥ Elektroden-Istmaß, LE soll n ≥ LEn bzw.
Elektroden-Ist-Untermaß ≥ Elektroden-Soll-Untermaß, bEn ≥ bn
Tabelle 3: Elektrodenmaße
Elektoden-SollUntermaß bn
b1 = 0,40
b2 = 1,00
Werkstückmaß L
+ 0,02
21,00
Elektroden-Sollmaß
LE soll n = L - bn
Auswahl Elektro- Elektoden-Ist-Untermaß
den-Istmaß LEn
bEn
Vergleich
bEn ≥ bn
20,60
∇∇ 20,45
21,00 - 20,45 = 0,55
0,55 > 0,4
20,00
∇ 19,85
21,00 - 19,85 = 1,15
1,15 > 1,00
Die für die Programmerstellung erforderlichen Kenngrößen sind in Tabelle 4 zusammengestellt.
 1999 Kle/WH Zwickau, FB MBK
-9-
Erod_S7-9.doc, Stand vom 30.05.2000, 18:29 Uhr
Druck 30.05.2000, 19:52 Uhr
3,0
Werkstück
L bzw. D
LE bzw. DE
21,0
T
Fertigmaße
L, D
Elektrode
3 tief
21,0
Formelement
Werkstückkontur
T
- 10 -
20,45
19,85
i =1
fi ,
für n > 1,
(4)
(3)
(bei Zylindern D statt L und DE statt LE)
Q2n = T -
i =1
bi min , für n > 1,
i = n −1
i = n−1
Un = L - LEn -
U3 = L - LE3 - b1min - b2min,
U2 = L - LE2 - b1min,
U1 = L - LE1,
(2)
3
2
bEn = L - LEn,
73
72
Generatoreinstellung
Auf- / Untermaße
802
802
9-6
13 - 10
0,23
0,59
0,4
1
Mindest- Aufmaß für Schlichten b1min aus
Tab. xx5 zum Gewinde-Aufweiten.
Schlichten
USchr = U2 = D - b1min - DE.
Schruppen
mit Richtwert C = 0,5 ... 0,3.
UA = U3 = d - DE + C (D - b1min - d)
Anerodieren
Mutter-Gewinde erodieren mit 3 Stufen:
F
F
T
Q2n
Un
n
bEn
bn
bn min
D
DE
d
fn
L
LE
0,18
0,55
0,92
Eingabe
-wert bei
TOOL
CALL
U
M-Befehle
Q-Parameter
Cycl. Def.
Sondereinstellungen
2
4
s
2
3
mm
Erodier Abhezeit
beweg
Intervallspülung
Elektroden-Ist-Untermaß der Bearbeitungsstufe n
Elektroden-Soll-Untermaß der Bearbeitungsstufe n
doppeltes Mindest-Aufmaß für die Bearbeitungsstufe n
Werkstück-∅, Gewinde-Außen-∅
Elektroden-∅, auch mit Index n
Gewinde-Kernloch-∅
Frontal-Aufmaß für die Bearbeitungsstufe n
Werkstück-Innenmaß ⊥ Haupterodierachse
Elektroden-Außenmaß ⊥ Haupterodierachse, auch mit
Index n
Rangnummer der Bearbeitungsstufe pro
Formelement,
n = 1 für letzte Stufe, z. B. Feinschlichten
Tiefe Werkstücksenkung
Programm-Eingabewert Senktiefe in der Stufe n
Programm-Eingabewert bei TOOL CALL, abgeleitet von
Fräsmaschinensteuerung als "Werkzeug-Untermaß"
3,0
2,82
Q2n
Senktiefe
E:\Labor\ERODIERM\Labvers\Vers-anl_0500\Bsp-Plan.DOC, Stand 29.04.1999, 22:22 Uhr
Druck 05. 05 1999, 14:42 Uhr
(6)
(5)
0,55
1,15
Tabelle
ElekMagaMin.- troden- ElekSpalt- Tab.- Leistungsfrontal
zin- Ist-Maß aufwei- Nr.
stufe
AM
Soll- trodenplatz
LS
Ist-UM
tung
UM
Nr.
LE, DE „P“/ „F“
bn
bEn
fn
max. → min. bn min
(1)
1
2
n
Rang- Zyklus
Nr.
Nr.
Elektrode
bEn ≥ bn,
∇∇ Quadrat/Weiten
∇ Senken/Weiten
Benennung
Zyklus
Bearbeitungsfolge
Tabelle 4: Planung Arbeitsstufenfolge für HS 300 E mit EROCOM 200