Hartmetall als Werkstoff für die Bohr- und Bahnerosion
Bei der funkenerosiven Bohr- und Bahnbearbeitung ergeben sich wesentliche Probleme aus dem Elektrodenverschleiß, der die Prozesssicherheit und Konturgenauigkeit negativ beeinflusst. Eine einfache Lösung bieten temperatur- und verschleißbeständige Hartmetallelektroden mit INNENSPÜLUNG für das Dielektrikum.
Bild 1. Präzisionsspannsystem mit Hartmetallelektroden von Balzer Technik
Die Funkenerosion, auch Electro-Discharge Machining, EDM, genannt, ist ein thermisches Abtragverfahren, bei dem elektrische Funkenentladungen zwischen der Werkzeug und der Werkstückelektrode innerhalb eines Gasraums stattfinden. Aufgrund ihres nahezu prozesskräftefreien, thermischen Wirkprinzips, welches eine Bearbeitung unabhängig von Härte und Festigkeit des Werkstoffs ermöglicht, ist die Funkenerosion ein etabliertes Verfahren zur Herstellung von Präzisionskomponenten. Zudem bietet die Funkenerosion in ihren unterschiedlichen Verfahrensvarianten ein breites Spektrum von Fertigungsmöglichkeiten. Mithilfe einer einfachen zylindrischen Stabelektrode, die in nahezu jedem beliebigen Durchmesser erhältlich ist, können Präzisionsbohrungen mit einer Genauigkeit bis zu 3 μm im Mikro- und Makrobereich gefertigt werden (Bild 1). Durch die Einbindung zusätzlicher Maschinenachsen kann die Bahnerosion – vom Bewegungsablauf und den Fertigungsmöglichkeiten vergleichbar mit dem mechanischen Fräsen – realisiert werden.
Ein wesentliches Problem bei der Anwendung der funkenerosiven Bohr- und Bahnbearbeitung zur Fertigung hochpräziser Bohrungen oder 3D-Konturen stellt die Prozesssicherheit und Konturgenauigkeit dar. Die häufigste Ursache für Abweichungen ist ein erhöhter Verschleiß der Werkzeugelektrode, bedingt durch das mit Abtragpartikeln verschmutzte Dielektrikum, was zunehmend zu Fehlentladungen führt. Insbesondere bei extremen Anwendungen, beispielsweise bei der Herstellung von Mikrobohrungen mit hohen Aspektverhältnissen oder von Präzisionsbohrungen mit engen Toleranzen, ist eine hohe Prozessstabilität erforderlich.
Die richtige Auswahl der Elektrode
Das schweizerische Unternehmen Balzer Technik SA/AG hat das über Jahrzehnte erarbeitete Knowhow bei der Fertigung von Präzisionsnorm- und -sonderteilen, bestehend aus Stahl-, Hartmetall sowie Keramikwerkstoffen, immer weiter optimiert. Insbesondere die Herstellung hochgenauer Komponenten für die Mikrofunkenerosion ist Kernaufgabe des Unternehmens. Dabei ist durch die Kombination unterschiedlicher Schleifmethoden ein Verfahren entstanden, welches die Serienfertigung von bis zu 480 mm langen Hartmetallelektroden mit einem Durchmesser bis 50 μm und einer Toleranz ±0,5 μm ermöglicht.
Hartmetall als Elektrodenwerkstoff
Der ideale Elektrodenwerkstoff weist zunächst eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf, um einen effizienten Energieumsatz auf das Werkstück übertragen zu können. Zudem sind die mechanischen Eigenschaften, zum Beispiel die hohe Steifigkeit, vorteilhaft. Insbesondere bei der Herstellung von Mikrobohrungen und -konturen sollen Schwingungen, welche auf die Elektrode übertragen werden, beispielsweise verursacht durch die Spülung des Arbeitsspalts, verhindert werden. Gegenüber dem Elektrodenverschleiß sind Eigenschaften wie Dichte ρ, Wärmeleitfähigkeit λ und -kapazität cp sowie die Schmelztemperatur Ts entscheidend.
Hersteller:
Balzer Technik SA
CH-1564 Domdidier
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