Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut fUr Werkzeugma- schinen und Betriebswissenschaften der Technischen Universi- tat MUnchen. Mein besonderer Dank gilt Herrn Professor Dr. -Ing. J. Milberg, dem Leiter dieses Lehrstuhls, fUr die Anregung zu dieser Ar- beit, seine stete UnterstUtzung und seine wertvollen Hinweise bei der Durchsicht der Arbeit. Herrn Professor Dr. -Ing. K. -G. Schmitt-Thomas danke ich fUr sein Interesse an diesem Thema und die Obernahme des Korre- ferates. Herrn Professor Dr. -Ing. K. G. MUller danke ich fUr die Ein- fUhrung in das Forschungsgebiet Funkenerosion und sein groBes Interesse am Arbeitsfortgang. Ebenso danke ich - allen Industriefirmen fUr Ihre Bereitschaft Anlagen, Ver- suchsmaterialien und Arbeitszeit zur VerfUgung zu stellen, - allen derzeitigen und ehemaligen Mitarbeiterinnen und Mit- arbeitern des Lehrstuhls, den vielen Studenten, die mir bei der Arbeit behilflich wa- ren. MUnchen, im Februar 1986 Ingrid Hunzinger Inhaltsverzeichnis Seite 1. Einleitung 1 1. 1 Allgemeines 2 1. 2 Stand der Technik 4 Aufgabenstellung 1. 3 8 2. Funkenerosives Schneiden 8 2. 1 Physikalische Modelle 11 2. 2 Kenngrol3en de s Verfahrens 11 2. 2. 1 Elektrische Kenngrol3en 14 2. 2. 2 Technologische Kenngrol3en 18 3. Funkenerodierte Oberflachen 18 3. 1 Oberflachenausbildung und Randschicht- beeinflussung bei senkerodierten Oberfl achen 24 3. 2 Besonderheiten drahterodierter Oberflachen 27 3. 3 Erodierte Oberflachen im Einsatz 31 4. Messen der elektrischen und techno- logischen Kenngrol3en beim funken- erosiven Drahtschneiden 4. 1 Versuchsanl age 31 34 4. 2 Problematik der Mel3technik 37 4.

Verfahren der Kaltmassivumformung wei sen gegenUber anderen Fertigungsver- fahren eine Reihe von VorzUgen auf, die dazu gefUhrt haben, daB Kalt- fl i eBpressen zunehmend angewandt wi rd. GUnsti ge Werkstoff ausnutzung und hohe Mengenleistung bei der Fertigung oft schwieriger Formteile und hohe Arbeitsgenaui gkeit, durch di e in vi el en Fall en spanende Nachbearbeitun- gen der PreBteile eingespart werden konnen, ergeben deutliche Kostenvor- tei 1 e fUr das Ka ltf 1 i eBpressen /1/. Desha 1 b i st es in j Ungster Zeit ei n wesentliches Ziel des Kaltmassivumformens, mechanisch hochbeanspruchbare Bauteile mit hoher MaB- und Formgenauigkeit und Oberfl achengUte herzu- ste 11 en. S i e so 11 en ohne oder mit geri nger Nachbearbeitung ei nbaufert i 9 sein /2, 3/. Weitere Entwicklungsschwerpunkte sind das Umformen hoher 1 egi erter Werkstoffe und di e Herstell ung kompl exer WerkstUckformen, - wohl aus Stahl als auch aus Leichtmetallen /4-6/. So hat inzwischen das QuerflieBpressen als ein neues Verfahren Einzug in die Fertigung gefun- den, womit ei ne Erweiterung des Spektrums herstell barer WerkstUckformen verbunden war /7, 8/. Aus GrUnden der Wirtschaftlichkeit werden heute bei der Kaltmassivumfor- mung in immer starkerem MaBe Verfahrenskombinationen eingesetzt /9, 10/. Von einer Verfahrenskombination spricht man, wenn zwei oder mehrere gleiche oder verschiedene Verfahren in einem Werkzeug bei einem Pressen- hub ausgefUhrt werden.

Die vorl iegende Arbeit entstand wa: hrend meiner Tatigkeit als wissen- schaftl i cher Mitarbeiter am Institut fUr Umformtechni k der Uni versita: t Stuttgart. Herrn Professor Dr.-Ing. K. Lange danke ich fUr sein Vertrauen und seine wohlwollende UnterstUtzung bei der DurchfUhrung dieser Arbeit. Herrn Professor Dr.-Ing. H. Uetz bin ich fUr seine wertvollen Hinweise und Anregungen sehr dankbar. Mein Dank gilt ferner Herrn Dr.-Ing. habil. K. Pohlandt fUr die Betreuung und kriti sche Durchsicht der Arbeit sowie allen Mitarbeiter- innen und Mitarbeitern des Institutes fUr Umformtechnik, die zum Ge- lingen der Arbeit beigetragen haben. Ebenfalls danken mochte ich Herrn Professor Dr. G. K. Wolf yom Physika- 1 i sch-Chemi schen Institut -Radi ochemi e- der Uni versita: t Heidel berg fUr sei ne UnterstUtzung bei der DurchfUhrung der Untersuchungen mit der Neutronenaktivierungsanalyse. Weiterhin gilt Herrn Dr.-Ing. J. Fohl und Herrn Dipl.-Ing. K.-J. GroB von der MaterialprUfungsanstalt in Stutt- gart mei n besonderer Dank fUr di e Hi lfe beim Ei nsatz des DUnnschi cht- Differenzen-Verfahrens. DarUber hinaus bin ich Herrn Opielka yom Max- Planck-Institut fUr Metallforschung, Institut fUr Werkstoffwissenschaft in Stuttgart, fUr die metallographischen Untersuchungen und die Erstel- lung der REM-Aufnahmen sehr dankbar. Di e Mittel zur DurchfUhrung di eser Arbeit wurden yom Bundesmi ni sterium fUr Forschung und Techno 1 ogi e (BMFT) sowi e yom Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH (KFK) zur VerfUgung gestellt. FUr diese Forderung bin ich zu Dank verpflichtet.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tiitigkeit als akademischer Rat. a.Z. am Lehrstuhl fUr Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften der Technischen Universitat Miinchen. Herrn Prof. Dr.-lng. Karl G. MUller, unter dessen Leitung die Arbeit be gann, m&hte ich fUr das Interesse und die kritische Durchsicht der Arbeit danken. Herrn Prof. Dr.-lng. Joachim Milberg, dem Leiter dieses Lehrstuhls, m&hte ich fUr die stete Forderung und die wertvollen Hinweise zur Erstellung dieser Arbeit danken. Des weiteren danke ich Herrn Prof. Dr. med. Wolf MUller-Limmroth, dem Leiter des Lehrstuhls fUr Arbeitsphysiologie, fUr die aufmerksame Durchsicht der Arbeit und die Ubernahme des Korreferates. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. med. habil., Dr.-Ing. Michael UngethUm fUr die Anregung zu dieser Arbeit, fUr die wertvollen Hinweise und fUr die stets groBzUgige UnterstUtzung der Untersuchungen. Ebenso bin ich der Fa. Aesculap AG, Tuttlingen, die die chirurgischen Gerate und die Versuchswerkzeuge zur VerfUgung stellte, zu Dank verpflichtet. Weiterhin danke ich allen Industriefirmen und LehrstUhlen der TU und LMU MUnchen fUr die Be reitstellung von MeBgeraten, Versuchswerkzeugen, Rechenprogrammen und wichtigen medizinischen Informationen, allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Lehrstuhls, die mich bei dieser Arbeit unterstUtzten, den vielen Studenten, die im Rahmen ihrer Studienarbeit bei der DurchfUh rung der Untersuchungen mitgeholfen haben."

Die vielseitigen Moglichkeiten, die das FlieBpressen als Umformverfahren fur die Formgebung von Metallen bietet, fuhrten bei steigenden Anspruchen der Abnehmer hinsichtlich der MaBgenauigkeit, Werkstoffausnutzung sowie der Breite des Formenspektrums zu immer komplizierteren Werkstucken. Die Forderungen nach neuen, komplexeren Profilformen und groBeren Querschnitts- anderungen hat ten immer groBere PreBkrafte zur Folge, woraus eine sehr hohe mechanische Belastung der Werkzeuge resultiert. Nach DIN 8583 zahlt das FlieBpressen zur Gruppe der Durchdruckverfahren und wird in die Untergruppen FlieBpressen mit starren Werkzeugen und FlieB- pressen mit Wirkmedien eingeteilt, wobei bei dem letztgenannten Verfahren das Werkstuck durch Einwirkung eines Druckmediums durch die Matrize ge- druckl wird. In Bild list das Prinzip der FlieBpreBverfahren dargestellt. Das hydrostatische FlieBpressen ist eines von mehreren Verfahren, die eine wesentliche Verringerung des Kraftbedarfs ermoglichen und demzufolge zu einer Verringerung der mechanischen Belastung der Werkzeuge fuhren. Durch den Wegfall der Reibung zwischen Rohteil und Aufnehmerwand sowie durch die Bildunq gunstiger Schmierungsbedingungen zwischen Werkstuck und Matrize werden die Reibungsverluste vermindert, was beim Pressen von Pro- filen mit im Verhaltnis zur Profilquerschnittsflache groBem Profilumfang (groGe Reiblange) besondere Vorteile bietet. Die seitliche Abstutzung des Rohteils verhindert dessen Aufstauchen, und es konnen Rohteile mit belie- big groGem Langen/Durchmesser-Verhaltnis (lo/d ) gepreBt werden.

Die Automatisierung von Fertigungsanlaqen verfolgt aus tech- nischer Sicht im wesentlichen solche Ziele, die die Wertge- sichtspunkte Wirtschaftlichkeit und technische Durchflihrbar- keit von Fertigungsverfahren betreffen. Automatisierungsziele beztiglich der technischen Durchftihrbarkeit beispielsweise liegen vor, wenn Maschinen und Elnrichtungen elngesetzt wer- den, die ohne Automatisierungsmittel nicht oder nur unbe- friedigend zu betreiben sind. Wirtschaftlichkeitsgesichts- punkte stellen alle kostenrelevanten Aspekte dar, die An- schaffung und Betrieb von Fertigungsanlagen SOWle dle Quali- tat der Produkte betreffen. Die Entwicklung der Rohstoff-, Energie- und Lohnkosten erfor- dert auch bei kleinen und mittleren Sttickzahlen eine standi- ge Steigerung der Produktivitat industrieller Fertigungsanla- gen durch Rationalisierung und Automatlsierung. Eine flexible Fertigung, die schnell und wirtschaftlich eine oft wechseln- de Nachfrage befriedigen kann, ist auf flexible Maschinen- systeme und die Wirksamkeit umfassender, flexibler Steuerungs- konzepte besonders angewiesen. Zur Sicherung einer hohen Aus- nutzung und Verftigbarkeit solcher Anlagen mtissen zunehmend technologische, organisatorische und optimierende Gesichts- punkte in die Konzeptlon der Steuerungssysteme aufgenommen werden. Moderne Fertigungseinrichtungen sind daher ohne nume- rische Steuerungen nicht mehr denkbar [1, 2].

Die Marktforderungen nach groBerer Variantenvielfalt im Pro- duktionsprogramm von Unternehmen und rasche Veranderungen der Nachfragestruktur verringern die Bedarfsmengen einzelner Erzeugnisse. Die Folge ist der Trend zur Klein- und Mittelserienfertigung und die Notwendigkeit, Ablauf und Uberwachung von Fertigungs- vorgangen weiter zu automatisieren. Die Entwicklung der Automatisierung der Klein- und Mittelserie verlauft von der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine liber anpassungsfahige flexible Bearbeitungseinheiten bis hin zum flexiblen Fertigungssystem [1]. Der Begriff "Flexibles Ferti- gungssystem" wurde 1966 von Dolezalek [2] eingeflihrt und defi- niert. Zu verstehen ist hierunter eine Reihe von Fertigungs- einrichtungen, die liber ein gemeinsames Steuer- und Transport- system so miteinander verknlipft sind, daB einerseits eine automatische Fertigung stattfinden kann, andererseits inner- halb gewisser Grenzen unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben an unterschiedlichen Werkstlicken durchgefuhrt werden konnen. Bei der Einfuhrung flexibler Fertigungssysteme standen die Um- formverfahren im Gegensatz zu den spanenden Verf'ahren bis vor wenigen Jahren absei ts. Dami t (1 ie Vorteile umformender Verfah- ren wie Werkstoff- und Energieersparnis, Werkstoffverfesti- gung und kurze Bearbeitungszeiten auch in der Klein- und Mittelserienfertigung genutzt werden konnen, wird die Inte- gration von Umformverfahren in flexible Fertigungssysteme forciert.