μEDM (Zum Vergrößern auf das Bild klicken): Grundgerät
(links) und Vorschubeinheit (rechts)
(Zum Vergrößern auf das Bild klicken)
Durch einen abgebrochenen Gewindebohrer in einem Werkstück, in dem schon mehrere Stunden Arbeit steckten und mehreren Ausbohrversuchen mit ebensovielen zerstörten teuren VHM-Bohrern wurde mir erstmals der Nutzen eines solchen Geräts für den Hobbybereich bewußt.
Leider sind in den Weiten des WWWs nur sehr wenige Informationen über Funkenerosion im Hobbybereich verfügbar. Fast alle Selbstbauten scheinen auf dem „EDM How To Book” [1] von Ben Fleming zu beruhen. Leider wird dieses Buch für mehrere hundert Euro gehandelt und die stolzen Erbauer eines solchen Apparats geben fast keinerlei Details - insbesondere in Bezug auf die elektrischen Parameter - preis, während der mechanische Aufbau nicht meinem persönlichen Geschmack entspricht.
Die Lehrbücher Weck Werkzeugmaschinen Band 1 [2] und Weck Werkzeugmaschinen Band 3 [3] bieten recht nützliche allgemeine Informationen über das Funkenerodieren, wobei diese hauptsächlich in Band 1[2] zu finden sind, während Band 3[3] nur einen sechsseitigen Abschnitt über „zeitgemäße” Regelkonzepte enthält, der allerdings so abstrakt ist, daß er in keinerlei Hinsicht hilfreich ist. Ähnlich viele nützliche Informationen wie die beiden Lehrbücher bietet der Wikipedia-Artikel[4].
Aufgrund dieser Quellenlage erfolgte die Entwicklung zunächst in Eigenregie, später stellte mir ein netter Besitzer des „EDM How To Books” mir sein Exemplar dankenswerterweise leihweise zur Verfügung, so daß sich interessante Vergleichsmöglichkeiten ergaben. Der Aufbau aus diesem Buch wird gerne als „Mini-EDM” bezeichnet, so daß sich für das folgende Projekt die Bezeichnung „μEDM” aufgrund der kompakten Bauweise förmlich aufdrängt.
Im Gegensatz zu allen anderen hier vorgestellten Projekten wird mit dem „μEDM” ein noch nicht abgeschlossenes Bastelprojekt vorgestellt. Alle hier gezeigten Informationen sind also als vorläufig zu betrachten. Die Entwicklung beläft sich momentan nur auf Konsolidierung der Firmware. Vor August 2015 sind keine neuen Bilder zu erwarten.
Ab und an liest man über Versuche, das Prinzip des Wagnerschen Hammers direkt auf einen Senkerodierer zu übertragen. Dabei schlägt die Elektrode auf das Werkstück und schließt dadurch den Stromkreis. Die Frequenz der Pulserzeugung wird dabei durch die Eigenfrequenz des elektromechanischen Systems bestimmt. Vorteil dieser Konstruktion ist, daß eine Abstandsregelung für die Elektrode entfallen kann. Nachteil ist, daß der Abtrag hier nicht durch einen Erodierprozeß erfolgt, sondern vielmehr durch Kontaktabbrand zwischen Elektrode und Werkstück.
Der Senkerodierer besteht aus drei Hauptkomponenten:
Das Grundgerät beinhaltet sämtliche elektrische Komponenten des μEDMs, bestehend aus der Pulserzeugung für den Erodierprozeß, der Vorschubregelung und der Bedienerschnittstelle.
Der Steuerteil ist für die Benutzerschnittstelle, Abstandsregelung, Pulserzeugung und einige wenige Nebenfunktionen zuständig. Für die Vorschubregelung und die Notabschaltung wird ihm eine vom Erodierstrom abhängige Meßspannung zugeführt, was eine stromabhängige Abstandsregelung der Elektrode erlaubt.
Diese Baugruppe ist für die 5V- und 12V-Versorgung der anderen Baugruppen zuständig, enthält einen Schrittmotortreiber und stellt darüberhinaus auch die Signalverbindungen zwischen Steuer- und Pulserzeugungsteil her.
Das Pulserzeugungsmodul ist für die Erzeugung und Messung der für den Erodierprozeß charakteristischen Strompulse zuständig. Die Pulserzeugung erfolgt mittels einer MOSFET-Endstufe und bedarf einer soliden Entstörung.
Die Firmware für den ATmega32 des Bedienteils regelt den Elektrodenabstand, die Benutzerinteraktion und die Pulserzeugung. Natürlich ist die Firmware eines Senkerodierers eher einfach gestrickt und betrifft hauptsächlich die korrekte Regelung des Abstandes zwischen Elektrode und Werkstück.
Die Vorschubantrieb hat den Zweck, die Elektrode axial in das Werkstück einzuführen. Für den Verwendungszweck ist, im Gegensatz zu einer Bohrmaschine, eine genaue Führung weitaus wichtiger als Steifigkeit. Das Gehäuse ist mit einem 43mm-Eurohals ausgestattet.
Nur wirklich unangehme Zeitgenossen würden einen Bericht über Fehlschläge und Sackgassen lesen. Schließlich ist Schadenfreude eine böse Freude.
Das Entwicklungsdokument enthält alle relevanten Informationen zum μEDM in getrockneter Form. Die Quelltexte und Projektdateien sind für eine Kompilierung mit AtmelStudio 6.1 vorbereitet und noch einmal als HEX-Dateien (Flash und EEPROM) für einen ATmega32 enthalten.
