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Verfahren zum elektrolytischen Schleifen von spanabhebenden
Formwerkzeugen, insbesondere Hartmetallwerkzeugen
Bei der Metallbearbeitung sind-insbesondere wegen ihrer hervorragendenschneideigenschaftenHartmetallwerkzeuge von grosser Bedeutung. Bei der Anwendung solcher Werkzeuge stösst man aber auf grosse Hindernisse, da nicht nur die Bearbeitung bei der Herstellung, sondern auch jede spätere Nachbearbeitung der Hartmetallwerkzeuge, insbesondere wenn es sich um Formwerkzeuge handelt, sehr schwierig ist. Man verwendet dazu Spezialschleifmaschinen mit Diamantschleifscheiben. Diese Schleifmaschinen und Diamantschleifscheiben sind sehr teuer, so dass die Herstellungskosten der Hartmetallwerkzeuge komplizierter Form sehr hoch liegen.
In der letzten Zeit wurde ein elektrochemisches Verfahren zumSchärfen spanabhebender Hartmetallwerkzeuge ausgearbeitet. Das Prinzip dieses Verfahrens besteht darin, dass man zwischen eine Metallschleifscheibe, die auf ihrer Oberfläche mit fest gebundenen Diamantkörnern versehen ist und an den negativen Pol einer Gleichstromquelle angeschlossen ist und das an den positiven Pol angeschlossene, durch das zu bearbeitende Werkzeug gebildete Werkstück einen Elektrolyten geeigneter Zusammensetzung zuführt. Dieses Verfahren gibt die Möglichkeit, eine gute Oberflächenbeschaffenheit des Werkzeuges und niedrigeren Bedarf an Diamantschleifmittel zu erreichen, löst aber nicht das Problem des Fertigens und Schärfens geometrisch komplizierter Formen spanabhebender Werkzeuge.
Es sind elektroerosive und anodenmechanische Methoden der Fertigung von Hartmetallformwerkzeugen bekanntgeworden. Diese haben aber den Nachteil, dass der Verschleiss der Werkzeugelektrode sehr gross ist und dass die Oberfläche der Arbeitsflächen und -kanten des geschliffenen Werkzeuges nicht die erwünschte Qualität aufweist.
Weiters ist es auch bekannt, mittels ausschliesslich elektrolytischer Behandlung eine mechanische Einwirkung auf die Oberfläche von Gegenständen zu erzielen bzw. noch dem Elektrolyten feinverteilte inerte Substanzen zuzusetzen, die durch eine energische Bewegung des Elektrolyten eine Scheuerwirkung auf die zu behandelnde Oberfläche ausüben. Diese Methode dient vor allem z. B. zum Polieren von Edelmetallen, lässt aber nicht eine vorgeschriebene Änderung der geometrischen Verhältnisse und der Form des Werkstückes erzielen. Auch bei der Bearbeitung mittels Elektrofunken werden in einigen Fällen der Arbeitsflüssigkeit kleine Teilchen beigemischt, die aber leitend sein müssen, da ihnen die Aufgabe zufällt, kleine Brücken für das Überspringen der elektrischen Entladung zu bilden, also nicht zu schleifen.
Die Erfindung macht es sich nun zur Aufgabe, ein Verfahren zur Bearbeitung von Formwerkzeugen, insbesondere Hartmetallwerkzeugen zu schaffen, welches die gestellten Bedingungen voll erreichen lässt. Sie bedient sich dabei gleichfalls eines Verfahrens zum elektrolytischen Schleifen, bei dem sich das Werkstück mit gleichmässiger Geschwindigkeit entgegengesetzt zu einer entsprechend profilierten, rotierenden Formscheibe bewegt, wobei an der Bearbeitungsstelle ein Elektrolyt zugeführt wird, dem fein verteilte Substanzen zugesetzt sind, die eine materialabtragende Wirkung auf das Werkstück ausüben. Die
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Bei diesem Verfahren ergibt sich vor allem der Vorteil, dass man in der Wahl des Materials für die Formscheibe (Schleifscheibe) weitgehend freie Hand hat, soferne dieses elektrisch leitend ist, da die
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materialabtragende Wirkung fast ausschliesslich den dem Elektrolyten zugesetzten Substanzen überantwortet ist.
In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung anHand der Zeichnungen noch näher erläutert.
Dabei zeigen Fig. 1 das Schema einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens und Fig. 2 eine beispielsweise Ausführungsform der dabei verwendeten Formscheibe.
Die Formscheibe (Schleifscheibe) 1 ist aus beliebigem elektrisch leitfähigem Werkstoff angefertigt und entsprechend der Form des anzufertigenden bzw. zu schleifenden Werkzeuges profiliert. Ein Beispiel derFormgestaltung der Schleifscheibe zeigt Fig. 2. Da der Werkstoff der Formscheibe 1 nach beliebiger gewohnlicher Methode bearbeitet werden darf, bietet das Anfertigen sogar komplizierter Formen an den Arbeitsflächen der Formscheibe keine Schwierigkeiten.
Die Formscheibe 1 rotiert mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 25 bis 30 m/sec. Sie ist an den negativen Pol der G leichstromquelle 2 mit einem Spannungswert von annähernd 8 V angeschlossen. Die S : romintcnsität hängt von der Grösse der zu bearbeitenden Fläche ab.
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der erwähnten Gleichstromquelle 2 angeschlossen und bewegt sich mit gleichmässiger Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung in bezug auf die Formscheibe 1.
Zwischen die rotierende Formscheibe 1 und das Werkstück 3 wird mittels derDüse 5 flüssiger Elektrolyt 4 z. B. mit der chemischen Zusammensetzung NaNONHCS zugeführt, in dem Schleifkorn, z. B. Siliziumkarbidschleifmittcl SiC mit der Korngrösse von 20 bis 30 11 frei dispergiert ist.
Beim Durchgang des elektrischen Stromes wird der Werkstoff des Werkstückes 3, d. h. der Anode, infolge seiner Auflösung abgetragen ; während der anodischen Auflösung wird aber gleichzeitig eine passive Schutzschicht gebildet, die das Fortsetzen der Auflösung verhindert. Um das Fortsetzen des Auflösungsvorganges, d. h. der Werkstoffabtragung zu ermöglichen, muss man die erwähnte Schutzschicht beseitigen.
Dies geschieht durch die Wirkung des in dem Elektrolyten 4 dispergierten Schleifmittels, das zwischen die Formscheibe 1, d. h. die Kathode und das Werkstück 3, d. h. die Anode von der rotierenden Formscheibe 1 hineingezogen wird. So wird der Werkstoff an den Stellen abgetragen, von denen die passive Schutzschicht beseitigt worden ist, also dort, wo das in dem Elektrolyten 4 dispergierte Schleifmittel in das Werkstück 3 hineingedrückt wird.
Der Elektrolyt 4 z. B. von der Zusammensetzung NaNONHCS bildet eine genügend feste Schutzschicht ; was bei Anwendung frei dispergierter Schleifmittel hohe Bearbeitungsgenauigkeit erreichen lässt.
Bei Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens muss man aber darauf achten, dass diejenigen Teile des Werkstückes 3, an denen eine scharfe Kante gebildet werden soll, der Formscheibe 1 an deren Austrittsteil (Ablauf teil) (j und nicht umgekehrt gegenüberstehen, wie es z. B. bei mechanischer Bearbeitung (bei normalem Schleifen) der Fall ist.
Das beschriebene Bearbeitungsverfahren bietet breite Anwendungsmöglichkeiten an und ist im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik sehr fortschrittlich, da es das Fertigen und Schleifen von Hartmetallwerkzeugen, auch wenn diese Werkzeuge von komplizierter Form sind, auf einfache Weise löst, wobei es den gesamten Vorgang bei gleichzeitiger Erhöhung der Qualität und Herabsetzung der Herstellungskosten der spanabhebenden Werkzeuge vielfach beschleunigt.