Verwendung eines Oberflächen-Vergütungsgerätes zur Funkenerosions-Bearbeitung eines Metallkörpers
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Oberflächen-Vergütungsgerätes, das zur Belegung von Oberflächenteilen eines Metallgegenstandes mit einer Schicht aus dem Material einer vibrierend über diese Oberflächenteile geführten, mit elektrischen Leistungsimpulsen beaufschlagten Elektrode mit Hilfe von Gasentladungen zwischen der Elektrode und dem Metallgegenstand vorgesehen ist, zur Funkenerosions-Bearbeitung eines Metallkörpers.
Zum Zwecke der Oberflächenvergütung durch Belegung von Oberflächenteilen eines Metallgegenstandes mit einer Schicht aus einem Material mit besonderen, von den Eigenschaften des Grundmetalls verschiedenen Eigenschaften, beispielsweise durch Belegung der Schnittkanten von Stanz-, Biege-, Zieh-, Gesenk- und Schneidewerkzeugen mit Wolframkarbid, sind Oberflächen-Vergütungsgeräte bekannt geworden, bei denen eine vibrierend über die zu belegenden Oberflächenteile geführte, mit elektrischen Leistungsimpulsen beaufschlagte Elektrode verwendet wird und das Elektrodenmaterial dieser Elektrode mit Hilfe von Gasentladungen zwischen der Elektrode und dem Metallgegenstand auf die zu belegenden Oberflächenteile des Metallgegenstandes übertragen wird.
Im Prinzip wird zu diesem Zweck der gleiche Effekt benutzt, der als Kontaktwanderung, insbesondere von den Unterbrechern in der Zündanlage von Kraftfahrzeugen her, allgemein bekannt ist.
Bei den genannten Oberflächen-Vergütungsgeräten wird eine Vibration bzw. eine sprunghafte Bewegung der Elektrode auf den zu belegenden Oberflächeteilen mit periodischer Berührung zwischen der Elektrode und den Oberflächenteilen verursacht. Jeweils während eines solchen Sprunges bzw. im Zeitraum zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Berührungen der Elektrode und der zu belegenden Oberflächenteile wird nun zwischen der Elektrode und dem Metallgegenstand bzw.
der zu belegenden Oberfläche eine Gasentladung erzeugt. Im Prinzip handelt es sich bei dieser Gasentladung um eine kurze Lichtbogenentladung. Durch diese Lichtbogenentladung wird aus dem der Oberfläche zugewandten Ende der Elektrode Elektrodenmaterial in Atom- oder Molekülform herausgelöst, innerhalb der Entladungsstrecke ionisiert und dann infolge des elektrischen Feldes zwischen der Elektrode und dem Metallgegenstand bzw. infolge der von der elektrischen Feldstärke auf Ionen ausgeübte Kräfte in Richtung der zu belegenden Oberfläche beschleunigt. Die ionisierten Atome bzw.
Moleküle des Elektrodenmaterials treffen daher mit relativ hoher Geschwindigkeit auf die zu belegende Oberfläche auf und dringen dementsprechend in diese Oberfläche ein, so dass sich eine innige Verbindung zwischen dem Grundmetall des Metallgegenstandes und der aus dem Elektrodenmaterial bestehenden Belegungsschicht ergibt.
Die Gasentladungen bzw. Lichtbogenentladungen werden dadurch erzeugt, dass die von der Elektrode und dem Metallgegenstand bzw. der zu belegenden Oberfläche gebildete Entladungsstrecke an einen Kondensator angeschlossen ist, wobei der Metallgegenstand mit dem negativen Pol und die Elektrode mit dem positiven Pol des Kondensators verbunden ist. Der Kondensator wird entweder ständig über strombegrenzende Mittel oder stossweise in den Zwischenzeiten zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Berührungen zwischen der Elektrode und dem Metallgegenstand aufgeladen und durch die besagten kurzen Lichtbogenentladungen wieder entladen. Jeweils bei der Entladung des Kondensators wird die Elektrode bzw. die von der Elektrode und dem Metallgegenstand gebildete Entladungsstrecke mit einem der genannten Leistungsimpulse beaufschlagt.
Zur Aufladung des Kondensators sind innerhalb des Oberflächen-Vergütungsgerätes geeignete Mittel vorgesehen, die in der Regel ein Gleichrichteraggregat und Verbindungsmittel zwischen dem Ausgang des Gleichrichteraggregats und dem Kondensator umfassen. Die Verbindungsmittel können dabei im einfachsten Fall von einem hoch belastbaren Ohmschen Widerstand oder aber von einem steuerbaren elektronischen Schalter, der jeweils in den erwähnten Zwischenzeiten zwischen aufeinanderfolgenden Berührungen durchgeschaltet wird, gebildet sein. Im letzteren Fall ist neben dem elektronischen Schalter noch eine elektronische Steuereinrichtung erforderlich, die gewährleistet, dass der elektronische Schalter während der Berührung zwischen der Elektrode und dem Metallgegenstand geöffnet und in den Zwischenzeiten zwischen diesen Berührungen geschlossen ist.
Die Ausbildung mit einem Ohmschen Widerstand als Verbindungsmittel ist technisch einfacher und billiger in der Herstellung, führt jedoch zu einem relativ schlechten elektrischen Wirkungsgrad, während mit einem elektronischen Schalter als Verbindungsmittel zwar höhere Kosten verbunden sind, dafür aber auch ein wesentlich besserer elektrischer Wirkungsgrad erreichbar ist.
Die genannte Vibration der Elektrode wird durch bekannte elektromagnetische Vibrationsmittel erreicht.
In der Regel wird die Wechselspannung zum Betrieb dieser Vibrationsmittel dem Oberflächen-Vergütungsgerät entnommen. innerhalb des Gerätes sind dabei normalerweise zur Einstellung der Vibrationsstärke Stellmittel vorgesehen, die meist aus einem in Reihe zu den elektromagnetischen Vibrationsmitteln geschalteten, veränderbaren Ohmschen Widerstand, d. h. also aus einem sogenannten Regelwiderstand, bestehen.
Ferner sind die bekannten Oberflächen-Vergütungsgeräte der oben erwähnten Art meist mit einem Fuss Schalter zur Einschaltung der Leistungsimpulsbeaufschlagung und der Vibration der Elektrode versehen, weil dadurch die Arbeit mit dem Gerät wesentlich erleichtert werden kann.
Ein solches Oberflächen-Vergütungsgerät der oben beschriebenen Art wird von der Anmelderin unter der Markenbezeichnung Carbidor hergestellt und vertrieben.
Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, das vorhandene Oberflächen-Vergütungsgerät für weitere Verwendungszwecke der Metallbearbeitung, insbesondere zur Bildung von Löchern und Aus nebmungen in Metalloberflächen, nutzbar zu machen.
Erfindungsgemäss wird das mit dem vorliegenden Oberflächen-Vergütungsgerät unter Verwendung eines zur Funkenerosions-Bearbeitung vorgesehenen, mit einer Elektrode und elektromagnetischen Mitteln zur Erzeugung einer Schwingungsbewegung derselben versehenen Schwingkopfes dadurch erreicht, dass anstelle der von dem Metallgegenstand und der über dessen Oberflächenteile führbaren Elektrode gebildeten Entladungsstrecke die von dem Metallkörper und der Elektrode des Schwingkopfes gebildete Entladungsstrecke mit den von dem Gerät abgegebenen elektrischen Leistungsimpulsen beaufschlagt wird, wobei der Metallkörper und die Elektrode des Schwingkopfes derart an das Gerät angeschlossen sind, dass der Metallkörper den positiven und die Elektrode des Schwingkopfes den negativen Pol der Entladungsstrecke bilden.
Vorzugsweise kann dabei ein Oberflächen-Vergütungsgerät verwendet werden, das einen Wechselspannungsausgang zum Anschluss von elektromagnetischen Vibrationsmitteln für die über die Oberflächenteile führbare Elektrode und Stellmittel zur Einstellung der an diesen Wechselspannungsausgang abgegebenen Wechselleistung aufweist, wobei bei der vorliegenden Verwendung an diesen Wechselspannungsausgang anstelle der Vibrationsmittel die zur Erzeugung einer Schwingungsbewegung der Elektrode des Schwingkopfes vorgesehenen elektromagnetischen Mittel angeschlossen werden.
Im allgemeinen ist es auch für die vorliegende Verwendung zweckmässig, ein Oberflächen-Vergütungsgerät zu verwenden, das einen Fuss-Schalter zur Einschaltung der Leistungsimpulsbeaufschlagung und der Vibration der Elektrode aufweist, wobei dieser Fuss-Schalter bei der vorliegenden Anwendung zur Einschaltung des Schwingkopfes benutzt wird.
Anhand der nachstehenden Figuren ist die Erfindung im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine äussere Ansicht eines Oberflächen-Vergütungsgerätes der oben näher beschriebenen Art mit sämtlichen, für seinen normalen Verwendungszweck erforderlichen äusseren Anschlussteilen,
Fig. 2 das gleiche Oberflächen-Vergütungsgerät wie in Fig. 1 bei seiner Verwendung zur Funkenerosions Bearbeitung.
Das in Fig. 1 dargestellte Oberflächen-Vergütungsgerät umfasst, wie oben schon erwähnt, ein Gleichrichteraggregat, ein oder mehrere Kondensatoren, an die die erwähnte Entladungsstrecke angeschlossen ist, und Verbindungsmittel zwischen dem Ausgang des Gleich- richteraggregats und dem Kondensator sowie gegebenenfalls eine Steuereinrichtung für diese Verbindungsmittel.
Alle diese Geräteteile sind in dem Gehäuse 1 zusammengefasst. An seiner Frontplatte 2 ist das Gehäuse 1 mit einem Netzschalter 3 zum Einschalten des Gerätes, einer beim Einschalten des Netzschalters 3 aufleuchten den und damit die Betriebsbereitschaft des Gerätes anzeigenden Kontrollampe 4, einer Netzsicherung 5, einem Stufenschalter 6 zur Einstellung des Ladestromes des besagten Kondensators bzw.
zur Einstellung der Spannung, auf die der Kondensator aufgeladen wird, und damit zur Einstellung der Entladungsstärke der besagten Gas entladungen, einem Regeiwiderstand 7 zur Einstellung der Vibrationsstärke, die von den oben erwähnten Vibrationsmitteln erzeugt wird, einer in den Ausgang des besagten Gleichrichteraggregats eingeschalteten Sicherung 8 einem Speisespannungsanschluss 9 mit Netzkabel und Netzstecker 10, einer Anschlussbuchse 11 zum Anschluss des besagten Fuss-Schalters 12, einer dreipoligen Hauptanschlussbuchse 13 mit einem Pol zum Anschluss der besagten, vibrierend über die Oberflächenteile des Metallgegenstandes 14 geführten Elektrode 15 und zwei Polen zum Anschluss der die Vibration der Elektrode 15 verursachenden elektromagnetischen Vibrationsmittel 16, einer Anschlussbuchse 17 zum Anschluss des Metallgegenstandes 14 an den besagten Kondensator,
und einer grünleuchtenden Kontrollampe 18, die zur Kontrolle des ordnungsgemässen Ladens des besagten Kondensators dient, versehen.
Bei der normalen Verwendung des in Fig 1 gezeigten Oberflächen-Vergütungsgerätes wird nach Anschluss des Netzsteckers 10 ans Netz und Einschaltung des Gerätes mittels des Netzschalters 3 sowie Einstellung des Stufenschalters 6 und des Vibrationsreglers 7 auf je einen geeigneten. anfangs üblicherweise mittleren Wert die Elektrode 15 vibrierend über die zu belegenden Oberflächenteile des Metallgegenstandes 14 geführt. Dabei werden zwischen der Elektrode 15 und dem Metallgegenstand 14 in der oben schon näher beschriebenen Weise Gasentladungen erzeugt, die zu der gewünschten Materialübertragung von dem vorderen Ende der Elektrode 15 auf die Oberfläche des Metallgegenstandes 14 führen. Die Vibration der Elektrode 15 wird dabei durch die Vibrationsmittel 16, die über die Zuführungsleitung 19 mit Wechselstrom von Netzfrequenz versorgt werden, verursacht.
Die Elektrode 15 ist dabei über die Zuführungsleitung 20 mit dem positiven Pol des besagten Kondensators bzw. mit der positiv geladenen Kondensatorplatte und der Metallgegenstand 14 über die Zuführungsleitung 21 mit dem negativen Pol des besagten Kondensators bzw. mit der negativ geladenen Kondensatorplatte verbunden. Die Einschaltung der Vibrationsmittel 16 sowie der Leistungszufuhr zu der von der Elektrode 15 und dem Metallgegenstand 14 gebildeten Entladungsstrecke wird mittels des Fuss-Schalters 12 bewirkt.
Bei der Verwendung des in Fig. 1 gezeigten Oberflächen-Vergütungsgerätes zur Funkenerosions-Bearbeitung wird, wie in Fig. 2 gezeigt, ein sogenannter Schwingkopf 22 verwendet, wie er für die Funkenerosions-Bearbeitung allgemein gebräuchlich ist. Der Schwingkopf ist an seinem vorderen, dem zu bearbeitenden Metallkörper 23 zugewandten Ende mit einer Elektrode 24 versehen und weist ausserdem elektromagnetische Mittel 25 zur Erzeugung einer Schwingungsbewegung der Elektrode 24 auf. Der Schwingkopf 22 ist mittels einer Haltevorrichtung 26, z. B. einem Spannkopf, oberhalb des zu bearbeitenden Metallkörpes 23 gehaltert, wobei die Halterung meist so ausgebildet ist, dass der Schwingkopf 22 in axialer bzw. vertikaler Richtung verschiebbar ist.
Der Metallkörper 23 befindet sich bei der Funkenerosions-Bearbeitung in einem Öl- bad 27 innerhalb einer Ölwanne 28, die meist auf einer in beiden horizontalen Koordinatenrichtungen verstellbaren (nicht dargestellten) Werkbank angeordnet ist.
Die Werkbank wird zur punktförmigen Funkenerosions Bearbeitung so verstellt, dass sich der zu bearbeitende Punkt des Metallkörpers 23 unterhalb der Elektrode 24 befindet. Bei gewünschter linien- oder flächenförmiger Funkenerosions-Bearbeitung wird die Werkbank bei eingeschalteter Leistungszufuhr zur Entladungsstrecke 23-24 langsam verstellt. Im übrigen erfolgt die Bedienung des Oberflächen-Vergütungsgerätes bei seiner Anwendung zur Funkenerosions-Bearbeitung in gleicher Weise wie bei der Oberflächenvergütung, d. h. es wird anfangs der Netzschalter 3 eingeschaltet und die Funktionsfähigkeit des Gerätes an den Kontrollampen 4 und 18 kurz überprüft und dann jeweils zur Funkenerosions-Bearbeitung die Leistungszufuhr zu der Ent ladungsstrecke 23-24 und gleichzeitig die Leistungszufuhr zu den elektromagnetischen Mitteln 25 mittels des Fuss-Schalters 12 eingeschaltet.
Die Einstellung der Entladungsstärke mittels des Stufen schalters 6 sowie der Amplitude der Schwingungsbewegung der Elektrode 24 mittels des Vibrationsreglers 7 wird, ebenso wie bei der Oberflächenvergütung, den Bearbeitungserfordernissen angepasst.
Wesentlich ist jedoch, dass bei der Verwendung des Oberflächen-Vergütungsgerätes zur Funkenerosions-Bearbeitung, im Gegensatz zu der Oberflächenvergütung, die Elektrode 24 mit dem negativen Pol des besagten Kondensators bzw. mit der negativ geladenen Kondensatorplatte und der Metallkörper 23 mit dem positiven Pol des Kondensators bzw. mit der positiv geladenen Kondensatorplatte zu verbinden ist. Das ist in Fig. 2 dadurch verwirklicht, dass die Elektrode 24 über die Zuführungsleitung 29 an die Anschlussbuchse 17 und der Metallkörper 23 über die Zuführungsleitung 30 an den genannten einen Pol der dreipoligen Anschlussbuchse 13 angeschlossen ist. Mit den beiden anderen Polen der Anschlussbuchse 13 sind, in entsprechender Weise wie bei der Oberflächenvergütung, über die Zuführungsleitung 31 die elektromagnetischen Mittel 25 verbunden.
Anstelle der in Fig. 2 gezeigten Anschlussform der Elektrode 24 und des Metallkörpers 23 kann jedoch auch eine der Anschlussform der Elektrode 15 und des Metallgegenstandes 14 in Fig. 1 entsprechende Anschlussform verwendet werden, wenn innerhalb des Gehäuses 1 eine derartige Umpolung vorgenommen werden kann, dass bei der Oberflächenvergütung an der Anschlussbuchse 13 die positiv geladene und an der Anschlussbuchse 17 die negativ geladene Kondensatorplatte und bei der Funkenerosionsbearbeitung an der Anschlussbuchse 13 die negativ geladene und an der Anschlussbuchse 17 die positiv geladene Kondensatorplatte liegt. Zum Zwecke einer solchen Umpolung kann ein Umschalter 32 vorgesehen werden.
Die Verwendung des vorliegenden Oberflächen-Vergütungsgerätes zur Funkenerosions-Bearbeitung hat in der Praxis zu sehr guten Ergebnissen geführt und sich somit gut bewährt. Durch diese neue Verwendung ist der Verwendungsbereich des Oberflächen-Vergütungsgerätes beträchtlich erweitert und damit die Rentabilität des Gerätes wesentlich verbessert worden.