DE1016385B - Funken-Erosions-Elektrode in Form einer umlaufenden Scheibe - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Für die Durchführung des bekannten Verfahrens der Elektroerosion, bei welchem mittels hochfrequenter oszillierender Funkenentladungen zwischen einer Elektrode und einem von dieser durch eine dünne, sich ständig ergänzende Schicht eines flüssigen oder gasförmigen Elektrolyts oder Dielektrikums getrennten Werkstück eine werkstoff abtragende Bearbeitung des Werkstückes vorgenommen wird, ist bereits die Verwendung von Elektroden in Form einer umlaufenden Scheibe mehrfach vorgeschlagen worden. Neben Scheibenelektroden, deren Arbeitsoberfläche durch den Scheibenumfang gebildet ist, sind auch schon Scheibenelektroden bekannt, deren Stirnfläche als Arbeitsoberfläche ausgebildet und mit einer oder zwei eingeschnittenen Nuten versehen ist, die den Zweck haben, das in Form eines Flüssigkeitsstrahles zugeführte flüssige Dielektrikum besser an die Bearbeitungsstelle heranzuführen und außerdem die Funkenstrecke zu unterbrechen, um hierdurch den elektrischen Entladungskreis zum Schwingen zu bringen.

Die bekannten Scheibenelektroden der vorerwähnten Art weisen, abgesehen davon, daß den in der Arbeitsoberfläche der Scheibe vorgesehenen Nuten die Aufgabe der periodischen Unterbrechung der Funkenstrecke zufällt, den Nachteil auf, daß die der Bearbeitungsstelle zugeführte Flüssigkeitsmenge des Dielektrikums starken Schwankungen unterliegt und demnach nicht die Gewähr dafür gegeben ist, das zwischen dem Werkstück und der Elektrode eine sich ununterbrochen erneuernde, gleichförmige Schicht des Dielektrikums gebildet und aufrechterhalten wird.

Erfindungsgemäß wird die Erzeugung und Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Schicht des Dielektrikums zwischen der Bearbeitungsfläche des Werkstückes und der Arbeitsoberfläche der Elektrode dadurch gewährleistet, daß die Scheibenelektrode in der Nähe ihres Umfanges einen inneren Hohlraum zur Aufnahme des flüssigen Dielektrikums aufweist, an den sich radial oder axial nach außen hin die Arbeitsoberfläche ebenflächig anschließt, und Kanäle besitzt, welche die Arbeitsoberfläche der Elektrode mit dem Hohlraum verbinden.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele ausführlicher erläutert.

Fig. 1 ist eine halbschematische Darstellung des Funkenerzeugungsstromkreises für eine erfindungsgemäß ausgebildete Funken-Erosions-Elektrode;

Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Scheibenelektrode ;

Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie 3-3 der g. 2;

Funken-Erosions-Elektrode
in Form einer umlaufenden Scheibe

Anmelder:

Firth Sterling Inc.,

Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 13,

Ainmillerstr. 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 7. August 1953

John Lewis Adcock, Hillingdon, Middlesex

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 4 ist ein Grundriß eines Funkenschneidgerätes mit einer umlaufenden Scheibenelektrode nach den Fig.1 und 2;

Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4; Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5;

Fig. 7 zeigt eine Einrichtung für den Vorschub des Werkstückes zu der Scheibenelektrode durch Schwerkraftwirkung;

Fig. 8 zeigt eine Einrichtung für den Werkstückvorschub durch mechanischen Druck;

Fig. 9 ist eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform der Scheibenelektrode nach der Erfindung;

Fig. 10 ist ein Querschnitt durch Fig. 9.

In Fig. 1 ist W das zu bearbeitende, beispielsweise aus Wolframkarbid bestehende stabförmige Werkstück und T eine erfindungsgemäß ausgebildete, weiter unten ausführlicher beschriebene Funken-Erosions-Elektrode in Form einer umlaufenden Scheibe. Das Werkstück W wird durch eine Kraft P gegen die eine ebenflächige Stirnfläche der Scheibenelektrode T bis auf einen die Funkenstrecke begrenzenden Spalt G angedrückt, welcher von einer Schicht F einer der Arbeitsoberfläche der Scheibenelektrode fortlaufend zugeführten dielektrischen Flüssigkeit ausgefüllt ist.

7TO 6S&/358

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Der zur Erzeugung der Funkenentladungen dienende über den oberen Teil der Elektrodenscheibe geklappt Stromkreis besteht in bekannter Weise aus einer werden kann. Zur Aufnahme des Werkstücks dient ein Gleichstromquelle 1, einem Schalter 2, einem Wider- schwenkbar gelagerter, aus Metall bestehender Werkstand 3 und einem parallel zur Stromquelle geschal- tisch 24, der mittels einer Stellschraube 25 gekippt teten Kondensator 4. 5 und durch einen Verriegelungshebel 26 in der einge-

Die Elektrode ist- durch eine Leitung 6 an den stellten Lage gesichert werden kann. Durch Kippen negativen Pol und das Werkstück W durch eine des Tisches 24 kann demnach das Werkstück in eine Leitung 5 an den zweckmäßig geerdeten positiven zweckentsprechende Winkellage in bezug auf die Pol der Stromquelle 1 angeschlossen. Bei einer Arbeitsoberfläche der Scheibenelektrode eingestellt Größe R des Widerstandes 3 und Kapazität C des io werden.

Kondensators 4 lädt und entlädt sich der Kondensator Zur Zuführung des flüssigen Dielektrikums dient

selbsttätig in einem im wesentlichen durch Zeit- ein sich in den inneren Hohlraum der Scheibenelektrode konstante RC bestimmten Wechsel über die zwischen erstreckendes Rohr oder Tropfrohr 29, das an den dem Werkstück W und der umlaufenden Elektrode T Auslaß eines Strömungsregelventils 28 angeschlossen gebildete, von dem flüssigen Dielektrikum ausgefüllte 15 ist, dessen Einlaß mit einer Schlauchleitung 27 ver- und durchspülte Funkenstrecke. Durch die Funken bunden ist. Nachdem die Flüssigkeit in die Nuten an werden von der Bearbeitungsfläche des Werkstückes der Arbeitsoberfläche der Scheibenelektrode einge-Werkstoffteilchen entfernt und von der Flüssigkeit treten ist und sich als dielektrische Schicht zwischen mitgeführt. der Elektrodenarbeitsfläche und dem Werkstück aus-

Gemäß der in Fig. 2 und 3 dargestellten Aus- 20 gebreitet hat, wird sie schließlich am Umfang der führungsform besteht die zweckmäßig aus Gußeisen Scheibe abgeschleudert und läuft in den Behälter 21 oder auch einem anderen leitenden Werkstoff, z. B. ab. Von dort fließt die Flüssigkeit über einen Auslaß Messing, gefertigte Elektrode 7 aus einem Scheiben- 30 einer Pumpe 31 zu, die sie über ein Filter 32, kranz 11 mit einem Nabensteg 8 geringerer Breite, in welches die Werkstoffteilchen und sonstigen Fremdweichem eine mittlere Bohrung 9 und Bolzenlöcher 10 25 körper zurückhält, wieder in die Leitung 27 fördert, zur Befestigung der Scheibenelektrode auf einer Der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene ErAntriebswelle vorgesehen sind. Die sich an den zeugerstromkreis für die Funkenstrecke wird zweck-Nabensteg 8 beiderseits anschließenden Innenflächen mäßig mit seinem negativen Pol mittels einer Bürstendes Scheibenkranzes 11 gehen in Schrägflächen 15 anordnung 33 an die Kupplungsscheibe 17 und mit über, durch die auf jeder Seite des Steges 8 ein 30 seinem positiven Pol an das Werkstück oder den geinnerer Scheibenhohlraum 12 gebildet wird, der zur erdeten Werktisch 24 angeschlossen. Wenn das Werk-Aufnahme einer gewissen Menge des flüssigen Di- stück nicht unmittelbar auf dem Tisch 24 aufliegt oder elektrikums dient. Die beiderseitigen Hohlräume 12 zwischen diesem und dem Werkstück kein einwandstehen durch Schlitze oder Öffnungen 13 des Naben- freier elektrischer Kontakt vorhanden ist, kann für Steges 8 miteinander in Verbindung. 35 den Anschluß des Werkstückes an den Stromkreis ein

Der Scheibenkranz weist an seinen Stirnseiten je Haftmagnet 35 verwendet werden, der an einem mit eine ebenflächige Arbeitsoberfläche 14 auf, in der dem Tisch 24 leitend verbundenen biegsamen Strom-Nuten 16 für die Zuführung des flüssigen Dielektri- kabel 34 angebracht ist (Fig. 4).

kums aus den Scheibenhohlräumen 12 vorgesehen Als flüssiges Dielektrikum wird zweckmäßig eine

sind. Die Nuten 16 gehen von der axial äußeren 40 Flüssigkeit verhältnismäßig hoher Viskosität verwen-Kante der Schrägflächen 15 des Scheibenkranzes 11 det, die imstande ist, unter Überwindung eines auf aus und erstrecken sich in vorzugsweise gleichen Ab- das Werkstück ausgeübten Vorschubdruckes eine diständen quer über die radiale Breite der Arbeits- elektrische Schicht von nennenswerter Stärke in dem oberflächen 14, wobei sie jedoch nicht in radialer Spalt zwischen Werkstück und Elektrode zu bilden Richtung verlaufen, sondern in der in Fig. 2 durch 45 und aufrechtzuerhalten. Wie festgestellt wurde, kann einen Pfeil angedeuteten Drehrichtung der Scheiben- beispielsweise ein handelsübliches Motorschmieröl mit elektrode geneigt sind. Wenn die Elektrode in dem an- einer Viskosität von 55 Redwood bei 99° mit Vorteil gedeuteten Drehsinn, also entgegengesetzt zum Uhr- für die Bildung einer ausreichenden ölschicht bei zeigersinn in Umlauf versetzt wird, wird durch die mäßigen Vorschubdrücken Verwendung finden, jedoch geneigte Lage der Nuten 16 die Wirkung der Flieh- 50 sind Mineralöle mit Viskositäten im Bereich von etwa kraft auf das die Nuten durchfließende Dielektrikum 50 bis 105 Redwood bei 99° ebenfalls gut verwendvermindert und dadurch ein unerwünscht schnelles bar. Als günstige Umlaufgeschwindigkeit der Arbeits-Ausschleudern der Flüssigkeit durch die Fliehkraft oberfläche der Scheibenelektrode bei Verwendung von vermieden. Dadurch ist es möglich, den Nuten- ölen des vorerwähnten Viskositätsbereiches hat sich querschnitt verhältnismäßig groß zu bemessen und 55 eine mittlere lineare Geschwindigkeit von etwa einen ausreichenden Zustrom frischer Flüssigkeit zu 1080 m/min erwiesen. Unter diesen Bedingungen wird den Arbeitsoberflächen zu sichern, ohne daß die die bei dem Umlauf der Scheibenelektrode deren Gefahr einer Unterbrechung der die Funkenstrecke inneren Hohlraum infolge der Fliehkraftwirkung ausausfüllenden Flüssigkeitsschicht besteht. füllende Flüssigkeit durch die Nuten in ständiger Die Fig. 4, 5 und 6 veranschaulichen die Anord- 60 Strömung der Arbeitsoberfläche der Scheibenelektrode nüng der in Fig. 2 und 3 dargestellten Scheibenelek- zugeführt und bildet auf dieser eine sich dauernd ertrode in einem Funkenschneidgerät. Gemäß Fig. 6 ist neuernde Flüssigkeitsschicht, so daß stets frische die Elektrode mit einer unter Zwischenschaltung einer Flüssigkeit in die Funkenstrecke eintritt. Isolierbüchse 19 auf der Welle 20 eines Elektromotors Der auf das Werkstück ausgeübte Vorschubdruck befestigten Kupplungsscheibe 17 verbunden. Im 6g kann von Hand oder durch eine ständig wirkende^ unteren Teil des Gerätes befindet sich ein Behälter 21 vorzugsweise praktische konstante mechanische Kraft für das flüssige Dielektrikum, der teilweise von einer ausgeübt werden. Der Druck ist nach Maßgabe der ■festen Haube 22 überdeckt ist. An der Haube 22 ist Viskosität des flüssigen Dielektrikums so zu beeine aufklappbare Schutzhaube 23 angelenkt, die aus messen, daß an der Funkenstrecke ein der Stärke der der in Fig. 5 und 6 dargestellten geöffneten Stellung 70 Flüssigkeitsschicht entsprechender Spalt zweckenfc-

sprechender Weite besehen bleibt. Beispielsweise kann eine Schichtstärke von etwa 0,0076 cm durch mäßige Drücke leicht aufrechterhalten werden. Je nach der Funkenüberschlagspannung und den sonstigen Betriebsverhältnissen kann die Schichtstärke in einem Bereich von einigen Zehntausendstel cm bis etwa 0,05 cm geändert werden.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel für die Erzeugung eines praktisch konstanten Vorschubdruckes durch Schwerkraftwirkung. Das Werkstück W ruht hier frei verschiebbar auf einer zur Arbeitsoberfläche der Scheibenelektrode T stark geneigten Werktischfläche und wird demnach durch sein Eigengewicht an die dielektrische Flüssigkeitsschicht angedrückt. Wenn das Eigengewicht des Werkstückes zur Erzeugung des erforderlichen Vorschubdruckes nicht ausreicht, kann ein zusätzliches Belastungsgewicht 36 verwendet werden. Da die von dem Werkstück bei dem Funkenschneiden abgetragene Werkstoffmenge sehr gering ist, unterliegt der Vorschubdruck keinen nennenswerten Änderungen.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Beispiel wird der Vorschubdruck durch eine Druckfeder 37 ausgeübt, die in einem am Werktisch befestigten Halter 38 angeordnet ist und auf eine gegen das Werkstück W anliegende Druckstange wirkt.

Bei den in den Fig. 9 und 10· dargestellten Ausführungsformen einer erfindungsgemäß ausgebildeten Scheibenelektrode sind die beiderseitigen Arbeitsoberflächen mit den inneren, im Durchmesser ent- sprechend größer bemessenen Hohlräumen 12 der Scheibe durch axiale Durchtrittsöffnungen 39 verbunden.

Die dargestellten Ausführungsformen der Scheibenelektrode können natürlich ohne weiteres dahingehend abgeändert werden, daß nur an einer Scheibenseite Durchtrittskanäle für die dielektrische Flüssigkeit vorgesehen sind, falls nur diese eine Seite als Arbeitsoberfläche dienen soll.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Funken-Erosions-Elektrode in Form einer umlaufenden Scheibe unter Verwendung eines dielektrischen Mediums, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenelektrode in der Nähe ihres Umfanges einen inneren Hohlraum zur Aufnahme des flüssigen Dielektrikums aufweist, an den sich radial oder axial nach außen hin die Arbeitsoberfläche ebenflächig anschließt, und Kanäle besitzt, welche die Arbeitsoberfläche mit dem Hohlraum verbinden.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle durch in die Arbeitsoberfläche eingearbeitete, an sich bekannte, jedoch in Drehrichtung geneigte Nuten gebildet sind.

3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle durch eine Anzahl Durchtrittsöffnungen gebildet sind, die von dem Scheibenhohlraum zu der ringförmigen Arbeitsoberfläche der Scheibe führen.

4. Elektrode nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch je eine Arbeitsoberfläche und je einen inneren Hohlraum an jeder Seite der Scheibe und durch öffnungen, welche die Hohlräume miteinander verbinden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Schweizerische Patentschrift Nr. 273 469;

Zeitschrift »Iron Age«, 1951, S. 65 bis 67, 1952, S. 206 bis 207;

Zeitschrift »Feinwerkstechnik», 1953, S. 94;

Zeitschrift »Fertigungstechnik«, 1952, S. 232; 1953, S. 91 bis 95;

»Technische Rundschau«, Bern, 1948, S. 27 bis 28.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 705 698/358 9.