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Anordnung zur Stromzuführung an die rotierende Werkzeug-Elektrode
von Funkenerosionsmaschinen mittels eines Quecksilberkontaktes Bei Metallbearbeitungsmaschinen,,
die nach dem Prinzip der erodierenden Wirkung eines elektrischen Funkens arbeiten,
werden zwischen einer Elektrode und dem zu bearbeitenden Werkstück elektrische Funken
erzeugt. Hierzu werden für die Abtragung des Materials vom Werkstück kurz,dauernide,
kräftige Spitzens,tröme benötigt, die zwischen Elektrode und Werkstück in Abhängigkeit
von der anliegenden Spannung unter einem Dielektrikum einen Funken. hervorrufen.
Durch diesen Funkenüberschlag, der beispielsweise mit Hilfe, eines Stromstoßtransformators
oder eines aufgeladenen Kondensators, erzeugt werden kann, werden thermische, elektrodynamische
und elektrochemisch-metallurgische Vorgänge bewirkt. Die Funkenform und -,dauer
üben, dabei einen entscheidenden Einfluß :auf den Ablauf und die Wirkung der Vorgänge
aus.
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Eine Kontrolle und, eine Beeinflussung des Funkens wird nun um so
schwieriger, je einflußreicher die Schaltimpedanzen, d. h. Induktivitäten, Kapazitäten
und ohmsch:en Widerstände sind, die zwischen der Arbeitsstelle und der Stromquelle
liegen. Die Schwierigkeit liegt also meist darin, daß das Verhältnis der Impedanz
der Zuleitung zur Impedanz des Funken, kanials relativ groß ist. Es besteht daher
die Aufgabe, vor allem beim Erfordernis großer Energieumsetzungen, die in den Zuleitungen
auftretenden, teilweise sehr großen veränderlichen Impedanzen klein zu halten und
durch kürzeste Wege, beste Kontaktgabe und geringsten Widerstand die Verluste auf
ein Minimum zu beschränken.
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Die Erfindung betrifft somit eine Anordnung zur Stromzuführung an
die, rotierende Werkzeug-Elektrode von Funkenerolsion:smaschinen mittels eines Quecksilberkontaktes,
bestehend aus einem mit der Arbeitselektroide elektrisch leitend verbundenen Metallzylinder,
vorzugsweise einem Hohlzylinder oder einem Rohr, der in ein mit Ouecksilber gefülltes,
vorzugsweise aus gut leitendem Werkstoff bestehendes Gefäß eintaucht, und die Erfindung
besteht darin, daß das mit Quecksilber gefüllte und mit einem Pool der S.tromverso,rgungsquelle
in Verbindung stehende Gefäß unterhalb des Werkstückaufspanntisches angeordnet ist
und ein mit der Elektrode elektrisch leitend verbundenes Rohr durch eine Bohrung
im Aufspanntisch in dieses. eintaucht.
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Zweckmäßig wird man das Gefäß so tief wählen, wie dies dem größten,
vorkommenden Arbeitshub, entspricht; die Elektrode wird dabei mit einer der bekanntere
Vorschubeinrichtungen nachgeschohen. Bei dieser Anordnung wird allso- die Stromzuführung
von unterhalb des Werkstückaufspanutisohes vorgenommen. Es können mit einer derartigen
Anordnung nicht nur Profile, Verzahnungen od: dgl. in den. Rand- eines Werkstückes
eingearbeitet werden, vielmehr ist es auch möglich, das Werkstück mit dien bisherigen
bekannten Vorrichtungen vorzubohren und durch diese Bohrung das mit der Elektrode
verbundene Rohr hin, durchzuführen und auf diese Weise größere Profilformen innerhalb
des Werkstückes auszufräsen.
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Durch die oben beschriebene erfindungsgemäße Anordnung ist es auch
möglich, in weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens das mit Quecksilber gefüllte
Gefäß selbst als Teil der Sekundärwicklung des S.tromstoßtransforma.to@rs oder als
einen Pool des Entladekondensators auszubilden. Die Leitungsimpedanzen sind dann
ausschließlich durch die Länge der Elektrode und des Zuleitungsrohres gegeben.
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Eine weitere Abwandlung des Erfindungsgedankens betrifft eine Anordnung
zur Stromzuführung- an die Werkzeug-Elektrode von Funkenero,sionsmaschinen: mittels
eines Quecksilberkontaktes, bei dem die Elektrode zentral von einer zylindrischen,
metallischen, Tauchglocke umgeben und mit dieser leitend verbunden ist, wob-ei die
Tauchglocke in einen mit QuecksÜber gefülltem. Zwischenraum zwischen, zwei mit dem.
einen Pol der Stromquelle in Verbindung stehenden: Hohlzylindern eintaucht, und
die Erfindung besteht darin, diaß das mit Quecksilber gefüllte Gefäß selbst Teil
der Sekundärwicklung des Stromstoßtransforrnators. oder ein Pol eines Entladekondensators
ist. Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, die Stromzufuhr zur Arbeitsstelle
wie in der bisher üblichen Weise oberhalb des. Werkzeugtisches vorzunehmen. Durch
die konzentrische Anordnung in. Verbindung
mit der guten Kontaktgabe
ergibt sich ein, erheblicher Vorteil bezüglich der Impedanzen der elektrischen Leitungswege
im Vergleich zu den bisher bekannten: Einrichtungen.
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Als Material für das mit Quecksilber gefüllte Gefäß wird man einen
elektrisch gut leitenden Werkstoff verwenden, vornehmlich Kupfer bzw. Kupferlegierungen.
Es hast sich gezeigt, daß sich das Kupfer mit dem Quecksilber sehr langsam amalgamiert
und bei geeigneter Ausführung ein störungsfreier Betrieb überviele Monate gewährleistet
wird. Sollte der Quecksilberbehälter jedoch im Laufe der Zeit angefressen werden,
so kann in einer vorteilhaften. Ausgestaltung der Erfindung am unteren Ende des
Behälters eine Sollbruchstelle vorgesehen werden, die mit einem Quecksilberaufnahmenapf,
vorzugsweise aus keramischem Werkstoff oder Kunststoff, umgeben ist. Hat das Quecksilber
das Kupfer an der Sollbruchstelle; durchgefressen, so wird, durch diese Maßnahme
ein ungefährlicher Abfluß des Quecksilbers in den Aufnahmenapf gewährleistet.
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In den Zeichnungen sind drei bevorzugte Ausführungsformen dargestellt,
an Hand deren. der Erfindungsgedanke im einzelnen erläutert wird.
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Abb. 1 zeigt im Prinzip eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens
im senkrechten Schnitt.
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Die Elektrode 1, deren Vorschubeinrichtung der besseren, Übersicht
halber weggelassen wurde, ist mit einem metallischen: Rohr 2 elektrisch leitend
verbunden. Das Rohr 2 weist am oberen Ende ein Entlüftungsloch 3 auf und taucht
durch, eine Bohrung 4 im Aufspanntisch 5 in das mit Quecksilber 6 gefüllte Gefäß
7 ein. Das Gefäß 7, das aus elektrisch gut leitendem Werkstoff, vorzugsweise Kupfer,
besteht, ist in die Bohrung einer unter dem Aufspanntisch.5 angeordneten Grundpl@atte
8 eingelassen und mit dieser leitend verbunden. Diese Grundplatte 8 ist ebenfalls
aus elektrisch gut leitendem Werkstoff und mit dem einen Pol der Stromduelle, der
vorzugsweise an. Erde gelegit wird, verbunden,. Das auf dem Aufspanntisch; 5 aufgebrachte
Werkstück 9 wird entsprechend der zu bearbeitenden Stelle auf die Elektrode 1, beispielsweise
mittels einer Kreuztischeinstellung, ausgerichtet. Das Werkstück 9 wird über den
Aufspanntisch 5 mit denn anderen Pol der Stromquelle elektrisch- leitend verbunden.
Zu Beginn des Arbeitsvorganges ragt das kontaktgebende Rohr 2 etwas in den Quecksilbersumpf
6 hinein, der durch entsprechende Ausmaße des Gefäßes 7 so, tief ist, d.aß der gesamte
notwendige Arbeitshub ohne Aufstoßen des Kontaktrohres auf den Grund des Gefäßes
ausgefahren werden, kann. Damit das Quecksilber immer in ;gleicher Höhe im Rohr
steht, ist am oberen Ende des Rohres das Entlüftungsloch 3 angebracht.
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Beim Ausrichten der Elektrode stört die erfindungsgemäße Gesamtanordnung
nicht, da durch das Quecksilber dem Rohr keinerlei Widerstand gegen eine Querverschiebung
geboten wird. Das Einrichten beim Aufspannen kann, daher ohne jegliche Schwierigkeiten
vorgenommen werden. Eine gesundheitsschädliche Wirkung des Ouecksflbers ist nicht
zu befürchten, da das Quecksilber unter der bei dem Funkenerosionsverfahren sowieso
benötigten dielektri:schen Flüssigkeit, beispielsweise Petroleum, steht.
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Da bei Verwendung von Kupfer für das Gefäß 7 die Möglichkeit einer
Amalgamierung mit dem Quecksilber besteht, ist zur Sicherheit am unteren Ende des
Gefäßes eine Sollbruchstelle 10 angebracht, die von einem Auffangnapf 11, der vorzugsweise
aus keramischem Werkstoff oder Kunststoff besteht, umgeben 1 ist. Hat das amalgamierende
Quecksilber die Sollbruchstelle durchfressen, so fließt das Quecksilber in den Auffangnapf
11. Bei geeigneter Ausführung des Gefäßes ergibt sich ein ungestörter Betrieb durch
mehrere Monate hindurch.
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Ab:b. 2 stellt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Abb. 1 dar.
Das mit der Elektrode 1 verbundene, kontaktgebende Rohr 2 taucht durch die Durchbohrung
4 im Aufspanntisch 5 in das Gefäß 7 mit der Quecksilberfüllung 6 ein. Das Werkstück
9 ist mit einer Vorbohrung 12 versehen und umschließt ebenfalls das Rohr 2. In diesem
Fall soll das Werkstück 9 entsprechend der Elektrode 1 zentral durchbohrt werden.
Das elektrisch gut leitende Gefäß 7 ist ebenfalls in die unterhalb: des Aufspan:ntisches
5 angebrachte Grundplatte 8 eingelassen und steht über Abstandstift 13 und 13' mit
dem einen Ende 14 der Sekundärwicklung 15 des Stromstoßtransforma:tor!s 16 in elektrisch
leitender Verbindung. Das andere Ende 14' der Sekundärwicklung 15 ist mittels isolierter
Durchführungen 17 und 17' mit dem Aufspanntisch 5 elektrisch leitend. verbunden.
Die Abstandstifte 13 und 13' sind zu dem Zweck vorhanden-, daß in dem Zwischenraum
18 zwischen. dem Gefäß 7 und der Sekundärwicklung 15 das Petroleum bei Entleerung
abfließen kann. In der dargestellten Ausführungsform ist ferner noch ein Petroleumabflußrohr
19 dargestellt, das in eine zweite Grundplatte 20 eingelassen ist und mit einem
Dichtungs- und Isolierungsring 21 vom Stromstoßtransformator getrennt ist.
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Es ist auch ohne weiteres denkbar, statt des. Stromstoßtransformators
als Energielieferant für die Arbeitsfunken entsprechend günstig angeordnete Kondensatoren
zu verwenden.
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Eine andere Form des Erfindungsgedankens ist in Abb. 3 dargestellt.
Die Elektrode 1 ist zentral in eine zylindrische Tauchglocke 22 mittels einer Klenunvorrichtung
23 am Bohrkopf 24 befestigt. Zwischen dem Bohrkopf 24 und der Klemmvorrichtung 23
ist eine Isolation 25 angebracht. Auch der Quecksilberbehälter 7 besteht aus zwei
ineinandergesteckten Hohlzylindern 26 und 26', die am unteren Ende miteinander verbunden
sind. In das Quecksilber 6 im Raum zwischen den Zylindern taucht der zylindrische
Teil der Tauchglocke 22 ein. Die; beiden ineinandergesteckten Zylinder 26 und 26'
und die Tauchglocke 22 bilden gleichzeitig einen Teil der Sekundärwicklung des Stromstoß.transformators
16, der die Elektrode 1 ringförmig umgibt. Der andere Teil der Sekundärwicklung
ist über einen federnden, gegebenenfalls mehrteiligen Kontaktaufsatz 27 mit dem
Werkstück 9 elektrisch leitend verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist die gesamte
erfindungsgemäße Anordnung oberhalb des Werkstückes angeordnet, so daß mit dieser
die Bearbeitung sperriger Werkstücke ohne besonderes Vorbohren, vor-genommen, werden
kann. Eine entsprechende Abwandlung ist auch für die Fertigung von Gesenken denkbar.
_l£uch hier kann erfindungsgemäß der Stromstoßtransformator durch geeignete Kondensatoren
ersetzt werden, die im Innern des inneren Zylinders angeordnet sein können.
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Die erfindungsgemäßen Anordnungen liefern bei guter Kühlung nicht
nur optimal elektrische Verhältnisse, sondern gestatten einen, praktisch reibungsfreien
Vorschub auch bei Drehbewegungen und Vibrationen der Elektrode.