DE1153313B - Process for the electrical discharge machining of a diamond body - Google Patents
Process for the electrical discharge machining of a diamond bodyInfo
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Description
Verfahren zur elektroerosiven Bearbeitung eines Diamantkörpers Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sägen, Schneiden, Unterteilen, Bohren u. dgl. von harter, kristalliner Kohle, etwa von Diamant. Im folgenden wird immer von Schneiden gesprochen, und es können darunter alle der vorgenannten Operationen verstanden werden.Method for electrical discharge machining of a diamond body The invention relates to a method for sawing, cutting, dividing, drilling and the like of hard, crystalline coal, such as diamond. The following is always Talked of cutting, and it can include all of the aforementioned operations be understood.
Bisher hat man sich beim Schneiden von Diamanten einer dünnen Scheibe aus Phosphorbronze, welche auf eine rotierende Spindel am Ende eines Arms montiert war, bedient. Der Umfang dieser Scheibe wurde mit einer Suspension von Diamantstaub oder -puder in Öl überzogen. Der zu sägende Diamant wurde durch einen Support auf die Scheibe herabgesenkt, während die letztere in Drehung versetzt wurde. Der Überzug von Diamantpuder mußte in Abständen erneuert werden, und der Sägevorgang nahm erhebliche Zeit in Anspruch. Die Sägezeiten lagen bei 1 Tag und häufig noch mehr.Previously, when cutting diamonds, a thin slice has been used Made of phosphor bronze, which is mounted on a rotating spindle at the end of an arm was served. The circumference of this disc was covered with a suspension of diamond dust or powder coated in oil. The diamond to be sawed was opened by a support the disc lowered while the latter was being set in rotation. The coating of diamond powder had to be renewed at intervals, and the sawing process took a considerable amount Time to complete. The sawing times were 1 day and often more.
Bekanntlich können Diamanten nach diesem Verfahren nur in bestimmten Richtungen geschnitten werden, nämlich in solchen Richtungen, welche entweder zu einer Kubus- oder zu einer Dodekaederfläche parallel sind. Die Sägerichtung kann also nicht beliebig gewählt werden, sondern ist von der Lage der Kristallstruktur abhängig.It is well known that diamonds can only be used in certain areas using this method Directions are cut, namely in such directions which either to are parallel to a cube or to a dodecahedral surface. The sawing direction can so cannot be chosen arbitrarily, but depends on the location of the crystal structure addicted.
Es ist auch bereits ein elektroerosives Verfahren zur Bearbeitung von Diamantkörpern vorgeschlagen worden, bei dem der Diamantkörper mit zwei in Abstand voneinander befindlichen Elektroden, die in ein inertes dielektrisches Medium eingetaucht sind, in Berührung gebracht wird, bei dem eine einen Lichtbogen erzeugende Spannung zwischen die Elektroden gelegt wird und bei dem nach Maßgabe der gewünschten Erosion auf mindestens eine Elektrode eine auf den Körper weisende Kraft ausgeübt wird. Bei diesem bekannten Verfahren ist die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu Beginn des Bearbeitungsvorganges erhöht. Sobald das Bearbeitungswerkzeug jedoch ein kleines Stück in den Diamanten eingedrungen ist, beruht die weitere Bearbeitung wesentlich auf Spanabhebung. Ein rein elektrisches Verfahren konnte bisher nicht angewandt werden.It is also already an electrical discharge machining method of diamond bodies has been proposed in which the diamond body with two in distance spaced electrodes immersed in an inert dielectric medium are brought into contact at which an arc generating voltage is placed between the electrodes and in accordance with the desired erosion a force pointing towards the body is exerted on at least one electrode. In this known method, the processing speed is at the beginning of the Machining process increased. However, once the editing tool is a little Once the piece has penetrated the diamond, further processing is essential on chip removal. A purely electrical process has not yet been used will.
Auch beim Bohren von Löchern in Diamanten treten ähnliche Schwierigkeiten auf. Gegenwärtig bedient man sich beim Bohren von Löchern entweder rein mechanischer Verfahren oder gleichzeitig mechanischer und elektrischer Verfahren. Im letzteren Fall wird zwischen einer an der Diamantoberfläche liegenden Nadelspitze und einer zweiten Elektrode ein Bogen erzeugt, um eine kleine Höhlung zu bilden, welche dann durch einen rotierenden oder oszillierenden Bohrer erweitert und vertieft wird. Auch hier bringt man in die bereits vorhandene Höhlung eine Suspension von Diamantenstaub in Öl. Ein Diamant von mehr als 11/4 mm Tiefe in Bohrrichtung kann mit Hilfe der bekannten Verfahren nicht vollständig durchbohrt werden.Similar difficulties arise when drilling holes in diamonds on. At present, when drilling holes, either a purely mechanical one is used Process or simultaneous mechanical and electrical processes. In the latter The case is between a needle point lying on the diamond surface and a second electrode creates an arc to form a small cavity, which then is expanded and deepened by a rotating or oscillating drill. Here, too, a suspension of diamond dust is brought into the existing cavity in oil. A diamond more than 11/4 mm deep in the direction of drilling can be made using the known methods are not completely pierced.
Die Erfindung geht aus von dem bekannten elektroerosiven Verfahren und besteht darin, daß zunächst mindestens ein Teil des Körpers oberflächlich graphitisiert wird und die graphitisierten Bereiche mit den Elektroden in Berührung gebracht werden.The invention is based on the known electrical discharge machining process and consists in that initially at least a part of the body is graphitized on the surface and the graphitized areas are brought into contact with the electrodes.
Wenn eine Durchschneidung des Diamanten erwünscht ist, so genügt es, die Graphitisierung längs einer Linie zu erzeugen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man die Oberfläche mit zwei engbeabstandeten, an einer Spannung liegenden Elektroden in einem inerten Dielektrikum berührt. Dabei kann die eine oder die andere Elektrode verschoben werden. Nach einem bevorzugten Verfahren wird die gesamte Oberfläche des Diamantkörpers graphitisiert. Dies kann etwa dadurch geschehen, daß der Körper in einer Oxy-Azetylenflamme bis zur Weißglut erhitzt und sodann diese Flamme langsam zurückgezogen wird, so daß der Körper gekühlt wird während er sich in ihrem Einfluß befindet.If it is desired to cut through the diamond, it is sufficient to produce the graphitization along a line. This can be done, for example happen that the surface with two closely spaced, lying on a voltage Electrodes in an inert dielectric touched. One or the other Electrode can be moved. According to a preferred method, the entire surface of the diamond body graphitized. This can be done by the body Heated in an oxy-acetylene flame until white heat and then this flame slowly withdrawn so that the body is cooled while it is resting is in their influence.
Die Figuren erläutern die Erfindung. Es zeigt Fig. 1 die Seitenansicht eines Geräts zur Erzeu. gung einer Graphitisierungslinie, Fig. 2 eine Seitenansicht eines Gerätes zum Durchsägen eines Diamanten, Fig.3 eine vergrößerte Ansicht des Geräts dei Fig. 2, Fig.4 eine Seitenansicht eines abgeänderten Geräts zum Durchschneiden von Diamanten, Fig. 5 ein Gerät ähnlich dem der Fig. 3 zum Durchbohren von Diamanten, Fig.6 ein Gerät zur Herstellung von dünnen Diamantstäben, Fig. 7 eine Gerät zum gleichzeitigen Herstellen von mehreren Diamantstäben, Fig. 8 einen Schnitt nach Linie 8-8 der Fig. 7, Fig. 9 ein Stromkreisschema des elektrischen Teils der erfindungsgemäßen Geräte.The figures explain the invention. It shows Fig. 1 the side view of a device for generating generation of a graphitization line, FIG. 2 is a side view a device for sawing through a diamond, Figure 3 is an enlarged view of the Device of Fig. 2, Fig. 4 is a side view of a modified device for cutting through of diamonds, FIG. 5 shows a device similar to that of FIG. 3 for piercing diamonds, 6 shows a device for the production of thin diamond rods, FIG. 7 shows a device for simultaneous production of several diamond rods, Fig. 8 shows a section Line 8-8 of Fig. 7, Fig. 9 is a circuit diagram of the electrical part of the invention Devices.
Allen von dem Erfindungsgedanken umfaßten Ausführungsformen ist der in Fig. 1 dargestellte Vorgang gemeinsam. Bei diesem Vorgang wird eine Graphitisierungslinie über die Oberfläche des Diamanten gezogen, und zwar zwischen zwei geeigneten Punkten.All of the embodiments encompassed by the concept of the invention is the Process shown in Fig. 1 together. During this process, a graphitization line is created drawn across the surface of the diamond between two suitable points.
Wie man der Figur entnehmen kann, ist der Diamant 6 in eine dielektrische Flüssigkeit 8 eingetaucht, vorzugsweise in Paraffin. Einer der als Endpunkte der Graphitisierungslinie gewählten Punkte auf der Oberfläche des Diamanten 6 steht in Berührung mit einer nadelförmigen Elektrode 9. Eine ähnliche Elektrode 10 befindet sich in einem bestimmten Abstand von dieser Elektrode 9. Der Abstand der beiden Elektroden hängt von der Spannung und der Art des Dielektrikums ab, ist aber gewöhnlich etwa 3/4 mm. In dieser Stellung wird eine Spannung von etwa 10 000 Volt an die Elektroden 9 und 10 gelegt, um einen Funken zu erzeugen. Das Ergebnis ist, daß eine Graphitisierungslinie 13 zwischen den beiden Punktelektroden über die Oberfläche des Diamanten gebrannt wird. Wenn die Elektrode 10 nun in Schritten von 3/4 mm nach dem anderen Endpunkt der Graphitisierungshnie hinbewegt wird, so wird eine ganze Linie über die Oberfläche hinweg gebrannt.As can be seen from the figure, the diamond 6 is dielectric Liquid 8 immersed, preferably in paraffin. One of the endpoints of the Graphitization line selected points on the surface of the diamond 6 is in contact with a needle-shaped electrode 9. A similar electrode 10 is located at a certain distance from this electrode 9. The distance between the two Electrodes depends on the voltage and type of dielectric, but is common about 3/4 mm. In this position, a voltage of about 10,000 volts is applied to the electrodes 9 and 10 to create a spark. The result is that a line of graphitization 13 burned between the two point electrodes over the surface of the diamond will. If the electrode 10 is now in steps of 3/4 mm after the other end point the graphitization line is moved towards it, a whole line is drawn across the surface burned away.
Wenn die Linie 13 nun von zwei Elektroden berührt wird und eine dieser Elektroden leicht belastet in Schnittrichtung des Diamanten bewegt wird, so tritt an der Kontaktstelle zwischen der Elektrode und der Oberfläche des Diamanten der Schnitt ein.If the line 13 is now touched by two electrodes and one of these Electrodes with a slight load are moved in the cutting direction of the diamond, so occurs at the point of contact between the electrode and the surface of the diamond Cut a.
Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens hat es sich nun herausgestellt, daß es bei Verwendung einer Graphitisierungslinie nicht immer leicht ist, einen ausreichenden elektrischen Kontakt mit dieser Linie herzustellen, es sei denn, die nicht schneidende Elektrode ist in inniger Berührung mit der graphitisierten Zone. Nach einer bevorzugten Durchführungsfoim des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher die ganze Oberfläche des Diamanten graphitisiert. Hierzu erhitzt man zweckmäßigerweise den Diamanten in einer nicht oxydierenden Oxy-Azetylenflamme so lange, bis die Graphitisierungstemperatur erreicht ist. Die Flamme wird dann langsam entfernt, wobei der Diamant in der von der Flamme erzeugten Atmosphäre gehalten wird, um eine Oxydation der Graphitschicht zu verhindern. Sobald die Flamme entfernt wird, kühlt der Diamant ab, bis er eine Temperatur unter dem Oxydationspunkt erreicht. Nunmehr ist die gesamte Oberfläche des Diamanten graphitisiert, und der Widerstand, den die Oberfläche dem elektrischen Stromdurchgang entgegensetzt, ist in der Größenordnung von 100 Ohm.During the practical implementation of the procedure, it has now been found that when using a graphitization line it is not always easy to find a make sufficient electrical contact with this line unless the non-cutting electrode is in intimate contact with the graphitized zone. According to a preferred embodiment of the method according to the invention, therefore the entire surface of the diamond is graphitized. For this purpose, it is expedient to heat the diamond in a non-oxidizing oxy-acetylene flame until the graphitization temperature is reached. The flame is then slowly removed, leaving the diamond in the from The atmosphere created by the flame is kept to prevent oxidation of the graphite layer to prevent. Once the flame is removed, the diamond cools down until it becomes one Temperature reached below the oxidation point. Now is the entire surface of the diamond is graphitized, and the resistance that the surface has to the electrical Opposite current passage is on the order of 100 ohms.
In den Fig. 2 und 3 ist ein Sägevorgang dargestellt. Der Diamant ist auf einen gewöhnlichen Halter 14 aufgesetzt, welcher auf eine Isolierplatte 15 montiert ist. Der Halter ist mit einem elektrischen Anschluß 16 verbunden und steht außerdem in Berührung mit dem Punkt 11 des Diamanten 6.A sawing process is shown in FIGS. The diamond is placed on an ordinary holder 14 which is mounted on an insulating plate 15 is. The holder is connected to an electrical connector 16 and also stands in contact with point 11 of diamond 6.
Der Diamant 6 ist in Paraffin eingetaucht. Eine metallische Platte 17 ist im Punkt 7 angesetzt und durch ein Gewicht 20 belastet. Die Platte 17 ist mit einem elektrischen Anschluß 18 verbunden. Wenn nun die beiden Anschlüsse 18 und 16 an eine Hochspannungsquelle gelegt werden, etwa an 2000 bis 6000 Volt, so schneidet sich die Platte in die Oberfläche des Diamanten ein und sinkt unter dem Gewicht 20 durch den Diamanten hindurch. Versuche haben gezeigt, daß ein Diamant von 6,4 mm Breite und 0,6 mm Tiefe längs einer Spaltfläche in weniger als 15 Minuten durchschnitten werden kann. Ein Diamant von 2,5 mm Tiefe und der gleichen Breite konnte längs einer Spaltfläche in 21/4 Stunden durchschnitten werden. Diese Resultate sind noch verblüffender, wenn man bedenkt, daß ein Diamant bisher überhaupt nicht längs einer Spaltfläche durchschnitten werden konnte. Festzustellen ist noch, daß der Vorgang ohne Unterbrechung verläuft und daß kein mechanischer Schnitt angewandt werden muß.The diamond 6 is immersed in paraffin. A metallic plate 17 is set in point 7 and is loaded by a weight 20. The plate 17 is connected to an electrical connection 18. If the two connections 18 and 16 to a high voltage source, about 2000 to 6000 volts, so the plate cuts into the surface of the diamond and sinks under it Weight 20 through the diamond. Tests have shown that a diamond 6.4 mm wide and 0.6 mm deep along a cleavage surface in less than 15 minutes can be cut through. A diamond 2.5 mm deep and the same width could be cut along a cleavage surface in 21/4 hours. These results are even more startling when you consider that a diamond has not yet been made at all could be cut along a cleavage surface. It should also be noted that the process is continuous and that no mechanical cutting is used must become.
Es hat sich herausgestellt, daß sich beim Schneiden nach dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren der Schnittspalt an seinem oberen Rand erweitert; dies ist auf die Erosion durch den Funken zurückzuführen; welche seitlich von der Schnittplatte stattfindet. In der Einrichtung nach Fig. 4 ist auch dieser Nachteil beseitigt. Es wird dort eine rotierende Platte 19 verwendet. Die Rotationsgeschwindigkeit dieser Platte braucht nicht groß zu sein, sondern kann etwa in der Größenordnung von 200 Umdrehungen pro Minute liegen. Durch die Bewegung der rotierenden Schnittplatte wird Paraffin in den Schnittspalt gespült; so daß die seitliche Funkenbildung weitgehend unterbunden ist. Das Verfahren hat den weiteren Vorteil, daß auch Diamanten mit Verwachsungen geschnitten werden können, welche nach den bisher bekannten Verfahren überhaupt nicht geschnitten werden konnten.It has been found that when cutting according to the method shown in Fig. The method illustrated in FIG. 2 expands the kerf at its upper edge; this is due to spark erosion; which side of the cutting board takes place. In the device according to FIG. 4, this disadvantage is also eliminated. A rotating plate 19 is used there. The speed of rotation of this Plate does not have to be large, but can be in the order of 200 Revolutions per minute. By moving the rotating cutting plate paraffin is flushed into the kerf; so that the side sparking largely is prevented. The method has the further advantage that also diamonds with Adhesions can be cut, which according to the previously known method could not be cut at all.
Ein Bohrvorgang ist in Fig.5 dargestellt. Die Nadel 21, welche an einem Gewicht 20 befestigt ist, wirkt hier als Erosionselektrode. Die Nadelspitze kann flach sein. Wiederum braucht die Nadel nur ein Ende der Graphitisierungslinie 13, welche nach der anderen Elektrode 14 führt, zu berühren, um den Diamanten in einem einzigen Vorgang zu durchschneiden.A drilling process is shown in Fig. 5. The needle 21, which at a weight 20 is attached, acts here as an erosion electrode. The needle point can be flat. Again, the needle only needs one end of the graphitization line 13, which leads to the other electrode 14, to touch the diamond in to cut through in a single operation.
Fig.6 stellt ein Verfahren dar, bei dem dünne Diamantstangen aus einem Diamantkörper herausgeschnitten werden. Derartige Stangen braucht man z. B. für die Herstellung von Tonabnehmernade-ln. Die Schnittelektrode ist ein hohler Zylinder, welcher einen Kern 23 aus dem Diamanten herausschneidet. Der Kern 23 kann mit sehr geringen Toleranzen geschnitten werden, und zwar in jeder beliebigen Richtung innerhalb des Diamanten. Auf diese Weise lassen sich viel dünnere Diamantstangen herstellen, als es bisher möglich war.Fig. 6 illustrates a process in which thin diamond rods are made from a Diamond bodies are cut out. Such rods are needed z. B. for the production of pick-up noses. The cutting electrode is a hollow cylinder, which cuts a core 23 from the diamond. The core 23 can with very small tolerances can be cut in any direction within of the diamond. In this way, much thinner diamond bars can be made, than was previously possible.
Das in Fig.7 und 8 dargestellte Gerät dient der gleichzeitigen Herstellung mehrerer Diamantstangen. Die eine Elektrode 22 ist ein Bündel von kreisförmigen Hohlzylindern, welche an einem Gewicht 23 angebracht sind. Das Gewicht 23 ist so geführt, daß sich das Bündel geradlinig bewegt.The device shown in Fig.7 and 8 is used for simultaneous production several diamond bars. One electrode 22 is a bundle of circular hollow cylinders which are attached to a weight 23. The weight 23 is guided so that the bundle moves in a straight line.
In Fig. 9 ist ein Gerät zur Erzeugung des Funkenstroms dargestellt. Die Elektroden 14 und 22 sind mit einem Kondensator 30 in Serie geschaltet. Die Kapazität des Kondensators 30 liegt zwischen 0,5 und 2 nF (1 Nanofarad = 10-9 Farad). Parallel zu dieser Serienschaltung liegt ein regelbarer Funkenspalt 31. Der Funkenspalt läßt sich zwischen 31/2 und 1/a mm variieren. Ein Widerstand 32 von 50 MS2 liegt ebenfalls parallel zu dem Funkenspalt, und außerdem liegt ein Begrenzerwiderstand 33 von zwischen 0,5 und 5 MQ in Serie zu dem Funkenspalt und zu den Elektroden. An der Klemme 34 liegt eine Wechselspannung eines Transformators oder eine Gleichspannung, welche von einem Gleichrichter geliefert wird. Die angelegten Spannungen variieren zwischen 1000 und 15 000 Volt.In Fig. 9, a device for generating the spark current is shown. The electrodes 14 and 22 are connected in series with a capacitor 30. The capacitance of the capacitor 30 is between 0.5 and 2 nF (1 nanofarad = 10-9 farads). A controllable spark gap 31 is located parallel to this series connection. The spark gap can be varied between 31/2 and 1 / a mm. A resistor 32 of 50 MS2 is also in parallel with the spark gap and also a limiter resistor 33 of between 0.5 and 5 MΩ is in series with the spark gap and the electrodes. An alternating voltage from a transformer or a direct voltage supplied by a rectifier is applied to terminal 34. The voltages applied vary between 1,000 and 15,000 volts.
Der Stromkreis kann dahin abgewandelt werden, daß die Elektroden in Serie zu dem Funkenspalt und parallel zu dem Kondensator liegen.The circuit can be modified so that the electrodes in Series to the spark gap and parallel to the capacitor.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ZA1153313X | 1957-03-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1153313B true DE1153313B (en) | 1963-08-22 |
Family
ID=25588099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEJ14547A Pending DE1153313B (en) | 1957-03-20 | 1958-03-13 | Process for the electrical discharge machining of a diamond body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1153313B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2637432A1 (en) * | 1975-09-04 | 1977-03-17 | De Beers Ind Diamond | METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING WORKPIECES BY SPARK EROSION |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB335003A (en) * | 1929-07-24 | 1930-09-18 | Wladimir Gusseff | Method and apparatus for the electrolytic treatment of metals |
-
1958
- 1958-03-13 DE DEJ14547A patent/DE1153313B/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB335003A (en) * | 1929-07-24 | 1930-09-18 | Wladimir Gusseff | Method and apparatus for the electrolytic treatment of metals |
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| DE2637432A1 (en) * | 1975-09-04 | 1977-03-17 | De Beers Ind Diamond | METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING WORKPIECES BY SPARK EROSION |
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