DE1814687A1

DE1814687A1 - Electrode for spark erosion of metal - work pieces

Info

Publication number: DE1814687A1
Application number: DE19681814687
Authority: DE
Inventors: Schulze-Horn Dr-Ing Hannes
Original assignee: Stahlwerke Brueninghaus GmbH
Current assignee: Stahlwerke Brueninghaus GmbH
Priority date: 1968-12-14
Filing date: 1968-12-14
Publication date: 1970-08-13
Also published as: DE1814687B2

Abstract

The electrode has a plastics core with a conductive sleeve, preferably of copper and its alloys. Spec., there is a plastics layer between the core and the sleeve, the plastics core having a high filler content, such as of sand, iron filings or silicide, whilst the plastics is preferably an epoxy resin.

Description

Werkzeugelektrode für eine elektroerpsive Bearbeitung- metallischer Werkstücke. Tool electrode for electroerpsive machining - metallic Work pieces.

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugelektrode für eine elektroerosive Bearbeitung metallischer Werkstücke und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Elektroden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a tool electrode for electrical discharge machining Machining of metallic workpieces and a method for producing such Electrodes and a device for carrying out the method.

Die Elektroerosion, auch Funkenerosion genannt,ist ein Verfahren durch elektrische Entladungsvorgänge zwischen zwei Elektroden unter einem Arbeitsmedium Material elektrisch leitender Werkstoffe abzutragen. Hierbei weist die Werkzeugelektrode die Form des herauszuarbeitenden Durchbruches oder der Gravur auf. Die Werkzeugelektlode und das Werkstück werden mit einer elektrischen Energiequelle verbunden und sind bis auf einen kleinen Zwischenraum einander soweit genähert, daß eine elektrische Funkenbildung auftritt. Der Zwischenraum zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück ist mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllt. Die Funkenentladung bewirkt eine Metallabtragung sowohl von dem Werkstück als auch von der Werkzeugelektrode, wobei jedoch die Abtragung von der Werkzeugelektrode durch Beeinflussung elektrischer und geometrischer Größen klein gehalten werden kann.Electrical discharge machining, also known as spark erosion, is a process performed by electrical discharge processes between two electrodes under a working medium Remove material from electrically conductive materials. Here, the tool electrode the shape of the opening to be worked out or the engraving. The tool electrode and the workpiece are connected to a source of electrical energy and are apart from a small gap, they are so close together that an electrical Sparking occurs. The space between the tool electrode and the Workpiece is filled with a dielectric liquid. The spark discharge causes metal removal from both the workpiece and the tool electrode, However, the erosion of the tool electrode by influencing electrical and geometric sizes can be kept small.

Als Funkenerosionsmaschinen zur Durchfühung einer elektroerosiven Metallbearbeitung zu al werden Relaxationsgeneratoren und Impulsgeneretoren verwendet. Die Impulsgeneratoren-Funkenerosionsmaschinen weisen einen geringeren Elektrodenverschleiß als die mit Relaxationsgeneratoren auf. Eine Funkenerosion mit derartigen Maschinen wird zur Bearbeitung von Hartrnetallen, Sonderlegierungen, Hartguß und anderen schwer bearbeitbaren Werkstoffen angewendet. Insbesondere werden Schmiede- und Pressgesenke und Werkzeuge funkenerosiv hergestellt. Außerdem findet t~'J Nachbearbeitung vorgeschruppter Gravuren und eine Fertigbearbeitung on Genauteilen, wie Turbinenschaufeln, Rotoren und Trievteilen von Zentrifugen unter Anwendung elektroerosiver Verfahren statt.As spark erosion machines to carry out an electrical discharge machining Metalworking to al are used relaxation generators and pulse generators. The pulse generator spark erosion machines show less electrode wear than those with relaxation generators. Spark erosion with machines like this becomes difficult for machining hard metals, special alloys, chilled cast iron and others machinable materials applied. In particular, forging and pressing dies are used and tools are produced by spark erosion. There is also post-processing roughed up Engraving and finishing of precise parts such as turbine blades, rotors and tri-dividing of centrifuges using electroerosive processes.

In Abhängigkeit von Anwendungszweck sind verschiedene Elektrodenformen und Elektrodenmaterialien bekannt. So verwendet man zur Herstellung von Werkzeugelektroden Graphit, Kupfer, Kupferlegierungen, Kupfer-Wolfram-Verbundkörper, die durch Sinteren der in Pulverform vorliegenden Bestandteile hergestellt werden, sowie Nickel-Wolfram oder Kupfer-Graphitverbundkörper. Diese Materialien werden bis auf besondere Hohlelektroden für eine Herstellung von Bohrungen zu Vollelektroden verarbeitet, die dann ihre Endform durcn eine spanende Be-arbeitung, wie beispielsweise Fräsen, erhalten. Derartig hergestellte Elektroden sind teuer, außcrordentlich schwer, erfordern Arbeitsköpfe an Funkenerosionsmaschinen, die auf hohe Belastung ausgelegt sind und erfordern weiter zur Endbearbeitung ein genaues Kopiermodell. Die gepreßten und gesinterten Elektroden aus pulverförmigen Komponenten bestehenecenfalls aus Vollmaterial und sind daher teuer und schwergewichts. Sie weisen zusätzlich den Nachteil einer nicht-ausreichenden Genauigkeit auf.Depending on the application, there are different electrode shapes and electrode materials are known. This is how one uses for the production of tool electrodes Graphite, copper, copper alloys, copper-tungsten composite by sintering of the ingredients present in powder form, as well as nickel-tungsten or copper-graphite composite bodies. These materials are used except for special hollow electrodes processed into full electrodes for the production of bores, which then have their Final shape obtained by machining, such as milling. Such manufactured electrodes are expensive, extremely heavy, and require working heads on spark erosion machines that are designed and required for high loads an exact copy model for finishing. The pressed and sintered ones Electrodes made of powdery components consist of solid material and if necessary are therefore expensive and heavy. They also have the disadvantage of inadequate Accuracy on.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugelektrode für eine funkenerosive Bearbeitung zu schaffen, die ohne zusätzliche Bearbeitungsverfahren ein maßgenaues Werkzeug ist und in allen auftretenden Formen leicht herstellbar ist. Die Nachteile der bisner bekannten Elektroden sollen dadurch beseitigt erden.It is the object of the invention to provide a tool electrode for a spark erosion To create machining that is dimensionally accurate without additional machining processes Is a tool and is easy to manufacture in all forms. The disadvantages the previously known electrodes should thereby be eliminated.

Gemäß der Erfindung weist die EleKtrode einen mit einer Ummantelung aus leitfähigem Material, vorzugsweise Kupfer und seine Legierungen, versehenen Kunststoffkern auf. Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Kunststoffkern und der Ummantelung eine Kuststoffzwischenschicht angeordnet, und die Maßgenauigkeit des Werkzeuges weiter zu steigern. Eine Maßgenauigkeit von 1/100 mm und genauer ist erreichbar. Durch den besonderen Kern wird erdünne reicht, daß lediglich die/Kunststoffzwischenschicht nach dem Einpressen ungleichmäßig schrumpft und folglich die Maßgenauigkeit außerordentlich hoch ist.According to the invention, the electrode has one with a sheath made of conductive material, preferably copper and its alloys Plastic core on. Appropriately, is between the plastic core and the casing an intermediate plastic layer arranged, and the dimensional accuracy of the tool to increase further. A dimensional accuracy of 1/100 mm and more precisely can be achieved. Due to the special core, it is enough that only the intermediate plastic layer is sufficient after pressing in, it shrinks unevenly and consequently the dimensional accuracy extraordinary is high.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Kunststoffkern einen hohen Anteil an einem Füllstoff, wie Sand, Eisenpulver, Silizit o.ä. besitzen. Zur Herstellung des Kerns sowie der Zwischenschicht wird vorzugsweise als Kunststoff ein langsam erstarrendes Rpoxydharz verwendet. Dieses zeichnet sich durch hohe Formbeständigkeit und Druckfestigkeit aus.In a further embodiment of the invention, the plastic core can be a have a high proportion of a filler such as sand, iron powder, silicite or the like. To the Production of the core as well as the intermediate layer is preferably made of plastic a slowly solidifying epoxy resin is used. This is characterized by high dimensional stability and compressive strength.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Werkzeugelektroden der oben beschriebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, daß aus dem leitfähigen Material eine der Elektrodenform entsprecllende Vorform hergestellt wird, die Vorform in eine genaue Negativform der Elektrode gelegt wird und mit viskosem, später erstarrendem Kunststoff unter Druck gefüllt wird. Dadurch findet eine Verformung der Vorform und eine Genaue Anpassung an die Abmessungen der Negativform statt, so da3 eine maßgenaue Elektrode entsteht.The method according to the invention for producing tool electrodes of the type described above is characterized in that made of the conductive material a preform corresponding to the electrode shape is produced, the preform in an exact negative form of the electrode is placed and with viscous, later solidifying Plastic is filled under pressure. This causes a deformation of the preform and an exact adaptation to the dimensions of the negative form takes place, so that a A dimensionally accurate electrode is created.

Wenn als leitfähiges Material Kupfer oder eine Kupferlegierung verwendet wird, kann die Vorform durch Tiefziehen hergestellt werden. Die Vorform kommt der Endforin der Elektrode ziemlich nahe, aber erst durch die weiteren Verfahrensschritte itt. Rahmen der Herstellung der Elektrode findet die maßgenaus Formgebung statt. Das Tiefziehen des Kupfers, das in der Hauptsache als Elektrodenwerkstoff Verwendung findet, hann in mehreren Schritten mit Zwischenglühungen stattfinden, wenn bestlirmte wigenschaften die Elektrode auszeichenen müssen.If copper or a copper alloy is used as the conductive material the preform can be made by deep drawing. The preform comes from The end shape is fairly close to the electrode, but only through the further process steps itt. In the context of the manufacture of the electrode, the dimensionally accurate shaping takes place. Deep drawing of copper, which is mainly used as an electrode material finds, can take place in several steps with intermediate annealing, if bestlirmte w properties must distinguish the electrode.

Be der Herstellung der Elektrode nach der Erfindung kann mit einem besonderen, vorgefertigten Kern gearbeitet werden, un; Elektroden höchster Maßgenauigkeit herzustellen. Der Kern kann nach beliebigen bekannten Verfahren vorgeformt werden. Vorzugsweise wird der Kern nach der Erfindung in der Negativform der Elektrode hergestellt. Dabei wird vor der. leben der Vorforrn in die Negativform ihre Innenwand mit einer Schutzschicht, vorzugsweise in Gestalt einer eingelegten Folie, versehen, in der Negativform dann ein Kunststoffkern gegossen, der nach Erstarren mit der Schutzschicht entfernt wird, wonach die Vorform in die Negativform eingelegt wird, in dieser der Kunststoffkern mit allseitigem Spiel angeordnet wird und in den Spielraum unter Druck der viskose später erstarrende Kunststoff gegossen wird. Der Spielraum am Boden zwischen der Vorform und dem vorgefertigten Kern kann beispielsweise durch Einlegen einer geringen Anzahl von Distanzstücken, wie kleinen Kupferperlen, hergestellt werden. Aufgrund des hohen, in dem Spielraum auftretenden Druckes des flüssigen aushärtenden Kunststoffs, der wie eine Hydraulikflüssigkeit wirkt, findet eine hochmaßgenaue Anpassung des leitfähigen Elektrodenmaterials an die Negativform statt. Zweckmäßigerweise wird der erforderliche Druck hydraulisch aufgebracht, wobei die Hydraulikflüssigkeit von dem flüssigen Kunststoff getrennt ist. Denkbar ist jedoch auch eine mechanische Übertragung des Drucks beispielsweise mit einem Gummikissen und einer Kolben-Zylinderanordnung.Be the production of the electrode according to the invention can with a special, prefabricated core to be worked, un; Electrodes of the highest dimensional accuracy to manufacture. The core can be preformed by any known method. The core according to the invention is preferably produced in the negative form of the electrode. Before the. live the preform in the negative form its inner wall with a Protective layer, preferably in the form of an inserted film, provided, a plastic core is then poured into the negative mold, which after solidification with the protective layer is removed, after which the preform is placed in the negative mold is, in this the plastic core is arranged with all-round play and in The viscous plastic, which later solidifies, is poured into the clearance under pressure. The clearance at the bottom between the preform and the prefabricated core can for example by inserting a small number of spacers, such as small copper beads, getting produced. Due to the high pressure of the liquid hardening plastic that acts like a hydraulic fluid a highly accurate adaptation of the conductive electrode material to the negative shape instead of. The required pressure is expediently applied hydraulically, with the hydraulic fluid is separated from the liquid plastic. Is conceivable but also a mechanical transfer of the pressure, for example with a rubber cushion and a piston-cylinder arrangement.

Nach der Erfindung ist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens durch einen allseitig geschlossenen Raum gekennzeichnet, der als Negativform der Elektrode gestaltet ist und einen Einlaß für die Zuführung von viskosem Kunststoff und einem Anschluß- an eine Einrichtung zur Druckbeaufschlagung des Kunststoffs aufweist.According to the invention is the device for performing the method characterized by a space closed on all sides, which is the negative form of the Electrode is designed and an inlet for the supply of viscous plastic and a connection to a device for pressurizing the plastic having.

Nach der bevorzugten Ausführungsform ist als Einlaß ein von dem Raum abnehmbarer Deckel vorgesehen, in dem ein hydraulisch beaufschlagter Druckraum ausgebildet ist, der einen den Druck auf den Kunststoff übertragenden Abschluß aufweist. Als Abschluß kann eine membranartige Folie vorgesehen sein. Zweckmäßigerweise ist zwischen Deckel und Negativförm eine Druckdichtung angeordnet. Dabei besteht vorzugsweise die Druckdichturig aus dem leitfähigen Material der Ummantelung der Elektrode.In the preferred embodiment, the inlet is one of the room removable cover provided in which a hydraulically acted upon pressure chamber is formed is, which has a pressure on the plastic transferring termination. as A membrane-like film can be provided at the end. Appropriately is between Lid and negative shape arranged a pressure seal. There is preferably the pressure-tight made of the conductive material of the sheath of the electrode.

Die erfindungsgemäße Elektrode zeichnet sich durch hohe Maßgenauigkeit, geringes Gewicht und Preisgünstigkeit aus und es können auch Elektroden für sehr komplizierte Gravurformen hergeSitelSt werden, ohne daß eine weitere spanende Bearbeitung erfórderlich ist.The electrode according to the invention is characterized by high dimensional accuracy, light weight and affordability out and about it can also use electrodes for very complicated engraving forms, without the need for any further cutting Processing is required.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt eine Werkzeuganordnung zum Pressen und Herstellen einer erfindungsgemäßen Werkzeugelektrode. Dabei ist zwischen zwei Deckplatten 9 der Werkzeuganordnung eine Negativform 1 der Elektrode angeordnet. Die Negativform entspricht genau der Gestalt der Fertigelektrode, die Äbmessungen berücksichtigen jedoch das mtwendige UntermaB der Elektrode. Die Deckplatten- 9 der Werkzeuganordnung sind mittels Schraubenbolzen 10 miteinander verbunden, durch die eine Spannung aufgebracht werden kann. Oberhalb der Negativform 1 ist an der oberen Deckplatte 9 anliegend ein Werkzeugoberteil 7, ausgeführt als Deckel, für den allseitig zu schließenden Raum der Negativform angeordnet, das einen Einlaß für die Zuführung einer Hydraulikflüssiugkeit 6 mittig aufweist. Zwischen dem Werkzeugoberteil 7 und der Negativform 1 der Werkzeuganordnung befindet sich eine elastische Trennwand 5, die als Membran arbeitet und die -Hydraulikflüssigkeit 6 von dem Raum, in dem die Elektrode hergestellt wird, trennt.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment described, which is shown in the single figure of the drawing. The drawing shows a tool arrangement for pressing and producing one according to the invention Tool electrode. There is one between two cover plates 9 of the tool assembly Negative shape 1 of the electrode arranged. The negative form corresponds exactly to the shape of the finished electrode, but the dimensions take into account the necessary undersize the electrode. The cover plates 9 of the tool assembly are by means of screw bolts 10 connected to each other, through which a voltage can be applied. Above of the negative mold 1 is an upper tool part resting on the upper cover plate 9 7, designed as a cover, for the space of the negative mold that can be closed on all sides arranged, which has an inlet for the supply of a hydraulic fluid 6 in the middle having. Between the upper tool part 7 and the negative mold 1 of the tool arrangement there is an elastic partition 5, which works as a membrane and the hydraulic fluid 6 separates from the space in which the electrode is manufactured.

Eingelegt in die Negativform 1 ist eine durch Tiefziehen vorgefertigte Kupfervorform 3 und ein ebenfalls vorgefertigter Kunststoffkern 2, der einen hohen Anteil an einem Sandfüllstoff aufweist. Zwischen dem Kern 2 und der Kupfervorform ist in der Zeichnung schwarz aufgezeichnet eine Kunststoffzwischenschicht 4 eingezeichnet. Eine Abdichtung zwischen den einzelnen Teilen der Werkzeuganordnung findet mittels der Druckdichtungen 8 statt, die verhindern, daß Hydraulikflüssigkeit oder fiüssiger Kunststoff nach außen treten können. Als Druckdichtung wird nach dieser Ausführungsform der Erfindung die Ummantelung herangezogen, wozu die Vorform mit einem entsprechenden Kragen 11 versehen ist.Inserted into the negative mold 1 is one which is prefabricated by deep drawing Copper preform 3 and a likewise prefabricated plastic core 2, which has a high Has proportion of a sand filler. Between the core 2 and the copper preform a plastic intermediate layer 4 is drawn in in black in the drawing. A seal between the individual parts of the tool assembly takes place by means of the pressure seals 8 instead, which prevent hydraulic fluid or liquid Plastic can escape. As a pressure seal according to this embodiment the invention used the jacket, including the preform with a corresponding Collar 11 is provided.

Der Ausbau der erfindungsgemäßen Elektrode ist aus der Zeichnung klar ersichtlich. Sie besteht von innen. her aus dem Kern 2, der um den Kern herumgelagerten erstarrten Kunststoffzwischenschicht 4 und der Ummantelung- aus. dem leitfäh-igen Material; Kupfer, das als Vorform 5 in. die. Negativform 1- im Rahmen der Herstellung der Elektrode eingelegt worden war.The expansion of the electrode according to the invention is shown in the drawing clear evident. It exists from within. forth from the core 2, the ones stored around the core solidified plastic intermediate layer 4 and the casing. the conductive one Material; Copper formed as a 5 in. Die. Negative form 1- as part of production the electrode was inserted.

Zur Herstellung der in der Zeichnung dargestellten Elektrode wird in der beschriebenen Werkzeuganordnung tanerhalb der Negativform 1 zuerst der Kunststoffkern 2 hergestellt. Dazu wird die Negativform 1 mit einer Kunststoffolie ausgekleiaet, die einerseits die Innenwandung der Negativform 1 schützt und andererseits die erforderlichen kleineren Abmessungen des Kerns 2 gegenüber den Abmessungen der Negativform 1 herstellt, In die derart ausgelegte Negativform wird sodann ein Epoxydharz, das mit dem Füllmaterial Sand angereichert ist, eingegossen. Anschließend erstarrt das Harz. Nach der Ausbildung des Kerns 2 werden Kern und Folie aus der Negativform 1 entfernt und in ihr die durch Tiefziehen vorgefertigte Verform eingelegt. Die Vorform weist bereits in etwa die Gestalt der fertigen Elektrode auf. Sie besteht aus Kupfer, das später die leitfähige Schicht der Elektrode darstellt. In die Vorform wird nun der Kunststoff kern 2 eingelegt, wobei zum Boden ein Spiel durch untergelegte Distanzstücke (nicht dargestellt) hergestellt wird. In den so vorhandenen allseitigen Spielraum zwischen dem Kern 2 und der Kupfervorform wird nun unter Druck flüssiges Epoxydharz eingegossen, das die Vorform der Gestalt der Negativform genauestens anpaßt, so daß nach dem Aushärten des Epoxydharzes eine hervorragend maßgenaue Elektrode hergestellt ist, die bereits das nötige Untermaß aufweist.To produce the electrode shown in the drawing, In the tool arrangement described, the plastic core is located first within the negative mold 1 2 manufactured. For this purpose, the negative form 1 is lined with a plastic film, which on the one hand protects the inner wall of the negative mold 1 and on the other hand the necessary produces smaller dimensions of the core 2 compared to the dimensions of the negative mold 1, In the negative mold designed in this way, an epoxy resin, which is filled with the filler material Sand is enriched, poured. The resin then solidifies. After the education of the core 2, the core and film are removed from the negative mold 1 and the pre-formed deformation inserted by deep drawing. The preform already has approximately the shape of the finished electrode. It consists of copper, which later becomes conductive Represents layer of the electrode. The plastic core 2 is now inserted into the preform, a game made by spacers (not shown) placed underneath the floor will. In the so existing all-round clearance between the core 2 and the copper preform liquid epoxy resin is now poured under pressure, which forms the preform of the shape the negative mold adapts exactly, so that after the curing of the epoxy resin a an excellent dimensionally accurate electrode is produced, which is already the necessary undersize having.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims

Claims: 1. Tool electrode for electrical discharge machining metallic workpieces, characterized by one with a casing ()) conductive-em material, preferably copper and its alloys, provided with a plastic core (2).

2. Tool electrode na claim 1, characterized in that between the plastic core (2) and the casing ()) an intermediate plastic layer (4) is arranged.

3. Tool electrode according to claim 2, characterized in that the plastic core has a high proportion of a filler such as sand, iron powder, Silizit or similar possesses.

4. Tool electrode according to one of claims 1 - 5, characterized in that that the plastic is an epoxy resin.

5. Process for the production of tool electrodes according to one of the Claims 1 - 4, characterized in that the conductive material - (3) a preform corresponding to the electrode shape is produced, the preform into a exact negative form (.1) of the electrode is placed and with viscous, later solidifying Plastic is filled under pressure.

6. The method according to claim 5, characterized in that the conductive Material (3) is copper or a copper alloy and the preform is deep drawing will be produced.

7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that before inserting the preform into the negative mold (1) its inner wall. with a protective layer, is preferably provided in the form of an inserted film, in the negative form (1) Then a plastic core (2) is poured, which after solidification with the protective layer is removed so that the preform is then inserted into the negative mold (1), in this the plastic core (2) is arranged with all-round play and in the play space the viscous, later solidifying plastic (4) is poured under pressure. 7 -7-

8th. Method according to one of Claims 5 to 7, characterized in that the pressure is applied hydraulically, the hydraulic fluid (6) from the liquid Plastic is separated.

9. Device for performing the method according to one of the claims 5 - 8, characterized by a space closed on all sides, the negative form (1) the electrode is designed and has an inlet for the supply of viscous Plastic and a connection to a device for pressurizing the plastic having.

10.Vorrichtung according to claim 9, characterized in that as an inlet a cover (7) which can be removed from the space and in which a hydraulically operated one is provided is provided Pressure chamber is formed, which transmits the pressure to the plastic Has conclusion.

11.Vorrichtung according to claim 10, characterized in that as a conclusion a membrane-like film (5) is provided.

12.Vorrichtung according to claim 10 and 11, characterized in that a pressure seal (8) is arranged between the cover (7) and the negative mold (1).

15.Vorrichtung according to claim 12, characterized in that the pressure seal (8) consists of the conductive material of the sheath ()) of the electrode.