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Elektrode, insbesondere für die Fein-und Feinstbearbeitung von metallischen
Werkstoffen durch Funkenerosion. Bei der Herstellung von Durchbrüchen oder Aussparungen
in metalischen Werkstoffen mit Hilfe der Funkenerosion werden Elektroden verwendet,
die etwas geringere Abmessungen, z. B. etwas geringere Durchmesser als die herzustellenden
Aussparungen bzw.
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Bohrungen, haben. Um die Arbeit möglichst schnell zu erledigen, verwendet
man starke Ströme, weil diese in der Zeiteinheit viel
Material abtragen.
Hierbei ergeben sich aber nur rauhe Oberflächen. Werden glatte, feine und feinste
Oberflächen verlangt, so ist es dagegen erforderlich, mit geringen Stromstärken
zu arbeiten, die umso geringererden, je feiner die Oberfläche sein soll. Das hat
aber den anderen Nachteil, daß die Arbeit verhältnismäßig viel Zeit erfordert.
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Man hat daher auch schon vorgeschlagen, erst mit einer großen Stromstärke
ein Loch mit rauher Oberfläche und etwas kleinerem als dem Solldurchmesser herzustellen
und anschließend diese Elektrode mit dem entsprechend kleineren Durchmesser gegen
eine Elektrode mit einem entsprechend größeren Durchmesser auszuwechseln, die mit
kleinerer Stromstarke arbeitend das Loch auf den Solldurchmesser mit feiner Oberfläche
erweitert. Hierbei ergeben sich durch das nacheinander notwendig werdende Aus-und
Einspannen der verschiedenen Elektroden Nachteile. Das Aus-bzw.
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Einspannen der Elektroden nimmt nämlich viel Zeit in Anspruch, weil
eine mehr als peinlich genaue Justierung der Folgeelektrode erforderlich ist. Trotzdem
kann es aber noch vorkommen, daß die Folgeelektrode nicht genügend genau eingespannt
wurde, so daß das fertige Werkstück nicht fehlerfrei ist.
| Bei der Herstellung eines funkenerosiv bearbeiteten Werkstückes |
| mit feiner Oberfläche, d. h. mit einer Oberfläche geringer
Ruhig. |
| neuerung |
| keif werden diese Nachteile 3§ gemäß dadurch vermieden, |
| daß die Elektrode wenigstens zwei Teile verschiedener Dimensio- |
| nierung hat, und daß ein Elektrodenteil zum Schruppen und ande- |
| re zum Fein-bzw. Fertigbearbeiten dimensioniert sind. Handelt |
es sich z. B. um die Herstellung eines Loches mit feinster Innenoberfläche,
so kann eine zylindrische Elektrode mit in der Achsrichtung in der Weise abgestuften
Durchmessern verwendet werden, daß der Durchmesser an der Spitze der Elektrode,
mit der die Arbeit begonnen wird, am kleinsten ist und die Durchmesser der sich
daran anschließenden Elektrodenteile zunehmend größer werden. Hierdurch wird es
möglich, daß man mit der Elektrode mit dem kleinsten Durchmesser mit hoher Stromstärke
schnell arbeiten kann und dadurch ein Loch mit rauher Oberfläche aber geringerem
als dem Solldurchmesser erhält, und daß man anschließend mit dem Elektrodenteil
größeren Durchmessers zwar mit geringerer Strom-. stärke arbeitet, aber ein Loch
in der gewünschten Größe mit entsprechend feiner Oberfläche bekommt. Eine solche
Elektrode braucht nur einmal in dem Werkzeughalter eingespannt zu werden.
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Bei der Arbeit kommen die einzelnen Teile der Elektrode beim Vorschieben
der Elektrode in Arbeitsrichtung nacheinander automatisch zur Wirkung. Die einzelnen
Elektroden können aus einem gemeinsamen Werkstück bestehen und zur Erleichterung
der Arbeit
| mit Hinterdrehungen und in den Elektrodenköpfen mit Kanälen
ver- |
| p |
sehen sein, die das Abführen des bei der Arbeit entstehenden Schlammes begünstigen
und dadurch zur besseren Versorgung der Arbeitsspalte zwischen Elektrode und Werkstück
mit dielektrischer Flüssigkeit sorgen. Man kann die Anordnung aber auch so treffen,
daß die Stufenelektrode aus einer Hauptelektrode und einer oder mehreren Hilfs-oder
Vorsatzelektroden besteht, welche ebenfalls automatisch nacheinander beim Vorschieben
der Elektrode in Arbeitsrichtung
| zur Wirkung kommen. |
| Neuerung |
| Gemäß der weiteren MMaßXNg kann die Elektrode aber auch in |
besonderen Fällen aus verschiedenen voneinander isolierten Teilen zusammengesetzt
sein. Diese sind so dimensioniert und mit solchen Abständen voneinander angeordnet,
daß zuerst die Elektrode für das Schruppen, die Startelektrode, und nach einer gewissen
Zeit, während diese Startelektrode noch weiter arbeitet, schon eine Folgeelektrode
zu arbeiten beginnt. Nach einer weiteren Zeitspanne kann eine zweite Folgeelektrode
zu arbeiten beginnen und weiter arbeiten, während die Vorläuferelektroden, also
die Startelektrode und die erste Folgeelektrode, ebenfalls noch arbeiten. Auf diese
Weise wird es ermöglicht, daß alle Elektroden gleichzeitig arbeiten, wodurch die
Arbeitszeit bis zur Fertigstellung des Werkstückes verkürzt wird. Die Abstufung
der einzelnen Durchmesser der Start-und Folgeelektroden richtet sich nach dem Material
des Werkstückes und dem der Elektrode. Dabei ist es möglich, zur Erzielung hoher
Wirtschaftlichkeit bei hoher Feinheit der Werkstück-Oberfläche die Stufenelektrode
aus verschiedenen Materialien herzustellen.
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So kann z. B. die Elektrode aus drei konzentrischen Zylindern bestehen,
von denen der innere, zum Schruppen dienende aus Kupfer, der mittlere zu einer mittleren
Bearbeitung dienende aus
| Messing und der äußere zur Feinbearbeitung aus Stahl sein kann. |
| Weitere Einzelheiten, insbesondere aber auch Merkmale und Vor- |
| Neuerung |
| teile der EXtJül sind der Beschreibung einiger Ausführungs- |
| Neuerung |
| beispiele von Elektroden nach der Irlindlug anhand der Figuren |
1 bis 5 zu entnehmen, die schematische Darstellungen von der Herstellung
von Durchbrüchen, der Einfachheit halber von Löchern, zeigen.
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Gemäß der Fig. 1 wird ein Werkstück 1 mit Hilfe einer Elektrode 2
bearbeitet. Diese hat drei Abstufungen oder Elektrodenteile 4, 5 und 6 mit den Durchmessern
4a, 5a, 6a. Der Elektrodenteil 5 dient zur Erweiterung des Loches durch eine mittelfeine
Bearbei-
| tung und die Abstufung bzw. der Elektrodenteil 6 zur Erweiterung |
| des Loches auf das Pertigmaß und zur Herstellung der gewünschten |
| Feinheit der Oberfläche. Die Abstufung der Durchmesser ist,
um |
| Neuerung |
| das Wesen der Xdeutlich zu machen, mit großen Durch- |
| messersprüngen 4a, 5a, 6a dargestellt. In der Praxis betragen |
| die Unterschiede im allgemeinen nur Bruchteile von Millimetern, |
je weiter man sich der Endbearbeitungsstufe nähert.
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Die beim Herausarbeiten des Werkstoffes abgetragenen Materialteile
wirken schlammbildend. Sie bzw. der Schlamm behindern den Arbeitsablauf. Um diesen
Nachteil zu vermeiden, kann die abgestufte Elektrode mit Hinterarbeitungen oder
Aussparungen 7a bzw.
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7b und Bohrungen 8 zur Ableitung des Schlammes mit den Materialteilen
versehen sein, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist. Diese Ausbildung der Elektrode
hat noch den Vorteil, daß der Strömungwiderstand für das Dielektrikum, d. h. für
die Spülflüssigkeit, kleiner und damit eine bessere Versorgung des Arbeitsspaltes
8a mit frischem Dielektrikum gewährleistet ist. Die Achsen 8b der Bohrungen im unteren
Elektrodenkopf sind schräg zur Achse 8d der Elektrode angeordnet. Beide Achsen bilden
den Winkel 8c
miteinander. Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß
auch der Schlamm unmittelbar vor dem Zentrum der Stirnseite der Elektrode entfernt
wird.
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Anstelle einer Elektrode, bestehend aus einem Schaft mit Abstufungen,
kann man auch eine Elektrode verwenden und sie mit einer oder mehreren Vorsatzelektroden
ausrüsten, vergl. Figuren 3 und 4. Die Figur 3 zeigt eine Elektrode 9 mit einer
Vorsatzelektrode 10. Diese ist mit Gewinde 9a in die Elektrode 9 eingesetzt. Dementsprechend
ist die Entfernung 10b zwischen den Stirnflächen 10c der Vorsatzelektrode 10 und
der Stirnfläche 9c der Hauptelektrode 9 einstellbar. Die Mutter 9b dient als Gegenmutter
zur Sicherung der Lage der Voraatzelektrode.
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Die Figur 4 zeigt eine Elektrode 9 mit zwei Vorsatzelektroden 11 und
12, die entsprechend anders als die Träger-oder Hauptelektrode 9 selbst dimensioniert
sind und abgestufte Durchmesser, ähnlich wie bei der Elektrode der Fig. 1, haben.
Während die Vorsatzelektrode 11 mit Gewinde 9a und Gegenmutter 9b einstellbar befestigt
ist, ist die Bors elektrode 12 mit einem Konus 13 in die Tor elektrode 11 eingesetzt.
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Eine Anordnung mit zwei gegeneinander elektrisch isolierten Elektrodenteilen
zeigt die Fig. 5. Die Startelektrode hat einen Arbeitskopf 14. Ihr Halsteil 15 trägt
die Isolation 16 und die Folgeelektrode 17. Zwischen dem Werkstück 18 und der Elektrodenanordnung
sind Spalte 19 und 20 vorhanden, von denen die Spalte 19
größer
als die Arbeitsspalte 20 sind.
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Das zu dieser Anordnung gehörende elektrische Schaltbild ist in der
Fig. 5 schematisch dargestellt. Der Funkengenerator 21 versorgt über regelbare Kondensatoren
22 und regelbare Induktivitäten 23 die Funkenstrecken 24 und 25 mit Strom.
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Bei allen Ausführungsbeispielen sind Zuführungskanäle usw. für das
Dielektrikum oder die Spülflüssigkeit nicht dargestellt.
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Im allgemeinen genügt es, mit zwei Teilelektroden zu arbeiten, z.
B. mit den Teilelektroden 4 und 5 {Fig. 1). Dabei soll die axiale Länge jeder Teilelektrode
mindestens gleich der Materialstärke des Werkstückes zuzüglich des zu der Bearbeitungsstufe
gehörenden Elektrodenabbrandes.
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Bei der Ausführung nach der Fig. 5 ist der axiale Elektrodenvorschub,
solange nur die Elektrode 14 allein arbeitet, größer als
| in der Zeit, in der die Folgeelektrode 17 mitarbeitet, weil
sich |
der axiale Vorschub hauptsächlich nach der Elektrode der feinsten Bearbeitungsstufe
richtet.
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Man kann auch die Elektrode 17 auf bzw. mit ihrer Isolation 16 zusammen
axial beweglich anordnen und die Steuer-und Antriebsapparatur so ausbilden, daß
beide Elektroden mit voneinander verschiedenen axialen Geschwindigkeiten arbeiten
können.
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5 Figuren 5 Ansprüche