DE19614093A1 - Verfahren zur Herstellung von Senkerodierelektroden - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von Senkerodierelek­ troden nach dem Oberbegriff des 1 Anspruchs.

Um Serienwerkzeuge für Druckgußteile herzustellen werden Stahlblöcke verwen­ det aus denen die Formen herauserodiert werden. Dies geschieht nach einem aufwendigen und langwierigen Verfahren mit Drahtelektroden. Andererseits wer­ den zum Erodieren der Kavitäten Senkerodierelektroden in der Form der Kavitäten verwendet, die aus graphithaltigem Material herausgefräst werden. Bei komplizier­ ten Formen muß jedoch bei spanender Herstellung der Elektroden eine Vielzahl von verschiedenen Elektroden verwendet werden.

Es war die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zu schaffen, mit dem Senkelero­ dierelektroden für die Herstellung von Serienwerkzeugen in einfacher Weise ko­ stengünstig und schnell hergestellt werden können.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1. Das erfindungsgemäße Verfahren geht von einem Urmodell aus, dessen Oberflä­ che so zu behandeln ist, daß sie bereits Serienqualität aufweist. Mit diesem Urmo­ dell wird nun ein zweiteiliger Formblock erstellt, indem das Urmodell mit einer Sili­ conmasse ummantelt wird. Nach dem Aushärten der Masse wird der Block aufge­ schnitten und das Urmodell entnommen.

Mit Hilfe dieser Siliconform müssen nun Wachs- bzw. Kunststoffmodelle erstellt werden, die in Form und Dimensionierung exakt dem Urmodell entsprechen. Dazu wird der Formblock mit heißem, flüssigem Wachs oder Kunststoff abgegossen. Nach dem Abkühlen werden die erstarrten Modelle entformt.

Diese Modelle werden nun zur Erstellung von Feingußformen mit einer kerami­ schen Masse umgossen. Nach dem Aushärten wird das Wachs durch Ausschmel­ zen oder der Kunststoff durch Ausbrennen aus dem Hohlraum der Feingußformen entfernt, die dann mit metallischen Elektrodenwerkstoffen abgegossen werden können.

Nach dem Entformen erhalten die Erodierelektroden beispielsweise durch Feinläp­ pen eine Oberflächenbehandlung, die eine entsprechende Oberflächengüte der mit den Elektroden erodierten Kavitäten in dem Serienwerkzeug gewährleistet.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren führt zu Serienwerkzeugen, deren Herstellkosten weit unter den Kosten von herkömmlich produzierten Serienwerk­ zeugen liegen. Dies ermöglicht auch die Erstellung von Serienteilen zu einem Preis, der unter dem bisher Machbaren liegt.

Als Urmodell läßt sich ein stereolithografisch erstelltes Modell verwenden. Da diese Modelle voll rechnergesteuert angefertigt werden, können sie praktisch ohne Zwi­ schenschritte und ohne Zeitverlust direkt vom Konstruktionsbildschirm aus produ­ ziert werden. Durch bestimmte Algorithmen können auf diese Weise auch Schwindmaße sofort in das Urmodell mit einberechnet werden.

Die Serienqualität der Urmodelloberfläche läßt sich am besten durch Fräsen errei­ chen. Die leicht stufige Oberfläche von stereolithografisch erzeugten Urmodellen kann mit einem 5-Achs-Fräser mit hoher Geschwindigkeit überschliffen werden, so daß dabei mit keiner Einbuße der Genauigkeit gerechnet werden muß.

Das Umgießen des Urmodells erfolgt vorteilhaft unter Vakuum. Hierdurch ergibt sich ein schneller Gußvorgang, bei dem ein blasenfreies Ausgießen auch kleiner Ecken und Hinterschneidungen sichergestellt ist.

Besonders vorteilhaft wirkt es sich aus, wenn die fertigen Feingußformen ebenfalls unter Vakuum mit dem Elektrodenwerkstoff abgegossen werden. Auf diese Weise ist keine besondere Technik und kein besonderes Material zur Herstellung der Feingußformen notwendig. Bei herkömmlichen Abgüssen müssen diese Formen luftdurchlässig sein, um sicherzustellen, daß eingeschlossene Luft nach außen entweichen kann. Wird jedoch unter Vakuum abgegossen, können die Feinguß­ formen in einfacher Weise durch Umgießen der Modelle mit keramischer Schlic­ kermasse erstellt werden. Um auch hier eine glatte Oberfläche ohne Luft­ einschlüsse zu erzielen, geschieht dies in vorteilhafter Weise ebenfalls unter Va­ kuum.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen und werden durch die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels eingehend erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vakuumkammer für die Gießvorgänge,

Fig. 2 ein zum Erzeugen der Siliconform bestücktes Gestell und

Fig. 3 ein zum Vergießen von Elektrodenwerkstoff in die Feingußformen bestücktes Gestell.

Ein druckfester Kessel 1 ist mit einer Türe 2 versehen, in die eine Glasscheibe 3 eingesetzt ist. Auf dem Kessel 1 befindet sich eine Pump- und Steuereinheit 4. An dem Kessel 1 ist ein Bedienfeld 5 mit Anzeigedisplay 6 angebracht. Das Bedien­ feld 5 ist über eine flexible Leitung 7 mit der Pump- und Steuereinheit 4 verbunden. Von der Steuereinheit führt eine weitere Leitung 8 durch die Wand des Kessels 1 zu einem Steckverbinder 9 im Innern des Kessels. Die Pumpe ist durch nicht sicht­ bare Leitungen und Ventile mit dem Kesselinnenraum verbunden.

Im Innenraum des Kessels 1 befindet sich das Gestell 10. In diesem Gestell sind Leitungen zu mehreren Anschlußmöglichkeiten 11, 12, 13 für elektrische Geräte verlegt. Diese Leitungen münden in ein Kabel 14, das über einen weiteren Steck­ verbinder 15 mit dem Steckverbinder 9 gekoppelt werden kann. Über dieses Kabel werden sowohl die Versorgungsspannung als auch Steuersignale übertragen.

Weiterhin sind an dem Gestell 10 verstellbare Befestigungseinrich­ tungen 16, 17, 18 zur Aufnahme der benötigten Gerätschaften vorgesehen. In die­ sem Ausführungsbeispiel sind eine Schwenkeinrichtung 19, ein damit verbundenes Rührwerk 20 und ein ebenfalls mit der Schwenkeinrichtung verbundenes Rührge­ fäß 21 gezeigt. Weiterhin sind noch ein Trichter 22 und eine Wärme- und Halteplat­ te 23 für die Form 24 angebracht. Das Gestell 10 ist zum leichten Be- und Entladen der Vakuumkammer mit Rollen 25 versehen.

Fig. 2 und Fig. 3 zeigen andere Bestückungen, die bei der Erläuterung des Verfah­ rens noch ausführlich beschrieben werden.

Wurden auf stereolithografischem Weg ein Urmodell erstellt, so besteht sehr oft der Wunsch möglichst schnell und preiswert entsprechende Modelle zu fertigen. Hierzu muß kostengünstig ein Musterwerkzeug erstellt werden. Zuerst wird eine negative Form des Urmodells angefertigt. Das Gestell 10 wird zu diesem Zweck in vorteilhafter Weise entsprechend Fig. 2 bestückt. Auf den Halter 16 wird ein Form­ kasten 26 gestellt, in dem das Urmodell in bekannter Weise aufgehängt ist. Auf die Befestigungseinrichtung 17 wird eine Dosierpumpe 27 aufgesteckt, die die Gieß­ komponenten entsprechend dosiert, mischt und dem Formkasten 26 zuführt. Die Gießkomponenten sind in den Behältern 28, 29 bevorratet, die ebenfalls an weitere Befestigungseinrichtungen angesteckt sind.

Das fertig bestückte Gestell 10 wird in den Kessel 1 eingefahren und der Steck­ verbinder 15 mit dem Steckverbinder 9 gekoppelt. Darauf wird die Vakuumkammer geschlossen und der Innenraum evakuiert. Nach Aufbau des Vakuums wird die Dosierpumpe 27 in Betrieb gesetzt und der Formkasten 26 mit aus den Komponen­ ten zusammengemischtem Material gefüllt. Das in dem Formkasten aufgehängte Urmodell wird dadurch blasenfrei von dem Material umschlossen. Nach dem Füll­ vorgang kann die Tür 2 nach kürzester Zeit geöffnet und das Gestell zum Aushär­ ten herausgefahren werden. Die Vakuumkammer steht daher sofort für andere Anwendungen zur Verfügung.

Die entformten Formblöcke, die auch als Urform oder Urwerkzeug angesehen wer­ den können, werden dann genauso wie das Urmodell in Formkästen aufgehängt und wiederum in der Vakuumkammer mit Keramikmasse umgossen. Um Dampf­ blasenbildung im Vakuum zu vermeiden, empfiehlt es sich in diesem Fall unter Kühlung zu rühren und evtl. mit Kühleinrichtungen zu arbeiten.

Ein für den Metallguß bestücktes Gestell ist in Fig. 3 gezeigt. Die aus der Kera­ mikmasse hergestellte Feingußform, aus der ein Formblock der Urform bereits ausgeschmolzen oder ausgebrannt wurde wird in das beheizbare Gefäß 30 ge­ stellt. Der dargestellte Trichter 31 ist Bestandteil der Feingußform. Über der Öff­ nung des Trichters 31 ist ein beheizbares Gießgefäß 32 mit einer Schwenkeinrich­ tung am Gestell 10 befestigt. Beim Vergießen von schwer oxidierbaren Metallen kann der Aufheiz- und Verflüssigungsvorgang außerhalb der Kammer vollzogen werden; bei leicht oxidierbaren Metallen sollte dies bereits im Vakuum geschehen. In jedem Fall sollte wieder unter Vakuum vergossen werden.

Das Entformen der gegossenen Musterwerkzeuge braucht nicht weiter beschrie­ ben zu werden, da es seit langem hinreichend bekannt ist.

Nachdem die mit den Musterwerkzeugen hergestellten Modelle ausgetestet wur­ den, wird die Konstruktion entsprechend optimiert und ein neues Urmodell erstellt. Mit der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung läßt sich das Urmodell mit Silicon umgießen. Nach dem Aushärten wird der Formblock aufgeschnitten und das Urmodell ent­ formt.

In ähnlicher Weise können mit Hilfe der Siliconform durch Abgießen in der Vaku­ umkammer nun Wachs- oder Kunststoffmodelle hergestellt werden, die mit dem Urmodell praktisch identisch sind.

Die Feingußformen werden dann durch Umgießen der Modelle mit einer kerami­ schen Schlickermasse oder mit Gips erzeugt.

Nach dem Ausschmelzen oder Ausbrennen wird in die Feingußformen in einer Vorrichtung nach Fig. 3 der Elektrodenwerkstoff abgegossen.

Mit den so entformten Elektroden lassen sich die Serienwerkzeuge schnell und kostengünstig erodieren.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Senkerodierelektroden für die Erstellung von Druck- oder Spritzgußwerkzeugen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Schritte:

• a) Herstellen eines Urmodells mit einer Oberfläche in Serienqualität,
• b) Herstellung einer Siliconform durch Umgießen des Urmodeils mit flüssi­ gem Silicon, Aufschneiden des ausgehärteten Siliconblocks und Ent­ nahme des Urmodells aus dem Hohlraum,
• c) Herstellung von ausbrennbaren oder ausschmelzbaren Modellen durch Abgießen der Siliconform mit flüssigem Kunststoff oder Wachs,
• d) Herstellung von Feingußformen durch Ummanteln der Kunststoff- oder Wachsmodelle mit einer keramischen Masse oder Gips und Ausbrennen bzw. Ausschmelzen der Modelle nach Aushärten der Formen,
• e) Abgießen der Feingußformen mit Elektrodenwerkstoff und Entformen nach dem Auskühlen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Urmodell stereolithografisch erstellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflä­ chengüte des Urmodells durch Fräsen erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umgießen des Urmodells unter Vakuum erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgießen der Silikonform mit flüssigem Wachs unter Vakuum erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wachsmo­ delle unter Vakuum mit einer keramischen Masse umgossen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feingußfor­ men unter Vakuum abgegossen werden.