DE2008943A1

DE2008943A1 - Erosionselektrode sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Erosions elektroden

Info

Publication number: DE2008943A1
Application number: DE19702008943
Authority: DE
Inventors: Paul 1000 Berlin Sobanski
Original assignee: SOBANSKI PAUL WERKZEUGBAU
Current assignee: SOBANSKI PAUL WERKZEUGBAU
Priority date: 1970-02-26
Filing date: 1970-02-26
Publication date: 1971-09-09

Description

Eros ionse le ktrode sowie Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Erosionselektroden Gegenstand der Erfindung sind Erosionselektroden sowie Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Erosionselektroden für Maschinen zur elektrischen Metallbearbeitung wie beispielsweise für Funkenerosionsmaschinen und für Maschinen zur lelektrochemischen Erosion.
Die elektroerosiven Arbeitsverfahren werden zwar in großem Umfang angewandt.
Die Herstellung von hierzu benötigten Erosionselektroden, ins besondere Für dreidimensionale Formwerkzeuge bereitet jedoch noch beträchtliche Schwierigkeiten.
Als Elektroden für die elektroerosive Bearbeitung werden Bleche aus Kupfer oder Formteile aus Graphit benutzte Bei den Formelektroden aus Graphit bzw. den galvanisch hergestellten Elektroden ergeben sich z.B. folgende Nachteile: Die Herstellung der Formelektrode aus Graphit ist sehr aufwendig, da stufenlos gesteuerte, schnellaufende Kopierfräsmaschinen mit spez. Absaugan lagen erforderlich sind.
Darüber hinaus ist nach dem Kopierfräsen der Formetektroden aus Graphit ein bekanntlich sehr lohnintensives Nachtuschieren erforderlich.
Bei der Herstellung von Formelektroden aus Graphit im Preßverfahren unter Beimischung von Bindemitteln ist eine sehr stabile und damit aufwendige Form notwendig, in die die Graphitmasse gepreßt werden muß. Im Anschluß an dieses Pressen muß der Graphitblock gebrannt werden. Die dabei auftretenden Schrumpfungen können zu Maßabweichungen führen. Zu diesem Nachteil kommt ein weiterer Nachteil der Graphitelektrode, nämlich der im Verhältnis zur Elektrode aus Kupferblech erhöhte Verschleiß an der Elektrode beim-Erodieren.
Weiterhin ist bekannt, Erosionselektroden aus Kvpfer auf galvanischem Wege herz uste I len .
Diese Elektroden haben den Nachteil, daß sie im Vergleich zu Elektroden aus Kupferblech einen größeren Verschleiß und eine längere Herstellungszeit haben.
Aufgabe der Erfindung ist es, Erosionselektroden und Verfahren sowie Vorrichtungen zur Herstellung solcher Erosionselektroden zu schaffen, welche die Nachteile der erwöhnten Erosionselektroden nicht haben.
Die Erfindung bezieht sich daher auf Erosionselektroden, insbesondere auf Schruppelektroden, die vorzugsweise dreidimensionale Arbeitsstirnflächen oder Arbeitskonturen haben und bei der funkenerosiven bzw. elektrochemischen Metallbeorbeitung verwendet werden.
Die Erfindung besteht darin, daß a. die Erosionselektrode aus vielen parallel zueinander gerichteten Ebktrodenelementen, z.B. blanken Elektrodenstiften, z.B. Profilstäben besteht, b. die Elektrodenelemente mit Hilfe von Spannmitteln zu einem Elektrodenpaket zusammengefaßt sind, daß sie dicht aneinander liegen und dadurch elektrisch leitend miteinander verbunden sind, c. die Elektrodenelemente im Elektrodenpaket derort gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß die Summe ihrer Stirnarbeitsflöchen eine Fläche bildet, die dem Negativ einer Modellfläche entspricht.
Dabei kann es für die Stabilität des Elektrodenpakets vorteilhaft sein, Druckausgleichsplatten zwischen dem Elektrodenpaket und dem Spannmittel, z.B. einem Spannrahmen anzuordnen.
Die Erosionselektrode kann ein- oder auch mehrkanolig ausgebildet sein. Eine solche mehrkanalige Erosionselektrode besteht dann aus mehreren Elektrodenpaketen.
Die einzelnen Elektrodenpakete einer solchen mehrkana ligen Erosionselektrode haben zweckmäßigerweise ein gemeinsames Spannmittel1 also z.B. einen gemeinsamen Spannrahmen. Sie sind voneinander durch kolierwönde und vom gemeinsamen Spannmittel durch eine weitere Isolierung elektrisch getrennt.
Die Erosionselektrode nach der Erfindung kann in ein und demselben Elektrodenpaket Elektrodenelemente, also Elektrodenstifte oder Profilstabe mit verschiedenen Querschnitten enthalten. Elektrodenelemente mit großem Querschnitt können an den Stellen verwendet werden, an denen die Modellfläche horizontal oder nur schwach gegen die Horizontale geneigt ist. Je stärker die Neigung der Modellfläche gegen die Horizontale ist, umso geringer ist der Querschnitt der Elektrodene lemente.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Elektrodenelemente runde Querschnitte haben, wenn also als Elektrodenelemente runde Stäbe oder Drahtstifte verwendet werden zum Eros ionse le ktrodena ufba u .
Die Erosionselektrode wird gemäß der weiteren Erfindung dadurch hergestellt,daß das Modell eine Grundfläche bildet, auf welche die einzelnen Elektrodenelemente zunächst lose nebeneinander einzeln oder zu mehreren mit ihren Stirnflächen aufgesetzt und durch Rütteln bzw. Schütteln zum Elektrodenpaket zusammengebracht bzw. zusammengefaßt und anschließend durch Anbringen des Spannmittels zum Elektrodenpaket zusammengespannt werden. Dabei kann es vorteilhaft sein und die Arbeit wesentlich erleichtern, wenn die in der Hauptsache aus dem Modell und dem die Profilstäbe aufnehmenden Spannmittel bestehende Vorrichtung in eine Schräglage, z. B. in einen Winkel von 300 gegenüber der Horizontalen gebracht wird und die Elektrodenelemente in entsprechender Schräglage in den Spcnf.-rahmen eingelegt werden.
Die Vorrichtung zur Herstellung solcher Erosionselektroden besteht im wesentlichen aus einem Gestell zur Aufnahme des Modells und aus einem Gestell zur Aufnahrre und Montage von Elektrodenelementen in senkrechter bzw. annähernd senkrechter Lage zur Modellflöche.
Das Montagegestell kann als Spannmittel ausgebildet sein und nach der Beendigun der Montagearbeit als Spannmittel verwendet werden.
Die runden Stiftelemente für Schruppelektroden haben vorzugsweise 2 bis 4 mm Durchmesser.
Als Spannmittel können Spannbänder verwendet und vorzugsweise in der Mitte des Elektrodenpakets angeordnet werden.
Die Elektrodenelemente können beispielsweise aus Kupfer, Messing, Zink, Aluminium, Wolfram und Silber bestehen und beliebige Querschnittehaben.
Die besten Arbeitsergebnisse wurden mit Stiften mit Rundquerschnitt erzielt.
Die erfindungsgemöße Anordnung vermeidet nicht nur die oben genannten Nachteile, sondern sie hat darüber hinaus auch noch die folgenden Vorteile: a. Besonders hohe Arbeitsgeschwindigkeit; b. durch gute Wärmeaufnahme und -leitung des aus den Elektrodenelementen gebildeten Kupferblockes kein Verziehen der Elektrode; c. die beim Erodieren entstehenden Gase durch Verbrennen des Kohlenwasserstoffes an der Arbeitsstelle können durch die Öffnungen zwischen den einzelnen Stiften entweichen und daher keinen Druck im Arbeitsspalt erzeugen.
Das garantiert einen stabilen Maschinenlauf; d. durch die erwähnten Zwischenräume kann außerdem der Erodierschlamm - unterstützt durch die Timerbewegung" der Maschine - aus dem Arbeitsspalt entweichen; e. durch den Aufbau der Elektrode aus einzelnen Elektrodenelementen ist mehrkanaliges Erodieren ohne Mehraufwand an Arbeit und Hilfsmitteln möglich. Es ist lediglich eine Isolierfolie erforderlich, die die einzelnen Stiftpakete untereinander und zum Spannrahmen elektrisch trennt.
Mehrkanaliges Erodieren reduziertdieArbeitszeit bedeutend und erhöht die Oberflächenoüte gegenüber vergle ichswe iser Ampere leistung beim einkanaligen Erodieren. ,, Außerdem ermöglicht dieses Verfahren die Ausnutzung der vollen Generator leistung.
Dadurch wird bei hohen Stromstärken und großer Abtragungsmenge eine relativ gute Oberfläche erreicht und der Verschleiß an der Elektrode reduziert.
Die Erfindung wird durch einige schematisch dargestellte Beispiele näher erläutert.
Den Figuren 1 bis S und der folgenden Beschreibung der Figuren sind weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung zu entnehmen: Bei der Figur 1 ist mit (1) das Modell bezeichnet. Die Kontur (2) des Modells entspricht der Form des Fertigteiles.
Die Kontur (2') der Elektrodenelemente, der Stifte (3)ist ein Negativ der Fertigte ilkontur.
Durch den Spannring (4) und die Druckplatten (5) und (5') wird das aus den Elektrodenelementen bestehende Paket durch Anziehen der Schrauben (6) zusammengehalten0 Um die Lage der Elektrodenelemente (3) an die Kontur (2) des Modells (1) anzupassen, kann es zweckmäßig sein eine Vorrichtung 20 zu verwenden, auf der Modell (1) und Spannrahmen (4) übereinander fixiert sind. Beide Teile können gegenüber der Waagerechten um eine Achse 21 gekippt werden, um ein Umfallen der Stäbe bei der Montage zu verhindern. (Vgl. Fig. 6) Der Spannrahmen mit dem Elektrodenpaket kann nach Fertigstellung nach oben aus der Montagevorrichtung herausgezogen werden, wobei die Schrauben 6 durch den Schlitz 22 herausgeführt werden können Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Stiftpaket in Seitenansicht beim Erodieren einer schrägen Form. Die Elektrodenelemente (3) erzeugen am Werkstück (7) eine geschruppte Fläche in Treppenform (8), deren Abmessung von den Durchmessern der Elektrodenelemente abhängigist Die Sollkontur ist durch die Linie (9) angegeben.
Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 2. Der Funkenspalt (10) lateral und (11) frontal sowie der Kantenverschleiß (12) entsprechen einer Schruppeinstellung am Generator der Funkenerosionsmaschine. Die Elektrodenelemente (3) werden durch das Erodieren an den Kanten (12) abgetragen.
Beim Verwenden von runden Elektrodenstäben weiden die Zwickel zwischen den Elektrodenstöben infolge des Funkenspaites 10 abgetragen, Dieser Vorgang ist in Fig. 4 dargestellt, bei der drei Elektrodenstübe in der Draufsicht gezeigt sind.
Die jeweiligen Funkenspalte 10 sind mit eingetragen, so daß ihr Überschneiden erkennbar ist. Da die Größe der Funkenspalten von den Betriebsbedingungen wie beispielsweise Frequenz und Stromstärke abhängen, kann die Zwickelbildung , die in Fig. 4 mit 0,1 mm dargestellt ist, völlig vermieden werden.
Die Figur 5 zeigt, wie ein aus den Elektrodenelementen bestehendes Paket unterteilt sein kann, um mehrkanolig erodieren zu können.
Die elektrischen AnschlUsse (13), (14) und (15) speisen die durch die Isolation (16) elektrisch voneinander getrennten, aus den Elektrodenelementen 6estt'nLncc-n Pakete 17, 18 und 19.
Die Isolation (16') trennt die Pakete von den Druckplatten (5) bzw. (5') c<: nicht dargestellten Spannrahmens Duch eine entsprechende Wahl des Durchmessers der einzelnen Elektrodenst@@@@@ und durch eine entsprechende Wahl bzw. Anpassung der Generotorstromsterke bzw. der Frequenz kann der Feinheitsgrod der herzustellenden Oberflöcken cewählt bzw. vorausbestimmt werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt dcrin, daß die Verbindung der Elekrlodenelemente (3) beispielsweise mit Hilfe der Spannmittel (4,5,6) lösbar i;+, so daß die Elektrodenelemente mehrfach wiederverwendbor sind.

Claims

Patentansprüche

1. Erosions-, insbesondere Schruppelektrode, vorzugsweise mit einer dreidimensionalen Arbeitskontur bzw0 Arbeitsstirnfläche für funkenerosive bzw. elektrochemische Metallbearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß a. die Erosionselektrode aus vielen parallel zueinander gerichteten Elektrodenelementen, z.B. blanken Elektrodenstiften, Profilstäben (3) besteht, b. die Elektrodenelemente mit Hilfe von Spannmitteln (4) zu einem Elektrodenpaket zusammengefaßt sind, daß sie dicht aneinander liegen und dadurch elektrisch leitend miteinander verbunden sind, c. die Elektrodenelemente im Elektrodenpaket derart gegeneinander axial versetzt angeordnet sind, daß die Summe ihrer Stirnarbeitsflächen (2') eine Fläche bildet, die dem Negativ (2) einer Modellfldche entspricht (Fig. 1).

2. Erosionselektrode nach dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Druckausgleichsplatten (5 bzw. 5t) zwischen dem Elektrodenpaket und dem Spannrahmen (4) angeordnet sind (Fig.1).

3. Erosionselektrode nach einem oder mehreren der anderen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrkanalig ausgebildet ist (Fig. 5).

4. Erosionselektrode nach einem oder mehreren der anderen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elektrodenpakete der mehrkanaligen Erosionselektrode ein gemeinsames Spannmittel (Spannrahmen (5) ) haben und voneinander durch Isolierwände (16) und vom gemeinsamen Spannmittel (5) durch eine Isolierung (16') elektrisch getrennt isoliert sind (Fig. 5).

5. Erosionselektrode nach einem oder mehreren der anderen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein und dasselbe Elektrodenpaket Elektrodenelemente mit nach Form und/ oder Größe verschiedenen Querschnitten enthält.

6. Erosionselektrode nach einem oder mehreren der anderen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrodenelemente blanke Stäbe, Stifte, insbesondere Drahtstifte mit rundem Querschnitt, verwendet sind.

7. Verfahren zur Herstellung von Erosionselektroden, insbesondere von Schruppelektroden nach einem oder mehreren der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modell (1) eine GrundFläche bildet, auf welche die einzelnen Elektrodenelemente mit ihren Stirnflächen zunächst lose nebeneinander einzeln oder zu mehreren aufgesetzt und durch Rütteln bzw. Schütteln zum Elektrodenpaket vereinigt und anschließend durch Anbringen eines Spannm itte ls zum Elektrodenpaket zusammengespannt werden.

8. Verfahren nach dem Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen aus dem Modell und dem die Elektrodenelemente aufnehmenden Spannmitteln bestehende Vorrichtung in eine Schräglage, z. B.

in einen Winkel von 300 gegenüber der Horizontalen gebracht und die Spannvorrichtung geöffnet wird und daß die Elektrodenelemente in cntspechender Schräglage in die Spannvorrichtung eingelegt werden.(Fig.6(20,21) ) 9. Vorrichtung zur Herstellung von Erosionselektroden nach einem oder mehreren der anderen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus einem Gestell 20 zur Aufnahme von Modell (1) und Spannrahmen (4) besteht und daß das Gestell um eine Drehachse (21) geschwenkt werden kann.

10. Vorrichtung nach dem Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannmittel (4) als Montagehilfe ausgebildet ist.

11. Erosionselektrode nach einem oder mehreren der anderen Patentanspruche, dadurch gekennzeichnet, daß die runden Erosionselektrodene lemente für Schruppelektroden vorzugsweise 2 bis 4 mm Durchmesser haben.

12. Erosionselektrode nach einem oder mehreren der anderen Patentonspruche, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannmittel an Stelle des Spannrnhmens 4 ein oder mehrere Spannbänder verwendet werden.