DE2159423A1 - Verfahren zur Herstellung einer Metallform - Google Patents

Description

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MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA, Tokyo , Japan

Verfahren zur Herstellung einer Metallforra ™

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Metallform durch elektro-chemische oder elektro-erosive Bearbeitung von zwei Formhälften mit einer Elektrode von vorgegebener Gestalt,

Es ist bekannt, Metallformen für verschiedene Formzwecke herzustellen, indem man die Oberfläche einer Metallform von Hand oder mit Hilfe einer Maschine eingraviert und sodann die eingravierte Fläche schleift oder poliert, so daß mit der so hergestellten Form Formkörper hoher Qualität hergestellt werden können» Derartige herkömmliche Verfahren sind jedoch sehr zeitraubend. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten wurden bereits vorgeschlagen, derartige Metallformen durch elektrische Bearbeituugsverfahren herzustellen ₉ wie si. B· durch elektro-erosive Bearbeitung oder durch elektrolytische Ätzbearbeitung. Bei derartigen elektrischen Bearbeitungsverfahren ist es jedoch schwierig, die Ausnehmung der oberen Formhälfte mit der Ausnehmung der unteren Form— hälft« befriedigend in Entsprechung zu bringen und die Verbindungsfläche der beiden Formhälften genau zu arbeiten,

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da die obere Formhälfte und die untere Pormhälfte getrennt bearbeitet werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Metallform durch, elektro-erosive oder elektro-chemische Bearbeitung zu schaffen, bei dem die Gestalt der einen Formhälfte genau an die Gestalt der anderen Formhälfte angepasst ist und bei dem die hergestellten Formhälften im Bereich der Berührungsfläche genau aufeinander passen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man in einer ersten Bearbeitungsstufe die erste Formhälfte mit der Elektrode bearbeitet, worauf man unter Ausbildung einer zusammengesetzten Elektrode die Elektrode von vorgegebener Gestalt in die in der ersten Bearbeitungsstufe gebildete Ausnehmung der ersten Formhälfte einsetzt und in zweiter Bearbeitungsstufe die zweite Formhälfte mit der zusammengesetzten Elektrode bearbeitet.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß hergestellte Metallform;

Fig. 2 bis h Querschnitte zu den verschiedenen Bearbeitungsstadien bei der Herstellung einer Metallform gemäß Fig. 1 und

Fig. 5 bis 8 Querschnitte verschiedener BearbeitungsStadien für die Herstellung einer Metallform andersartiger Gestalt.

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Im folgenden soll zunächst auf die Figuren 1 bis k Bezug genommen -werden. Dabei trägt eine erste Metallformhälfte, wie z. B. die obere Metallformhälfte, d. h« eine Formhälfte, deren Ausnehmung normalerweise im wesentlichen abwärts zeigt, das Bezugszeichen 1, während das Bezugszeichen 2 eine zweite Formhälfte bezeichnet, welche als Basisformhälfte dient und deren Ausnehmung normalerweise im wesentlichen nach oben weist« Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Trennlinie oder eine Linie, welche der Kontur der Berührungsfläche zwischen der oberen Formhälfte 1 und der unteren Formhälfte 2 folgt. In den Figuren 3 und k ist eine Elektrode k mit einer ge- "

wünschten Gestalt dargestellt. Diese Elektrode ist zunächst beweglich an einem Halter 5 befestigt und dient dazu, in der Formhälfte 2 eine Ausnehmung 6 von vorbestimmter Gestalt zu bilden. Sodann wird diese Elektrode teilweise in die Ausnehmung 6 der Formhälfte 2 eingesetzt und die obere Formhälfte wird an dem Halter 5 befestigt, so daß sie mit diesem bewegt werden kann und durch die Elektrode geformt werden kann. Im folgenden sollen die Bearbeitungsstufen für die Herstellung der Metallform anhand der Figuren 2 bis k im einzelnen erläutert werden.

Die erste Stufe ist in Fig. 2 dargestellt» Die obere Form- ä hälfte ist mit dem Halter 5 mittels eines geeigneten Bindemittels verbunden und steht elektrisch in Verbindung mit einem Gerät zur Durchführung eines elektro-erosiven Bearbeitungsverfahrens. Die untere Formhälfte 2 dient als Werkstück und wird nach einem herkömmlichen elektro-erosiven Verfahren bearbeitet, wobei die obere Formhälfte 1 als Elektrode dient und zur Ausbildung einer Trennfläche 3 dient. Bei dieser Stufe werden die Tarennlinien 3 an. der oberen Formhälfte 1 und an der unteren Formhälfte 2 vollständig und genau aufeinander abgestimmt.

Die zweite Stufe ist in Fig. 3 dargestellt. Eine Elektrode k

von geeigneter Gestalt wird mit einem geeigneten Bindematerial mit dem Halter 5 verbunden und die Basisformhälfte · oder die untere Formhälfte 2 dient als Werkstück und wird mit dem gleichen elektro-erosiven Verfahren, welches^auch bei der ersten Bearbeitungsstufe angewandt wird, bearbeitet, wobei eine Ausnehmung 6 entsteht. Falls das Anbringen der Elektrode k am Halter 5 bei dieser Stufe auf Grund der Gestalt der Elektrode Schwierigkeiten macht, so kann die Elektrode k unter Verwendung einer Legierung mit einem niedrigen Schmelzpunkt mit dem Halter 5 verbunden werden. Nach Durchführung der zweiten Bearbeitungsstufe wird die Elektrode h vom Halter 5 getrennt, was z, B. durch Erhitzen der niedrigschmelzenden Legierung erfolgen kann.

Die dritte Bearbeitungsstufe ist in Fig. h dargestellt. Die Elektrode h 1st in die Ausnehmung in der unteren Formhälfte 2, welche in der zweiten Bearbeitungsstufe gebildet wurde, eingesetzt und mit einem Bindematerial mit der unteren Formhälfte verbunden. Andererseits ist nunmehr die obere Formhälfte 1 mit dem Halter 5 verbunden und die obere Formhälfte 1 dient nun als Werkstück. Sie wird nach herkömmlichem elektro-erosiven Verfahren mit der Elektrode h bearbeitet. Dieses Verfahren wird fortgesetzt_f bis die Trennlinie 3 geformt wird. Das verwendete Bindematerial sollte elektrisch leitfähig und leicht entfernbar sein, so daß nach der Bearbeitung der Formhälften diese keine Reste des Bindemittels aufweisen.

Als Bindematerial kann man z, B, einen Binder vom Aoryltyp ve runden, welcher zur unmittelbaren Verbindung unter Druck führt. Dabei stellt das Bindematerial eine teilweise Verbindung her und es entsteht ein Kontakt zwischen den Metallflächen. Bei einer anderen Ausführungsform kann man zwischen der Elektrode k und der unteren Formhälfte 2 einen teilweisen Spalt ausbilden und sodann in den Spalt 6 einen Binder füllen.

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Zur Trennung der Elektrode 4 von der unteren Formhälfte in einer dritten Sttife eignen sich, die folgenden Maßnahmen, Zunächst einmal kann man die Elektrode h und die untere Pormhälfte 2 durch Klopfen voneinander trennen. Andere Methoden zur Entfernung der Elektrode h umfassen das Anbringen eines Bolzens an derselben, das Erhitzen der unteren Pormhälfte 2 und der Elektrode h zur Bewirkung einer Trennung auf Grund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung oder auoh die Auflösung des Bindematerials mit einem Lösungsmittel.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können in bestimmten Fällen spezielle Probleme auftreten. So kann z. B. eine Elektrode mit besonderer Gestalt erforderlich; sein» oder die Elektrode kann bei ihrer Herstellung leicht zerbrochen ader deformiert werden» Diese kann insbesondere während der zweiten Stufe der Fall sein, wenn die Elektrode recht dünn ist nttu z« B. eine Dicke von G »5 mm - t ,0 mm aufweist, was ζ» B« bei Metallfarmen für das Ausformen von Plastikmaterialien der Fall sein kann»

Bei der Atisführttngsforni gemäß dan Figuren 5 bis S sind dieselben £rttndslegenden Bauteile vorhanden,, nämlich eine obere FormJtälfte 1 und eine untere F©rmhälf"te 2 mit, einer Trennlinie 3 dazwischen^ sowie eine Elektrode % aus Graphit^ Kupfer oder dergleichen, welche mit einem beweglichen. Halter 5 verbunden ist und in. der' Mötallform einen. Arbeitsspalt ausbildet· In. diesem Fall hat die bewegliche Elektrode k ntir in demjenigen Ohetrfläahenbereich 7 eine vorhestimmte Gestaltj welcher dom Werkstück gegenüberliegt» Die anderen Otter fläche aber ei ehe S haben eine beliebige Form.

In einer ersten Stufe wird die ober· Formhälfte 1i mit dem H*lt»r 5 verbunden,, wozu .ein. geeigneter Binder dient· Biese obere *'ortBh«ilfte wird sodann elektrisch mit einem Gerät zur Durohfi£hruing einer βlektr©-erolivet* Bearbeitung verbunden· BIe untere Fonnhälfte 2 dient als Werkstück und

wird mittels eines elektro-erosiven Bearbeitungsverfahrens geformt, wobei die obere Formhälfte 1 als Arbeitselektrode dient, wie in Pig. 5 dargestellt. In dieser Bearbeitungsstufe werden an der oberen Formhälfte 1 und an der unteren Formhälfte 2 Trennlinien 3 ausgebildet, welche einander vollständig entsprechen.

Sodann wird die Elektrode k_f welche nur in dem dem Werkstück gegenüberliegenden Bereich der Oberfläche 7 eine vorbestimmte Gestalt aufweist, mit dem Halter 5 mittels eines Bindematerials verbunden, wie in Fig. 6 dargestellt. Die untere Formhälfte 2 dient als Werkstück und es wird das gleiche elektro-erosive Bearbeitungsverfahrens wie bei der ersten Bearbeitungsstufe durchgeführt, wobei ein Bearbeitungsspalt 6 entsteht. Wenn die Form der Elektrode h eine Befestigung derselben an dem Halter 5 erschwert, so kann zum Anbringen der Elektrode k an dem Halter 5 vorzugsweise eine Legierung mit einem niedrigen Schmelzpunkt dienen. Nach Beendigung der zweiten Bearbeituirtgs stufe wir dl die Elektrode h durch Erhitzen der niedrig-schmelzendem Legierung von dem Halter 5 getrennt.

In der nachfolgenden in Fig. 7 illustrierten Stufe wird die abgetrennte Elektrode 4 in. den Spalt 6 oder in dia losnelimung 6 dar unterem Fonnhälfte 2 eingesetzt und mit einem Bindematerial befestigt· Ein. gewünschter Bereich S der Oberfläche der Elektrode 4_f welcher der mit der unteren Farmhälfte 2 verbundenen Oberfläche entgegengesetzt ist, wird durch Schaben, Schleifen oder andere geeignete Yerfahren bearbeitet· Auf diese Meise ist es möglich, eine Elektrode von geeigneter Gestalt lierzustelleu_r welche eine geringe Dicke von etwa 0,5 Him - 1_tO min aufweist, ohne daß es zu einer Beschädigung oder Deformation icotHrot.

In der vierten Bear be itungs stufe, welche in Fig· S dargestellt ist, wird die zusammengesetzte Struktur mis der unteren

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Metallformhälfte 2 und der in der dritten Stufe bearbeiteten Elektrode k als Bearbeitungselektrode für die Bearbeitung der oberen Metallformhälfte 1 mittels herkömmlicher elektro-erosiver Bearbeitungsverfahrenverwendet. Diese Bearbeitung "wird durchgeführt, bis die Trennlinie 3 ausgebildet ist. Nach diesem elektro-erosiven Bearbeitungsverfahren wird die Elektrode k entfernt.

Bei den oben beschriebenen Verfahren wird die Elektrode von der unteren Formhälfte getrennt. Obwohl bei den genannten Ausführungsfortnen des erfindungsgemäßen Verfahrens nur eine ^j elektro-erosive Bearbeitung beschriebenvurde, so ist es jedoch auch möglich, etwa eine herkömmliche elektrolytische Bearbeitung anzuwenden. Beispiele für eine derartig* herkömmliche elektrolytische Ätzbearbeitung sind in dem US-Patent 3.058»895 angegeben.

Wie oben erläutert wurde, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine erste Formhälfte elektrisch bearbeitet, indem man eine Elektrode von geeigneter Gestalt verwendet. Diese Elektrode wird sodann in die Ausnehmung der ersten Formhälfte eingesetzt und eine zweite Formhälfte wird elektrisch bearbeitet in-dem man eine zusammengesetzte Elektrodenstruktur verwendet, welche aus der genannten Elektrode und der ersten ™ Metallformhälfte gebildet ist. Dabei werden die Gestalten der ersten Metallformhälfte und der zweiten Metallformhälfte genau aufeinander abgestimmt und die Trennflächen der beiden Metallformhälften passen genau zusammen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß bei Ausbildung der Trennlinie zwischen der ersten Metallformhälfte und der zweiten Metallformhälfte in einer ersten Stufe eine Basisfläche gebildet wird. Demgemäß ist während der zweiten Bearbeitungsstufe die Bearbeitungstiefe sehr genau einstellbar, wobei eine Metallform von hoher Maßgenauigkeit in einfacher Weise hergestellt werden kann.

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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist inabesondere bemerkenswert bei der Herstellung von Metallformen mit einer komplizierten Trennlinie, obwohl das erfindungsgemäße Verfahren auch schon bei der Herstellung von Metallformen mit unkomplizierten Trennlinien vorteilhaft anwendbar ist.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung einer Metallform durch elektrochemische oder elektro-erosive Bearbeitung von zwei Forme hälften mit einer Elektrode von vorgegebener Gestalt, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer ersten Bearbeitungsstufe die erste Formhälfte mit der Elektrode bearbeitet, worauf man unter Ausbildung einer zusammengesetzten Elektro de die Elektrode von vorgegebener Gestalt in die in der ersten Bearbeitungsstufe gebildete Ausnehmung der ersten Formhälfte einsetzt und in zweiter Bearbeitungsstufe die zweite Formhälfte mit der zusammengesetzten Elektrode bearbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

man zuvor die erste Formhälfte unter Verwendung der zweiten Formhälfte als Elektrode bearbeitet,

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode verwendet wird, welche in dem der ersten Formhälfte zugeordneten Bereich eine vorgegebene Gestalt aufweist, wobei der Bereich nicht vorgegebener Gestalt nachdem Einsetzen der Elektrode in die in der ersten Bearbeitungsstufe gebildeteAusnehmung unter Ausbildung einer für die zweite Bearbeitungsstufe erforderlichen Gestalt bearbeitet wird.

h. Verfahren nach einem der Ansprüche Ibis 3f dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode mit einer Legierung mit einem niedrigen Schmelzpunkt mit einer Halterung verbunden wird.

Il W H 7 Λ Ι Π K

5« Verfahren nach, einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode beim Einsetzen in die in der ersten Bearbeitungsstufe gebildete Ausnehmung mit einem Bindemittel vom Acryltyp mit der ersten Formhälfte verbunden wirdo

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