DE2313167A1

DE2313167A1 - Aus pulverfoermigen materialien vorgeformte elektrode fuer elektroentladebearbeitung (elektrochemische erosion), bzw. funkenerosion

Info

Publication number: DE2313167A1
Application number: DE19732313167
Authority: DE
Inventors: Joerg-Hein Dipl Ing Walling
Original assignee: WALLING JOERG HEIN DIPL ING
Current assignee: WALLING JOERG HEIN DIPL ING
Priority date: 1973-03-13
Filing date: 1973-03-13
Publication date: 1974-09-26

Description

Aus pulverförmigen Materialien vorgeformte Elektrode für Elektroentldebearbeitung (elektrcchemische Erosion) , bzw. Funkene-rosion.
Die Erfindung betrifft eine aus pulverförmigen Materialien vorgeformte Elektrode für Eiektroentladebearbeitung und/oder Funkenerosion. Mit derartigen Elektroden werden elektrisch leitende Werkstücke erodierend bearbeitet, wobei die Elektrode bereits die fertige Kontur aufweist. Auf diese Weise können teuere Kopierrnaschinen und -Werkzeuge gespart und eine größere Flexibilität der Produktion erzielt werden. Ein Kriterium dieses Verfahrens stellt jedoch die Herstellung der mit der gewünschten Werkstückkontur versehenen Elektroden -also der Bearbeitungswerkzeuge- dar. Allgemein in Gebrauch sind Massivelektroden, die entsprechend der erforderlichen Herkstückkontur meist spanabhebend bearbeitet sind.
Diese spanaDhebende Bearbeitung stellt jedoch ebenfalls wieder einen teueren und zeitraubenden Arbeitsgang dar.
In der DOS 21 § 055 wird vorgeschlagen, die Elektrode aus Graphitpulver in einer zementgebundenen Modellform unter Verwendung eines wärmehärtenden Harzbindemittels vorzuformen, in der Form thermisch auszuhärten und sodann bei Temperaturen bis zu 2760 OG in inerter Gasathmosphäre zu brennen. Hier treten zwar nicht die hohen Kosten für die Bearbeitung der Elektrode aus, jedoch ist der Auf .and für die Formherstellung und vor allem für das Brennen der grünen Elektroden ein ebenfalls erheblicher.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es> eine Elektrode zu schaí6lerln die schnell und einfacn herzustellen ist, eine hohe Flexibilität in ihrer Oberflächengestaltung ermöglicht und mit geringem technischem und finanziellem AufTand zum Einsatz gebracht werden kann.
Gelost wird diese Aufgabe durch eine Elektrode, die aus pulverförmigen, elektrisch leitenden Materialien und einem crackbaren Bindemittel in einer nach üblichen Formverfahren hergestellten Sleisterform ausgeformt wird, die elektrisch leitfähigen, pulverförmigen Materialien in der ausgeformten Elektrode elektrisch leitende Brücken bilden, das Bindemittel beim Einsatz der Elektrode als beispielsweise Funkenerodierwerkzeug während des Bearbeitungsprozesses crackt, Dabei dieser Bearbeitungsprozess vorzugsweise in einem fluiden Dielektrikum abläuft und das Dielektrikum abgetragenen Werkstaff und Bindemittelrückstände aus dem Bearbeitungsspalt zwischen Werkstück und Elektrode entfernt. Durch diese erfindungsgemäßen Ausgestaltungen können Bearbeitungselektroden jeder ausformbaren Kontur in leicht und schnell herstellbaren Neisterformen aus Holz, Gips, Kunststoff, Metall oder ähnlichem gefertigt werden und sofort, d.h., ohne aufwendige Nacharbeiten eingesetzt werden.
Als elektrisch leitfähiges Material ist es gemäß der Erfindung vorgesehen Kupferpulver, NupferlegierunOen in Pulverform und/oder Gemische aus Kupferpulver und anderen Metallpulvern zu verwenden. Als weitere Ausgestaltungsart ist Graphitpulver und/oder Gemische aus Graphitpul ver und Metallpu lver vorgesehen. Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit der Elektroden sieht die Erfindung den Zusatz hoehschrlelzender Netalle wie beisp:elsweise Wolfram, Molybdän, Chrom, Vanadium, Tantal oder ähnliche vor.
Zur Herstellung der Elektroden ist es vorgesehen, diese durch Rütteln und/oder Pressen zu verdichten und die elektrisch leitfähigen Pulvermaterialien in eine brückenbildende Lage zu bringen. Der dazu notwendige Aufwand ist gering und ohne Schwierigkeiten durchführbar.
Eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Elektrode sieht vor, diese während des Bearbeitungsprozesses zu kühlen wodurch ihr Verschleiß gering gehalten wird und diese Kühlung durch den Crackenergiebedarf des Bindemittels erfolgt.
Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Elektrode sieht vor, diese mit einer Einsenkbegrenzung zu versehen. Die Einsenkbegrenzung ist leicht und ohne großen zusätzlichen Aufwand am äußeren Rand der Elektrode anbringbar und besteht aus einer elektrisch merklich wenigen leitenden Zischenschicht, vorzugsweise aus einer, in bestimmten Grenzen druckbeständigen Kunststoffolie.
Weiterhin ist es gemäß der Erfindung vorgesehen, die Elektrode mit einem Unter- bzw. Übermaß zu versehen und dieses Unter- bzw. Übermaß durch eine in die tieisterforrn eingebrachte Auftragsschieht zu bemessen. Durch diese Maßnahme lassen sich aus ein und derselben Meisterform sehr leicht Elektroden mit den unterschiedlichsten Unter- bzw. Ubermaßen aus formen; die das Unter- bzw. Übermaß darstellende Schicht ist leicht und sc1rr'1l anbringbar und aus.qechselbar und wird gemaß einer weiteren Ausführung durch Kunststoffolien unterschiedlicher Dicke dargestellt. Die das Unter-bzw. Übermaß darstellende' Kunststoffolie ist beispielsweise in bekannter Weise durch Vakuum-Tiefziehen in die Meisterform einbringbar.
Nach einer weiteren Ausführung ist es vorgesehen, die Arbeitsgeschwindigkeit der Elektrode durch den prozentualen Bindemittelanteil zu steuern, wobei ein geringer, beispielsweise um 3 Vol.- liegender Bindemittelanteil eine heftige und ein höherer, beispielsweise um 8 Vol.-% liegender Bindemittelanteil eine sanfter Erosion auslöst.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist es vorgesehen, die Elektrode mit Entlüftungsbohrungen zu versehen und damit den Spalt zwischen Elektrode und Werkstück einfach und vorteilhaft zu entlüften und den gegen die Elektrode bzw. das Werkstück gerichteten Druck beim Bearbeitungsprozess gering zu halten, wodurch auch' die Elektrodenhalterungen und Führungen für eine geringere Kraft ausgelegt werden könnten.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen die Elektroden selbstentlüftend zu gestalten dadurch, daß der Bindemittelanteil gering und die Verdichtung des Elektrodenmaterials nicht zu hoch ist. Durch die Körnung des Pulvers karni man die Porösität des Elektroder:aterials sehr genau einstellen. Die Erstlüftung des Bearbeitungsspaltes erfolgt dabei durch das poröse EletrodenmatcrIal.
Eine weitere Ausgestaltung betrifft das Spülen des Bearbeitungsspaltes mit dem Dielektrikum bzw. mit einem Elektrolyten; dieses erfolgt bei der erfindung'sgemäßen Elektrode direkt durch das poröse Elektrodenmaterial wodurch ein gleichmäßigerer Bearbeitungsspalt ermöglicht wird und eine Nachbearbeitung des Werkstückes an den Stellen des Spülbohrungen hinfällig wird.
Eine weitere Ausführung der Elektrode gemäß der Erfindung sieht vor, diese in grünem und/oder gebrauchtem Zustand nachformbar zu machen; beispielsweise ist eine spanabhebende oder eine spanlose Nachbearbeitung durchführbar. Dadurch ist stets eine optimale Konturenschärfe der Erodierung gewährleistet. Weiterhin ist es vorgesehen gebrauchte, beispielsweise Schrupp-Elektroden für einen nachfolgenden ArbeitsganO, beispielsweise ein Schlichten oder Feinschlichten, durch thermische Erweichung des Bindemittels nachformbar zu machen und diese Nachformung in der Meisterform vorzunehmen. Diese Nachformung läßt sich erfindungsgemä.ß auch dadurch erreichen, daß das Bindemittel durch ein entsprechendes Lösungsmittel an der nachzuformenden Fläche erwei eht wird, die Nachformung in der Meisterform durchgeführt wird und das Lösungsmittel durch Trocknen, beispielsweise auch im Vakuum wieder entfernt wird. Auf diese Weise läßt sich der notwendige Elektrodenbestand verringern und eine günstige Ausnutzung sowohl der Neisterformen als auch der Elektroden erzielen, auch wird eine notwendige Nacharbeit der erodierten Werkstücke durch die paßgerecht Feinschlichtung auf ein Minimum reduziert.
Als weitere Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, die Elektrode aus einem halbzeugartigem Vormaterial herzustellc-n. Es ist auf diese Weise möglich gröbere Serien von Elektroden T!i-ç7tschaI7tlicil zu fertigen in dem das Elektroden-Rohmaterial zentral zu einem grünfesten in gewünschter gleise gemischten Vormaterial verarbeitet artrd und sodann gemäß einem weiteren f4erkmal durch Erweichen des Bindemittels in einen umformfähigen Zustand versetzt und in diesem durch bekannte Umformverfahren in die Meister form gebracht und in dieser ausgeformt wird.
Eine' weitere vorteilhafte Ausgestaltung gemäß der Erfindung sieht vor, Elektroden aus halbzeugartigen Vormaterialien zusammenzusetzen, wobei die halbz eugartigen Vormaterialien verklebt werden und die Klebefuge kleiner als der Bearbeitungsspalt ist. Die Klebeschicht selbst kann die einzelnen halbzeugar tigen Vormaterialteile voneinander isolieren. Sie ermöglicht nach einer weiteren Ausführung jeweils getrennte Stromzuführung und eine genaue Steuerung der Erosionsleistung nach den während des Bearbeitungsprozesses gerade erodierenden einzelnen Elektrodenelementen.
Die Klebeschicht ist ebenfalls wie das Bindemittel crackbar und sie kann wiedererweichbar sein was die gesamte Elektrode nachformbar nach einer Meisterform macht; bei nicht oder noch nicht erweichendem Bindemittel im Vormaterial erweichbare Klebeschichten ermöglichen die Herstellung von Paketelektroden, bei denen die einzelnen Vormaterialteile nachformbar und wiederverwendbar sind.
In den beiliegenden Zeichnungen sind Ausfülzrungsbeispiele der Erfindungsgemäßen Elektrode und ihre Herstellung dargestellt, die im folgenden näher beschrieben werden.Die Abbildungen zeigen im einzelnen: Abb. 1 : Vergrößerter Ausschnitt einer Elektrode ohne Bindemittel; Abb. 2 : vergrößerter Ausschnitt einer Elektrode mit normalem Bindemittelanteil und großer Brückenbi ldung; Abb. 5 : vergrößerter Ausschnitt einer Elektrode mit erhöhtem Bindemittelanteil und geringer Brückenbildung; Abb. 4 : zu fertigendes Werkstück; Abb. 5 : als Elektrode ausgebildetes Werkzeug zur Fertigung eines Werkstückes nach Abb. 4 ; Abb. 6 : schematische Darstellung einer Fertigtingsvorrichtung für Elektroden nach Abb. 5 ; Abb. 7 : Vorrichtung nach Abb. 6 mit die Meisterform stützender Halterung; Abb. 8 : Elektrode mit Begrenzung der Eindringtiefe bei der Bearbeitung; Abb. 9 : Vorrichtung nach Abb. 6 mit durch eine Folie vorgegebenem Untermaß; Abb.10 : aus halbzeugartigem, stabförmigem Vormaterial erstellte Elektrode; hbb.11 : durch Elektrode nach Abb.10 gefertigtes Werkstück; Abb.12 : aus plattenförmigem Vormaterial erstellte Elektrode im Rohzustand mit Meister form; Abb.15 : nachgeformte Elektrode nach Abb.12 ; Abb.14 : teilweise dargestellte Anschlußskizze für Elektroden aus Vormaterial; Abb.15 : Werkstück mit Elektrode nach Abb. 14 hergestellt.
Bei dem in Abb.1 gezeigten stark vergrößerten Ausschnitt aus einer Elektrode 8 sind die schematisch dargestellten Pulverteilchen 2 des elektrisch leitfähigen Materials über Brücken 1 miteinander verbunden. Zwischen der Elektrode 8 und dem Werkstück 4 ist ein Bearbeitungsspalt 6 existent, in dem die Werkstoffabtragung erfolgt.
Zwischen den Pulverteilchen 2 liegt, wie Abb.2 zeigt, das Bindemittel 5 und zwar sodaß immer noch eine gewisse Porösität 3 und Amine Brückenbildung 1 gewährleistet ist. Abb.) zeigt einen hohen Anteil an Bindemittel 5; hier ist die Bildung von Brücken 1 sehr stark reduziert.
In Abb.4 ist ein fertiges Werkstück 4 mit seiner zubearbeitenden Kontur 7 schematisch dargestellt, während Abb.5 eine Elektrode 8 mit der der Werkstückkontur 7 entsprechenden Werkzeugkontur 9 zeigt.
In Abb.6 ist eine Elektrodenfertigungsvorrichtung 13 schematisch dargestellt; dabei wird auf die Meisterform 12 ein Aufnehmer 11 aufgesetzt, mit der lose geschütteten Pulver-Bindemittelmischung für die spätere Elektrode 8 gefüllt und mit einem Stempel 10 verdichtet; die Verdichtung kann jedoch auch in jeder anderen Art erfolgen, so beispielsweise durch Rütteln oder Schlickergießen. Zur gleichzeitigen Abstützung der Meisterform 12 ist in Abb.7 ein die Elektrode 8 und die Meisterform 12 überdeckender Aufnehmer 11t dargestellt, der auf einer Grundplatte 14 steht.
In Abb.8 ist eine Ausführungsform der Elektrode 8 mit Begrenzung der Eindringtiefe in Form einer elektrisch isolierenden Folie 15 dargestellt und Abb .9 zeigt eine Fertigungsvorrichtüng nach Abb.6 bei der beispielsweise das für eine Schrupp-Bearbeitung erforderliche Untermaß in Form einer Einlage 16 in die Meisterform 12 eingelegt ist. Für die Entlüftung der Meister form 12 beispielsweise beim Erstellen der Einlage 16 durch Vakuum-Tiefzienen von Folien ist die Bohrung 17 vorgesehen.
Bei der in Abb.10 dargestellten Ausführungsform besteht die Elektrode 8 aus stabförmigem Vormaterial 18 welches in den Fugen 19 miteinander verklebt ist.
In Abb.12 ist eine aus plattenförmigem Vormaterial 20 über der Meisterform 12 roh zusammengesetzte und in den Fugen 19 verklebte Elektrode 8 dargestellt, die eine stufenartige Vorkontur 21 der Kontur 7 der Meisterform 12 zeigt. Mit dieser Ausführung läßt sich die Werkstückkontur 7 bereits grob vorarbeiten.
Die Elektrode 8 nach Abb.12 kann auch, wie Abb.15 zeigt durch Erweichen des Vormaterials und der Klebeschicht auf die Werkzeugkontur 9 der Meisterform 12 gebracht werden. Der Kleber kann dabei isolierend sein und damit auch nach der Nachformung getrennte Stromzufuhr zu den einzelnen Vormaterialteilen 18,20 ermöglichen.
In Abb. 14 ist eine derartige Elektrode 8 dargestellt, bei der die einzelnen Elektrodenelemente 18 bzw. 20 getrennte Stromzuführungen 22 bzw. 22 besitzen. Abb. 15 zeigt das entsprechende Werkstück 4, bei dem die Werkzeugkontur 7 mit der Elektrode nach Abb.14 erstellt wird.
Anhand der oben beschriebenen Abbildungen wird die Herstellungsweise, Funktion und Arbeitsweise der Erfindung im folgenden näher erläutert: Die Elektroden 8 werden im allgemeinen aus' elnem-Gemisch aus elektrisch leitendem Pulver 2 und. einem Bindemittel 5 hergestellt. Zur Herstellung dieses Gemisches gibt es mehrere Verfahren, vori denen hier.' zur Erläuterung einige näher beschrieben werden sollen: Liegt das Bindemittel 5 im nicht gehärteten Zustand in fester Form vor, so kommt es beispielsweise als Pulver zum Einsatz, wobei zur Erzielung einer--gleichmäßigen Bindemittelverteilung in der Elektrode 8 die Körnung des Bindemittels kleiner oder gleich der Körnung des elektrisch leitenden Pulvers sei und beide Pulverarten 2 und 5 dann in trockener Form vorgemischt werden. Dabei ist wegen des im allgemeinen unterschiedlichen spezifischen Gewichtes der Pulverarten besondere Sorgfalt angebracht. Bei der weiteren Verarbeitung können sich die elektrisch leitenden Brücken 1 direkt ausbilden, während das Bindemittel 5 zwischen die elektrisch leitenden Pulverteilchen 2 fließt und die Verbindung der Pulverteilchen bewirkt.
Es ist ebenfalls möglich das im nicht gehärteten Zustand in fester Form vorliegende Bindemittel in einem Lösungsmittel aufzulösen, dieser Lösung das elektrisch leitende Pulver 2 zuzusetzen und dann das Lösungsmittel wieder zu entfernen, wobei darauf geachtet werden muß, daß das Bindemittel ,5 nicht schon zur Wirkung kommt. Es sind dabei vorzugsweise reaktive Lösungsmittel einzusetzen. Die elektrisch leitfähigen Pulverteilchen werden bei Gemischherstellungsweise mit einem dünnen Film. des Bindemittels 5 überzogen. Bei der weiteren Verabeitung muß dieser Film des Bindemittels 5 teilweise verformt werden und damit fließen, um die Ausbildung der elektrisch leitenden Brücken 1 zu ermöglichen.
Liegt dagegen das Bindemittel 5 im nicht gehärteten Zustand in flüssiger bzw. zähvlskoser Form vor, so kann die Mischung mit dem elektrisch leitenden Pulver 2 direkt erfolgen, wobei gegebenenfalls bei zu hoher Viskosität des Bindemittels 5 oder bei so geringem Bindemittelanteil, daß das Gemisch sonst zu trocken wird> einfache oder auch reaktive Lösungsmittel zugesetzt werden können, die nach Herstellung des Gemisches ganz oder teilweise wieder entfernbar sind.
Der bei den beiden letztbeschriebenen Methoden der Herstellüng des Gemisches aus elektrisch leitfähigem Pulver 2 und Bindemittel 5 vorzugsweise Einsatz reaktiver Lösungsmittel ist deshalb von besonderem Vorteil, da das Lösungsmittel nicht vollständig entfernt werden muß, sondern die nicht entfernten Lösungsmittelbestandteile bei der Härtung des Bindemittels 5 in dieses integrierend mit aufgenommen werden. Das setzt jedoch eine genaue Überwachung des gesamten Herstellungsprozesses voraus, um eine einheitliche Bindemittelmatrix in der Elektrode 8 und damit auch gleichmäßiges Bearbeitungsverhalten zu erzielen.
Bei Verwendung von Bindemitteln, die aus mehreren Komponenten bestehen, setzt man vorzugsweise die gleichen Verfahren zur Herstellung des Gemisches ein, wie sie bei einkomponentigen Bindemitteln angewendet werden, nur daß man für jede einzelne Komponente ein entsprechendes Vorgemisch, gegebenenfalls unter Verwendung einfacher oder reaktiver Lösungsmittel, hergestellt, wobei diese einzelnen Vorgemische erst unmittelbar vor der Formung der Elektrode 8 untereinander gemischt werden.
Eine weitere IIerstellungsmöglichkeit besteht-darin die Mischung erst in der ausgeformten Elektrode 8 durchzuführen, indem man die Elektrode 8 aus dem elektrisch leitfähigen Pulver 2. als Grünling ohne Bindemittel formt und den so gewonnenen Elektrodengrünling-nach einem der bekannten Tränkverfahren, beispielsweise auch unter Vakuums mit dem Bindemittel 5 ß gegebenenfalls auch mit dem in einem Lösungsmittel gelösten Bindemittel 5 kalt oder warm tränkt und das Bindemittel anschließend zum Härten bringt.
Dabei wird das zum Tränken. verwendete Bindemittel 5 vorzugsweise mit reaktiven Lösungsmitteln versehen.
Das Härten und damit das Abbinden der elektrisch leitfähigen Pulverteilchen 2 erfolt bei den Bindemitteln vorzugsweise kalt oder unter dem Einfluß von Wärme.
Dabei kann das Bindemittel 5 anschließend wiedererweichbar sein. Bei Verwendung von in Lösungsmitteln gelösten Bindemitteln erfolgt das Härten des Bindemittels vorzugsweise nach gänzlichem oder teilweisem Entzug des Lösungsmittels durch chemische oder physikalische Reaktion.
Liegt nun zu einem Werkstück 4 eine entsprechende Meisterform 12 vor, so kann die Elektrode 8 beispielsweise in einer Vorrichtung 15 nach Abb.6 aus dem vorher vorbereiteten elektrisch leitfähigem Pulver-Bindemittel-Gemisch abgeformt werden. Der Bindemittelanteil ist dabei vorzugsweise gering wodurch die einzelnen elektrisch leitenden Pulverpartikel 2 elektrisch leitende Brücken 1 ausbilden. Dazu ist im allgemeinen ein Verdichten des Gemisches erforderlich, das beispielsweise bei thermisch. aushärtendem Bindemittel 5 durch Druck während der Erwärmung, bei kalthärtendem Bindemittel 5 beispielsweise durch Druck, Rütteln, Stampfer oder beispielsweise unter Verwendung von einfachen oder reaktiven Lösungsmitteln in vorzugsweise größeren Mengen durch Schlickergießen und anschließendem Abziehen des Lösungsmittels erfolgt.
Die Herstellung des elektrisch leitfähigen Pulver-Bindemittel-Gemisches ist dabei auch bei der Herstellung der Elektrode 8 in einer Vorrichtung nach Abb.7 während der Ausformung der Elektrode 8 dadurch beispielsweise möglich, daß man zunächst das elektrisch leitfähige Pulver 2 auf die Meisterform 12 aufträgt und danach das Bindemittel 5 auf das elektrisch leitende Pulver 2 schichtet bzw.
gießt. Bei der anschließenden Ausformung der Elektrode 8 muß das Bindemittel 5 in eine niedrig viskose Form gebracht werden, die die Durchdringung des elektrisch leitfähigen Pulvers 2 mit dem Bindemittel 5 ermöglicht.
Bei Einsatz von Meisterformen 12 mit niedriger Standfestigkeit oder bei zu niedrig viskosem Bindemittel 5 kann beispielsweise eine Vorrichtung 15 nach Abb.7 von Vorteil sein, bei der der Aufnehmer 11t einer Deformation der Meisterform 12 vorbeugt, bzw.
ein Auslaufen des beispielsweise niedrigviskosen Bindemittels 5 vermeidet.
Der Bindemittelanteil 5 in der ausgeformten und gehärteten Elektrode 8 kann so gering sein, daß bei entsprechender Grobkörnigkeit des elektrisch leitenden Pulvers 2 eine so große Porösität vorliegt, daß durch die Hohlräume 5 durch die Elektrode 8 selbst der Bearbeitungsspalt 6 von den während de Bearbeitung entstehenden Gasen bzw. Dämpfen entlüftet werden kann, oder aber bei erforderlicher Spülung des Bearbeitungsspaltes 6 für das Dielektrikum bzw. den Elektrolyten durchlässig ist, und so eine gleichmäßige Spülung des Bearbeitungsspaltes und ein Entfernen der Bearbeitungsrückstände aus dem Bearbeitungsspalt ermöglicht. Konventionell wird das durch entsprechende Bohrungen in der Elektrode 8 angestrebt.
Die beispielsweise auch beschriebenen Herstellungsweisen der Elektroden 8 bieten den Vorteil sehr hoher Abrormgenauigkeit bei der Nachformung der Meiste-rstücke 12, so daß sich auch großflächige Elektroden beispielsweise in Form von Schalenelektroden nahezu formfehler frei herstellen lassen, die überdies den Vorteil bieten, durch ihr niedrigeres spezifisches Gewicht gegenüber üblichen Elektrodenmaterialien, leichter handzuhaben zu sein.
Derartige Elektroden 8 sind weiterhin beispielsweise sehr gut nacharbeitbar, und spanabhebend oder spanlos, was sich sowohl bei Anderungen als auch bei einem Nachformen ungebrauchter oder aber vorzugsweise gebrauchter Elektroden als besonder günstig erweist.
Dabei muß bei einer spanlosen Nachformung das Bindemittel 5 entweder thermisch oder durch Lösungsmittel erweichbar sein. Vor allem bei bereits zum Schruppen beispielsweise, oder zum Vorschruppen gebrauchten Elektroden kann es dabei vorteilhaft sein, die Flächen der Elektrode die bereits am Bearbeitungsprozess beteiligt waren, vor dem Nachformen durch spanabhebende Nacharbeit in geringem Ma3e abzutragen, beispielsweise auch durch Sandstrahlen.
Im allgemeinen liegt zwischen der Meisterform 12 und der Elektrode 8 beim Ausformen eine Trennmittelschicht damit ein sauberes Entformen der Elektrode 8 ermöglicht wird. Setzt man diese Trennmittelschicht beispielsweise nur in dem eigentlichen Arbeitsbereich der Elektrode 8 ein, so kann mit Hilfe des Bindemittels 5 an der Elektrode 8 eine Einsenkbegrenzung 15 angebracht werden, wie dies z.B. Abb.8 zeigt.
Diese Einsenkbegrenzung 15 in Form einer isolierenden und weitgehend druckbeständigen Kunststoffolie schützt einmal die nicht zu bearbeitenden Werkstückflächen und ermöglicht es weiter bei Erreichen eines vorgegebenen Druckes zwischen Werkstück 4 und Elektrode 8 den Bearbeitungsprozess zu beenden. Eine derartige Einsenkbegrenzung kann auch nachträglich angebracht werden und kann beispielsweise auch aus Kunststoffhalbzeug beliebiger Form bestehen.
Üblicherweise werden die Elektroden 8 mit Unter- bzw.
Übermaßen>welche den Abmessungen des Bearbeitungsspaltes 6 entsprechen, versehen. Diese Unter- bzw.
Übermaße werden bei der beschriebenen Elektrodenherstellung vorzugsweise dadurch erzielt, daß die Meisterform 12 beispielsweise als Vakuum-Tiefziehform für Kunststoffolien ausgebildet wird, wobei die sich anschließend ergebende Foliendlcke der Einlage 16 den Unter- bzw. Übermaßen entspricht. Derartige die Unter- bzw. Ubermaße darstellende Einlagen oder Auflagen 16 können jedoch auch auf andere Weise und aus anderen Materialien erstell.t werden.
Bei größeren Elektroden kann es vorteilhaft sein> diese aus entsprechendem halbzeugartigem Vormaterial beispielsweise aus Platten zu fertigen, die z.B. nach den oben genannten Herstellungsverfahren erstellt werden und die bei der Herstellung der Elektroden 8 durch Erweichen nachformbar gemacht werden können, und damit den Meisterformko'nturen angepaßt werden können.
Weiterhin lassen sich Elektroden 8 aus entsprechendem halbzeugartigem Vormaterial 18 gemäß Abb. 10 zusammensetzen, wobei vorzugsweise eine Verklebung der Vormaterialteile angebracht ist. Die Klebefuge 19 muß dabei kleiner oder gleich dem Bearbeitungsspalt 6 sein. Auch bei derartigen Elektroden 8 ist eine spanende oder spanlose Nacharbeit möglich, jedoch zur groben Vorarbeit nicht erforderlich, sodaß die'verwendeten Vormaterialteile nach einem Lösen nur der Klebefugen wiederverwendbar sind.
Setzt man beispielsweise eine Elektrode 8 aus entsprechendem Vormaterial 20 gemäß Ab.. 12 grob über der Meisterform 12 zusammen, so läßt sich der Elektrode 8 die genaue Werkzeugkontur 9 durch nachformende Bearbeitung geben, wie dies Abb. 15 zeigt. Dabei kann natürlich eine entsprechende Unter- bzw. Übermaßbearbeitung ebenfalls durch eine Einlage 16 erfolgen.
Die Nachformung selbst wird vorzugsweise dadurch erzielt, daß sowohl das Bindemittel 5 als auch der verwendete Klebstoff thermisch erweichbar sind. Als weitere Möglichkeit sei beispielsweise die Erweichung durch Lösungsmittel angeführt.
Wenn der Klebstoff isolierend ist, lassen sich Paketelektroden nach Abb.14 herstellen, bei die Vormaterialien 18 und 20 gesonderte, Stromzuführungen 22 und 22t besitzen, und zwar getrenn, je nachdem wann sie im Laufe der Bearbeitung in Eingriff kommen. Dadurch läßt sich die Maschinenleistung automatisch erhöhen bzw. erniedrigen, um so die elektrische Belastung der Elektrode pro Flächeneinheit konstant bzw. annähernd konstant zu halten. Dabei erreicht man optimale Bearbeitungszeiten. Beim Funkenerodieren wird damit außerdem der Elektrodenverschleiß geringer.
Bei der Arbeitsweise der Elektroden ist zu unterscheiden , für welches Verfahren sie eingesetzt werden.
So arbeiten beispielsweise die Elektroden 8 beim elektrochemischen Erodieren, bzw. beim elektrolytischen Abtragen problemlos solange man darauf achtet, daß das Bindemittel 5 bzw. der verwendete Klebstoff in dem Elektrolyten nicht lösbar bzw. quellbar ist.
Dagegen laufen beim Einsatz der Elektroden zum Funkenerodieren mehrere Prozesse gleichzeitig ab: Duch die durch das Dielektrikum zwischen Elektrode 8 und Werkstück 4 sich ausbildenden und verlöschenden Funken wird sowohl der Werkstoff des Werkstückes als auch der Werkstoff der Elektrode abgetragen, und die Rückstände vom Dielektrikum aus dem Funkenspalt getragen. Durch die statistische Verteilung der Funkenüberschläge wird die gleichmäßige Abtragung erzielt, die jedoch auch die Elektrode verschleißt. Daher ist die Verwendung mehrerer Elektroden bzw. die Nachformung gebrauchter Elektroden erforderlich. Die Zahl der notwendigen Elektroden ist dabei jeweils von der Verschleißfestigkeit des Elektrodenmaterials abhängig. Dabei hat sich gezeigt, daß beispielsweise hochschmelzende Metalle im allgemeinen eine sehr gute Verschleißfestigkeit aufweisen. Da die Verwendung möglichst weniger Elektroden bzw. eine geringe Zahl von Nachformunsen der Elektroden 8 anzustreben ist, werden die Elektroden durch entsprechende Zusätze hochschmelzender Metalle in Pulver form, entsprechender Legierungen in Pulver form oder durch entsprechende Graphite bzw. Graphitzusätze in Pulverform auf hohe Verschleißfestigkeit eingestellt.
Da das Bindemittel und gegebenenfalls der Klebstoff im allgemeinen nicht leitend sind, nehmen sie an dem Funkenerosionsprozess nicht teil. Da jedoch die Abmessungen der Bindemittelteile bzw. der Klebeschichten klein sind, werden sie ebenfalls von der thermischen Energie der Funkenbildung beeinflußt. Sie cracken dabei teilweise bzw. werden unter dem Einfluß der hohen Funkentemperatur während des Bearbeitungsprozesses verkokt oder graphitiert und nehmen in dieser Form an dem Bearbeitungsprozess teil. Die zum Cracken erforderliche Energie wird dabei dem gesamten Prozess entzogen wodurch die mittlere Temperatur der Elektrodenoberfläche relativ niedrig bleibt, und damit ebenfalls thermisch bedingte Maßabweichungen. Die Crackrückstände werden ebenso wie die Werkstoffrückstände von dem Dielektrikum aus dem Funkenspalt getragen. Verwendet man Bindemittel bzw. Kleber, die in ihrer grundsätzlichen chemischen Struktur dem Dielektrikum ähnlich sind, so düren sie beim Cracken, Verkoken oder Graphitieren keine Bindemittelrückstände freisetzen, die bei längerem Einsatz derartiger Elektroden die Konsistenz bzw. die physikalische Funktion des Di elektrilcums beeinträchtigen.
Im übrigen beschränkt sich die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungen, sondern kann im Rahmen der Erfindungsgedanken eine beliebige Abwandlung erfahren.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c'h e

X Elektrode für elektrochemische und/oder funkenerosive Bearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (8) in einer Meisterform (12) aus pulverförmigen elektrisch leitfähigen Materialien (2) und einem crackbaren, verkokbaren oder graphitierbaren Bindemittel (5) ausgeformt wird, : wobei die pulverförmigen elektrisch leitfähigen Materialien (2) untereinander elektrisch leitende Brücken (1) bilden, daß das Bindemittel (5) eine die Handhabung der Elektrode (8) ermöglichende Grünstandfestigkeit vermittelt und während des Bearbeitungsprozesses durch funkenerosive Bearbeitung crackt, verkokt bzw. graphitiert, wobei der Bearbeitungsprozess in einem fluiden Dielektrikum bzw. Elektrolyten abläuft und das Dielektrikum bzw. der Elektrolyt abgetragenen Werkstoff und Bindemittelrückstände aus dem Bearbeitungsspalt (6) fortspült.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Elektrode (8) Kupfer oder Kupferlegierungen als elektrisch leitfähiges Material (2) verwendet werden.

3. Elektrode nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet,~daß für die Elektrode (8) Graphit als elektrisch leitfähiges Material (2) verwendet wird.

4. Elektrode nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißfestigkeit der Elektrode (8) durch Zusatz hochschmelzender Metalle oder Stoffe wie beispielsweise Wolfram, Molybdän, Chrom Vanadium, Tantal, Graphit und ähnlichen erhöht wird.

5. Elektrode nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (8) durch Vibration und/oder Pressen verdichtet wird.

6. Elektrode nach Anspruch 1 bis 5, dadurchgekennzeichnet, daß Ausformung und Verdichtung unter Zusatz von Lösungsmitteln beispielsweise durch Schlickergießen erfolgt.

7. Elektrode nach Anspruch 1 bis 6> dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (8) während des Bearbeitungsprozesses durch die zum Cracken, Verkoken bzw. Graphitieren erforderliche Energie gekühlt wird.

8. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsenkbegrenzung (15) in Form einer Kunststoffolie ausgebildet ist.

10. Elektrode nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsenkbegrenzung (i5) durch eine in bestimmten Grenzen druckbeständige Kunststoffolie ausgebildet wird.

11. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (8) ein Unter-bzw. Übermaß aufweist und das Unter- bzw. Übermaß durch eine in die Meisterform (12) eingebrachte Maßeinlage erzielt wird.

12. Elektrode nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die das Unter- bzw. Übermaß darstellende Maßeinlage durch eine Kunststoffolie dargestellt wird.

13. Elektrode nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die das Unter- bzw. Übermaß darstellende Maßeinlage eine Kunststoffolie ist, die durch Vakuum-Tiefziehen in die Meister form einbringbar ist.

14. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsgeschwindigkeit durch das Verhältnis der Volumenanteile der pulverförmigen elektrisch leitfähigen Materialien (2) und des crackbaren, verkokbaren und/oder graphitierbaren Bindemittels (5) steuerbar ist.

15. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsspalt (6) durch in die Elektrode (8) eingebrachte Bohrungen entlüftet oder bespült wird.

16. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode in grünem und/oder gebrauchtem Zustand nachformbar ist.

17. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (8) in grünem und/oder gebrauchtem Zustand spanabhebend nachformbar ist.

18. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzechnet, daß die gebrauchte Elektrode (8) beispielsweise für einen nachfolgenden Arbeitsgang vorzugsweise durch thermische Erweichung des Bindemittels (5) oder durch Lösen des Bindemittels in einem entsprechenden LUsungsmittel nachformbar ist.

19. Elektrode nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die beispielsweise als Schrupp-Elektrode gebrauchte Elektrode (8) zu einer Schlicht-Elektrode nachformbar ist.

20. Elektrode -nach den Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (8) durch mechanische Umformung aus einem halbzeugartigem Vormaterial (18,20) herstellbar ist.

21. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das halbzeugartige Vormaterial (18,20) aus erfindungsgemäßem elektrisch leitfähigem, pulverförmigem Material (2) und einem Bindemittel (5) besteht und in erweichtem Zustand durch bekannte Umformverfahren in die Meisterform einbringbar ist.

22. Elektrode nach Anspruch 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (8) aus stab-oder plattenförmigem Vormaterial (18,20) zusammensetzbar ist.

23. Elektrode nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (8) aus Vormaterialien (18,20) durch Kleben zusammengesetzt wird.

24. Elektrode nach den Ansprüchen 20bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Klebefuge (19) kleiner oder gleich dem Bearbeitungsspalt (6) ist.

25. Elektrode nach den Ansprüchen 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebefuge (19) isolierend ist.

26. Elektrode nach den Ansprüchen 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Klebefuge (19) voneinander isolierten Vormaterialteile (18,20) in der zusammengesetzten Elektrode (8) eine g"e'trennte Stromzufuhr aufweisen.

27. Elektrode nach den Ansprüchen 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der die Klebefuge ausfüllende Kleber crackbar, verkokbar oder graphitierbar ist.

28. Elektrode nach den Ansprüchen 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der die Klebfuge (19) ausfüllende Kleber erreichbar ist.

29. Elektrode nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Unter- bzw. Übermaß darstellende Maßeinlage (16) für die Nachformung bereits gebrauchter Elektroden (8) einsetzbar ist.

r 30. Elektrode nach einem oder mehreren der vostehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Unter- bzw. Übermaß darstellende Maßeinlage (16) für die Formgebung aus halbzeugartigen Vormaterialien (18.20) gefertigter Elektroden (8) einsetzbar ist.

31. Elektrode nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Elektrodenmaterial vorhandenen Porösitäten (3) ausreichen groß sind, um eine einwandfreie Spülung des Bearbeitungsspaltes (6) zu ermöglichen, und zwar direkt durch das Elektrodenmaterial.

32. Elektr.ode nach einem oder mehreren der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Porösität (3) des -Elektrodenmaterials so groß ist, daß sie eine Entlüftung des Bearbeitungsspaltes () durch das Elektrodenmaterial hindurch erlaubt.

33. Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Bindemittel gegebenenfalls auch die Kleber beim Cracken, Verkoken oder Graphitieren Rückstände bilden, die die Konsistenz und Funktion des Dielektrikums nicht beeinträchtigen.