DE2601321B2

DE2601321B2 - Trennscheibe zum elektroerosiven Trennen

Info

Publication number: DE2601321B2
Application number: DE2601321A
Authority: DE
Inventors: Guy Pont-de-Claix Vial
Original assignee: VIAL Sarl EYBENS FR
Current assignee: VIAL Sarl EYBENS FR
Priority date: 1975-01-17
Filing date: 1976-01-15
Publication date: 1981-08-13
Also published as: DE2601321A1; NO760140L; CH605018A5; GB1505211A; DK144653B; AU505334B2; FR2297690B2; CA1049620A; ES444293A1; IT1054755B; NL7600457A; NO141462C; JPS5197098A; SE422289B; NO141462B; BR7600102A; SE7600374L; FR2297690A2; DK144653C; DK17376A

Description

Die Erfindung betrifft eine Trennscheibe zum elektroerosiven Trennen, die aus einem oder mehreren leitenden Stoffen gebildet ist, einen kreisrunden Umfangsrand aufweist und durch die während des Trennvorgangs eine dielektrische Spülflüssigkeit hindurchgeht

Eine bekannte Trennscheibe dieser Art (FR-PS 21 99 673) besteht aus einem Lochblech aus Metall, und das Abführen der abgetragenen Teilchen sowie die Kühlung der Schnittstelle erfolgen durch eine dielektrische Spülflüssigkeit die von der Scheibe mitgenommen wird. Das Abführen der abgetragenen Teilchen mittels der dielektrischen Spülflüssigkeit wird durch die Löcher in der Metallscheibe erleichtert Diese bekannte Trennscheibe arbeitet insbesondere beim Trennen von harten Stählen vollkommen zufriedenstellend. Beim Sägen von bestimmten Werkstoffen mit dieser bekannten Trennscheibe wurde jedoch beobachtet daß an der Schnittstelle Grate auftreten, insbesondere wenn Werkstoffe wie weicher Stahl, Leichtmetallegierungen oder andere weiche Werkstoffe geschnitten werden.

Zur Vermeidung dieser Gratbildung muß die Scheibe während des gesamten Trennvorganges eben bleiben und auf ihrem gesamten Umfang einen konstanten Radius beibehalten. Hierzu ist ein ständiges Abrichten der Trennscheibe erforderlich.

Aus der DE-PS 9 77 112 und aus der FR-PS 13 87 865 sind Trennscheiben bekannt, bei denen als Spülflüssigkeit nicht eine dielektrische, sondern eine Elektrolytflüssigkeit benutzt wird. Da bei diesen bekannten Trennscheiben die Flüssigkeit selbst elektrisch leitend

.45 ist, ergibt sich zwangsläufig ein trichterförmiger Schnitt und es ist unmöglich, parallele Schnitte zu erzielen. Dieser Effekt beruht darauf, daß ständig eine Elektroerosion zwischen den beiden Seiten des Schnittes des Materials und den beiden Seitenflächen der Scheibe stattfindet, was zu schrägen Schnittflächen führt

Die Trennscheibe nach der DE-PS 9 77 112 ist gemäß einer dort beschriebenen Ausführungsform aus einer Mehrzahl von voneinander isolierten Segmenten ausgebildet, die durch radiale Trennfugen voneinander getrennt sind. Die Scheibe besteht aus elektrisch leitenden und aus elektrisch nicht leitenden Teilen, was dazu führt, daß die Scheibe bei längerem Gebrauch ihre plane Oberfläche verliert und abgerichtet werden muß. Um zu vermeiden, daß eine ständige Elektroerosion zwischen den beiden Seiten des Schnittes und den beiden Seitenflächen der Scheibe stattfindet, ist die bekannte Trennscheibe ferner mit einem isolierenden Überzug auf ihren Seitenflächen versehen. Dadurch kann jedoch der Strom nur über die Schnittkante der Scheibe fließen, was bei längerem Gebrauch dazu führen kann, daß der Radius über den Umfang der Scheibe hinweg unregelmäßig wird.
Bei der Trennscheibe nach der FR-PS 13 87 865 ist

der Umfangsrand mit einer Vielzahl von offenen Schlitzen ausgebildet Die Schlitze erstrecken sich vom Umfangsrand bis zu einem relativ geringen Bruchteil des Scheibenradius. Die große Vielzahl von Umfangsschlitzen wirkt sich bei längerem Gebrauch ungünstig ·-, auf die Planheit der Scheibe aus. Diese bekannte Trennscheibe ist gut geeignet zun; Schneiden von harten Werkstoffen, nicht jedoch von weichen Werkstoffen, bei denen die mit dieser bekannten Trennscheibe ausgeführten Schnitte nicht die angestrebte Präzision ι ο aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Trennscheibe der eingangs genannten Art, die auch beim Trennen von relativ weichen Werkstoffen einen ebenen, gratfreien Schnitt gewährleistet ι ^r,

Diese Aufgabe wird durch eine Trennscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist daß über den Umfang der Trennscheibe mehrere radiale Schlitze gleichmäßig verteilt sind, deren Tiefe zwischen der 0,5- und 0,8fachen Anfangsbreite der Nutzfläche der Trennscheibe liegt und deren Breite größer als oder gleich dem Wert 1,75 Λ/100 ist, worin R der Anfangsradius der Scheibe ist

Die erfindungsgemäße Trennscheibe bleibt im Be- r> trieb absolut eben und bewahrt einen gleichförmigen Radius über ihre gesamte Umfangsoberfläche.

Durch die Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Abrichten der elektroerosiven Trennscheibe geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist daß zum Abrichten der die Scheibe speisende elektrische Strom verwendet wird und daß dieser Strom so eingestellt wird, daß er in seinem zeitabhängigen Verlauf nacheinander Trennzonen und Abrichtzonen aufweist wobei die Abrichtzonen einer von der Scheibe zu dem zu durchtrennenden Teil y> führenden Stromrichtung und die Trennzonen der umgekehrten Stromrichtung entsprechen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Profilansicht einer Trennscheibe nach der Erfindung,

Fig.2 eine schematische Ansicht der von einem Strom mit hoher Stromstärke durchflossenen Scheibe,

Fig.3 eine Draufsicht auf eine mit Schlitzen versehene Scheibe nach der Erfindung,

F i g. 4 eine Einzelheit von F i g. 3,

Fig.5 und Fig.6 zwei verschiedene Formen des ^r>o Stroms, der der Scheibe nach der Erfindung zugeführt wird.

Gemäß der Darstellung in F i g. 1 ist die Scheibe 1 auf einer Spindel 2 zentriert, über die der elektrische Strom zugeführt wird. Zwei Flansche 3 dienen zum Festhalten der Scheibe 1 auf der Spindel 2. Der übrige Teil der Vorrichtung, der hier nicht dargestellt ist stimmt mit dem in F i g. 1 bis 3 der o. g. französischen Patentschrift überein.

Die beiden Flansche 3 legen somit auf der Scheibe 1 foo einen Kreisring de·" Breite L fest, der die in der _r folgenden BfcschreiPung und in den Ansprüchen als Nutzfläche bezeichnet«; Fläche der Scheibe bildet.

Wie oben bereits dat-gelegt, hat die Scheibe, wenn sie von einem Strom großer Stärke durchflossen wird, was μ nicht selten ist da de·· Mittelwert in der Größenordnung von 1000 bis 2OO0 A liegt, das Bestreben sich zu verformen, um die ill F i g. 2 dargestellte Konfiguration anzunehmen. Eine leichte Krümmung ist für das Trennen harter Stähle zulässig. Sie ist aber nicht mehr zulässig in dem Fall von weichen Stählen und anderen weichen Werkstoffen.

Fig.3 zeigt Merkmale, welche die Scheibe daran hindern, eine solche Krümmung anzunehmen, nämlich radiale Schlitze, die in dem Umfang der Scheibe angebracht worden sind. Eine minimale Anzahl von drei Schlitzen wie in Fig.3 erscheint erforderlich, und vorzugsweise wird man vier oder sechs dieser Schlitze anbringen. Diese Schlitze 4 haben eine Tiefe ρ und eine Breite Z

Wenn die Breite /zu gering ist, sammeln sich von dem getrennten Werkstoff abgetragene Teilchen in den Schlitzen an den Austrittskanten 5 auf der Höhe des Umfangs der Scheibe an, wie in Fig.4 gezeigt und letztere nimmt dann eine gewisse Krümmung an. Der Pfeil Fgibt die Drehrichtung der Scheibe 1 an.

Verschiedene Versuche haben gezeigt daß die Scheibe plan bleibt wenn gilt:

wobei Λ der Radius der Scheibe ist Vorzugsweise wählt man

ζ R

100

Die Tiefe ρ des Schlitzes 4 spielt ebenfalls eine wesentliche Rolle. Wenn die Tiefe ρ zu gering ist hat die Scheibe das Bestreben sich zu krümmen. Wenn die Tiefe ρ zu groß ist hat die Scheibe keine Haltigkeit mehr und nutzt sich schnell ab.

Es muß außerdem der zunehmende Verschleiß der Scheibe berücksichtigt werden, durch den sich eine fortschreitende Verringerung des Wertes der Tiefe ρ ergibt

Eine zufriedenstellende Ausführungsform ist in F i g. 3 dargestellt welche die Scheibe 1 mit einem der Flansche 3 zeigt, welcher die Nutzfläche der Breite L begrenzt. Die peripheren radialen Schlitze 4 (in vorliegendem Fall drei Schlitze) sind an dem Umfang der Scheibe 1

angebracht und haben eine Tiefe p, mit P^>~r· Drei

zentrale radiale Schlitze 4' sind in der Mitte der Scheibe auf der Höhe des Umfangs der Flansche 3 angebracht Sie haben die gleichen Abmessungen wie die Schlitze 4. Es ist klar, daß im Fall eines starken Verschleißes der Scheibe, bei welchem die Schlitze 4 nach und nach kleiner werden, ein Augenblick kommt in welchem die Tiefe ρ sehr gering ist, woraus sich die Gefahr einer Krümmung der Scheibe ergibt Eine solche Krümmung wird dank der Schlitze 4' vermieden, die nach dem Verschleiß der Scheibe ihrerseits zu peripheren radialen Schlitzen werden. Es ist somit erforderlich, daß zwischen den Schlitzen 4 und den Schlitzen 4' eine Überlappung vorhanden ist Infolgedessen wählt man vorzugsweise 0,5 L ^p 0,8 L, wobei ρ die Anfangstiefe der peripheren radialen Schlitze und der zentralen radialen Schlitze ist Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anzahl der radialen Schlitze 4' gleich der der radialen Schlitze 4. Gleichwohl ist es möglich, für diese verschiedenen Schlitze eine unterschiedliche Anzahl vorzusehen.

Bei dem Bemühen, die Gefahr einer Gratbildung aufgrund der Krümmung der Scheibe unter der

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Einwirkung des sie durchfließenden elektrischen Stroms weiter zu verringern, ist herausgefunden worden, daß es wünschenswert ist, den zu durchtrennenden Werkstoff mit zwei Erdanschlüssen zu versehen, die symmetrisch beiderseits der durch die Scheibe 1 festgelegten Schnittebene angeordnet sind. Es ist nämlich festgestellt worden, daß, wenn nur ein Erdanschluß vorhanden ist, sich die Scheibe in Richtung der Seite des Erdanschlusses krümmt.

Außer der Aufrechterhaltung der Planheit der Scheibe während des Trennvorganges muß auch darüber gewacht werden, daß der Radius R der Scheibe auf ihrem gesamten Umfang derselbe ist. Es ist somit erforderlich, die Scheibe ständig abzurichten. Dieses Problem stellt sich bei dem Schneiden von harten Stählen, die für leichte Differenzen des Radius R der Scheibe nur wenig empfindlich sind, praktisch nicht. Etwas ganz anderes gilt bei den weichen Werkstoffen, bei welchen die geringste Abweichung des Radius R an einer Stelle der Scheibe ein Reißen des Werkstoffes hervorruft, woraus sich das Vorhandensein von Graten ergibt.

Es ist herausgefunden worden, daß dieses ständige Abrichten sehr leicht ausgeführt werden könnte, indem der der Scheibe zugeführte elektrische Strom benutzt wird, sofern die Stärke /des Stroms in Abhängigkeit von der Zeit t durch gewisse Funktionen / = f(t) festgelegt wird, die durch die in den Fig.5 und 6 dargestellten Kurven ausgedrückt sind.

Fig.5 zeigt einen herkömmlichen Wechselstrom. In der Zone 6 entspricht die Richtung des Stroms dem Trennen des Werkstoffes. In der Zone 7 entspricht die Richtung des Stroms einer Erosion der Scheibe, woraus sich ein Abrichten und eine Regulierung des Radius R ergibt, der dann auf dem gesamten Umfang der Scheibe gleich ist. Es ist festzustellen, daß diese Zone 7 außerdem der Abführung der metallischen Teilchen entspricht, die von dem zu durchtrennenden Werkstoff abgetragen worden sind. Es ist somit durchaus möglich, für das Abrichten einen Wechselstrom zu benutzen. Indessen sind in dem Fall des herkömmlichen Wechselstroms die Amplitude des Abrichtstroms sowie die Dauer desselben relativ groß, was einen vorzeitigen Verschleiß der Scheibe verursacht

Aus diesem Grund wird vorzugsweise ein Strom der in F i g. 6 dargestellten Art benutzt, der eine Trennzone 8 und eine Abrichtzone 9 ergibt, wobei letztere eine geringere Dauer und eine geringere Amplitude hat. Entsprechend den verschiedenen Verschleißfestigkeiten der benutzten Scheiben können weitere Stromformen ebenfalls vorgesehen werden. So ist ein herkömmlicher Wechselstrom, wie er in F i g. 5 dargestellt ist. durchaus verwendbar, wenn die Scheibe eine sehr starke Verschleißfestigkeit aufweist. Auf alle Fälle ist klar, daß, wenn die Scheibe sehr verschleißfest ist, ihr Radius zeitlich relativ konstant bleiben wird.

Eine wesentliche Eigenschaft der Scheibe ist selbstverständlich, daß sie während des Trennvorgangs elektrisch leitend ist. Außerdem soll die Struktur dieser Scheibe der dieletrischen Spülflüssigkeit gestatten, in der Scheibe quer von einer Seite zur anderen derselben zu fließen.

κι Gemäß einer ersten Ausgestaltung werden gelochte Platten benutzt. Die Form der Lochungen ist variabel, und es können runde oder viereckige Lochungen auf der gesamten Nutzfläche oder auf einem Teil der Nutzfläche der Scheibe vorgesehen werden. Es isl festgestellt

is worden, daß die besten Schnittergebnisse erzielt werden, wenn der Gesamtflächeninhalt der Lochungen 10 bis 50% und vorzugsweise ungefähr 20% der Gesamtnutzfläche der Scheibe beträgt.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung werden gesinterte Scheiben benutzt, die sich durch das Zusammendrücken von Teilchen des die Scheibe bildenden Stoffes oder der die Scheibe bildenden Stoffe ergeben.

Gemäß einer dritten Ausgestaltung werden Scheiben benutzt, die aus einem oder mehreren zelligen Stoffen mit offenen Poren hergestellt sind.

Es ist festzuhalten, daß bei allen diesen Ausgestaltungen die Scheibe die peripheren radialen und gegebenenfalls die zentralen radialen Schlitze aufweist, wie sie weiter oben in der Beschreibung angegeben worden

in sind.

Bezüglich des Stoffes oder der Stoffe, die die Scheibe bilden, welche sich insbesondere in gelochter, gesinterter oder zelliger Form darstellt, sind verschiedene Versuche ausgeführt worden. Im allgemeinen wird die

r> Scheibe aus einem einzigen Stoff, der metallisch sein kann, hergestellt und in diesem Fall sind folgende Metalle oder Legierungen geeignet: Stahl, Aluminium, Kupfer, Messing. Es sei angegeben, daß Uhrmachermessing mit der Bezeichnung U Z39 PbI für das Trennen

4(i mittels Elektroerosion durchaus beachtenswert ist.

Die Scheibe kann außerdem aus Gummi, dem insbesondere Graphit oder Eisenfeilspäne zugesetzt sind, aus Graphit oder aus Kupfergraphit hergestellt werden. Der gewählte Stoff hängt tatsächlich von dem

4-) zu durchtrennenden Werkstoff ab.

In gewissen Fällen ist es von Vorteil, Scheiben aus mehreren Stoffen zu benutzen, die dann Sandwich-Scheiben ergeben, wobei die beiden äußeren Schichten aus bestimmten Stoffen bestehen, die dem Schnitt

->o bestimmte Eigenschaften verleihen. So gibt Aluminium dem Schnitt einen gewissen Glanz, aber aus anderen Erwägungen heraus benutzt man beispielsweise Chrom oder Leichtmetallegierungen.

Hierzu 2 Blau Zcichnunacn

Claims

Patentansprüche:

1. Trennscheibe zum elektroerosiven Trennen, die aus einem oder mehreren leitenden Stoffen gebildet ist, einen kreisrunden Umfangsrand aufweist und durch die während des Trennvorgangs eine dielektrische Spülflüssigkeit hindurchgeht, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang der Trennscheibe mehrere radiale Schlitze (4) gleichmäßig verteilt sind, deren Tiefe (p) zwischen 0,5 L und 0,8 L liegt, wobei L die Anfangsbreite der Nutzfläche der Trennscheibe (1) ist, und deren Breite größer als oder gleich 1,75 R/100 ist, worin R der Anfangsradius der Scheibe ist

2. Trennscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1) zusätzlich zu den am Umfangsrand verteilten radialen Schlitzen (4) weitere zentrale radiale Schlitze (4') aufweist, deren Tiefe ^zwischen 0,5 L und 0,8 L liegt

3. Trennscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der zentralen radialen Schlitze (4') gleich der Anzahl der am Umfang verteilten radialen Schlitze (4) ist

4. Trennscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei symmetrisch beiderseits der durch die Scheibe (1) festgelegten Schnittebene angeordnete Erdanschlüsse.

5. Trennscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1) in an sich bekannter Weise mit Lochungen versehen ist, deren Gesamtflächeninhalt 10—15%, vorzugsweise etwa 20%, der Gesamtnutzfläche der Scheibe beträgt

6. Trennscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1) in an sich bekannter Weise aus einem oder mehreren gesinterten Stoffen gebildet ist.

7. Trennscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1) in an sich bekannter Weise aus einem oder mehreren zelligen Stoffen mit offenen Poren hergestellt ist

8. Trennscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe aus Uhrmachermessing mit der Bezeichnung U Z39 PbI besteht

9. Trennscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1) aus mit Graphit oder Eisenspänen gefülltem Kautschuk gebildet ist.

10. Trennscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1) in an sich bekannter Weise aus Graphit oder Kupfergraphit gebildet ist

11. Trennscheibe nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1) auf ihren beiden äußeren Seitenflächen mit einer Schicht aus Leichtmetallegierungen, reinem oder legiertem Chrom oder Aluminium überzogen ist

12. Verfahren zum Abrichten einer elektroerosiven Trennscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abrichten der die Scheibe speisende elektrische Strom verwendet wird und daß dieser Strom in seinem zeitabhängigen Verlauf nacheinander Trennzonen und Abrichtzonen aufweist, wobei die Abrichtzonen einer von der Scheibe zu dem zu durchtrennenden Teil führenden Stromrichtung und die Trennzonen der umgekehrten Stromrichtung entsprechen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn- und Abrichtzonen (6, 7) auf gleiche Dauer und gleiche Amplitude eingestellt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer und die Amplitude der Abrichtzonen (8) wesentlich geringer als diejenigen der Trennzonen (9) eingestellt werden.