DE3310993A1

DE3310993A1 - Edm-verfahren mit draht und draht-elektrode

Info

Publication number: DE3310993A1
Application number: DE19833310993
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokyo Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1982-03-25
Filing date: 1983-03-25
Publication date: 1983-09-29
Also published as: FR2523888B1; GB2116895B; US4508604A; JPS58165927A; GB8308092D0; GB2116895A; IT8348003A0; FR2523888A1; IT1164594B

Description

EDM-Verfahren mit Draht und Draht-Elektrode

Die Erfindung betrifft ein EDM-Schneide-^Verfahren mit Draht, bei dem ein erfindungsgemäßes gestrecktes Element verwendet wird, das die kontinuierliche Draht-Elektrode in der EDM-Schneide-Anordnung darstellt, und ein derartiges ger strecktes, kontinuierliches Elektroden-Element von neuer Bauart zur elektroerosiven Bearbeitung eines elektrisch leitenden Werkstücks. "Draht-Elektrode" bezeichnet dabei eine kontinuierliche, dünne, gestreckte Elektrode in Form eines Drahtes oder eines schmalen Bandes oder Streifens od. dgl., bestehend aus einem elektrisch leitenden Elektroden-Material.

Bei der EDM-Schneide-Anordnung mit Draht wird eine Drahtelektrode durch eine Draht-Axial-^Antriebseinrichtung von einer Abgabe zu einer Aufnahme-Einheit verschoben. Auf dem Weg des Drahtes zwischen der Ausgabe- und der Aufnahme-Einheit ist ein Paar von Führungsgliedern an gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks angebracht, um für einen geraden Weg zu sorgen, längs dessen die Drahtelektrode sich axial verschiebt, um das Werkstück in räumlicher Nachbarstellung und mit genauen Arbejtsbeziehungen damit über den Arbeitsspalt zu durchqueren. Eine Spann-Einrichtung ist üblicherweise vorgesehen, um die Drahtelektrode über die

Führungsglieder straff zu spannen und stellt damit sicher, daß sie gespannt genau auf dem geradlinigen Weg sich bewegt.

Es ist auch eine Einrichtung vorgesehen, um den Arbeitsspalt mit einem Arbeitsmedium gefüllt zu halten, das im wesentlichen dielektrischer Natur oder wenig leitfähig ist. Wenn eine Ausgangs ^-Spannung von einem EDM-Generator an den Spalt zwischen der Draht-Elektrode und dem Werkstück angelegt wird, findet eine impulsartige elektrische Entladung durch das den Spalt ausfüllende Medium statt, wobei elektroerosiv Werkstoff vom Werkstück und auch von der Drahtelektrode abgetragen werden. Der erosive Verschleiß der Werkzeugelektrode wird durch ihre kontinuierliche Bewegung durch den Arbeitsspalt und die sich ergebende kontinuierliche Er-■ neue-rung der. Arbeitsfläche ausgeglichen. Der EDM-Generator ist so ausgebildet, daß er eine Folge von Arbeits-Spannungsimpulsen an den Arbeitsspalt anlegt, um intermittierend derartige elektrische Entladungen zu erzeugen, wobei der Werkstoff-Abtrag vom Werkstück fortschreitet. Während der Werkstoff-Abtrag fortschreitet, wird das Werkstück relativ zu der sich bewegenden Drahtelektrode transversal zu ihrer longitudinalen Achse oder zum zuvor erwähnten geradlinigen Weg verschoben. Die relative Verschiebung wird entlang einem vorgeschriebenen Umriß-Weg durchgeführt, typischerweise unter den Befehlen einer NC-Einheit, so daß ein gewünschter Umriß-Schnitt im Werkstück erzeugt wird.

Ein typisches Beispiel für das Arbeitsmedium, das das Entladungs-Medium in der EDM-Schneide-Anordnung mit Draht darstellt,, ist ein deionisiertes wäßriges Medium, z. B. Leitungswasser oder Leitungswasser, das in einem Ionenaustauscher deionisiert wurde, so daß es einen spezifischen elektrischen Widerstand von grundsätzlich in der Grössenordnung von 10 bis 10 Ohm-cm besitzt und von Natur aus

dielektrisch wird. Das Wassermedium wird vorzugsweise verwendet wegen seiner leichten Verfügbarkeit und NichtEntzündbarkeit in der EDM-Schneide-Anordnung mit Draht. Das Wassermedium hat auch gute Kühleigenschaften, um die in der Spaltgegend aufgrund der elektrischen Arbeitsentladungen erzeugte Wärme abzuführen.

Zur Sicherung einer hohen Schneide-Genauigkeit muß die sich bewegende Drahtelektrode daher dünn oder schlank sein, Gewöhnlich wird ein Kupfer- oder Messingr-Draht mit einer kleinen Dicke oder einem kleinen Durchmesser von 0,05 bis 0,5 mm verwendet. Der Draht hat gewöhnlich einen kreisförmigen Querschnitt, kann aber auch eine beliebige andere Querschnittsform besitzen, und kann etwa von der Form eines schmalen Bandes, Streifens od. dgl. sein. Kupfer- oder Messing-Draht-Werkstoffe haben sich grundsätzlich als zufriedenstellend herausgestellt wegen ihrer relativ hohen elektrischen und thermischen Leitfähigkeit neben ihrer brauchbaren Zähigkeit.

Ein Hauptproblem bei der EDM-Schneide-rTechnik mit Draht stellt der Bruch der Drahtelektrode dar, die - wie erwähnt so dünn ist. Es ist erfindungsgemäß erkannt worden, daß die Drahtelektrode zum Brechen neigt, falls sie übermäßig erhitzt oder ungenügend gekühlt wird. Dies trifft besonders dann zu, wenn hohe Ampere-Werte oder Stromdichten bei einem Versuch angelegt werden, höhere Abtragraten und Schneide-Geschwindigkeiten zu erzielen. Frühere Versuche in der Technik, Drahtbrüche zu verhindern, konzentrierten sich darauf, die Entladungswärme so schnell und wirksam wie möglich abzuführen, etwa durch eine erhöhte Vorschub-^Geschwindigkeit der Drahtelektrode oder durch eine erhöhte Zufuhr-Rate des Arbeitsmediums in den Spalt, aber mit begrenztem Erfolg. Infolgedessen mußte der Arbeitsstrom, der zur Erhöhung der Schneidegeschwindigkeit und des Arbeits-Wirkungsgrades dem Arbeitsspalt zugeführt werden kann, in unbefriedigender Wei-

se begrenzt sein. Bei dem Versuch, diese Grenze zu überschreiten, neigt der Draht zum Bruch.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Drahtbruch beim herkömmlichen EDM-Schneide-Verfahren mit Draht - abgesehen von der offensichtlichen Entladewärrae oder den thermischen Größen der elektrischen Entladungen - hauptsächlich zusammenhängt mit der Erzeugung von Gasen als Ergebnis der Zerlegung des wäßrigen Arbeitsmediums im EDM-Spalt. Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, daß das wäßrige Medium oder das Wasser, die im Arbeitsspalt als Entladuhgs-Medium dienen, durch die elektrischen Entladungen thermisch, möglicherweise auch elektrolytisch, zersetzt werden, um Gase zu bilden, die hauptsächlich Wasserstoff und als Rest Sauerstoff enthalten. In diesen Gasen

"werden durch die elektrischen Entladungen Explosionen ausgelöst, wodurch ein starker Druck und eine große Wärme erzeugt werden, die den Bruch der Drahtelektrode zu verursachen scheinen. Je höher der angelegte Arbeitsstrom ist, desto größer ist die Menge der erzeugten Gase und desto größer sind infolgedessen der erzeugte Druck und die Wärme, so daß die sich bewegende Drahtelektrode leichter bricht.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung:

- eines EDM-Schneid-Verfahrens mit Draht, das die Drahtelektrode weniger bruchanfällig·macht;

- insbesondere einen größeren Arbeitsstrom zuläßt, um ohne Gefahr eines Drahtbruchs die Schneidgeschwindigkeit zu erhöhen;

- weiter eines kontinuierlichen Elements zur Verwendung als Draht-Elektrode bei der EDM-Schneid-Anordnung (mit Draht),

das in diesen EDM-Anordnungen weniger zum Bruch neigt;

- insbesondere eines derartigen kontinuierlichen Elements, das weniger bruchanfällig ist, wenn es einen größeren Arbeitsstrom zur Abgabe an den Schneid-Spalt führt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Gase, die im Zusammenhang mit der Zersetzung eines wäßrigen Arbeitsmediums im Arbeitsspalt der EDM-Schneide-Anordnung mit Draht erzeugt werden und die den Bruch der Drahtelektrode verursachen, im wesentlichen unwirksam gemacht werden, wenn die Drahtelektrode mit einem Polymer-Material teilweise versehen wird, das mit elektrischen Entlädungen beaufschlagt sich derart zersetzt, daß Kohlenstoff entsteht und wenigstens ein Teil des gasförmigen Sauerstoffs und des Wasserstoffs sich damit verbinden kann. Das Polymer-Material sollte vorzugsweise eine Temperatur für die thermische Zersetzung von 100 - 500 ⁰C besitzen.

Die erfindungsgemäße Lösung ist gekennzeichnet durch die Lehre nach dem Anspruch 1.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in Anspruch 2 angegeben. Ein Beispiel für ein geeignetes Polymer-Material ist Polyvinylbutylal.

Weitere Ausführungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3, 4, 6, 7, 5 angegeben.

Weitere Lösungen der Aufgabe erfolgen erfindungsgemäß durch die Lehre der Ansprüche 8, 12, 10 und 11. Derartige kataly-

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tische Metalle haben sich als vorteilhafter Zusatz herausgestellt, um die chemische Verbindung des durch die Zersetzung erzeugten Kohlenstoffs mit dem gasförmigen Wasserstoff und auch mit dem gasförmigen Sauerstoff zu erleichtern. 5

Das erfindungsgemäße Verfahren steuert wirksam die Menge von gasförmigem Sauerstoff* und Wasserstoff im Arbeitsspalt, die bei Zündung durch eine elektrische Arbeitsentladung starken Druck und Wärme erzeugen mit nachfolgender Explosion, derart, daß die Drahtelektrode weniger bruchanfällig wird, wodurch die Leistungsfähigkeit des EDM-Schneid-Verfahrens mit Draht vergrößert wird.

Zur erfindungsgemäßenLosung der Aufgabe gehört auch das Element gemäß Anspruch 14.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 25, 21, 23, 24 angegeben.

Ausdrücklich wird in die Offenbarung der Erfindung auch die Zusammenfassung einbezogen.

- S. 16 -

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch in Seitenansicht - im

wesentlichen als Schnitt - eine ty

pische EDM-Schneide-Vorrichtung mit Draht, womit das die erfindungsgemäße Arbeitselektrode bildende gestreckte Element und das erfindungsgemäße Verfahren betrieben werden

können; und

Fig. 2(A) - (C) schematisch - als

Längsschnitte - typische Ausführungsbeispiele des erfindungs

gemäßen gestreckten Elementes.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, wo eine EDM-Schneide-Vorrichtung (mit Draht) von typischer Bauart gezeigt ist, die eine vertikale, mit einer oberen horizontalen Verlängerung 2 versehene Säule 1 enthält. Ein Arbeitskopf 3 wird verschiebbar gehalten von der horizontalen Verlängerung 2 und ist vertikal verschiebbar durch einen Motor zur Einstellung seiner vertikalen Position. Ein elektrisch leitendes, kontinuierliches gestrecktes Element 4, das die erfindungsgemäße bewegliche Drahtelektrode E darstellt, ist auf eine Ausgabe-Rolle 5 aufgewickelt, die an einer oberen Stelle in der Säule 1 montiert ist, und wird geführt über Bremsrollen 6a, 6b und eine Führungsrolle 7 in der horizontalen Verlängerung 2 und dann über Rollen 8, 9 und ein Führungsglied 10 im Arbeitskopf zu der Gegend eines Werkstücks W, das sicher auf einem Arbeitsständer 11 montiert ist. Letzterer wird gehalten von einer Kreuztisch-Anordnung 12, 13, die ihrerseits auf einer Basis 14 der Maschine aufliegt. Die Drahtelektrode E ist zur Be-

arbeitung des Werkstücks W positioniert durch und zwischen dem oberhalb des Werkstücks im Arbeitskopf befindlichen geschlitzten, gebohrten od. dgl. Führungsblock 10 (vgl. auch dessen Einzelheiten in Fig. 1) und einer Gleitführung 15 unterhalb des Werkstücks in einem hohlen Arm 16, der sich horizontal von der vertikalen Säule 1 unterhalb des Werkstücks W erstreckt. Eine Draht-Antriebseinheit 17 ist unterhalb der Gleitführung 15 im Arm 16 untergebracht und besteht aus einem Paar von aneinanderliegenden Rollen 17a und 17b, wovon eine durch einen Motor (nicht gezeigt) angetrieben wird, um einen kontinuierlichen Zug auf die Drahtelektrode E auszuüben. Weiter gezeigt ist im Arm 16 ein Draht-Herauszieh-System 18, das drei endlose über die Rol'lenpaare und 23, 24 und 25 bzw. 23 und 26 laufende Riemen 19, 20 und 21 enthält. In dieser Anordnung können die Rollen und 24 von einem Motor oder mehreren Motoren (nicht gezeigt) angetrieben werden, zur Bewegung dieser Riemen, und um die Drahtelektrode E zunächst zwischen den laufenden Riemen und 20 und dann zwischen den laufenden Riemen 20 und 21 zu fassen. Die zwischen den laufenden Riemen 20 und 21 herauskommende Drahtelektrode E wird in einem Sammelbehälter aufgenommen.

Gegen die Zugkraft, die auf die Drahtelektrode E durch die Antriebsrollen 17a und 17b stromab vom Werkstück W ausgeübt wird, werden die Bremsrollen 6a und 6b auf der Drahtabgabe-Seite so bewegt, daß sie eine geeignete Bremskraft auf die Drahtelektrode E so ausüben, daß das kontinuierliche gestreckte Element 4 kontinuierlich von der Abgabe-Seite 5 zu der Aufnahme- oder Sammel-Seite 27 mit einer geeigneten Geschwindigkeit für die Bewegung in Achsenrichtung und unter einer geeigneten Spannung bewegt wird. Die Führungsrolle 7 und die Herauszieh-Einheit 18 dienen dazu, die Richtung der Drahtbewegung von der Ausgabe-Seite zum Werkstück W bzw. vom letzteren zu der Auf-

_ 1 Q _

nahme-Seite 27 zu ändern. Stromab von der richtungsändernden Führungsrolle 7 ist eine elektrisch leitende Rolle 28 anliegend an die Führungsrolle 7 angebracht, um den Elektroerosionsstrom.der Drahtelektrode E zuzuführen, und ist über eine Bürste 29 mit einem Ausgabe-Pol eines EDM-Generators 30 elektrisch verbunden, dessen anderer Pol elektrisch mit dem Werkstück W über einen leitenden Block (nicht gezeigt) verbunden ist. Eine Ausgabe^-Arbeitsspannung vom EDM-Generator 30 wird so intermittierend an den Arbeitsspalt G angelegt, der zwischen der bewegten Elektrode E und dem Werkstück in Anwesenheit eines wäßrigen Arbeitsmediums F gebildet wird, d.h. deionisiertem Wasser mit einem spezifi-

3 5 sehen elektrischen Widerstand zwischen 10 und 10 Ohm-cm.

Eine Pumpe 31 fördert das dielektrische Arbeitsmedium vom Behälter 32 in eine Kammer 33, die am unteren Ende des Arbeitskopfes angebracht ist und mit einer Medium-Düsenöffnung 34 versehen ist. Das in die Kammer 33 gepumpte Arbeitsmedium wird durch die öffnung 34 auf die bewegte Drahtelektrode E aufgebracht und in den Arbeitsspalt G mitgerissen. Ein röhrenförmiger elektromechanischer Wandler 35 kann angebracht sein, um die Drahtelektrode E hindurchlaufen zu lassen. Wenn er von einem Gerät (nicht gezeigt) erregt wird, überträgt dieser Wandler eine mechanische Hochfrequenzschwingung auf die bewegte Drahtelektrode E so, daß ein Elektroerosionsvorgang erleichtert wird. Der Wandler 35 ist gezeigt als gehalten von der horizontalen Verlängerung 2, seine vertikale Position wird durch eine Positioniereinheit 37 eingestellt.

Der Kreuztisch 12 und 13, auf dem sich der Arbeitsständer 11 befindet, wird durch einen mit ihm verbundenen X-Achsenmotor 38 bzw. Y-Achsen-Motor 39 in einer X-Y-Ebene bewegt. Die Motoren 38 und 39 werden mit X-Achsen- und Y-Achsen-Antriebssignalen von einer NC-Einheit 40 beliefert, um das Werkstück W relativ zur Längsachse der Drahtelektrode E

zu verschieben, um eine gegebene, in der NC-Einheit 4 0 vorprogrammierte Arbeitsbeginn-Position einzustellen und um dann das Werkstück W relativ zu der Achse der sich bewegenden Drahtelektrode E zu verschieben entlang eines vorgeschriebenen Schneideweges, der ebenfalls in der NC-Einheit 40 vorprogrammiert ist. Wenn der elektroerosive Werkstoff-Abtrag vom Werkstück W fortschreitet, wird das Werkstück W zur sich bewegenden Elektrode E entlang dieses Weges zu seiner Bearbeitung verschoben.

Das elektroerosive Werkstoffabtragen vom Werkstück W wird bewirkt durch eine Folge von elektrischen Entladungen, die über den Arbeitsspalt G erzeugt werden, wenn die Arbeitsspannung aus dem EDM-Generator 30 intermittierend ange- legt wird an die sich bewegende Elektrode E und das Werkstück W. Die erosiven elektrischen Entladungen bewirken eine Zersetzung des wäßrigen Arbeitsmediums F, so daß gasförmiger Sauerstoff und Wasserstoff im Arbeitsspalt G gebildet werden. Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß diese Gase durch die elektrischen Entladungen entzündet werden können und so eine kontinuierliche Bogenentladung oder Explosion auslösen können, die hohen Druck und starke Hitze nach sich ziehen. Die kontinuierliche Bogenentladung und die Explosion sind recht oft die Ursache für einen Bruch des bewegten Elektrodendrahtes E.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dieses Problem bewältigt werden kann durch Verwendung einer erfindungsgemäßen Ausführung des elektrisch leitenden, kontinuierlichen, gestreckten Elementes 4, auf das eine Schicht eines Polymer-Materials verteilt aufgebracht ist, so daß seine Oberfläche teilweise damit bedeckt ist. Es ist wesentlich, daß die Oberfläche des gestreckten Elementes 4 kontinuierlich oder diskontinuierlich offene Tei-Ie besitzt, die nicht mit dem Polymer-Material bedeckt sind.

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Das Polymer-Material kann irgendein Polymer-Material sein mit einer Temperatur für die thermische Zersetzung von 100 bis 500 ⁰C. Beispiele für feste Polymer-Materialien sind Polyvinylbutylal, Polyvinylacetal, Polyvinylalkohol und Polyvinylacetat. Wenn das aufgetragene Polymer-Material elektrischen Arbeitsentladungen ausgesetzt wird, wird es thermisch zersetzt und ergibt Kohlenstoff, der sich chemisch verbindet mit einem Teil des gasförmigen Sauerstoffs und Wasserstoffs und so die Menge der letzteren Gase im Arbeitsspalt G steuert oder vermindert.

Fig. 2 (A), 2 (B) und 2 (C) zeigen typische Beispiele für das erfindungsgemäße elektrisch leitende, kontinuierliche, gestreckte Element 4, das aus einem Elektroden-Träger 4a aus irgendeinem üblichen Elektrodendraht-Werkstoff, wie etwa Kupfer oder Messing, und aus einer darauf angebrachten Schicht des Polymer-Materials 4b besteht, die z. n. durch einen Kleber oder durch Aufpressen am Träger verteilt aufgetragen ist, so daß sie teilweise die Oberfläche des Trägers 4a bedeckt. Der Elektrodenträger 4a ist zweckmäßigerweise ein Draht mit kreisförmigem Querschnitt und besitzt vorteilhafterweise einen Durchmesser von 0,05 bis 0,5 mm und vorzugsweise von 0,09 bis 0,5 nun.

In Fig. 2 (A) enthält die Schicht 4b des Polymer-Materials eine Anordnung von parallelen Ringen oder Bändern, die eine gegebene Breite W zwischen 0,05 und 2,0 mm besitzen und voneinander eine Entfernung S zwischen 0,1 und 2,0 mm haben. In Fig. 2 (B) ist die Schicht 4b ein kontinuierliches gewendeltes Band auf dem Träger 4a mit einer Breite W wieder zwischen 0,05 und 2,0 mm und einer Wendel-Ganghöhe von 0,1 bis 2,0 mm. In Fig. 2 (C) ist die Schicht 4b ein gerades, auf dem Draht-Träger 4a parallel zu seiner Längsachse angebrachtes Band mit einer Breite von 0,01 bis 2,0 mm. Mehr als nur ein solches Band

oder Streifen können parallel zueinander auf dem Draht-Träger 4a angebracht sein. In den Anordnungen der Fig. 2 (A) , 2 (B) und 2 (C) kann die aufgetragene Schicht 4b allgemein eine Dicke d zwischen 0_f001 und 0,05 mm haben.

Während ein vorgeformtes gestrecktes Element 4 mit einer Polymer-Schicht 4b, die zuvor auf einem Teil des Metalldraht-Trägers 4a angebracht wurde, auf der Ausgabe-Rolle aufgewickelt sein kann und direkt der Schneidezone als verbesserte bewegliche Drahtelektrode E zugeführt werden kann, kann das auf der Ausgabe-Rolle 5 untergebrachte Element 4 auch eine gängige käufliche Drahtelektrode sein. Eine Beschicht-Stufe 41 kann vorgesehen sein stromauf der Schneidezorie W, G, um die Oberfläche des gestreckten Elementes 4 mit einem Polymer-Material gleichmäßig zu beschichten. Das Führungsglied 10 kann dann ein so ausgebildeter geschlitzter od. dgl. Führungsblock sein, daß er mechanisch die Polymer-Schicht von der Oberfläche des bewegten gestreckten Elementes 4 so abstreift, daß - für die Weiterführurig in die Schneidezone W, G - die verbesserte bewegte Elektrode E mit einer gemusterten Schicht, wie in' Fig. 2 (A) , 2 (B) oder 2(C) gezeigt, oder Abänderungen davon versehen wird. Alternativ kann ein zuvor voll mit einem Polymer-Material beschichteter üblicher Elektrodendraht auf der Ausgaberolle 5 untergebracht sein und das Führungsglied 10 verwendet werden zur teilweisen Ablösung der Schicht auf dem Elektrodendraht, um die verbesserte erfindungsgemäße Elektrode zu erzeugen.

Erfindungsgemäß wird die verbesserte bewegte Draht-Arbeitselektrode E, die sich in Arbeits-Nachbarstellung mit dem Werkstück W bewegt, erosiven elektrischen Entladungen ausgesetzt, um durch thermische Zersetzung des Polymer-Materials 4b Kohlenstoff zu bilden und wenigstens einen Teil

des gasförmigen Sauerstoffs und Wasserstoffs sich chemisch damit verbinden zu lassen, wodurch die Menge dieser Gase im Arbeitsspalt G gesteuert wird. Auf diese Weise wird die Arbeitselektrode weniger bruchanfällig gemacht und der Arbeitswirkungsgrad stark verbessert.

Vorzugsweise ist ein wasserstoffaktives katalytisches Metall, wie etwa Li, Cs oder Sm im verbesserten gestreckten Element 4 enthalten. Ein derartiges Metall mit einer spektrographischen Wellenlänge von 3OQ bis 600 nm (Nanometern) hat sich als allgemein wirksam herausgestellt, um Reaktionen von Kohlenstoff mit Wasserstoff und Sauerstoff zu beschleunigen. Das katalytische Metall kann in der auf dem Draht-Metallträger 4a aufgebrachten Polymer-Schicht 4b enthalten sein. Ein Anteil von 0,1 bis 3 Gew.-% des enthaltenen katalytischen Metalls hat sich als grundsätzlich zufriedenstellend und brauchbar herausgestellt.

Erfindungsgemäß wird die bewegte Draht-Arbeitselektrode E wirksam vor übermäßiger Hitze und mechanischen Spannungen aufgrund des durch die Entladungen erzeugten gasförmigen Wasserstoffs und Sauerstoffs wirksam bewahrt und so wesentlich weniger bruchanfällig gemacht. Es hat sich herausgestellt, daß der verbesserten Drahtelektrode ein größerer Strom zugeführt werden kann, als das bei der üblichen Drahtelektrode mit derselben Dicke möglich ist, was eine größere erreichbare Arbeitsgeschwindigkeit und einen größeren Arbeitswirkungsgrad erlaubt.

Beispiel

Bei der EDM-Schneidebearbeitung (mit Draht) eines Werkstücks aus S55C-Kohlenstoffstahl (Japanischer Industrie-Standard-Stahl) mit einer Dicke von 10 mm bricht bei Verwondung von deionisiertem Wasser mit einem spezifischen

Widerstand von 2x10 Ohm-cm ein gängiger Kupferelektroden-Draht mit 0,2 mm Durchmesser, wenn der mittlere Arbeitsstrom auf über 5,5 A erhöht wird. Ein erfindungsgemäßer Kupferelektroden-Draht mit demselben Durchmesser, der mit Polyvinylbutylal in einem Muster gemäß Fig. 2(B) mit einer Breite W von 0,5 mm und einem Abstand s von 1 mm und der Dicke d von 0,01 mm beschichtet ist, leitet einen maximalen mittleren Strom von 9 A, ohne zu brechen. Infolgedessen erlaubt die erfindungsgemäße Drahtelektrode eine um einen Faktor 1,6 höhere Arbeitsgeschwindigkeit.

Claims

PATENTANWALT* & RECHTSANWALT DIPL. -PHYS. DR.JIJR. U. HEIDRICH

*/.l IGKI.ASSKN BtIM KUROPÄISCMKN PATHNTAMI
FU(U)PMAN PATIENT ATTORNIiY

!•"ran/iskancrstr. D-8000 MÜNCHEN

Tel. (089) 448 50 Telex 5 2!3 7l()epto(l

25. März 1983

IJR - DE Draht-E

ANSPRÜCHE

Verfahren zur EDM(elektroerosiven)-Bearbeitung eines Werkstücks (W), wobei

- ein elektrisch leitendes, kontinuierliches, gestrecktes Element (4) axial bewegt wird von einer Abgabe-Seite (5, 6, 7) zu einer Aufnahme-Seite (15, 16, 17, 17a, 17b, 18 - 27), um eine sich kpntinuierlich bewegende Draht-Arbeitselektrode zu bilden, die dabei straff zwischen beide Seiten gespannt wird und zum Werkstück an einem Arbeits-Spalt (G) benachbart ist, - ein wäßriges dielektrisches Medium dem Sp^It zugeführt wird, eine Arbeitsspannung intermittierend an die bewegte Elektrode und das Werkstück angelegt wird, um eine Folge elektrischer Entladungen im Spalt zu bewirken, die elektroerosiv Werkstoff vom Werkstück abtragen und eine wenigstens teilweise Zersetzung des wäßrigen Mediums bewirken, um gasförmigen Sauerstoff und Wasserstoff im Spalt zu erzeugen, und

- das Werkstück relativ zur bewegten Draht-Elßktrode quer zu deren Achse auf einem vorbestimmten Weg zur Bearbeitung des Werkstücks verschoben wird, gekennzeichnet durch a) Beschichten des elektrisch leitenden, kontinuierlichen, gestreckten Elements mindestens auf einem Teil seiner Oberfläche mit Polymer-Material;..."und b) Beaufschlagen des sich in Arbeits^lSIachbarstellung zum Werkstück bewegenden Elements mit elektrischen Entladungen, um
- das Polymer-Material z.ur Bildung von Kohlenstoff

thermisch zu zersetzen und

- damit den gasförmigen Sauerstoff und Wasserstoff sich wenigstens teilweise chemisch verbinden zu lassen zur Steuerung der Menge dieser gasförmigen Komponenten im Spalt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

- daß das Polymer-Material

- sich bei einer Temperatur von 100 - 500 ⁰C thermisch zersetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, - daß das Polymer-Material

- auf dem gestreckten Element ein Muster aus

- einem im wesentlichen parallel laufenden, im wesentlichen kontinuierlich gewendelten Band (4b) um das gestreckte Element (4a) ist (Fig. 2(A)).

4. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

- daß das Polymer-Material

- auf dem gestreckten Element ein Muster aus

- im wesentlichen parallelen, beabstandeten Bändern(4b) um das gestreckte Element (4a) ist

(Fig. 2(B)).
25

5. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, - daß das Polymer-Material
- auf dem gestreckten Element ein Muster aus

- einem oder mehreren Bändern (4b) längs des gestreckten Elements (4a) ist

(Fig. 2(C)).
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-A-

Verfahrcn nach Anspruch 3, 4 odor 5, dadurch gekennzeichnet,

- daß das gestreckte Element

- eine Dicke von 0,05 bis 0,5 mm besitzt und

- daß das Polymer-Material

- eine Bandbreite (W) von 0,05 bis 2/0 mm und

- einen Bandabstand von 0,1 bis 2 mm hat.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

- daß das. Polymer-Material

- eine Dicke von 0,001 bis 0,05 mm hat,

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß das gestreckte Element (4) enthält

- ein Wasserstoff-aktives katalytisches Metall mit

einer spektroqraphischen Wellenlänge von 300-600 nm.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, - daß das katalytische Metall - zu 0,1 bis 3 Gew.-% enthalten ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet - daß das katalytische Metall - im Polymer-Material enthalten ist.

__ tr _

11. Verfahren nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,

- daß das katalytische Metall .' - im elektrisch leitenden Träger enthalten ist, - der das gestreckte Element (4) darstellt.

12. Verfahren nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet,

- daß das katalytische Metall

- wenigstens ein Metall aus der aus Lithium, Caesium und Samarium bestehenden Gruppe einschließt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- vollständiges Beschichten des gestreckten Elementes

(4) mit einer Schicht aus dem Polymer-Material,

- axiales Verschieben des beschichteten, kontinuierlichen gestreckten Elementes zum Werkstück (W) hin und

- - vor Eintritt in das Werkstück - Abstreifen von Teilen der Beschichtung vom gestreckten Element, um dessen teil-beschichtete Oberfläche zu erzeugen.

14. Elektrisch leitendes, kontinuierliqhes gestrecktes Element (4) zur Verwendung als bewegte Arbeits-Drahtelektrode in einem EDM-Schneid-Verfahren mit Draht, wobei

- die Drahtelektrode kontinuierlich axial bewegt wird

von einer Abgabe-Seite (5, 6, 6a, 6b, 7) zu einer Aufnahme-Seite (15, 16, 17, 17a, 17b» 18 - 27)_f während sie straff an beiden Seiten gespannt igt und zu einem Werkstück (W) über einen Arbeits-Spalt (G) benachbart ist,

- ein wäßriges dielektrisches Medium dem Spalt zugeführt wird, eine Arbeitsspannung intermittierend an die bewegte Elektrode und das Werkstück angelegt wird, um eine Folge elektrischer Entladungen im Spalt zu bewirken, die elektroerosiv Werkstoff vom Werkstück abtragen und eine wenigstens teilweise Zersetzung des wäßrigen Mediums bewirken, um gasförmigen Sauerstoff und Wasserstoff im Spalt zu erzeugen, und

- das Werkstück relativ zur bewegten Draht-Elektrode quer zu deren Achse auf einem vorbestimmten Weg zur Bearbeitung des Werkstücks verschoben wird, gekennzeichnet durch

- einen gestreckten Träger aus elektrisch leitendem Elektrodenwerkstoff und

- eine Beschichtung aus Polymer-Material, das

- auf einem Teil der Träger-Oberfläche aufgetragen ist und

- bei Beaufschlagung mit elektrischen Entladungen wenigstens teilweise thermisch zersetz^ar ist, um - Kohlenstoff zu erzeugen und

- damit den gasförmigen Sauerstoff und Wasserstoff sich wenigstens teilweise chemisch verbinden, zu lassen zur Steuerung der Menge dieser gasförmigen Komponenten im Spalt,

15. Element nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, - daß das Polymer-Material

- sich bei einer Temperatur von 100 - 500 ⁰C thermisch zersetzt.

16. Element nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, - daß das Polymer-Material

- auf dem gestreckten Träger ein Muster aus -.einem im wesentlichen parallel laufenden, im wesentlichen kontinuierlich gewendelten Band (4b) um den gestreckten Träger (4a) ist (Fig. 2(A)).

17. Element nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, - daß das Polymer-Material

- auf. dem gestreckten Träger ein Muster aus - im wesentlichen parallelen, beabstandeten Bändern(4b)

um den gestreckten Träger (4a) ist (Fig. 2(B)).

Element nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, - daß das Polymer-Material

- auf dem gestreckten Träger ein Muster aus - einem oder mehreren Bändern (4b) längs des gestreckten Trägers (4a) ist (Fig. 2(C)).

19. Element nach Anspruch 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet,

- daß der gestreckte Träger

- eine Dicke von 0,05 - 0,5 mm besitzt und

- daß das Polymer-Material

- eine Bandbreite (W) von 0,05 bis 2,0 mm und

- einen Bandabstand (S) von 0,1 bis 2,0 mm hat.

20. Element nach Anspruch 19,

dadurch gekennzeichnet - daß das Polymer-Material

- eine Dicke von 0,001, insbesondere 0,01,

0,05 mm hat.
15

21. Element nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, - daß das gestreckte Element enthält - ein wasserstoffaktives katalytisches Metall mit einer spektrographischen Wellenlänge von 300 - 600 nm.

22. Element nach Anspruch 22,

dadurch gekennzeichnet - daß das katalytische Metall - zu 0,1 bis 3 Gew.-% enthalten ist.

23. Element nach Anspruch 21,

dadurch gekennzeichnet,

- daß das katalytische Metall

- im Polymer-Material enthalten ist.

24. Element nach Anspruch 21,

dadurch gekennzeichnet,

- daß das katalytische Metall - im Träger enthalten ist

25. Element nach Anspruch 21,

dadurch gekennzeichnet,

- daß das katalytische Metall

10 - wenigstens ein Metall aus der aus Lithium, Caesium oder Samarium bestehenden Gruppe einschließt.