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Verfahren zur Herstellung von metallischen Profil-Elektroden bzw.
Elektroden mit reliefförmiger Stirnfläche Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
-Herstellung von metallischen, profilierten. Elektroden bzw. Elektroden mit reliefförmiger
Stirnfläche, die verwendet werden sollen in. Bearbeitungsmaschinen, bei welchen
das Abtragen des metallischen Werkstoffes unter Elektroerosion oder elektrolytischer
Wirkung vor sich geht. Bei Berarbeitungsmaschinen der erstgenannten Art werden bekanntlich
zwischen einer Elektrode und dem metallischen Werkstück Funken erzeugt, die von
einem insbesondere hochfrequenten Wechselstrom oder mittels. Kondensatorenentladung
erzeugt werden und bei, letzterem ein Strom einer Gleichstromquelle -von der Elektrode
zu dem metallischen. Werkstück durch einen Elektrolyt geschickt. Die Elektrode und
das- Werkstück befinden sich bei der durch Funken hervorgerufenen Werkstoffabtragung
unter einem kühlendem. Mittel, das meist aus einem Öl besonderer Zusammensetzung
besteht.
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Die Werkstoffabtragung findet hierbei in einer Weise statt, die praktisch
der Form der Elektrode entspricht, und es ist daher unter Anwendung dieses Verfahrens
möglich, Abtragungen entstehen zu lassen, die ein Abbild der Elektrode darstellen,
und zwar auch dann, wenn es sich um die Herstellung verhältnismäßig verwickelter
Formen handelt. So ist es, z. B. möglich, der Elektrode die Form einer Gravur zu
erteilen, die in einen Gesenkblock aus Hartmetall, Stahl od. dgl. eingegraben werden
soll. Es ist ferner möglich, der Elektrode die Form eines Hohlzylinders. mit Innengewinde
zu geben, um auf diese Weise ein entsprechendes Werkstück mit
einem
Außengewinde zu versehen. Die angegebenen Beispiele sollen lediglich die Möglichkeiten.
verdeutlichen., die durch das Verfahren der Elektroerosion gegeben sind, ohne' daß
diese Beispiele erschöpfend sind.
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Bisher wurden die erforderlichen. Elektrodenformen aus geschmolzenen
Metallen oder Legierungen hergestellt, wobei: die Formgebung durch spanhebende Bearbeitung
erfolgte. Auch Graphitelektroden sind für den genannten Zweck unter sinnentsprechender
Formgebung hergestellt worden. Da sich bei der Elektroerosion die Elektrode verbraucht
und zum mindestem, für jede Formgebung an einem neuen Werkstück eine neue Elektrode
hergestellt werden muß und vielfach sogar bei der Bearbeitung eines einzigen Werkstückes
mehrere stets. neue Elektroden benutzt werden müssen, ergibt sich in dieser Beziehung
eine verhältnismäßig umständliche Verfahrensweise. Die ständige Erzeugung der einzelnen
Elektrodenformen durch spanabhebende Bearbeitung ist kostspielig und zeitraubend.
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Dieser Nachteil soll gemäß der Erfindung beseitigt und ein Verfahren
angegeben werden, das die Herstellung der Elektroden wesentlich vereinfacht und
verbilligt.
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Zu diesem Zweck wird zur Herstellung von metallischen Profilelektroden
bzw. Elektroden mit reliefförmiger Stirnfläche erfindungsgemäß ein Metall oder Metallegierungspulver
zur Herstellung von Vollelektroden in entsprechende Matrizen bzw. zur Herstellung
von Hohlelektroden um ein Modell des durch Elektroerosion zu erzeugenden Gegenstandes
gepreßt.
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Es sind zwar schon Verfahren zur Herstellung von Elektroden 'für die
Lichtbogenschweißung bekanntgeworden, bei welchen das Schweißmetall in pulverförmigem
Zustand mit nichtmetallischen Zusatzstoffen, die den Schweißvorgang begünstigen
sollen, gemischt und durch Pressen oder Sintern zu einem festen Formkörper verbunden.
werden. Die den Schweißvorgang begünstigenden Stoffe innerhalb des Schweißmetalls.
sollen dabei in feiner Verteilung vorliegen, damit beim Übergehen des Schweißmetalls
im Lichtbogen sich: keine größeren Schlackeneinschlüsse in der Aufschweißung bilden
können.
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Es sind weiterhin Lichtbogenschweißelektroden bekanntgeworden, die
aus einem Gemisch von Metallpulvern und Fluß- und Bindemittel bestehen.
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Die bekannten Verfahren zur Herstellung von. Elektroden für das Lichtbogenschweißen
sind aber nicht vergleichbar mit dem Verfahren zur Herstellung von metallischen
Profil- oder Reliefelektroden für die Funkenerosion, da hier eine gänzlich andere
Problemstellung vorliegt. So kommt es bei. den Elektroden für die Funkenerosionsbearbei.tung
darauf an, die Form oder Gestalt der Elektrode genau der zu bearbeitenden Oberfläche
anzupassen, d. h., nach Bearbeitung des Werkstückes hat dieses die gleiche, jedoch
umgekehrte Profilierung wie die Elektrode. So ist es möglich, mit Hilfe des, erfindungsgemäßen
Verfahrens rentabel und in einfacher Weise eine Vielzahl von gleichen Elektroden
von einem Musterstück herzustellen. Dies ist deshalb von großer Bedeutung, da die
Elektrode im allgemeinen nur einmal für die Bearbeitung eines Werkstückes verwendet
werden kann. und somit beispielsweise in Serienproduktion eine der Werkstückzahl
gleiche. Zahl von Elektroden benötigt wird.
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Das Metallpulver zur Herstellung der Elektroden kann in den verschiedensten
Körnungen verwendet werden, wobei unter Körnung in diesem Zusammenhang auch Späne
zu verstehen sind. Es ist ferner möglich, das Ausgangspulver nicht nur aus Körnern
einheitlicher Korngröße bestehen zu lassen, sondern verschiedene Korngrößen nebeneinander
zu verwenden, wodurch je nach den gegebenen Umständen der erwünschte Zus ammenhaft
der einzelnen Teilchen untereinander gefördert werden kann. Als Ausgangspulver können
edle und unedle Metalle praktisch jeder Art verwendet werden:. Als besonders zweckmäßig
hat sich die Verwendung von reinem Kupferpulver erwiesen, so daß diesem der Vorzug
zu geben ist. Mit Vorteil können aber auch, Pulver aus Aluminium, Magnesium, Zinn,
Zink, Eisen, Mangan, Wolfram, Molybdän, Blei und Silber verwendet werden. Des weiteren
ist es möglich, nicht von einem einheitlichen Pulver auszugehen, sondern von einem
Gemisch aus Pulvern zweier oder mehrerer Metalle. Auch Pulver von Legierungsmetallen
können unter gewissen Umständen. Vorteile bieten.
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Besonders überraschend ist es, daß die durch Pressen hergestellten
geformten Elektroden. ohne weitere Maßnahmen, insbesondere ohne eine Sinterung,
voll einsatzfähig sind. In manchen Fällen kann es jedoch zweckmäßig sein, auch eine
Sinterung vorzunehmen, um den Zusammenhalt der einzelnen Teilchen. zu verstärken.
Die im Sinne der Erfindung gegebene Möglichkeit, entweder durch Pressen allein oder
durch Pressen und Sintern die gewünschten Elektrodenformen herzustellen, sichert
dem Verfahren breiteste Anwendung.
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Das formgebende Pressen geschieht in an sich bekannter Weise entweder
in Matrizen, die einmal hergestellt werden und die stets erneut benutzt werden können.
Es ist aber auch möglich, und zwar insbesondere für Hohlformen der Elektroden, von
einem Modell des Werkstückes auszugehen, das unter Benutzung der Elektrode hergestellt
werden soll. Das Modell kann aus geeignetem Werkstoff eigens für diesen Zweck angefertigt
sein, oder es kann sich um ein Werkstück handeln, das aus einer anders gearteten
Fertigung bereits vorliegt. Auch ist es beispielsweise möglich, auf diese Weise
zu Wiedergaben von Gravuren auf Münzen, Plaketten od. dgl. zu gelängen. Wem z. B.
eine Elektrode mit einem Gewinde versehen werden soll, um hernach in einen Körper
ein Gewinde einzuarbeiten, ist es zweckmäßig, ein Modell des mit Gewinde versehenen
Körpers mit dem Metallpulver zu umpressen. Hierzu wird eine Matrize benutzt, die
es gestattet, allseitig gleichmäßigen Druck auszuüben. Solche Matrizen sind an sich,
bekannt als Gummimatrizen
oder als sogenannte Schlauchmatrizen.
Bei den letztgenannten ist das Pulver mit dem Modell zusammen eingeschlossen in
einen Gummischlt2Luch oder einen Schlauch aus artähnlichem Werkstoff. Der gefüllte
und beiderseits dicht verschlossene Schlauch wird in ein Gefäß eingebracht, in dem
sich eine Flüssigkeit befindet, die unter den erforderlichen Druck gesetzt wird.
Aus dem Preßkörper wird das Modell durch Herausziehen oder Herausdrehen entfernt.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die erwähnte Maßnahme nicht nur für Gewinde
anwendbar ist, sondern auch für andere Körper, die mit Rillen, Erhöhungen, Vertiefungen
od. dgl. versehen sind, wie beispielsweise Fräsen oder sonstige Werkzeuge, wobei
lediglich darauf zu achten ist, daß das Modell aus dem fertigen Preßkörper entfernt
werden kann,.
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Die Anpassungsfähigkeit des Verfahrens gemäß der Erfindung ist aber
nicht nur gegeben in bezug auf die Form, sondern auch in bezug auf die Zu, sammensetzüng,
die unter Umständen von großer Bedeutung ist. Es ist nämlich möglich; dem Ausgangspulver
in an sich bekannter Weise nichtmetallische Stoffe zuzusetzen, und zwar gleichgültig,
ob die Elektrode im ausschließlich geprellten Zustand oder in gepreßtem und gesintertem
Zustand benutzt werden soll. Als. besonders zweckmäßig hat sich. in diesem Zusammenhang
Aluminiumoxyd erwiesen. Das. Aluminiumoxyd, das beispielsweise in einer Menge von
etwa 30 % dem Ausgangspulver zugesetzt werden knnn, hat den Vorteil, daß es sich
im Vergleich zum metallischen Werkstoff der Elektrode bei der Erosionsarbeit weniger
stark verbraucht wie dieses. Das an der Elektrode haftende nichtmetallische Aluminiumoxyd
sorgt selbsttätig dafür, daß der notwendige Elektrodenabstand vom zu bearbeitenden
Werkstück aufrechterhalten wird. Der Abnutzungsgrad der Elektrode kann durch Wahl
der Betriebsbedingungen, Anteil des Oxydgehaltes in der Elektrode, Korngröße der
Elektrode sowie Preßdruck bzw. Sinterungsbedingungen, unter denen sie hergestellt
wurde, so eingestellt werden, wie es für den durch die Elektroerosion zu bearbeitenden
Werkstoff zweckmäßig ist, d. h. je nachdem, ob: Hartmetall, gehärteter Stahl, Dauermagnetlegierungen
od. dgl. bearbeitet werden. Die Oxydteilchen werden. nach einer gewissen Zeit durch
die: explosionsartige Wirkung der Funkenentladung in die Flüssigkeit hinausgestoßen,
unter der :das erodierende Bearbeiten stattfindet, und so aus. dem Funkenbereich
herausgetragen. Bei tiefen Bohrungen kann es jedoch erforderlich sein, die Kühlflüssigkeit
durch die hohle Elektrode zuzuführen und die gelösten Oxydteilchen aus dem Bearbeitungsbereich
herauszuspülen.
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Als nichtmetallischer Zusatz zum Pulver kann auch Graphit verwendet
werden. Es erhöht die Preßfähigkeit des Metallpulvers, begünstigt eine gleichmäßige
Abnutzung der Elektroden bei der Erosionsarbeit und verringert deren Abbrand.
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Von besonderem Vorteil ist bekanntermaßen der Zusatz von organischen
Stoffen, beispielsweise Kunstharzpreßstoffen, deren Fähigkeit unter erhöhten Temperaturen
auszuhärten dazu ausgenutzt werden kann, um einen festen Preßkörper herzustellen.
Gleichgültig jedoch, ob diese Kunststoffe ausgehärtet werden oder der metallischen
Grundkomponente der Elektrode lediglich beigemischt sind, führen sie noch zu dem
Vorteil, daß bei: der Verdampfung die Wirkung der Kühlflüssigkeit unterstützt wird.
Werra gleichzeitig Oxydteilchen im Elektrodenkörper vorhanden sind, so wird :deren
Abstoßung und das Herausbefördern der iosgelösten Teile aus dem Bearbeitungsbereich
erleichtert. An Stelle von Kunstharzpreßstoffen oder ähnlichen Substanzen können
auch organische Beimengungen verwendet werden, wie z. B. Stearinsäure,.Vaseline
od. dgl., deren Wirksamkeit um so größer ist, je niedriger der Verdampfungspunkt
liegt.
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In vielen Fällen ist es erwünscht, eine Elektrode herzustellen, die
porös, ist. Die Kühlflüssigkeit kann damit auch bei großen Flächen gleichmäßig zugeführt
werden, und die beim Arbeiten der Elektrode verdampfende Flüssigkeit wird selbsttätig
durch die Poren hindurch nachgesaugt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung gestattet es mit Leichtigkeit, solche
porösem, Elektroden herzustellen.. Es ist lediglich, erforderlich, dem Ausgangspulver
lösbare, flüchtige b:zw. verbrennbare Stoffe zuzusetzen, die nach dem Pressen bzw.
während oder nach dem Sintern entfernt werden. Es ist beispielsweise möglich, dem
Ausgangspulver gepulverte Stearinsäure zuzusetzen oder auch Späne bzw. Pulver einer
niedrig schmelzenden Legierung, beispielsweise einer Bleilegierung. Nach dem Pressen
werden diese Beimengungen durch leichtes Erhitzen aus dem Körper herausgeschmolzen,
so daß entsprechende Poren zurückbleiben. Es könnten auch. Stoffe eingebracht werden,
die sich in, Säuren, Alkalien od. dgl. chemischen Substanzen lösen. Wenn die Elektroden
nach dem Pressen noch gesintert werden, so können auch Stoffe zugesetzt werden.,
die während des Si:ntervorganges verbrennen. oder sich verflüchtigen, gegebenenfalls
unter Mitwirkung einer oxydierenden oder reduzierendem. Atmosphäre. Es ist beispielsweise
möglich, dem Ausgangspulver Holzsägespäne zuzusetzen, die bei der Sinterung unter
Wasserstoff entfernt werden.
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Diese Maßnahmen können in sinnentsprechender Weise auch angewendet
werden, um zusammenhängende Hohlräume in den Elektroden zu erzeugen;. Es können
beispielsweise Bleidrähte, Holzstäbe od. dgl. mit eingeformt werden, die nach dem
Pressen bzw. während oder nach dem Sintern entfernt werden, wie dies'im Zusammenhang
mit den pulverförmigen Beimischungen erörtert wurde.
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Poröse Elektroelen gemäß der Erfindung können für den Gebrauch auch
mit organischen oder anorganischen Mitteln getränkt werden, um die Funkenbildung
zu beeinflussen. Es können beispielsweise verwendet werden Stearin bzw. Wasserglas.