DE970169C - Elektrode zum Bearbeiten elektrisch leitender Stoffe durch elektrische Erosion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrode zum Bearbeiten von Metallen und anderen, elektrische Leiter bildenden Stoffen durch elektrische Erosion. Als Werkstoffe der letzteren Art kommen keramische oder plastische Stoffe in Frage, die Teilchen elektrisch leitender Stoffe enthalten. Die Maßnahmen zur Bearbeitung solcher Stoffe umfassen das Herstellen von Löchern und Vertiefungen, das Schneiden, Schleifen, Überlappen und Polieren. Die elektrische Erosion kann durch Funkenentladung oder durch Elektrolyse, insbesondere aber durch Funkenentladung hervorgerufen werden. Das Werkstück stellt dabei die Anode und das Werkzeug die Kathode in einem elektrischen Stromkreis dar.

Zur Sicherung einer wirtschaftlichen und wirkungsvollen Ausführung der Bearbeitung durch Funkenentladung ist es wichtig, dafür zu sorgen, daß der Elektrodenabstand sehr klein ist, z. B. von der Größenordnung 0,25 mm und darunter, und daß dieser Abstand während der gesamten Bearbeitung eingehalten wird. Die Einhaltung eines kleinen Elektrodenabstandes ist ebenso wichtig bei der elektrolytischen Bearbeitungsweise, damit der Stromverbrauch auf einem niedrigen Wert gehalten wird.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode zum werkstoffabtragenden Bearbeiten elektrisch leitender Stoffe durch elektrische Erosion (Funken-

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entladung oder Elektrolyse) unter Verwendung des Werkstückes als Anode und des Werkzeuges als Kathode eines elektrischen Stromkreises und gibt durch die besondere Ausbildung der Elektrode nach der Erfindung ein einfaches Mittel zum Einstellen des Elektrodenabstandes an.

Gemäß der Erfindung sind zur Einstellung und Aufrechterhaltung eines möglichst kleinen Elektrodenabstandes kleine Teilchen eines temperatur-

ίο beständigen dielektrischen Stoffes in das Metall der Erosionselektrode derart eingebettet, daß sie an dieser Elektrode nach außen vorstehen. Diese Teilchen bestehen aus einem dielektrischen Stoff, dessen elektrische Leitfähigkeit geringer ist als diejenige einer jeden der beiden Elektroden.

'Die Teilchen werden vorteilhaft so eingebettet, daß ihre vorstehenden Köpfe oder Spitzen alle im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen oder, falls die Arbeitsfläche der Erosionselektrode nicht eben ist, auf der gleichen Höhe in Bezug auf diese nicht ebene Fläche sich befinden. Der bevorzugte und im allgemeinen geeignetste Stoff ist Diamant. Andere Stoffe sind Bor-Karbid und Quarz.

Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zum Einbetten der dielektrischen Teilchen in die Erosionselektrode wird vorübergehend ein Träger benutzt, der aus einem Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt oder aus Kupfer bestehen kann und eine Oberfläche besitzt, die der Arbeitsfläche der Erosionselektrode entspricht. Diese tragende Fläche wird gründlich gereinigt, und die Diamantteilchen od. dgl. werden vorübergehend mit ihr verbunden, z. B. durch ein Klebemittel, wobei die Teilchen durch Eindrücken in innige Berührung mit der genannten Fläche gebracht werden. Die Fläche wird dann mit einem Metall, z. B. Nickel, Chrom, Eisen oder Kadmium, elektroplattiert, um eine Erosionselektrode von der erforderlichen Stärke zu erhalten. Die Verbindung zwischen den Diamantteilchen od. dgl. und der Trägerfläche wird dann zerstört, z. B. durch Auflösen des Klebemittels, so daß die Diamantteilchen od. dgl. in einer Form aus niedergeschlagenem Metall eingebettet sind. Das Metall der Formschicht, die die Diamantteilchen enthält, wird bis zu einer geeigneten Tiefe entfernt, z. B. durch chemische oder elektrisch erodierende Mittel, so daß die Diamantteilchen od. dgl. an der Formfläche vorstehen und ihre Köpfe oder Spitzen im wesentlichen in der gleichen Ebene bzw. bei nicht ebener Oberfläche der Form auf gleicher Höhe in Bezug auf die Fläche liegen, die die wirksame Oberfläche der Erosionselektrode bilden soll.

Die Erosionselektrode nach der Erfindung kann auch aus einem gesinterten Metallkörper gebildet sein, der Diamantteilchen od. dgl. enthält. Eine Schicht des Metalles von der gewünschten Stärke kann durch chemische oder elektrisch erodierende Mittel entfernt werden, wodurch die Diamantteilchen od. dgl. in einer Metallform verankert bleiben, aber an dieser vorstehen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hat die Erosionselektrode die Form einer Scheibe mit einem verstärkten Umfangsteil auf einer drehbaren Welle. Die Diamantteilchen werden an der Umfangsfläche des verstärkten Teiles dieser Scheibe vorstehend verankert. Die Köpfe oder Spitzen der Diamantteilchen liegen dann in einer gemeinsamen radialen Ebene.

Im Betrieb wird das Werkstück, z. B. ein Stück mit keramisch gebundenen Wolfram-Karbidspitzen, von Hand oder selbsttätig durch einen leichten Druck in Berührung mit der Diamantoberfläche der rotierenden Scheibe gebracht. Das Werkstück und die Erosionselektrode bilden einen Teil eines elektrischen Stromkreises, z. B. mit 70 Amp. und einer Spannung von 20 Volt. Die Oberfläche des Werkstückes wird stufenweise durch die Funken erodiert, während die Diamantteilchen der Erosionselektrode dafür sorgen, daß der Elektrodenabstand im wesentlichen konstant ist und einen sehr kleinen Wert besitzt. Der Werkstoffabfall wird durch eine geeignete Flüssigkeit entfernt, z. B. Transformatorenöl oder eine Mischung dieses Öles mit Petroleum. Diese Betriebsweise ist sehr geeignet für freihändiges Schleifen.

Wenn das Werkstück fein bearbeitet oder poliert werden soll, kann der Strom in dem Stromkreis verringert werden durch einen veränderlichen Widerstand oder durch Verwendung einer anderen Erosionselektrode, die weniger leitfähig ist als die für die gröbere Bearbeitung verwendete Elektrode. Eine solche andere Elektrode kann z. B. aus einer Nickel-Chrom-Legierung oder aus Bor-Karbid bestehen. In diesem Falle sind, wie bereits erwähnt, die Teilchen des dielektrischen Stoffes weniger leitfähig als die Nickel-Chrom-Legierung oder das Bor-Karbid. Die Diamantteilchen sind daher sehr geeignet.

Es kann sich ergeben, daß im Betrieb eine Erosion des die dielektrischen Teilchen enthaltenden Metalls der wirksamen Oberfläche der Erosionselektrode stattfindet, so daß diese Teilchen zu weit von der Elektrode vorstehen und der Elektrodenabstand zu groß wird. Das Metall kann auf seine ursprüngliche Höhe durch Elektroplattierung oder durch mechanisches Niederschlagen von zusätzlichem Metall gebracht werden, z. B. durch Drehen der Erosionselektrode unter Druck an einem Metallstück.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrode zum werkstoffabtragenden Bearbeiten elektrisch leitender Stoffe durch elektrische Erosion (Funkenentladung oder Elektrolyse) unter Verwendung des Werkstückes als Anode und des Werkzeuges als Kathode eines elektrischen Stromkreises, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung und Aufrechterhaltung eines möglichst kleinen Elektrodenabstandes kleine Teilchen eines temperaturbeständigen dielektrischen Stoffes in das Metall der Erosionselektrode derart eingebettet sind, daß sie an dieser Elektrode nach außen vorstehen.

2. Elektrode nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dielektrischen Stoff, dessen elek-

irische Leitfähigkeit geringer ist als diejenige jeder der beiden Elektroden.

3. Elektrode nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Teilchen so in die Erosionselektrode eingebettet sind, daß ihre vorstehenden Köpfe oder Spitzen alle im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen bzw. bei nicht ebener Arbeitsfläche der Erosionselektrode auf gleicher Höhe in Bezug auf die nicht ebene Arbeitsfläche.

4. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als dielektrische Stoffe Diamant, Bor-Karbid oder Quarz verwendet sind.

5. Verfahren zum Herstellen einer Erosionselektrode nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einbetten des dielektrischen Stoffes in die Elektrode vorübergehend ein Träger (z. B. aus hochgradigem Kohlenstoff-.

stahl oder Kupfer) verwendet wird, dessen Oberfläche der Arbeitsoberfläche der Elektrode entspricht, und daß nach gründlicher Reinigung der Oberfläche des Trägerstoffes die Teilchen des dielektrischen Stoffes (Diamant od. dgl.) vorübergehend mit dem Träger verbunden werden, z. B. durch Klebemittel, und darauf die Teilchen in die Oberfläche des Trägerstoffes eingepreßt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Trägerstoffes mit einem Metall (z. B. Nickel, Chrom, Eisen oder Kadmium) zur Erzielung einer Erosionselektrode von der erforderlichen Stärke elektroplattiert und danach durch Auflösen des Klebemittels die Verbindung zwischen den dielektrischen Teilchen und der Trägeroberfläche zerstört wird, und daß aus der so gebildeten Form das Metall derjenigen Schicht, welche die dielektrischen Teilchen enthält, auf eine geeignete Tiefe entfernt wird, z.B. durch chemische oder elektrisch erodierende Mittel, so daß die dielektrischen Teilchen an der Form vorstehen und ihre Spitzen oder Köpfe im wesentlichen in der gleichen Ebene oder bei nicht ebener Oberfläche auf der gleichen Höhe in Bezug auf die Arbeitsfläche der Erosionselektrode liegen.

7. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus einem gesinterten Metallkörper mit dielektrischen Teilchen aus Diamant od. dgl. besteht, in dem eine Metallschicht von der erforderlichen Stärke durch chemische oder elektrisch-erodierende Mittel entfernt ist, so daß die dielektrischen Teilchen in einer Metallform verankert sind und an dieser vorstehen.

8. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode als Scheibe mit einem verstärkten Umfangsteil ausgebildet ist, in dem die dielektrischen (Diamant-) Teilchen so verankert sind, daß ihre vorstehenden Spitzen oder Köpfe in einer gemeinsamen radialen Ebene liegen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 801 841;
schweizerische Patentschrift Nr. 271 439.

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