WO2014166480A1 - Rohling aus erodiergraphit, verfahren zur herstellung einer erodiergraphitelektrode aus besagtem rohling, elektroden-rohling und adapter zur befestigung des rohlings, elektroden-rohlings oder der erodiergraphitelektrode - Google Patents

Rohling aus erodiergraphit, verfahren zur herstellung einer erodiergraphitelektrode aus besagtem rohling, elektroden-rohling und adapter zur befestigung des rohlings, elektroden-rohlings oder der erodiergraphitelektrode Download PDF

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electrode
adapter
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erosion
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Florian Kirchmann
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Gtd Graphit Technologie Gmbh
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    • B23H3/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
    • B23H3/06—Electrode material

Definitions

  • TECHNICAL FIELD The general technical field can be outlined with the term 'graphite electrodes': Such electrodes are described, for example, in DE 1 083 453 B, are used as molten steel electrodes and are assembled via screw connections of electrode parts. The optimization of the necessary, electrical contact led quickly to connections as described in DE 1 082 237: blind holes are provided with jumps and a flange-like cam is poured permanently and electrically conductive with molten solder in the bore in the screwed position.
  • DE 1 665 266 A1 illustrates for this purpose that with optimized solder systems, even a pure solder joint can provide the necessary properties.
  • the present invention is concretely located in the field of erosion graphite electrodes and their production.
  • EDM graphite is much more homogeneous in its conductivity than graphite or carbon for steel or electrolysis electrodes.
  • electrodes made of eroding graphite are used for the spark erosive machining of metallic workpieces.
  • the desired workpiece shape is given as a negative contour to an electrode blank on its upper side.
  • the Erodiergraphitelektrode thus obtained is applied under tension with the contoured top surface on the workpiece.
  • Targeted flashovers between erosion graphite electrode and workpiece cause erosion on the workpiece surface until the contours of electrode and workpiece match exactly. Unevenness in the volume conductivity of the erosion graphite electrode would lead to uneven arcing here.
  • EDM is characterized by high purity and homogeneous structure, providing the necessary, uniform volume conductivity.
  • Contoured EDM electrodes for EDM machining - hereafter referred to as EDM graphite electrodes - are traded both as an electrode blank with an uncontoured top surface and with a finished contour.
  • Essential in the erosion graphite electrodes are the undersides, via which the electrical contacting takes place in an erosion system. Eroding systems can on the one hand only have the erosion function on the one hand, but on the other hand also provide the processing of the required electrode contour directly on site in a complex manner with control, milling and control modules.
  • the present invention relates to a blank made of eroding graphite, a method for producing an erosion graphite electrode from said blank, an electrode blank and an adapter for fixing the blank, electrode blank or Erodiergraphitelektrode according to the preamble of the independent claims.
  • 'blank' denotes a basic body of eroding graphite, which still has to be brought to a suitable, required level.
  • 'Electrode Blank' refers to an uncontoured electrode body of appropriate dimensions
  • 'Erosion Graphite Electrode' refers to a fully contoured electrode body of eroding graphite. From DE 27 43 275 C2 an erosion graphite electrode is known, which is adhered with a graphite adhesive on a support plate.
  • the support plate has threaded blind holes and a trough-shaped bottom. The trough-shaped bottom allows the filling of a liquid dielectric. With the graphite adhesive sufficient electrical contact with the support plate must be ensured while the dielectric safely prevents electrical short circuit between working milling tools and a lower lying support plate recording.
  • US 6,603,089 B1 proposes a quick release device with tensioning lever, orientation pins and securing mechanism.
  • the US 201 1/022 6741 A1 further proposes here in addition to provide a multi-part holder with removal handles and identification features to allow management in a machine change magazine.
  • No. 6,268,580 B1 discloses a graphite electrode holder in which two clamping jaws with a controlled force can be placed on the side of a graphite electrode body, so that a purely lateral mounting of the electrode is provided.
  • 4,647,748 A1 discloses a graphite electrode with laterally milled blind holes, which can be fixed on a holder with tensionable, locally engaging clamping jaws. Starting from such brackets, the last document proposes to perform the clamping fixation on multi-part brackets on a metallic support plate while the erosion graphite electrode is fixed on the support plate via borehole-threaded couplings.
  • DE 44 44 241 A1 discloses in the same direction a centering, axial support with coupling parts and clamping means, in which is determined via specifically trainees reference surfaces only one orientation of an axially eroded graphite electrode.
  • DE 100 33 515 A1 discloses an axially extending erosion graphite electrode body in which centering contours have been formed transversely to its extent in the lower-side coupling region and provided with a hard metal layer.
  • a disadvantage of the generic Erodiergraphitelektroden that the blanks must always be designed to match a custom reference surface image, hole pattern, pin pattern and / or thread image on the underside. Another problem is that the generic Erodiergraphitelektroden can not be used if the trained or revised contour in its surface comes close to a pin / a threaded bush and the uniform conductivity and / or mechanical stability can then no longer be guaranteed.
  • a blank made of erosion graphite is proposed for producing an erosion graphite electrode which can be used separately in an erosion system and whose upper side serves for contouring for machining a workpiece, wherein the substantially rectangular blank
  • the rear handle is horizontal and extends in the same direction to a side surface
  • the rear handle is designed as a continuous, standardized groove. Furthermore, a method for producing a eroded graphite electrode from the blank is proposed, wherein the method comprises the steps
  • the suitably elongated adapter is formed insertable into the rear handle in the form of a continuous, standardized groove
  • the adapter is elastically positively connected to a contouring and / or eroding system and -
  • the adapter has a modulus of elasticity of at least 60 kilo-Newton per square millimeter.
  • the present invention also discloses an erosion graphite electrode obtained by the disclosed method and its use in an erosion system with the aid of the adapter.
  • the blank has, according to the invention, a substantially rectangular spatial form. If it is an electrode blank still to be contoured, an exactly rectangular spatial form can be present; It is crucial that the blank electrode in the uncontoured state has a surface or volume-filling spatial form, which can be cut out directly from a larger Erodiergraphitmaschine without waste.
  • Area-filling shapes are, for example, triangles, squares or hexagons, while volume-filling shapes include cubes, pyramids and octahedrons; By combining non-voluminous spatial forms - as in Penrose tilings - volume-filling combination bodies can be achieved.
  • a method in which so-held spatial forms are cut out of a block or a plate as uncontoured electrode blanks will advantageously cause loss of material only in the circumference of the cut.
  • the top side of the blank / blank of the blank / erosion graphite electrode is used for contouring a workpiece.
  • the underside of the Erodiergraphitelektrode the upper side is arranged opposite, wherein the upper and lower sides are connected via at least one side surface; It is understood that in rectangular bodies 4 side surfaces are present, while round or continuously curved body just have a connecting side surface.
  • the Erodiergraphitelektrode thus has a length, a width and a height; As used herein, 'upper side' refers to an orientation near / at the top, while 'lower side' refers to an orientation near / at the bottom.
  • 'horizontal' designates an orientation in the same direction as the underside
  • 'vertical' designates an orientation from bottom to top -thus transverse to top and / or bottom.
  • these relative references are based solely on the blank, the blank electrode and the erosion graphite electrode and not on their use; the presently disclosed Erodiergraphitelektrode can be arranged in an erosion always matching the workpiece, applied to the workpiece and used so advantageous; this includes Also, the use in multi-head holders, in which the claimed erosion graphite electrode or the electrode blank or the blank can also be kept rotated laterally / machined / nachkonturiert / used within the system.
  • the blank on the underside has at least one rearward grip extending in the same direction as a side surface and substantially horizontally. Notwithstanding the established threaded blind holes of the claimed blank is provided with a rear handle, which is aligned in the same direction to the bottom; Thus, such a rear grip is thus extended horizontally, while the previously established threaded blind holes had a vertically in the Erodiergraphitelektrode ascending milled spiral with a defined pitch.
  • a 'rear grip' designates a surface which permits a substantially vertical introduction of force and makes the blank, the electrode blank and the erosion graphite electrode frictionally fixable on the underside with predominantly, preferably pure, tensile or compressive loading.
  • the standardized rear handle allows the advantageous, continuous use of a likewise standardized, engaging fastener.
  • a fastener is hereinafter also referred to as an adapter and explained in more detail.
  • a suitably elongated adapter can be advantageous thread directly into the blank, the blank electrode and the Erodiergraphitelektrode / insert, which is much faster and easier than the controlled screwing a threaded bushing and an additional, kraftbeauf usefulden threaded rod.
  • a longer adapter which protrudes laterally is still advantageously compatible with shorter blanks / electrode blanks or erosion graphite electrodes and can always provide the necessary function even if the length is varied.
  • the distance which can be engaged behind becomes larger.
  • the applied holding force increases proportionally to the extent and does not have to be increased / ensured by means of specific drilling patterns with additional pins or threaded blind holes.
  • the horizontally extended rear grip compared to the known threaded blind holes can be made significantly lower.
  • the usable and contourable volume above the underside of the blank or blank electrode is thereby larger and a contoured Erodiergraphitelektrode holds at the same size of a non-contoured blank significantly longer than identical contoured Erodiergraphitelektroden with established, underside threaded fasteners.
  • the blank is further characterized in that the rear grip is formed as a continuous groove.
  • a continuous groove offers the advantage that consistently wide and / or long EDM graphite electrodes can be aligned and fixed non-positively on the same support.
  • the present invention also discloses a use in which an erosion graphite electrode is fixed in a erosion plant via a standardized groove, provided with additional millings, improved by the additional millings, undercut and contacted, and finally used for eroding workpiece machining.
  • the blank is characterized in that the rear handle is viewed in cross section to its extent mirror-symmetrical.
  • a mirror-symmetrically formed rear grip thereby has equally large, graspable regions in the transverse extension, which regions will have the same distance to the respective outer side surface of an uncontoured, rectangular electrode blank.
  • the introduction of force through these areas is therefore symmetrical to the respective central vertical axis and exerts in the subsequent use of a uniform tensile load on the contoured Erodiergraphitelektrode.
  • Such a rear grip comprises, for example, two lateral, mirror-symmetrical milled cuts or also a lower-side, central milled recess with symmetrically laterally projecting areas or else a combination of such milling.
  • the mirror-symmetrical arrangement of the hintergreifbaren surfaces has the advantage that with preferably electrically conductive adapter better and at the same time more uniform, electrical contact can also be supported via the rear handle: stream can be distributed uniformly in the installed position on the adapter and its bearing surfaces through the Erodiergraphitelektrode become.
  • the blank is characterized in that the blank has an anti-rotation in the form of an asymmetric milling or notching.
  • a milled recess which provides a rear grip, can advantageously be conically tapered in the direction of extension, whereby a receptacle tapering in the direction of extent, which is capable of positively locking behind the milled recess, can only be inserted in one direction into the eroding graphite electrode.
  • milling or notching as an additional, constructive measure outside the power flow ange- assigns; For example, by round milling a bottom side longitudinal edge of a rectangular Erodiergraphitelektrode an asymmetry can be introduced, which in combination with a form-fitting encompassing recording only allows a suitable orientation of the Erodiergraphitelektrode.
  • an elastomeric cord of high adhesive force is advantageously inserted in the area of the round-edged edge, if the eroding graphite electrode is aligned incorrectly, the ungrooved edge will run up on the elastomer and effectively prevent it from being inserted, without the possibility of distortion or damage ; Furthermore, a groove can be milled in the unloaded inner or side area, which makes a clear orientation of the Erodiergraphitelektrode necessary for a lateral insertion of the Erodiergraphitelektrode a laterally dipping locking pin / elastomeric pin holder. In any case, such an anti-rotation advantageously ensures a clear orientation of the electrode, which incorrect assembly and longer setup times can be excluded by such incorrect assembly.
  • the blank is preferably characterized in that the blank at least partially consists of isostatically pressed graphite.
  • Isostatically pressed graphite has a more uniform distribution of the crystallized domains, whereby no preferential direction in the orientation of the crystal domains is formed by the pressure uniformly applied during production.
  • isostatically pressed graphite is more homogeneous and clearly polycrystalline in its microstructure and more uniform in volume properties.
  • the blank is characterized in that the blank consists at least proportionally of powder-extruded, carbonized graphite.
  • a property of the erosion graphite electrode in a spatial direction can thus be set in a targeted manner, which can advantageously be used in particular in special applications with precisely set conductivity and / or elasticity in one direction.
  • the present invention also discloses a method for producing a Erodiergraphitelektrode in which a green compact obtained by injection molding, entbindert at elevated temperature to Braunling and finally burned to the finished Erodiergraphitelektrode and / or carbonized; It goes without saying that the anisotropy can be deliberately introduced both in the same direction and with a different direction to the vertical extent of the eroding graphite electrode.
  • an extrusion profile can already provide a rear grip, preferably a mirror-symmetrical rear grip. As a result, a cut-to-length blank can be obtained directly, which can be advantageously engaged, fixed and used without further additional milling.
  • the blank is characterized in that the rear handle is formed with a smooth, continuous outer surface and at least one horizontal support area.
  • a horizontal bearing area ensures that only tensile and no shear forces are exerted on the erosion graphite electrode during the frictional fixing.
  • a smooth, continuous outer surface minimizes the risk of cracking and prevents brittle notch breakage at sharp edges, which can equally induce cross cracks across the notches.
  • the surface is conditioned directly after milling with adjusted humidity and / or applying reactive, surface-active substances in order to adjust the conductivity and brittleness targeted.
  • the blank is characterized in that the blank can be frictionally connected via an insertable into the rear handle, elastic adapter with an erosion system.
  • the adapter has a modulus of elasticity of at least 60 kilo-newton per square millimeter, preferably 75 to 450 kilo-newton per square millimeter, more preferably (160 + - 80) kilo-newton per square millimeter.
  • An adapter is preferably produced as a standardized, longitudinally extending component made of a durable material, particularly preferably tool steel. Such a trained adapter is not subject to consumption or significant wear, but is a solid, permanent part of a erosion system, which is able to accommodate the above-described, appropriately cut electrode blanks or contoured Erodiergraphitelektroden.
  • the blank is characterized in that the blank is designed as a longitudinal, cut-to-length blank.
  • An advantageous standardization of the blank in terms of height, width and underside support significantly reduces the number of necessary dimensions that must be kept in stock; in the present case, only 9 blanks are required for 1 17 different dimensions. The number of blanks to be stored is thus reduced by more than 90%.
  • erosion system which feeds such blanks from a bar magazine or a rod magazine stock regulated, cuts and supplies for further use, orders can be handled much cheaper and more efficient.
  • FIG. 1 longitudinal view of an advantageous embodiment of an electrode blank with administratviousem, mirror-symmetric rear handle in the form of a T-slot together with associated adapter
  • FIG. 2 longitudinal view of an advantageous embodiment of an electrode blank with administratviousem, mirror-symmetric rear handle in the form of a dovetail associated adapter longitudinal view of an advantageous embodiment of an electrode blank with administratviousem, mirror-symmetric rear handle in the form of a T-slot in combination with inclined planes together with associated adapter longitudinal view of an advantageous embodiment of an electrode blank with administrat admittedem, mirror-symmetric rear handle in the form of a groove with double rear grip and associated adapter
  • FIG. 5 longitudinal view of an advantageous embodiment of an electrode blank with administratficialem, mirror-symmetric rear grip in the form of a groove with a continuous, smooth outer surface together with the associated adapter
  • FIG. 6 is a longitudinal view of an advantageous embodiment of an electrode blank having a mirror-symmetrical rear grip in the form of an externally milled double groove together with associated adapters
  • FIG. 7 Isometric view of a rectangular blank of electrodes with underside, T-shaped rear grip with rounded inner edges
  • FIG. 8 shows an isometric view of a mounting diagram in which a rectangular blank of the electrode according to FIG. 7 is pushed onto a T-shaped adapter and placed on a holding block of an erosion system; the fixation takes place over
  • an electrode blank obtained by cutting to length a beam-like blank has a mirror-symmetrical rear grip in the form of a T-slot on the longitudinal side on the underside.
  • An associated adapter is formed in accordance with T-shaped and thus has two projecting to the sides, horizontal areas, which are able to apply in the installation position within a system / EDM advantageous pure tensile forces on the equally horizontal, behind-gripped Erodiergraphitelektroden Schemee. The force can be applied to the adapter via a milled internal thread, which is indicated as a dashed line.
  • the adapter For mounting in an erosion system, the adapter is thus inserted into the contoured erosion graphite electrode, connected to a tensioning mechanism of an electrode holder via two threaded rods and - preferably regulated - the adapter together with the erosion graphite electrode firmly tightened in the desired position.
  • the electrical contact is made in the non-positive frictional engagement of the underside of the Erodiergraphitelektrode on the support surface of the electrode holder.
  • An advantageous adjustment of the electrical contact via conductive pastes is possible, but often not necessary.
  • the inner edge of the T-slot has been rounded off at an angle in order to advantageously avoid notch damage during the insertion of the adapter.
  • an electrode blank has a mirror-symmetrical rear grip in the form of a dovetail in a longitudinal view on the underside.
  • the associated adapter is designed trapezoidally in dovetail shape and can engage behind the electrode blank via two symmetrical, inclined planes.
  • the force is introduced via the inclined planes substantially in the vertical direction, wherein the horizontal, outward-acting component can advantageously be compensated for by means of a receptacle (not shown) which rests on the side of the blank in a form-fitting and synchronous manner;
  • the horizontally acting force component can be compensated and at the same time the electrically contacted a contoured Erodiergraphitelektrode frictionally contacting surface.
  • an electrode blank has a mirror-symmetrical rear grip in the form of a T-slot in longitudinal view on the underside in combination with two inclined planes rising to the center of the electrode blank together with the associated adapter. If the adapter is inserted and fixed analogous to Figure 1 here attracted, the inclined planes will each cause a force component towards the adapter, which press the underreached areas on the form-fitting adapter with an enlarged contact surface; The latter allows particularly advantageous in fiber-reinforced electrode blanks with increased elasticity an additional, the position fix- ing and the frictional connection improving force application.
  • an electrode blank has a mirror-symmetrical rear grip in the longitudinal view on the underside in the form of a groove with a double rear grip together with the associated adapter;
  • a rear grip is also particularly advantageous in the case of narrow blanks, electrode blanks or erosion graphite electrodes with fiber reinforcement analogous to FIG. 2 to provide a large total surface which can be backfilled while advantageously maximizing frictionally contacted surfaces.
  • a blank or electrode blank has a mirror-symmetrical rear grip in the longitudinal direction on the underside in the form of a groove with a continuous, smooth outer surface together with the associated adapter.
  • All areas of a milled profile characterized by smooth, continuous transitions are particularly advantageous and form horizontal, hintergeifbare bearing areas on which a trained with slight misfit adapter initially only a longitudinal support line in a narrow gap joint has in common.
  • the support line Upon application of force, the support line is elastically deformed to a frictional, contacting pressure surface; As a result, a precise surface pressure can be set constructively for a given application of force.
  • the adapter consists of a parameterized tool steel, which in combination with a erosion graphite with a uniform microstructure makes an elastic surface pressure precisely adjustable accessible.
  • an electrode blank has a bottom-side, mirror-symmetrical rear grip in the form of a double groove milled on the outside along with associated adapters.
  • the advantage of milling on the outside is that the tailor-made alignment of the tapered adapter and erosion graphite electrode is optically controllable and, if required, a contact-imparting paste can also be applied laterally along the longitudinal gap of the clamped blank / clamped erosion graphite electrode during use can.
  • a blank, electrode blank or Erodiergraphitelektrode on a lower side groove formed which has both mirror-symmetric behind tangible, side pads and centrally encompassable formations has.
  • Such an adapter may, for example, take the form of a longitudinally open, outwardly bent tube, which in cross-section essentially has an upside-down omega profile: the laterally projecting, upper-side feet provide the form-fitting supports. If these are acted upon by force, the remaining circular profile is symmetrically and elastically deformed inwardly and then hintergeift the non-positively extending in the circular profile section of a Erodiergraphitelektrode.
  • a stepped introduction of force can thus take place analogously to FIGS. 1 and 6 with a single adapter. It is understood that depending on the application, the shape of the groove can be varied in order to introduce more force in the middle or on the outside in the Erodiergraphitelektrode.
  • a blank is designed as an elongated, cut-to-length blank, has a substantially rectangular, bar-like spatial form
  • the adapter has a modulus of elasticity of 80 to 240, preferably 190 + - 30, kilo-Newton per square millimeter, has a thermal expansion coefficient of 10 to 40, preferably (16 + - 5), microns per (Kelvin meter), has a Thermal conductivity of 10 to 90, preferably (28 + - 4), watts per (
  • a rectangular blank electrode is provided with a lower-side, T-shaped rear grip with rounded inner edges.
  • the electrode blank to be contoured here has an exactly rectangular spatial form, which can be separated by cutting directly from a longer blank of EDM graphite.
  • the volume-filling spatial form is separated as an uncontoured electrode blank from a lCodesetrreckten blank, wherein only in the circumference of the cut material loss is incurred.
  • the top of the erosion graphite electrode is used - after contouring the electrode blank - for machining a workpiece.
  • the advantageous electrode blank has on its underside a mirror-symmetrical, in the same direction as the longitudinal extent, substantially horizontally extending, groove-shaped rear grip in T-shape.
  • the standardized rear grip can advantageously be fixed with a likewise standardized, form-fitting engaging fastening means of any longitudinal extent.
  • Such a fastener referred to herein as an adapter, is illustrated in more detail in the following figure.
  • a rectangular blank of the blank according to FIG. 7 can advantageously be pushed onto a T-shaped adapter and placed on a holding block of a system / erosion system; the fixation of the adapter via screws which intervene in the adapter transmitted a tensile force.
  • the suitably elongated adapter is advantageously threaded / inserted into the electrode blank. Also, a longer adapter, which would protrude laterally, would still be advantageous whether the symmetrical design of the rear handle compatible with the electrode blank and can always provide the necessary function.
  • the usable and contourable volume above the underside of the electrode blank is advantageously substantially larger in the installation position according to the invention, and the thus accessible, contoured erosion graphite electrode holds significantly longer for the same size of an uncontoured electrode blank.

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Abstract

Rohling aus Erodiergraphit, Verfahren zur Herstellung einer Erodiergraphitelektrode aus besagtem Rohling durch Ablängen des Rohlings unter Erhalt eines Elektroden-Rohlings und anschließendes Konturieren des Elektroden-Rohlings. Durch einen standardisierten Hintergriff in Form einer durchgehenden, längserstreckten Nut werden Lager- und Herstellungskosten gesenkt und ein Adapter zur Befestigung des Rohlings, Elektroden-Rohlings oder der Erodiergraphitelektrode über den standardisierten Hintergriff ermöglicht eine wirksamere Verwertung des Elektroden-Rohlings und der Erodiergraphitelektrode.

Description

TECHNISCHER BEREICH Der allgemeine, technische Bereich kann mit dem Begriff 'Graphitelektroden' umrissen werden: Solche Elektroden sind beispielsweise in der DE 1 083 453 B beschrieben, werden als Stahlschmelz-Elektroden verwendet und über Verschraubungen von Elektroden-Teilen zusammengesetzt. Die Optimierung des notwendigen, elektrischen Kontakts führte rasch zu Anschlüssen wie sie in der DE 1 082 237 beschrieben sind: Sacklöcher werden mit Vor- Sprüngen versehen und eine flanschartige Nockenscheibe wird mit schmelzflüssigem Lot in der Bohrung in eingedrehter Position dauerhaft und elektrisch leitend eingegossen. Die DE 1 665 266 A1 veranschaulicht hierzu, dass mit optimierten Lot-Systemen auch eine reine Lotverbindung die notwendigen Eigenschaften bereitstellen kann. Die vorliegende Erfindung ist konkret im Bereich der Erodiergraphitelektroden und ihrer Herstellung angesiedelt.
Erodiergraphit ist in seiner Leitfähigkeit deutlich homogener eingestellt als Graphit oder Kohle für Stahl- oder Elektrolyse-Elektroden. Grund hierfür ist die vorgesehene Verwendung: Elektroden aus Erodiergraphit dienen zur funkenerosiven Bearbeitung von metallischen Werkstücken. Hierzu wird einem Elektroden-Rohling auf seiner Oberseite die angestrebte Werkstückform als negative Kontur verliehen. Anschließend wird die so erhaltene Erodiergraphitelektrode unter Spannung mit der konturierten Oberseite auf das Werkstück aufgebracht. Gezielte Funkenüberschläge zwischen Erodiergraphitelektrode und Werkstück bewirken eine Erosion an der Werkstückoberfläche, bis die Konturen von Elektrode und Werkstück exakt übereinstimmen. Ungleichmäßigkeiten in der Volumenleitfähigkeit der Erodiergraphitelektrode würden hier zu ungleichmäßigem Funkenüberschlag führen. Das Werkstück würde nicht die angestrebte Form erhalten, sondern deformiert - schlimmstenfalls sogar zerstört. Deshalb ist Erodiergraphit durch hohe Reinheit und homogene Struktur ge- kennzeichnet, was die notwendige, gleichmäßige Volumen-Leitfähigkeit bereitstellt. Konturierte Elektroden aus Erodiergraphit zur funkenerosiven Bearbeitung - nachfolgend als Erodiergraphitelektroden bezeichnet - werden sowohl als Elektroden-Rohling mit nicht kontu- rierter Oberseite als auch mit fertiger Kontur gehandelt. Wesentlich sind bei den Erodiergraphitelektroden die Unterseiten, über welche die elektrische Kontaktierung in einer Erodieranlage erfolgt. Erodieranlagen können vor diesem Hintergrund einerseits bloß die Erodier-Funktion aufweisen, andererseits aber auch komplex mit Regel-, Fräs- und Steuerbaugruppen das Ausarbeiten der benötigten Elektroden-Kontur direkt vor Ort vorsehen.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rohling aus Erodiergraphit, ein Verfahren zur Her- Stellung einer Erodiergraphitelektrode aus besagtem Rohling, einen Elektroden-Rohling sowie einen Adapter zur Befestigung des Rohling, Elektroden-Rohlings oder der Erodiergraphitelektrode gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet dabei 'Rohling' einen Grundkörper aus Erodiergraphit, welcher noch auf passendes, benötigtes Maß gebracht werden muss. 'Elektroden-Rohling' bezeichnet einen unkonturierten Elektroden-Körper mit passenden Maßen und 'Erodiergraphitelektrode' bezeichnet einen fertig konturierten Elektroden- Körper aus Erodiergraphit. Aus der DE 27 43 275 C2 ist eine Erodiergraphitelektrode bekannt, welche mit einem Graphitkleber auf einer Tragplatte aufgeklebt wird. Die Tragplatte weist Gewindesacklöcher und eine trogförmige Unterseite auf. Die trogförmige Unterseite erlaubt das Einfüllen eines flüssigen Dielektrikums. Mit dem Graphitkleber muss ein ausreichender, elektrischer Kontakt zur Tragplatte sichergestellt werden, während das Dielektrikum einen elektrischen Kurzschluss zwischen bearbeitenden Fräswerkzeugen und einer tiefer liegenden Tragplatten-Aufnahme sicher verhindert.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK Gattungsgemäße Erodiergraphitelektroden sind separat in eine Erodieranlage einsetzbar. 'Separat' bezeichnet hierbei die lösbare Verbindbarkeit der Erodiergraphitelektrode mit der jeweiligen Elektrodenhalterung. Abweichend zu den vorbeschriebenen Systemen wird die Erodiergraphitelektrode nicht stoffschlüssig verklebt, verzinnt oder verlötet sondern kraftschlüssig gehalten und kann wieder als einzelnes Bauteil entnommen - mithin separiert - werden. Eine gattungsgemäße Erodiergraphitelektrode für eine entsprechende Halterung wird von der Anmelderin angeboten und wird in der Zeitschrift 'Werkzeug & Formenbau' (Verlag Moderne Industrie GmbH, 86899 Landsberg), Ausgabe 1 1 , 2010, Seiten 26 bis 28, offenbart: Eine in die Erodiergraphitelektrode unterseitig eingedrehte Gewindebuchse erlaubt - ggf. in Kombination mit zwei Pass-Stiften - das Einsetzen der Elektrode als separates und stets entnehmbares Bauteil. Ähnliche Befestigungsverfahren sind auch aus der US 4,924,051 B1 bekannt.
Ergänzend zu solchen, etablierten Bohrloch-Gewinde-Kupplungen schlägt die US 6,603,089 B1 eine Schnellspann-Vorrichtung mit Spannhebel, Orientierungsstiften und Sicherungs-Mechanismus vor. Die US 201 1/022 6741 A1 schlägt hier weiterhin ergänzend vor, eine mehrteilige Halterung mit Entnahme-Griffen und Identifikations-Merkmalen zu versehen, um eine Verwaltung in einem maschinellen Wechsel-Magazin zu ermöglichen. Die US 6,268,580 B1 offenbart eine Graphit-Elektrodenhalterung, bei der zwei Klemmbacken mit gesteuerter Kraft seitlich auf einem Graphitelektroden-Körper in Auflage gebracht werden können, sodass eine rein seitliche Fassung der Elektrode gegeben ist. Die US 4,647,748 A1 offenbart hierzu als Stand der Technik eine Graphitelektrode mit seitlich eingefrästen Sacklöchern, welche mit spannbaren, lokal eingreifenden Klemm-Backen auf einer Halterung fi- xiert werden kann. Ausgehend von solchen Halterungen schlägt das letzte Dokument vor, die Klemmfixierung über mehrteilige Halterungen an einer metallischen Trägerplatte vorzunehmen, während die Erodiergraphitelektrode über Bohrloch-Gewinde-Kupplungen auf der Trägerplatte fixiert wird. Die DE 44 44 241 A1 offenbart gleichsinnig eine zentrierende, axiale Halterung mit Kupplungsteilen und Spannmitteln, bei der über spezifisch auszubildende Referenzflächen nur eine Orientierung einer axial zu fixierenden Erodiergraphitelektrode vorgegeben ist. Übereinstimmend offenbart die DE 100 33 515 A1 einen axial erstreckten Erodiergraphitelektrodenkörper, in den quer zu seiner Erstreckung im unterseitigen Kupp- lungsbereich Zentrierkonturen ausgebildet und mit einer Hartmetallschicht versehen worden sind.
Nachteilig ist bei den gattungsgemäßen Erodiergraphitelektroden, dass die Rohlinge unterseitig stets passend zu einem kundenspezifischen Referenzflächenbild, Bohrbild, Stiftbild und/oder Gewindebild ausgestaltet werden müssen. Weiterhin problematisch ist, dass die gattungsgemäßen Erodiergraphitelektroden nicht weiter verwendet werden können, wenn die ausgebildete oder überarbeitete Kontur in ihrer Oberfläche nahe an einen Stift / eine Gewindebuchse heranreicht und die einheitliche Leitfähigkeit und/oder mechanische Stabilität dann nicht mehr gewährleistet werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Alternative bereitzustellen, welche trotz standardisierter, einheitlicher Unterseite eine individuelle Verwendbarkeit bereitzustellen vermag. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird ein Rohling aus Erodiergraphit zur Herstellung einer Erodiergraphitelektrode vorgeschlagen, welche separat in eine Erodieranlage einsetzbar ist und deren Oberseite nach einer Konturierung zur Bearbeitung eines Werkstücks dient, wobei der im Wesentlichen rechteckige Rohling
- als längserstreckter, ablängbarer Rohling ausgebildet ist,
- unterseitig mindestens einen Hintergriff aufweist,
- wobei der Hintergriff horizontal und gleichsinnig zu einer Seitenfläche erstreckt ist und
- der Hintergriff als durchgehende, standardisierte Nut ausgebildet ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung einer Erodiergraphitelektrode aus dem Rohling vorgeschlagen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst
- geregeltes Einziehen des Rohlings,
- Ablängen des Rohlings unter Erhalt eines Elektroden-Rohlings,
- Konturieren des Elektroden-Rohlings zur Erodiergraphitelektrode,
- Ausgabe der konturierten Erodiergraphitelektrode zur weiteren Verwendung.
Weiterhin wird ein Adapter zur Befestigung des Rohlings, des Elektroden-Rohlings oder der Erodiergraphitelektrode vorgeschlagen, wobei
- der passend längserstreckte Adapter in den Hintergriff in Form einer durchgehenden, standardisierten Nut einschiebbar ausgebildet ist,
- der Adapter elastisch mit einer Konturier- und/oder Erodier-Anlage kraftschlüssig verbindbar ist und - der Adapter einen Elastizitätsmodul von mindestens 60 Kilo-Newton pro Quadratmillimeter aufweist.
Mithin offenbart die vorliegende Erfindung auch eine Erodiergraphitelektrode erhalten nach dem offenbarten Verfahren sowie deren Verwendung in einer Erodieranlage mit Hilfe des Adapters.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILHAFTER MERKMALE
Der Rohling weist erfindungsgemäß eine im Wesentlichen rechteckige Raumform auf. Handelt es sich um einen noch zu konturierenden Elektroden-Rohling so kann eine exakt rechteckige Raumform gegeben sein; entscheidend ist, dass der Elektroden-Rohling im unkonturierten Zustand eine flächen- bzw. volumenfüllende Raumform aufweist, welche direkt aus einem größeren Erodiergraphitkörper ohne Verschnitt herausgeschnitten werden kann. Flächenfüllende Formen sind beispielsweise Dreiecke, Vierecke oder Sechsecke, während volumenfüllende Formen Würfel, Pyramiden und Oktaeder umfassen; durch Kombination nicht volumenfüllender Raumformen können - analog zu Penrose- Parkettierungen - auch volumenfüllende Kombinationskörper erreicht werden. Ein Verfahren, in dem so gehaltene Raumformen als unkonturierte Elektroden-Rohlinge aus einem Block oder einer Platte herausgeschnitten werden, wird vorteilhaft nur im Umfang der Schnittführung Materialverlust bewirken.
Die Oberseite des Rohlings/ des Elektroden-Rohlings / der Erodiergraphitelektrode dient mit der Konturierung zur Bearbeitung eines Werkstücks. Mithin ist die Unterseite der Erodiergraphitelektrode der Oberseite gegenüber liegend angeordnet, wobei Ober- und Unterseite über mindestens eine Seitenfläche verbunden sind; es versteht sich, dass bei rechteckigen Körpern 4 Seitenflächen vorliegen, während runde oder kontinuierlich gewölbte Körper eben nur eine verbindende Seitenfläche aufweisen. Die Erodiergraphitelektrode weist mithin eine Länge, eine Breite und eine Höhe auf; 'oberseitig' bezeichnet im Sinne der vor- liegenden Beschreibung eine Ausrichtung nahe / an der Oberseite, während 'unterseitig' eine Ausrichtung nahe / an der Unterseite bezeichnet. Entsprechend bezeichnet 'horizontal' eine Ausrichtung gleichsinnig zur Unterseite, während 'vertikal' eine Ausrichtung von unten nach oben - mithin quer zu Ober- und/oder Unterseite - bezeichnet. Es versteht sich, dass diese relativen Bezüge allein auf den Rohling, den Elektroden-Rohling sowie die Erodiergraphitelektrode und nicht auf deren Verwendung abstellen; die vorliegend offenbarte Erodiergraphitelektrode kann in einer Erodieranlage stets passend zum Werkstück angeordnet, auf das Werkstück aufgebracht und so vorteilhaft verwendet werden; dies umfasst auch die Verwendung in Mehrkopf-Halterungen, bei denen die beanspruchte Erodiergraphitelektrode oder der Elektroden-Rohling oder der Rohling auch innerhalb der Anlage seitlich ausgedreht gehalten/bearbeitet/nachkonturiert/verwendet werden kann. Erfindungsgemäß weist der Rohling unterseitig mindestens einen gleichsinnig zu einer Seitenfläche und im Wesentlichen horizontal erstreckten Hintergriff auf. Abweichend von den etablierten Gewindesacklöchern ist der beanspruchte Rohling mit einem Hintergriff versehen, welcher gleichsinnig zur Unterseite ausgerichtet ist; solch ein Hintergriff ist mithin horizontal erstreckt, während die bisher etablierten Gewindesacklöcher eine vertikal in die Erodiergraphitelektrode aufsteigend eingefräste Spirale mit definierter Steigung aufwiesen. Ein 'Hintergriff' bezeichnet im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Fläche, welche eine im Wesentlichen vertikale Krafteinleitung erlaubt und mit überwiegender, bevorzugt reiner, Zugoder Druckbelastung, den Rohling, den Elektroden-Rohling sowie die Erodiergraphitelektrode unterseitig kraftschlüssig fixierbar macht.
Durch diesen konstruktiven Kunstgriff kann bereits der Rohling mit einem standardisierten Hintergriff versehen werden, welcher gegenüber den bekannten Gewindesacklöchern erhebliche Vorteile bietet: Der standardisierte Hintergriff erlaubt die vorteilhafte, durchgängige Verwendung eines gleichfalls standardisierten, eingreifenden Befestigungsmittels. Solch ein Befestigungsmittel wird nachfolgend auch als Adapter bezeichnet und näher erläutert. Ein passend längs erstreckter Adapter lässt sich vorteilhaft direkt in den Rohling, den Elektroden-Rohling sowie die Erodiergraphitelektrode einfädeln / einschieben, was deutlich schneller und einfacher möglich ist als das geregelte Eindrehen einer Gewindebuchse und eines zusätzlichen, kraftbeaufschlagenden Gewindestabs. Weiterhin ist hier ein längerer Adapter, welcher seitlich übersteht, immer noch vorteilhaft kompatibel zu kürzeren Rohlingen / Elekt- roden-Rohlingen oder Erodiergraphitelektroden und kann auch bei variierter Länge stets die notwendige Funktion bereitstellen.
Da der Hintergriff horizontal erstreckt angeordnet ist, wird bei größerer Horizontalerstreckung eines Rohlings, Elektroden-Rohlings oder einer Erodiergraphitelektrode auch die hintergreifbare Strecke größer. Die aufbringbare Haltekraft steigt proportional zur Erstre- ckung an und muss nicht über spezifische Bohrbilder mit weiteren Stiften oder Gewindesacklöchern erhöht / sichergestellt werden.
Weiterhin kann der horizontal erstreckte Hintergriff gegenüber den bekannten Gewindesacklöchern deutlich niedriger ausgeführt werden. Das nutzbare und konturierbare Volumen oberhalb der Unterseite des Rohling oder Elektroden-Rohlings wird dadurch größer und eine konturierte Erodiergraphitelektrode hält bei gleicher Größe eines nicht konturierten Rohlings deutlich länger als identisch konturierte Erodiergraphitelektroden mit etablierten, unterseitigen Gewinde-Befestigungen. Erfindungsgemäß ist der Rohling weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Hintergriff als durchgehende Nut ausgebildet ist. Eine durchgehende Nut bietet den Vorteil, dass durchgängig auf derselben Halterung unterschiedlich breite und/oder lange Erodiergraphitelektroden ausgerichtet und kraftschlüssig fixiert werden können. Es versteht sich, dass solch ein Hintergriff mit zusätzlichen Fräsungen / Hintergriffen kombinierbar ist, sofern größere Haltekräfte notwendig sein sollten. Durch eine standardisierte Nut kann in jedem Fall sichergestellt werden, dass eine erste, ausreichende Ausrichtung und Fixierung möglich ist. Vor diesem Hintergrund offenbart die vorliegende Erfindung auch eine Verwen- dung, bei der eine Erodiergraphitelektrode in einer Erodieranlage über eine standardisierte Nut fixiert, mit zusätzlichen Fräsungen versehen, über die zusätzlichen Fräsungen verbessert hintergriffen und kontaktiert und abschließend zur erodierenden Werkstückbearbeitung verwendet wird. Bevorzugt ist der Rohling dadurch gekennzeichnet, dass der Hintergriff im Querschnitt zu seiner Erstreckung betrachtet spiegelsymmetrisch ausgebildet ist. Ein spiegelsymmetrisch ausgebildeter Hintergriff weist dadurch in quer-Erstreckung gleich große, hintergreifbare Bereiche auf, welche den gleichen Abstand zur jeweils äußeren Seitenfläche eines unkonturierten, rechteckigen Elektroden-Rohlings aufweisen werden. Die Krafteinleitung über diese Bereiche erfolgt mithin symmetrisch zur jeweiligen, mittigen vertikal-Achse und übt in der anschließenden Verwendung eine gleichmäßige Zugbelastung auf die konturierte Erodiergraphitelektrode aus. Solch ein Hintergriff umfasst beispielsweise zwei seitliche, spiegelsymmetrische Einfräsungen oder auch eine unterseitige, mittige Einfräsung mit symmetrisch seitlich auskragenden Bereichen oder auch eine Kombination solcher Fräsungen. Weiterhin bietet die spiegelsymmetrische Anordnung der hintergreifbaren Flächen den Vorteil, dass mit bevorzugt elektrisch leitendem Adapter eine bessere und zugleich gleichmäßigere, elektrische Kontaktierung auch über den Hintergriff unterstützt werden kann: Strom kann in Einbaulage auch über den Adapter und dessen Auflageflächen gleichmäßig verteilt durch die Erodiergraphitelektrode geleitet werden.
Bevorzugt ist der Rohling dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling eine Verdrehsicherung in Form einer asymmetrischen Fräsung oder Ausklinkung aufweist. Hier kann eine Einfräsung, welche einen Hintergriff bereitstellt, vorteilhaft in Erstreckungsrichtung konisch verjüngend ausgebildet sein, wodurch eine in Erstreckungsrichtung verjüngende Aufnahme, welche die Fräsung formschlüssig zu hintergreifen vermag, nur noch in einer Richtung in die Erodiergraphitelektrode eingeschoben werden kann. Besonders bevorzugt ist die Fräsung oder Ausklinkung als zusätzliche, konstruktive Maßnahme außerhalb des Kraftflusses ange- ordnet; beispielsweise kann durch Rundfräsen einer bodenseitigen Längskante einer rechteckigen Erodiergraphitelektrode eine Asymmetrie eingebracht werden, welche in Kombination mit einer formschlüssig umgreifenden Aufnahme nur noch eine passende Orientierung der Erodiergraphitelektrode zulässt. Wird bei der vorbeschriebenen Aufnahme im Bereich der rundgefrästen Kante vorteilhaft eine Elastomer-Schnur hoher Haftkraft eingelegt, so wird bei falscher Ausrichtung der Erodiergraphitelektrode die ungefräste Kante auf dem Elastomer auflaufen und ein Einschieben wirksam verhindern, ohne dass es zu Verspan- nungen oder Beschädigungen kommen könnte; weiterhin kann auch im unbelasteten Innenoder Seiten-Bereich eine Nut eingefräst werden, welche bei einem seitlichen Einschieben der Erodiergraphitelektrode über einen seitlich eintauchenden Sicherungsstift / Elastomerstift der Halterung eine eindeutige Orientierung der Erodiergraphitelektrode notwendig macht. In jedem Fall stellt eine solche Verdrehsicherung vorteilhaft eine eindeutige Orientierung der Elektrode sicher, wodurch Fehlmontagen und längere Rüstzeiten durch solche Fehlmontagen ausgeschlossen werden können.
Bevorzugt ist der Rohling dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling zumindest anteilig aus isostatisch gepresstem Graphit besteht. Isostatisch gepresster Graphit weist eine gleichmäßigere Verteilung der kristallisierten Domänen auf, wobei sich durch den während der Herstellung allseits gleichmäßig aufgebrachten Druck keine Vorzugsrichtung in der Orientierung der Kristall-Domänen ausbildet. Mithin ist isostatisch gepresster Graphit homogener und deutlich polykristalliner in seiner Mikrostruktur und gleichmäßiger in seinen Volumeneigenschaften. Diese Vorteile, wie sie bevorzugt bei rein aus solchem Graphit gefertigten Erodiergraphitelektroden besonders ausgeprägt sind, können in Graphitmischungen gleichsinnig eingebracht werden, indem zumindest ein wesentlicher Anteil der Erodiergraphitelektrode aus isostatisch gepresstem Graphit ausgebildet wird.
Bevorzugt ist der Rohling dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling zumindest anteilig aus pulvertechnisch extrudiertem, carbonisiertem Graphit besteht. Pulvertechnisch extrudierter, carbonisierter Graphit wird mit Verfahren und Maßnahmen, wie sie im Bereich des kerami- sehen Spritzgießens (internal Abkürzung 'CIM' = ceramic injection moulding) bekannt sind, hergestellt und angeboten. Wird in die zu extrudierende Mischung ein Anteil an Fasern oder orientierten Kohle- und/oder Graphitfasern eingebracht, so richten sich diese häufig im Reibschluss mit der Öffnung des Extrusions-Profils aus und verleihen dem extrudierten Strang / Körper eine Anisotropie längs zur Extrusionsrichtung. Je nach Zuschlag und Zusatz kann so eine Eigenschaft der Erodiergraphitelektrode in einer Raumrichtung gezielt eingestellt werden, was besonders bei Spezialanwendungen mit präzise eingestellter Leitfähigkeit und/oder Elastizität in einer Richtung vorteilhaft zum Tragen kommen kann. Vor diesem Hin- tergrund offenbart die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer Erodiergraphitelektrode, in welchem ein Grünling spritzgusstechnisch gewonnen, bei erhöhter Temperatur zum Braunling entbindert und abschließend zur fertigen Erodiergraphitelektrode gebrannt und/oder carbonisiert wird; es versteht sich, dass die Ani- sotropie sowohl gleichsinnig als auch mit abweichender Richtung zur vertikalen Erstreckung der Erodiergraphitelektrode gezielt eingebracht werden kann. Besonders vorteilhaft kann ein Extrusionsprofil bereits einen Hintergriff, bevorzugt einen spiegelsymmetrischen Hintergriff, mit vorsehen. Dadurch kann direkt ein ablängbarer Rohling erhalten werden, welcher ohne weitere, zusätzliche Fräsungen vorteilhaft hintergriffen, fixiert und verwendet werden kann.
Bevorzugt ist der Rohling dadurch gekennzeichnet, dass der Hintergriff mit glatter, durchgehender Außenfläche und mindestens einem horizontalen Auflagebereich ausgebildet ist. Ein horizontaler Auflagebereich stellt sicher, dass im Rahmen der kraftschlüssigen Fixierung nur Zug- und keine Scherkräfte auf die Erodiergraphitelektrode ausgeübt werden. Eine glatte, durchgehende Außenfläche minimiert das Risiko der Rissbildung und beugt sprödem Kerb-Bruch an scharfen Kanten vor, welcher über die Kerben gleichermaßen Querrisse induzieren kann. Besonders bevorzugt wird die Oberfläche direkt nach der Fräsung mit eingestellter Luftfeuchtigkeit und/oder unter Aufbringung reaktiver, oberflächenaktiver Stoffe konditioniert, um die Leitfähigkeit und Sprödigkeit gezielt einzustellen.
Bevorzugt ist der Rohling dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling über einen in den Hintergriff einsetzbaren, elastischen Adapter mit einer Erodieranlage kraftschlüssig verbindbar ist.
Der Adapter weist einen Elastizitätsmodul von mindestens 60 Kilo-Newton pro Quadratmilli- meter, bevorzugt 75 bis 450 Kilo-Newton pro Quadratmillimeter, besonders bevorzugt (160 +- 80) Kilo-Newton pro Quadratmillimeter, auf. Je höher der Elastizitätsmodul, desto kleiner und niedriger kann grundsätzlich ein elastischer Adapter, welcher den Kraftschluss bereitstellt, ausgebildet sein. Für besonders wertvolle Erodiergraphite empfiehlt sich mithin vorteilhaft ein faserverstärkter Adapter mit äußerst hohem Elastizitätsmodul, welcher ein maxi- males Volumen der Erodiergraphitelektrode nutzbar macht. Allerdings bedingt ein zu hoher Elastizitätsmodul eine immer geringere Deformation des Adapters: Auflagelinien werden dann kaum elastisch zu einer Auflagefläche deformiert. Im besonders bevorzugten Bereich konnte stets eine kraftschlüssige und zugleich ausreichend kontaktierende Flächenpressung für übliche Erodiergraphitelektroden bei deutlich geringerer Höhe des Hintergriffs im Ver- gleich zu einer Gewindesackloch-Halterung erzielt werden. Bevorzugt ist ein Adapter als standardisiertes, längs erstrecktes Bauteil aus einem dauerhaften Werkstoff, besonders bevorzugt Werkzeugstahl, hergestellt. Ein so ausgebildeter Adapter unterliegt keinem Verbrauch oder wesentlichen Verschleiß, sondern ist ein fester, dauerhafter Bestandteil einer Erodieranlage, welche die vorbeschriebenen, passend abgelängten Elektroden-Rohlinge oder konturierten Erodiergraphitelektroden aufzunehmen vermag. Durch die Verwendung eines dauerhaften Adapters in Kombination mit der vorbeschriebenen, separaten Erodiergraphitelektrode, können vorteilhaft Rüstzeiten und auch Betriebskosten weiter abgesenkt werden. Erfindungsgemäß ist der Rohling dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling als längserstreckter, ablängbarer Rohling ausgebildet ist. Eine vorteilhafte Standardisierung des Rohlings in Bezug auf Höhe, Breite und unterseitige Halterung reduziert die Anzahl an notwendigen Maßen, die vorrätig gehalten werden müssen, erheblich; so sind vorliegend bei 1 17 verschiedenen Abmessungen nur noch 9 Rohlinge notwendig. Die Anzahl zu lagernder Roh- linge reduziert sich somit um mehr als 90%. In Kombination mit einer Anlage, bevorzugt Erodieranlage, welche solche Rohlinge aus einem Stangenmagazin oder einem Stangenmagazin-Lager geregelt einzieht, ablängt und der weiteren Verwendung zuführt, können Aufträge deutlich kostengünstiger und effizienter abgewickelt werden. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen. Es versteht sich, dass die vorbeschriebenen, bevorzugten Merkmale, Vorteile und nachfolgenden Ausführungsbeispiele nicht beschränkend aufzufassen sind. Vorteilhafte oder bevorzugte, zusätzliche Merkmale und zusätzliche Merkmalskombinationen, wie sie in der Beschreibung erläutert sind, können im Rahmen der unabhängigen Ansprüche im beanspruchten Gegenstand sowohl einzeln als auch abweichend kombiniert verwirklicht werden, ohne dass der Bereich der Erfindung verlassen würde.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Figuren veranschaulichen jeweils an Hand von Prinzipskizzen
Fig. 1 längs-Sicht einer vorteilhaften Ausführungsform eines Elektroden-Rohlings mit unterseitigem, spiegelsymmetrischem Hintergriff in Form einer T-Nut nebst zugehörigem Adapter Fig. 2 längs-Sicht einer vorteilhaften Ausführungsform eines Elektroden-Rohlings mit unterseitigem, spiegelsymmetrischem Hintergriff in Form eines Schwalbenschwanzes nebst zugehörigem Adapter längs-Sicht einer vorteilhaften Ausführungsform eines Elektroden-Rohlings mit unterseitigem, spiegelsymmetrischem Hintergriff in Form einer T-Nut in Kombination mit schiefen Ebenen nebst zugehörigem Adapter längs-Sicht einer vorteilhaften Ausführungsform eines Elektroden-Rohlings mit unterseitigem, spiegelsymmetrischem Hintergriff in Form einer Nut mit doppeltem Hintergriff nebst zugehörigem Adapter
Fig. 5 längs-Sicht einer vorteilhaften Ausführungsform eines Elektroden-Rohlings mit unterseitigem, spiegelsymmetrischem Hintergriff in Form einer Nut mit kontinuierlicher, glatter Außenfläche nebst zugehörigem Adapter
Fig. 6 längs-Sicht einer vorteilhaften Ausführungsform eines Elektroden-Rohlings mit unterseitigem, spiegelsymmetrischem Hintergriff in Form einer außenseitig eingefrästen Doppelnut nebst zugehörigen Adaptern Fig. 7 isometrische Ansicht eines rechteckigen Elektroden-Rohlings mit unterseitigem, T-förmigem Hintergriff mit gerundeten Innenkanten
Fig. 8 isometrische Ansicht eines Montage-Schemas, bei dem ein rechteckiger Elektroden-Rohling gemäß Figur 7 auf einen T-förmigen Adapter aufgeschoben und auf einen Halteblock einer Erodieranlage aufgesetzt wird; die Fixierung erfolgt über
Schrauben, welche in den Adapter eingreifend eine Zugkraft übertragen, welche die Erodiergraphitelektrode auf den elektrisch leitenden Halteblock gleichmäßig auf- presst
isometrische Ansicht des befestigten Elektroden-Rohlings gemäß Figur 8
DETAILLIERTE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG AN HAND VON
AUSFÜHRUNGBEISPIELEN
In einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist ein durch Ablängen eines langen, balkenartigen Rohlings erhaltener Elektroden-Rohling in längs-Sicht unterseitig einen spiegelsymmetrischem Hintergriff in Form einer T-Nut auf. Ein zugehöriger Adapter ist entsprechend T-förmig ausgebildet und weist somit zwei zu den Seiten auskragende, horizontale Bereiche auf, welche in Einbaulage innerhalb einer Anlage / Erodieranlage vorteilhaft reine Zugkräfte auf die gleichfalls horizontalen, hintergriffenen Erodiergraphitelektrodenbereiche aufzubringen vermögen. Die Krafteinleitung kann bei dem Adapter über ein eingefrästes Innengewinde erfolgen, welches als gestrichelte Linie angedeutet ist. Zur Montage in einer Erodieranlage wird somit der Adapter in die konturierte Erodiergraphitelektrode eingeschoben, über zwei Gewindestangen mit einer Spannmechanik einer Elektrodenhalterung verbunden und - vorzugsweise geregelt - der Adapter samt Erodiergraphitelektrode in der ge- wünschten Position fest angezogen. Der elektrische Kontakt wird dabei im kraftschlüssigen Reibschluss der Unterseite der Erodiergraphitelektrode auf der Auflagefläche der Elektrodenhalterung hergestellt. Eine vorteilhafte Einstellung des elektrischen Kontakts über Leitfähigkeitspasten ist hierbei möglich, aber häufig nicht notwendig. Die innere Kante der T-Nut ist hierbei schräg abgerundet worden, um Kerb-Beschädigungen während des Einschiebens des Adapters vorteilhaft zu vermeiden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß Fig. 2 umfasst ein Elektroden-Rohling in längs-Sicht unterseitig einen spiegelsymmetrischen Hintergriff in Form eines Schwalbenschwanzes. Der zugehörige Adapter ist entsprechend in Schwalbenschwanzform trapezoid ausgebildet und vermag den Elektroden-Rohling über zwei symmetrische, schiefe Ebenen zu hintergreifen. Die Krafteinleitung erfolgt über die schiefen Ebenen im Wesentlichen in vertikaler Richtung, wobei die horizontale, nach außen wirkende Komponente vorteilhaft über eine seitlich den Elektroden-Rohling formschlüssig und synchron Spannung aufbringende Aufnahme (nicht dargestellt) kompensiert werden kann; durch diesen Kunstgriff kann die horizontal wirkende Kraftkomponente kompensiert und gleichzeitig die elektrisch eine konturierte Erodiergraphitelektrode im Reibschluss kontaktierende Fläche vergrößert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß Fig. 3 weist ein Elektroden-Rohling in längs-Sicht unterseitig einen spiegelsymmetrischen Hintergriff in Form einer T-Nut in Kombination mit zwei schiefen, zur Mitte des Elektroden-Rohling ansteigenden Ebenen nebst zugehörigem Adapter auf. Wird hier der Adapter analog zu Figur 1 eingeschoben und fest angezogen, so werden die schiefen Ebenen jeweils eine Kraftkomponente zum Adapter hin bewirken, welche die hintergriffenen Bereiche auf den formschlüssig ausgebildeten Adapter mit vergrößerter Auflagefläche aufpressen; letzteres erlaubt besonders vorteilhaft bei faserverstärkten Elektroden-Rohlingen mit erhöhter Elastizität eine zusätzliche, die Position fixie- rende und den Reibschluss verbessernde Krafteinleitung.
In einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß Fig. 4 weist ein Elektroden-Rohling in längs-Sicht unterseitig einen spiegelsymmetrischen Hintergriff in Form einer Nut mit doppeltem Hintergriff nebst zugehörigem Adapter auf; besonders vorteilhaft vermag ein solcher Hintergriff auch bei schmalen Rohlingen, Elektroden-Rohlingen oder Erodiergraphitelektroden mit Faserverstärkung analog zu Figur 2 eine große, hintergeifbare Gesamtfläche unter vorteilhafter Maximierung von reibschlüssig kontaktierter Fläche bereitzustellen. In einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß Fig. 5 weist ein Rohling oder Elektroden-Rohling in längs-Sicht unterseitig einen spiegelsymmetrischen Hintergriff in Form einer Nut mit kontinuierlicher, glatter Außenfläche nebst zugehörigem Adapter auf. Besonders vorteilhaft sind dabei sämtliche Bereiche eines eingefrästen Profils durch glatte, kontinuierliche Übergange gekennzeichnet und bilden horizontale, hintergeifbare Auflagebereiche aus, auf denen ein mit leichter Fehlpassung ausgebildeter Adapter zunächst nur eine längs verlaufende Auflagelinie in einer eng ausgestalteten Spaltfuge gemeinsam hat. Unter Kraftbeaufschlagung wird die Auflagelinie elastisch zu einer reibschlüssigen, kontaktierenden Andruckfläche deformiert; dadurch kann eine präzise Flächenpressung konstruktiv für eine vorgegebene Kraftbeaufschlagung eingestellt werden.
Besonders vorteilhaft besteht der Adapter aus einem parametrisierten Werkzeugstahl, welcher in Kombination mit einem Erodiergraphit mit einheitlicher Mikrostruktur eine elastische Flächenpressung präzise einstellbar zugänglich macht. In einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß Fig. 6 weist ein Elektroden-Rohling in längs-Sicht einen unterseitigen, spiegelsymmetrischen Hintergriff in Form einer außenseitig eingefrästen Doppelnut nebst zugehörigen Adaptern auf. Außenseitige Einfräsungen bieten den Vorteil, dass die passgenaue Ausrichtung von hintergeifendem Adapter und Erodiergraphitelektrode direkt optisch kontrollierbar gehalten sind und bei Bedarf eine Kon- takt vermittelnde Paste auch nachträglich noch seitlich entlang des Längs-Spaltes des eingespannten Rohlings / der eingespannten Erodiergraphitelektrode während der Verwendung aufgebracht werden kann. In einer vorteilhaften Ausführungsform weist ein Rohling, Elektroden-Rohling oder eine Erodiergraphitelektrode eine unterseitig ausgebildete Nut auf, welche sowohl spiegelsymmetrisch hintergreifbare, seitliche Auflagen als auch mittig umgreifbare Ausformungen auf- weist. Mit einem nicht völlig formschlüssig ausgebildeten Adapter wird so eine kombinierte Krafteinleitung möglich, welche die Erodiergraphitelektrode gleichmäßger fixiert: In eingeschobener, nicht fixierter Position liegen zunächst nur seitliche Auflagebereiche analog zur Figur 1 aufeinander auf. Wird ein metallischer, elastisch deformierbarer, duktiler Adapter nun nach unten hin über eingeschraubte Gewindestäbe festgezogen, so gelangen die mittig hintergreifenden Abschnitte in Auflageposition und leiten ihrerseits mittig zusätzliche Zugkraft analog zur Figur 6 ein. Ein solcher Adapter kann beispielsweise die Form eines längs geöffneten, nach außen umgebogenen Rohres haben, das im Querschnitt im Wesentlichen ein auf den Kopf gestelltes Omega-Profil aufweist: Die seitlich auskragenden, oberseitigen Füße stellen die formschlüssigen Auflagen bereit. Werden diese mit Kraft beaufschlagt, wird das verbleibende Kreisprofil symmetrisch und elastisch nach innen deformiert und hintergeift dann kraftschlüssig den in das Kreisprofil erstreckten Abschnitt einer Erodiergraphitelektrode. Vorteilhaft kann so mit einem einzigen Adapter eine gestufte Krafteinleitung analog zu den Figuren 1 und 6 erfolgen. Es versteht sich, dass je nach Anwendungsfall die Form der Nut variiert werden kann, um mehr Kraft mittig oder auch außenseitig in die Erodiergraphitelektrode einzuleiten.
In vorteilhafter Ausführungsform ist ein Rohling als längserstreckter, ablängbarer Rohling ausgebildet, weist eine im Wesentlichen rechteckige, balkenartige Raumform auf,
weist einen zu einer vertikal halbierenden Ebene spiegelsymmetrisch ausgebildeten Hintergriff in Form mindestens einer durchgehenden, eingefrästen Längsnut mit abgerundeten Kanten auf, besteht aus isostatisch gepresstem Graphit mit mittlerem Porenradius im Bereich 0, 1 bis 20 Mikrometer, bevorzugt 0,5 bis 15 Mikrometer, besonders bevorzugt 3 +- 2,9 Mikrometer, enthält maximal 1 Promill, bevorzugt weniger als 0, 1 bis 0,8 Promill, besonders bevorzugt um (0,4 +- 0,35) Promill, an Verunreinigungen und ist über einen in den Hintergriff einführbaren, elastischen Adapter mit einer Anlage / Erodieranlage verbindbar; hierbei weist der Adapter einen Elastizitätsmodul von 80 bis 240, bevorzugt 190 +- 30, Kilo-Newton pro Quadratmillimeter auf, weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 10 bis 40, bevorzugt (16 +- 5), Mikrometer pro (Kelvin Meter) auf, weist eine Wärmeleitfähigkeit von 10 bis 90, bevorzugt (28 +- 4), Watt pro (Kelvin Meter) auf, weist metallische Leitfähigkeit gegenüber elektrischem Strom auf und weist mindestens eine im Wesentlichen horizontal erstreckte Auflagefläche für eine kraftschlüssige Flächenpressung im Hintergriff des Rohlings auf. Gemäß Fig. 7 ist in besonders vorteilhafter Ausführungsform ein rechteckiger Elektroden-Rohling mit einem unterseitigen, T-förmigen Hintergriff mit gerundeten Innenkanten versehen. Der noch zu konturierende Elektroden-Rohling hat hier eine exakt rechteckige Raumform, welche durch Ablängen direkt aus einem längeren Rohling aus Erodiergraphitabgetrennt werden kann. Die volumenfüllende Raumform wird als unkonturierter Elektroden-Rohling von einem längsertreckten Rohling abgetrennt, wobei nur im Umfang der Schnittführung Materialverlust anfällt. Die Oberseite der Erodiergraphitelektrode dient - nach Konturierung des Elektroden-Rohlings - zur Bearbeitung eines Werkstücks.
Der vorteilhafte Elektroden-Rohling weist unterseitig einen gleichsinnig zur Längserstreckung im Wesentlichen horizontal erstreckten, spiegelsymmetrischen, als Nut ausgebildeten Hintergriff in T-Form auf. Der standardisierte Hintergriff kann vorteilhaft mit einem gleichfalls standardisierten, formschlüssig eingreifenden Befestigungsmittel beliebiger Längserstre- ckung fixiert werden. Solch ein Befestigungsmittel, vorliegend als Adapter bezeichnet, wird in der nachfolgenden Figur näher veranschaulicht.
Gemäß Fig. 8 kann vorteilhaft ein rechteckiger Elektroden-Rohling gemäß Figur 7 auf einen T-förmigen Adapter aufgeschoben und auf einen Halteblock einer Anlage/Erodieranlage aufgesetzt werden; die Fixierung des Adapters erfolgt über Schrauben, welche in den Adapter eingreifend eine Zugkraft übertragen.
Der passend längs erstreckte Adapter wird vorteilhaft in den Elektroden-Rohling eingefädelt / eingeschoben. Auch ein längerer Adapter, welcher seitlich überstehen würde, wäre hier ob der symmetrischen Ausgestaltung des Hintergriffs immer noch vorteilhaft kompatibel zu dem Elektroden-Rohling und kann stets die notwendige Funktion bereitstellen.
Die kompaktere, resultierende Einbaulage wird an Hand der Figur 9 erläutert.
Gemäß Fig.9 ist vorteilhaft das nutzbare und konturierbare Volumen oberhalb der Unterseite des Elektroden-Rohlings in erfindungsgemäßer Einbaulage wesentlich größer und die so zugängliche, konturierte Erodiergraphitelektrode hält bei gleicher Größe eines nicht kontu- rierten Elektroden-Rohlings deutlich länger. In konkreten Vergleichen ergab sich für die veranschaulichte Bauform, dass standardisierte Rohlinge, Elektroden-Rohlinge und Erodiergraphitelektroden mit 50% weniger an bodenseitig nicht nutzbarem Material im Durchschnitt bei einer mittleren Elektroden-Rohlings-Höhe von rund 60 mm grob 17% mehr nutzbares Material und bis zu 50% geringere Herstellungsskosten ermöglichen. INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die hier beschriebene Standardisierung der Rohlinge in Bezug auf ihre Höhe, Breite und unterseitige Halterung reduziert die Anzahl an notwendigen Maßen, die vorrätig gehalten werden müssen, erheblich; so sind vorliegend bei 1 17 verschiedenen Abmessungen nur noch 9 Rohlinge notwendig. Die Anzahl zu lagernder Rohlinge reduziert sich somit um mehr als 90% gegenüber den etablierten Handelsformen. In Kombination mit einer Anlage, bevorzugt Erodieranlage, welche solche Rohlinge aus einem Stangenmagazin oder einem Stangenmagazin-Lager geregelt einzieht, ablängt und der weiteren Verwendung zuführt, können Aufträge deutlich kostengünstiger und effizienter abgewickelt werden.
In konkreten Vergleichen ergab sich, dass die wie vorbeschrieben ausgebildeten, standardisierten Elektroden-Rohlinge oder Erodiergraphitelektroden mit 50% weniger an bodenseitig nicht nutzbarem Material im Durchschnitt bei einer mittleren Elektroden-Rohlings-Höhe von rund 60 mm grob 17% mehr nutzbares Material und bis zu 50% geringere Herstellungsskosten ermöglichen können.
In der Verwendung in Anlagen / Erodieranlagen mit einem passend wie hier offenbart ausgestalteten Adapter ergaben sich gegenüber etablierten Verfahren im Schnitt 15% geringere Rüstzeiten, wobei insbesondere in der Verwendung an manuell zu bedienenden Einzelhalterungen sogar bis zu 80% geringere Rüstzeiten erreicht werden konnten.
Im Ergebnis bietet das hier offenbarte Konzept in seinen verschiedenen, aufeinander aufbauenden Ausgestaltungsformen sowohl einzeln als auch in Kombination erhebliche, gewerblich verwertbare Vorteile, die bereits bei der Lagerung benötigter Rohlinge wirksam zum Tragen kommen und bei der Herstellung der Elektroden-Rohlinge, deren Konturierung zu Erodiergraphitelektroden und der abschließenden Verwendung der Erodiergraphitelektroden weitere, nachfolgende Vorteile bieten.

Claims

ANSPRÜCHE
Rohling aus Erodiergraphit zur Herstellung einer Erodiergraphitelektrode, welche separat in eine Erodieranlage einsetzbar ist und deren Oberseite nach einer Konturierung zur Bearbeitung eines Werkstücks dient, wobei der im Wesentlichen rechteckige Rohling
- als längserstreckter, ablängbarer Rohling ausgebildet ist,
- unterseitig mindestens einen Hintergriff aufweist,
- wobei der Hintergriff horizontal und gleichsinnig zu einer Seitenfläche erstreckt ist und
- der Hintergriff als durchgehende, standardisierte Nut ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Erodiergraphitelektrode aus einem Rohling nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst
- geregeltes Einziehen des Rohlings,
- Ablängen des Rohlings unter Erhalt eines Elektroden-Rohlings,
- Konturieren des Elektroden-Rohlings zur Erodiergraphitelektrode,
- Ausgabe der konturierten Erodiergraphitelektrode zur weiteren Verwendung.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling aus einem Stangenmagazin-Lager geregelt eingezogen, zum Elektroden-Rohling abgelängt und der weiteren Verwendung zugeführt wird.
Rohling nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hintergriff im Querschnitt zu seiner Erstreckung betrachtet spiegelsymmetrisch ausgebildet ist.
Rohling nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling eine Verdrehsicherung in Form einer asymmetrischen Fräsung oder Ausklinkung aufweist.
Rohling nach einem der Ansprüche 1 , 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling zumindest anteilig aus isostatisch gepresstem Graphit besteht.
Rohling nach einem der Ansprüche 1 , 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling zumindest anteilig aus pulvertechnisch extrudiertem, carbonisiertem Graphit besteht. Rohling nach einem der Ansprüche 1 , 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hintergriff mit glatter, durchgehender Außenfläche und mindestens einem horizontalen Auflagebereich ausgebildet ist.
Elektroden-Rohling, erhalten durch Ablängen eines Rohlings nach einem der Ansprüche 1 , 4, 5, 6, 7 und 8.
0. Adapter zur Befestigung eines Rohlings, eines Elektroden-Rohlings oder einer
Erodiergraphitelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- der passend längserstreckte Adapter in einen Hintergriff in Form einer durchgehenden, standardisierten Nut einschiebbar ausgebildet ist,
- der Adapter elastisch mit einer Konturier- und/oder Erodier-Anlage kraftschlüssig verbindbar ist,
- der Adapter einen Elastizitätsmodul von mindestens 60 Kilo-Newton pro Quadratmillimeter aufweist.
1. Elektroden-Rohling nach Anspruch 9 mit Adapter nach Anspruch 10, wobei
der Elektroden-Rohling
- als längserstreckter, abgelängter Rohling ausgebildet ist,
- eine im Wesentlichen rechteckige Raumform aufweist,
- einen zu einer vertikal halbierenden Ebene spiegelsymmetrisch ausgebildeten Hintergriff in Form mindestens einer durchgehenden, eingefrästen, standardisierten Längsnut mit abgerundeten Kanten aufweist,
- aus isostatisch gepresstem Graphit mit mittlerem Porenradius im Bereich 3 +- 2,9 Mikrometer, besteht,
- um (0,4 +- 0,35) Promill an Verunreinigungen enthält,
wobei der Elektroden-Rohling über den in den Hintergriff einschiebbaren, längserstreckten, standardisierten, elastischen Adapter mit einer Konturieranlage oder Erodieranlage verbindbar ist,
und der Adapter
- einen Elastizitätsmodul von 190 +- 30 Kilo-Newton pro Quadratmillimeter aufweist,
- einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 16 +- 5 Mikrometer pro Kelvin Meter aufweist,
- eine Wärmeleitfähigkeit von 28 +- 4, Watt pro Kelvin Meter aufweist
- metallische Leitfähigkeit gegenüber elektrischem Strom aufweist, - mindestens eine im Wesentlichen horizontal erstreckte Auflagefläche für eine kraftschlüssige Flächenpressung im Hintergriff des Elektroden-Rohlings aufweist.
12. Erodiergraphitelektrode erhalten nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3.
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