DE2733430C2

DE2733430C2 - Verfahren zur elektroerosiven Metallbearbeitung

Info

Publication number: DE2733430C2
Application number: DE19772733430
Authority: DE
Inventors: Georgij Nikolaevi&ccaron; Odessa Me&scaron;eryakov; Viktor Ivanovi&ccaron; Kirovograd Nosulenko
Original assignee: KIROVOGRADSKIJ INSTITUT SEL'SKOCHOZJAJSTVENNOGO MASINOSTROENIJA KIROVOGRAD SU
Current assignee: KIROVOGRADSKIJ INSTITUT SEL'SKOCHOZJAJSTVENNOGO MASINOSTROENIJA KIROVOGRAD SU
Priority date: 1977-07-25
Filing date: 1977-07-25
Publication date: 1983-01-27
Also published as: DE2733430A1

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elektroerosiven Metallbearbeitung mittels einer elektrischen Entladung in einem flüssigkeitsgefüllten Arbeitsspalt zwischen zwei Elektroden, deren eine das Werkzeug und deren andere das Werkstück ist, wobei die Flüssigkeit in einer zur Achse der Säule der Entladung im wesentlichen transversalen Richtung zwangsweise durch den Arbeitsspalt geführt wird. Ein solches Verfahren ist aus dem Technischen Zentralblatt Elektrotechnik November 1952, S. 905 f. bekannt

Elektroerosions-Bearbeitungsverfahren dieser Art wirken durch lokale Zerstörung des Werkstückwerkstoffs und dienen vorwiegend zur Ausführung von Kopier- und Räumarbeken, insbesondere bei der Herstellung von kompliziert ges alteten Erzeugnissen.

Bei dem bekannten Verfahren findet eine Hohlelektrode Anwendung, durch die die Flüssigkeit dem Arbeitsspalt zugeführt wird, und die elektrische Entladung ist eine Funkenentladung, wobei unter anderen Parametern auch deren Entladungsfrequenz in ■"> Abhängigkeit von der gewünschten Schnittgeschwindigkeit und Oberflächengüte gewählt wird. Nachteilig ist bei einem solchen Verfahren die verhältnismäßig geringe Leistung bei dennoch hohem Energieverbrauch; auch sind die Stromquellen zur Speisung der nichtstatio- *$ nären elektrischen Entladung aufwendig und teuer.

Zwar sind auch Versuche mit stationär brennenden Lichtbögen zur Metallbearbeitung gemacht worden, wie dies in »Werkstatt und Betrieb«, Jan. 1955, Seiten 1 bis 3 beschrieben ist, wobei jedoch auch hier die Einwirkungsdauer des Lichtbogens als begrenzender Faktor beschrieben wird und z. B. bei Hartmetallen nur in der Größenordnung von '/too bis Viooos liegen darf. Man bedient sich zu diesem Zwecke rotierender Lichtbogenscheibenelektroden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur elektroerosiven Metallverarbeitung, bei dem mit einfachen apparativen Mitteln eine hohe Abtragsleistung unter Aufrechterhaltung großer Genauigkeit erzielt werden kann.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß ein stationärer Lichtbogen als elektrische Entladung benutzt, und die Geschwindigkeit der Flüssigkeit im Spalt beträgt bei der Vorbearbeitung mindestens I m/s und liegt bei der Fertigbearbeitung um eine Größenordnung höher.

Bei einem solchen funktionalen Zusammenwirken der genannten Merkmale gelingt es durch das vorgeschlagene Verfahren mit einfachen und billigen Stromquellen, die das Brennen des stationären Lichtbogens bei etwa 20 bis 30 V aufrechterhalten, eine große Abtragsleistung bei hoher Genauigkeit zu erzielen. Mit der sowjetischen Maschine Duga-12 werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Strömen bis 1000 A z. B. öffnungen bis zu einer Tiefe von 2800 mm bei Leistungen von 25 000 mmVmin ausgearbeitet, wobei die Maßgenauigkeit in den Grenzen von 0,01 bis 0,05 mm liegt

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen weiter erläutert Es zeigt

F i g. 1 das grundsätzliche Schema des Verfahrens zur elektroerosiven Metallbearbeitung;

Fig.2 ein typisches Oszillogramm des Stroms und der Spannung U beim vorgeschlagenen Verfahren, wobei t = 0,02 s ist;

Fig.3 schematisch einen Räumvorgang nach dem vorgeschlagenen Verfahren.

Die elektroerosive Metallbearbeitung nach dem vorgeschlagenen Verfahren verläuft in der Weise, daß zwischen einer Werkzeugelektrode 1 und einer Werkstückelektrode 2 von einer Quelle 4 eine elektrische Entladung in Form eines stationären Lichtbogens 3 gesundet und unterhalten wird. Gleichzeitig wird ein Flüssigkeitsstrom A in einer zur Achse der Säule des stationären Lichtbogens 3 im wesentlichen transversalen Richtung durch den Arbeitsspalt zwischen den Elektroden 1 und 2 gefördert, und zwar mittels einer Pumpe 5 aus einem Behälter 6. Dabei beträgt die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes A mindestens 1 bis 3 m/s. Die Bogenspannung beträgt mindestens 20 bis 30 V.

Der unter diesen Bedingungen erzeugte stationäre Lichtbogen 3 hat eine geringe Länge (der Elektrodenzwischenraum beträgt üblicherweise 0,1 bis 0,2 mm) und bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit über die Arbeitsfläche der Elektroden 1 und 2, wobei er eine lokale Zerstörung der Werkstückelektrode durch Schmelzen und Verdampfen bewirkt, während die Erosionsprodukte durch den Flüssigkeitsstrom A aus der Bearbeitungszone ausgetragen werden. Im Ergebnis wird eine maßhaltige Bearbeitung bei hoher Leistung erzielt.

Fig.2 zeigt typische Oszillogramme des Stromes / und der Spannung U des stationären Lichtbogens 3 während des Beaibeitungsbetriebs. Es ist zu sehen, daß diese sich nicht von den Oszillogrammen üblicher stationärer Lichtbogen vorn Typ eines Schweiß- oder Plasmalichtbogens zum Metallschneiden unterscheiden.

Beim Verlauf des stationären Lichtbogens 3 im transversalen Flüssigkeitsstrom sind die energetischen Parameter dieses Bogens 3 eine Funktion der Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes und lassen sich deshalb leicht, stufenlos und in den weitesten Grenzen durch die Geschwindigkeitsänderung des Flüssigkeitsstromes einstellen. Die Energieparameter des stationären Lichtbogens 3 werden bei einer Geschwindigkeitszunahme größer und bei einer Ge= schwindigkeitsabnahme kleiner.

Wenn der transversale Flüssigkeitsstrom die kleinste Geschwindigkeit von 1 bis 3 m/s aufweist, so liegen die Energieparameter des stationären Lichtbogens in der Gegend von denen üblicher Schweißlichtbögen, und die Erosion der Elektroden 1 und 2 geschieht hauptsächlich durch Schmelzen des Metalls. Mit wachsender Ge-

schwindigkeit des F'.üssigkeitsstromes steigen die Energieparameter des stationären Lichtbogens 3, und die Erosion der Elektroden 1 und 2 geschieht immer mehr durch Verdampfen des Metalls. Bei beträchtlichen Geschwindigkeiten des Flüssigkeitsstromes wird endlich der Erosionsvorgang hauptsächlich durch Verdampfen des Metalls stattfinden. Die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes in der Bearbeitungszone ist vorliegend also ein technologischer Hauptfaktor, der sowohl die quantitative als auch die qualitative Seite des Vorganges insgesamt definiert

Zur optimalen Abstimmung der quantitativen und qualitativen Seite jeder Phase der elektroerosiven Metallbearbeitung ist es zweckmäßig, die Bearbeitung in einem bezüglich der Geschwindigkeit veränderlichen Flüssigkeitsstrom durchzuführen. Die hochproduktive Vorbearbeitung geschieht ira Flüssigkeitsstrom mit kleiner Geschwindigkeit von mindestens 1 m/s, wobei eine Zugabe von etwa 1 mm für die anschließende Fertigbearbeitung gelassen wird, und diese geschieht dann bei einer Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes, die wenigstens um eine Größenordnung höher liegt, als bei der Vorbearbeitung, also bei 10 m/s und mehr.

In F i g. 3 ist gezeigt, wie in einer Werkstückelelctrode 8 eine der Form einer Werkzeugelektrode 7 entsprechende Ausnehmung mittels eines stationären Lichtbogens ausgearbeitet wird, wobei die profilierte Werkzeugelektrode 7 eine fortschreitende Bewegung in Pfeitrichtung B ausführt Der transversale Flüssigkeitsstrom fließt in Pfeilrichtung C vom Umfang zum Zentrum der Werkzeugelektrode 7. Dazu ist in der letzteren ein durchgehender Kanal 9 ausgeführt, und die Bearbeitungsstelle befindet sich in einer hermetisch abgedichteten Kammer 10 mit Dichtungen 11. Eine nicht gezeigte Pumpe fördert die Flüssigkeit in die Bearbeitungszone. Die Werkzeugelektrode können aus denselben Werkstoffen hergestellt werden und die gleiche Standzeit haben, wie bei den bekannten Verfahren zur elektroerosiven Metallbearbeitung. Als Betriebsflüssigkeit können technisches Wasser, Industrieöle, Kerosin, verschiedene Lösungen, Emulsionen und Suspensionen Verwendung finden.

Als Quellen zum Speisen des stationären Lichtbogens

können Gleichrichter mit äußerer fallender Kennlinie vom Typ eines Schweißgleichrichters benutzt werden.

Die Bearbeitungsleistung ist ungefähr direkt proportional zum Strom, der einige tausend Ampere erreichen kann, weil weder die Physik des Vorganges und die Bearbeitungstechnologie, noch konstruktive Besonderheiten der Stromspeisequellen (die einfach und billig sind) den Strom begrenzen.

Die Bearbeitungsgüte, die durch Ofaerflächenrauhigkeit Temperatureinflußzone und Maßgenauigkeit gekennzeichnet ist hängt vor allem von d.ir. Energieparametern des stationären Lichtbogens ab. Diese sind wiederum, wie gesagt durch die Geschwindigkeitsänderung des Flüssigkeitsstromes in der Bearbeitungszone leicht, stufenlos und in weiten Grenzen regelbar. Dabei wird die Bf-arbeitungsgüte im allgemeinsten Fall mit der Geschwindigkeitszunahme des Stromes besser. Die Güte der elektroerosiven Bearbeitung wird auch mit der Abnahme des elektrischen Stromes besser und steht der der bekannten Verfahren zur elektroerosiven Bearbeitung nicht nach.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur elektroerosiven Metallbearbeitung mittels einer elektrischen Entladung in einem flüssigkeitsgefüllten Arbeitsspalt zwischen zwei Elektroden, deren eine das Werkzeug und deren andere das Werkstück ist, wobei die Flüssigkeit in einer zur Achse der Säule der Entladung im wesentlichen transversalen Richtung zwangsweise durch den Arbeitsspalt geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein stationärer Lichtbogen (3) als elektrische Entladung benutzt wird und daß die Geschwindigkeit der Flüssigkeit im Spalt bei der Vorbearbeitung mindestens 1 m/s beträgt und bei der Fertigbearbeitung um eine Größenordnung ·5 höher ist