DE1171999B - Elektrode und Vorrichtung zu ihrer Befestigung an der Elektroden-Vorschubeinrichtung einer Funkenerosionsmaschine - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 05 b

Deutsche Kl.: 21h-30/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

A 28743 VIIId/21h
24. Januar 1958
11.Juni 1964

Bei Funkenerosionsmaschinen wird das Metall bekanntlich durch Funkenentladungen im dielektrischen Medium zwischen dem Werkstück und einer Elektrode, welche die Form der gewünschten Aussparung in dem zu bearbeitenden Werkstück besitzt, abgehoben. Diese Funkenentladungen heben aber nicht nur Metallteilchen von dem Werkstück, sondern auch von der Elektrode ab, so daß diese im Verlauf des Bearbeitungsvorganges ihre ursprüngliche Form verliert. Infolgedessen muß man den Bearbeitungsvorgang von Zeit zu Zeit unterbrechen und die Elektrode abnehmen, um sie entweder zu überholen bzw. zu bearbeiten und ihr so nach Möglichkeit die ursprüngliche Form wiederzugeben, oder um sie durch eine neue Elektrode zu ersetzen, welche die gleiche Form hat wie die ursprünglich verwendete. Da nun die Elektroden im allgemeinen aus Weichmetall, z. B. aus Kupfer, bestehen, ist es sehr schwer, bei deren Anbringung in der Funkenerosionsmaschine Verformungen zu vermeiden, so daß es praktisch unmöglich ist, eine solche Elektrode abzunehmen und sie später wieder in genau der gleichen Stellung zu befestigen und weiterzuverwenden. Dies hat zur Folge, daß die Genauigkeit des Bearbeitungsverfahrens sehr viel zu wünschen übrig läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen. Es geschieht dies erfindungsgemäß dadurch, daß zur Befestigung durch magnetische Haftwirkung die Elektrode neben einem weichen Teil zur elektrischen Bearbeitung eines Werkstücks einen mit diesem Teil starr verbundenen, härteren und der Befestigung dienenden Teil aus ferromagnetischem Material aufweist mit mindestens zwei ebenen und in besonderer Weise einander zugeordneten Anlageflächen zur sicheren- und eindeutigen Festlegung an entsprechenden ebenen Flächen der Befestigungsvorrichtung, so daß die Befestigungsvorrichtung einen zur Anlage an· die Elektrode bestimmten Teil aus ferromagnetisehem Material aufweist, der mit Mitteln zur Erzeugung eines magnetischen Feldes ausgerüstet ist, um eine ausreichende Haftwirkung der Elektrode zu gewährleisten.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so getroffen, daß der zur Befestigung dienende Elektrodenteil scheibenförmig ausgebildet ist und auf der einen Flächenseite einen Ansatz und Verbindungsmittel in diesem zur starren Befestigung des anderen Elektrodenteils aufweist, während die gegenüberliegende Flächenseite zur Anlage gegen die Befestigungsvorrichtung dient, und die Scheibe zur Elektrode und Vorrichtung zu ihrer Befestigung
an der Elektroden-Vorschubeinrichtung einer
Funkenerosionsmaschine

Anmelder:

Ateliers des Charmilles S. A., Genf (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. D. Jander, Patentanwalt,

Berlin 33, Hüttenweg 15

Als Erfinder benannt:
Jean Pfau, Genf (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 20. Februar 1957

eindeutig bestimmten Halterung an der Befestigungsvorrichtung mindestens an einer Stelle ihres Umfangs eine Abflachung bzw. Aussparung aufweist, die als weitere Anlagefläche für die entsprechend ausgebildete Befestigungsvorrichtung dient.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann durch entsprechende Wahl des elektromagnetischen Materials erreicht werden, daß die magnetische Haftwirkung zum Festhalten der Elektrode nach erfolgter kurzzeitiger magnetischer Erregung durch den remanenten Magnetismus des ferromagnetischen Teils gewährleistet wird. Hierzu weist die Vorrichtung einen doppelpoligen Umschalter auf, der in der einen Stellung zum: kurzzeitigen Einschalten des magnetischen Feldes für den magnetischen Haftkörper dient, und in der anderen Stellung zum Umpolen des magnetischen Feldes mit einem geschwächten Strom durch einen in dieser Stromleitung vorhandenen Widerstand zum teilweisen Aufheben des remanenten Magnetismus in dem Haftkörper und damit zum Lösen der Elektrode von der Haftfläche.

Magnetische Haltevorrichtungen sind zwar an sich schon allgemein bekannt, es ist aber nicht bekannt, die Elektrode und die Vorrichtung zu ihrer Befestigung so auszugestalten, daß nach Abnutzung einer Elektrode die neue Elektrode in kürzester Zeit und ohne Nachstellung eingesetzt werden kann, und dabei zum Halten der Elektrode eine magnetische Haftwirkung auszunutzen.

409 599/239

Die Verwendung einer elektromagnetischen Spannvorrichtung für Funkenerosionsmaschinen für die Befestigung und Einspannung des Werkstücks ist bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung handelt es sich aber um die genaue Einspannung eines durch Funkenerosion zu bearbeitenden Zerstäubers und nicht um eine Elektrode.

Es ist auch bekannt, für Hubmagnete von Hebezeugen den remanenten Magnetismus des Elektromagneten zur Haftwirkung zu benutzen. Hierzu be- ίο nötigt man besondere Legierungen, weil die normalen Stahlsorten für diesen Verwendungszweck nicht ausreichen. Bei diesen Hubmagneten werden die Lasten im normalen Betrieb aus Sicherheitsgründen für den Fall einer Stromunterbrechung ausschließlich durch den außerordentlich hohen remanenten Magnetismus der Speziallegierung gehalten, aus welcher der Kern des Hubmagneten hergestellt ist.

Demgegenüber besteht der wesentliche Vorteil des Erfindungsgegenstandes darin, daß die relativ einfache Gestaltung der Befestigungsvorrichtung und die relativ kleinen elektromagnetischen Felder ausreichen, um eine einwandfreie Halterung einer nichtmagnetischen Elektrode in Funkenerosionsmaschinen zu erzielen. Dabei wird weder ein starkes elektromagnetisches Vormagnetisierungsfeld noch eine Speziallegierung benötigt.

In der nun folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung in einzelnen näher erläutert werden. In der Zeichnung ist

Fig. 1 die Seitenansicht einer Elektrodenanordnung nach der Erfindung, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 die Draufsicht auf die Elektrode nach Fig. 1,

F i g. 3 die Ansicht eines Schnitts durch eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Befestigung einer Elektrode nach der Erfindung,

F i g. 4 die Ansicht der Unterseite der Vorrichtung nach F i g. 3 und

Fig. 5 die Seitenansicht einer Elektrode, die auf der Maschine befestigt ist, mit der sie bearbeitet werden kann.

Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform einer Elektrode nach der Erfindung weist einen weichen Teil 1 auf, der z. B. aus Kupfer bestehen kann und zur Elektroerosionsbearbeitung eines Werkstücks bestimmt ist. Dieser Teil 1 ist mit einem härteren, der Befestigung dienenden Teil 2 aus ferromagnetischem Material starr verbunden. Hierzu dienen das Gewinde 3 und der kegelstumpfförmige Teil 4. Der Teil 1 weist in diesem Falle zwei Abflachungen 5 auf, mit deren Hilfe er fest in den Teil 2 eingeschraubt werden kann. Der Oberteil dieses Teils 2 hat die Form einer Scheibe mit der Flächenseite 6, an deren Umfang eine seitliehe Abflachung 7 angebracht ist. Die Scheibe trägt eine Kontaktklemme 20, mit der die Elektrode an die für die Funkenentladungen notwendige Spannung angelegt werden kann. Die obere Seite dieser Scheibe, die gegenüber der Seite liegt, auf der der Teil 1 aus Weichmetall angebracht ist, ist dazu bestimmt, gegen eine entsprechende Stützfläche der auf F i g. 3 und 4 veranschaulichten Befestigungsvorrichtung gelegt zu werden.

Die Befestigungsvorrichtung umfaßt einen Teil 8 aus ferromagnetischem Material starker Remanenz, dessen Unterseite geschliffen ist und als Stützfläche für die Oberseite der Scheibe der Elektrode dient, die ebenfalls abgeschliffen ist. Dieser Teil 8 weist einen Anschlag 9 und einen Vorsprung 10 auf, der eine Planfläche besitzt, die als Stütze für die Abflachung 7 der Scheibe dient. Dieser Teil 10 und der Anschlag 9 sind dazu bestimmt, mit der Scheibe zusammenwirken, um ihre Stellung in bezug auf die Befestigungsvorrichtung zu bestimmen.

Sämtliche Stützflächen mit der Flächenseite 6 und der Befestigungsvorrichtung sind so geformt, daß sie leicht, z. B. mit einem Lappen, gereinigt werden können. Dies ist sehr wichtig, denn im Verlaufe der Bearbeitung wird ständig verschmutzte dielektrische Flüssigkeit ausgeworfen, die sich ablagert und sehr oft die Befestigung der Elektrode mit bekannten Befestigungsvorrichtungen schwierig gestaltet, namentlich, wenn die Elektrode einfach in ein zylindrisches Bohrloch gesteckt wird. In der Vorrichtung nach der Erfindung können die Stützflächen leicht sauber gehalten werden, so daß die Elektrode mit großer Genauigkeit befestigt werden kann.

Der Teil 8 der Befestigungsvorrichtung wird durch einen Körper 12 aus Isolierstoff und eine Platte 13, die an das Ende eines Rohres 11 befestigt ist, mit dem Ende des Rohres 11 fest verbunden. Dieses Rohr 11 ist dazu bestimmt, in einem Teil der Bearbeitungsmaschine spielfrei zu gleiten, damit die Elektrode in dem Maße, in dem der Werkvorgang fortschreitet, vorgeschoben werden kann. Die untere Seite der Platte 13 weist zu ihrer Befestigung Rippen auf, die in den Körper 12 versenkt sind, während dieser Körper 12 und der Teil 8 ihrerseits durch Schrauben fest miteinander verbunden sind. Der Teil 8 weist eine Aussparung auf, in der eine Spule

14, deren Eintrittsdrähte durch ein Bohrloch- im Körper 12 laufen, untergebracht ist. Die Spule 14 ist über einen doppelpoligen Umschalter 15 mit einer Gleichstromquelle verbunden, deren Klemmen a und b in der Zeichnung veranschaulicht sind. Wie ersichtlich, gestattet eine Stellung dieses Umschalters

15, die Spule 14 unmittelbar mit den Klemmen a und b zu verbinden, während seine andere Stellung gestattet, die Richtung des Stromes in dieser Wicklung umzukehren und gleichzeitig die Stromstärke mit Hilfe eines der Wicklung vorgeschalteten Widerstandes R abzuschwächen.

Die auf F i g. 1 dargestellte Elektrode kann leicht in eine einzige, in bezug auf die Befestigungsvorrichtung nach F i g. 3 genau bestimmte Stellung gebracht werden. Man braucht in der Tat nur die Scheibe gegen die untere Seite des Teils 8 zu drücken, dessen Fläche 7 gegen den Vorsprung 10 zu pressen und darauf die Elektrode vorwärtszustoßen, bis die Umfangsfläche der Scheibe mit dem Anschlag 9 in Berührung tritt. Zur Befestigung der Elektrode braucht man nur den Umschalter zu betätigen, um die Spule 14 unmittelbar an die Klemmen α und b der Stromquelle zu legen und so ein magnetisches Feld zu schaffen, das sich über die Scheibe schließt, was dazu führt, daß diese letztere kräftig gegen den Teil 8 gezogen wird. Der Umschalter kann dann losgelassen werden und in seine in der Zeichnung dargestellte Ruhestellung zurückzukehren, denn die Scheibe mit der Seitenfläche 6 und der Teil 8 sind aus gehärtetem Stahl, der bekanntlich große Remanenz besitzt. Der remanente Magnetismus genügt in der Folge, um die Befestigung der Elektrode zu sichern, denn diese erleidet im Verlaufe des Arbeitsvorganges keine mechanische Beanspruchung. Will man die Elektrode

abnehmen, dann braucht man nur den Umschalter zu betätigen, um die Spule 14 über den Widerstand R auf die Klemmen α und b zu schalten, damit ein in bezug auf den zur Schaffung des remanenten magnetischen Feldes verwendeten Stromes schwächerer und in umgekehrter Richtung fließender Strom durch die Wicklung dieser Spule fließt. Der Wert des Widerstandes R ist so gewählt, daß dem Strom der Wert gegeben wird, der notwendig ist, um das remanente magnetische Feld aufzuheben. Der Wert dieses Widerstandes ist nicht von ausschlaggebender Bedeutung, denn es ist nicht notwendig, das remanente magnetische Feld vollständig aufzuheben. Eine teilweise Verminderung dieses Feldes genügt, um die Elektrode ohne Schwierigkeiten loslösen zu können.

Wie ersichtlich, kann die Elektrode angebracht und abgenommen werden, ohne daß man sie irgendwie mechanisch beanspruchen mußte, wodurch jegliche Verformung der Elektrode, die der Genauigkeit des Arbeitsvorganges schaden könnte, vermieden wird.

Es ist ferner sehr leicht, mehrere genau gleiche Elektroden anzuwenden. Man braucht in der Tat nur mehrere gleiche Teile 2 zur Verfügung zu haben, so daß man einen Teil aus Weichmetall an jeden dieser Teile 2 befestigen kann. Der Teil 1 aus Weichmetall, der von gleicher Form sein muß wie das gewünschte Werkstück, kann mit Vorteil rohgearbeitet werden, bevor er an ein Teil 2 befestigt wird. Dann wird die Elektrode z. B. mit Hilfe eines Stückes 16 und eines Gewinderinges 21, die auf F i g. 5 dargestellt sind, auf einer Werkzeugmaschine befestigt. Dieses Stück 16 weist eine Aussparung auf, deren Form genau mit der Form der Scheibe 6 übereinstimmt. Die andere Seite läuft in einen Morsekegel 17 aus, d. h. in einen Kegel, dessen Winkel an der Spitze klein genug ist, damit das Stück fest im Innern eines anderen Stückes 18 befestigt bleibt, wenn der Kegel 17 in eine konische Aussparung des Stückes 18 gesteckt wird. Dieses Stück 18 kann z. B. das Drehbankfutter bilden, das noch eine Körnerspitze 19 aufweist, die sich auf den Teil 1 der Elektrode abstützt. Nachdem die Elektrode auf diese Weise auf der Werkzeugmaschine befestigt ist, kann ihre Bearbeitung beendet werden, und man kann ihr ihre endgültige Form geben.

Zur Entfernung der Elektrode braucht man nur die Körnerspitze 19 wegzuschieben und die Scheibe aus der entsprechenden Aussparung des Stückes 16 herauszunehmen, nachdem man den Gewindering 21 abgeschraubt hat. Dann kann man nacheinander andere Elektroden in die Maschine einsetzen; da nur eine Stellung zwischen der Scheibe und dem Stück 16 möglich ist, kann leicht eine ganze Reihe von Elektroden hergestellt werden, die genau gleich sind und in bezug auf die Scheibe genau gleich ausgerichtet sind. So kann man auf der Elektroerosionsmaschine eine gebrauchte Elektrode durch eine neue ersetzen, die sich in der genau gleichen Stellung befindet wie die ersetzte. Man kann auch einen Arbeitsvorgang unterbrechen, um eine dringlichere Arbeit zu erledigen, und dann die erste Arbeit wieder aufnehmen. Selbstverständlich muß man die Stellung des Stückes, dessen Bearbeitung unterbrochen werden soll, genau ablesen, damit man es nach Erledigung der dringlichen Arbeit in der gleichen Stellung wieder auf dem Träger anbringen kann, was übrigens mit bekannten Vorrichtungen geschehen kann. Die für die erste Arbeit verwendete Elektrode wird dann wieder eingesetzt, und man kann die erste Arbeit wieder aufnehmen, ohne daß andere Einstellungen notwendig wären.

Ein Vergrößerungsglas oder ein Mikroskop könnte übrigens mit dem Stück 2 aus ferromagnetischem Stoff fest verbunden und zusammen mit einer Elektrode auf der Maschine befestigt werden, wobei dieses Vergrößerungsglas es ermöglicht, das Werkstück genau zu beobachten und den gesamten Elektrodenträger der Maschine in bezug auf das Werkstück genau zu richten.

Selbstverständlich sind zahlreiche Abänderungsformen möglich. So könnte der Strom in der Spule so lange aufrechterhalten werden, wie die Elektrode auf der Maschine befestigt bleiben muß. In diesem Falle könnte man Stoffe verwenden, die keine hohe Remanenz besitzen, so daß es genügt, die Erregung der Spule 14 zu unterbrechen, damit die Elektrode ohne Schwierigkeit von der Maschine abgenommen werden kann. In der dargestellten Ausführungsform könnte übrigens auch nur eines der Teile 2 und 8 aus ferromagnetischem Stoff hoher Remanenz sein, so daß die Elektrode durch remanente Magnetisierung in Stellung gehalten würde.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrode und Vorrichtung zu ihrer Befestigung an der Elektroden-Vorschubeinrichtung einer Funkenerosionsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung durch magnetische Haftwirkung die Elektrode neben einem weichen Teil (1) zur elektrischen Bearbeitung eines Werkstückes einen mit diesem Teil starr verbundenen, härteren und der Befestigung dienenden Teil (2) aus ferromagnetischem Material aufweist mit mindestens zwei ebenen und in besonderer Weise einander zugeordneten Anlageflächen zur sicheren und eindeutigen Festlegung an entsprechenden ebenen Flächen der Befestigungsvorrichtung, die einen zur Anlage an die Elektrode bestimmten Teil (8) aus ferromagnetischem Material aufweist, der mit Mitteln (Spule 14) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes ausgerüstet ist, um eine ausreichende Haftwirkung der Elektrode zu gewährleisten.

2. Elektrode und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Befestigung dienende Elektrodenteil (2) scheibenförmig ausgebildet ist und auf der einen Flächenseite einen Ansatz und Verbindungsmittel in diesem zur starren Befestigung des anderen Elektrodenteils aufweist, während die gegenüberliegende Flächenseite (6) zur Anlage gegen die Befestigungsvorrichtung dient, und die Scheibe zur eindeutig bestimmten Halterung an der Befestigungsvorrichtung mindestens an einer Stelle ihres Umfangs eine Abflachung bzw. Aussparung aufweist, die als weitere Anlagefläche für die entsprechend ausgebildete Befestigungsvorrichtung dient.

3. Elektrode und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Haftwirkung zum Festhalten der Elektrode nach erfolgter kurzzeitiger magnetischer Erregung durch den remanenten Magne-

tismus des ferromagnetischen Teils gewährleistet ist und daß die Vorrichtung einen doppelpoiigen Umschalter aufweist, der in der einen Stellung zum kurzzeitigen Einschalten des magnetischen Feldes für den magnetischen Haftkörper (8) dient und in der anderen Stellung zum Umpolen des magnetischen Feldes mit einem geschwächten Strom durch einen in dieser Stromleitung vorhandenen Widerstand zum Schwächen des remanen-

ten Magnetismus in dem Haftkörper und damit zum Lösen der Elektrode von der Haftfläche.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 874 330; britische Patentschrift Nr. 708 557; USA.-Patentschrift Nr. 2 348 967; Schriftenreihe des Verlages Technik (SVT), Bd. 177, S. 81 bis 83.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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