DE2906245C3 - Drahtelektrode für das funkenerosive Schneiden - Google Patents

Description

Die Erfindung beiieht sich auf eine Drahtelektrode für das funkenerosive Schneiden, die eine von einer Metallschicht umhüllte Seele hat, wobei die Metallschicht von im Verhältnis zur Seele geringer Dicke ist

Die Wirkung des funkenerosiven Schneidens eines metallischen Werkstücks mit einer Drahtelektrode hängt von vielen Parametern ab, z. B. dem Arbeitsspalt, der Erneuerung der Arbeitsflüssigkeit, der Stromstärke, der Form und der Frequenz der Entladungen. Nach einer Optimierung dieser Parameter erreicht die Wirkung des funkenerosiven Schneidens jedoch eine Grenze, die von dem die Drahtelektrode und das Werkstück bildenden Materialpaar abhängt.

Es ist bereits Zink, Kadmium, Zinn, Blei, Kupfer, Messing und Stahl als Material bzw. Legierungsbestandteil homogener Elektroerosionselektroden bekannt (DE-Buch: Spizig: Der gesteuerte elektroerosive Metallabtrag, DVA Schriftenreihe Feinbearb., Bd. 25, S. 50, 51; GB-Z: Machinery, Nd. 72, H6, Feb. 1966, S.153,154). Die Auswahl dieser bekannten Materialien erfolgt entsprechend ihren jeweils erforderlichen Vorteilen.

Beim funkenerosiven Schneiden eines Werkstücks hängt die erosive Schnittleistung zum großen Teil auch von dem Bearbeitungsstrom ab, den der Draht aushalten kann. Die Präzision der Bearbeitung hängt ab von der Geradlinigkeit des Drahtes beim Durchlaufen des Arbeitsspalts. Der Draht wird von seinen Führungsbzw. Spannvorrichtungen umso geradliniger gehalten, je höher die auf den Draht ausgeübte Zugkraft ist Der Draht muß infolgedessen zum einen eine hohe Stromdichte aushalten und zum anderen eine hohe Zugfestigkeit aufweisen. Diese Bedingungen sind bei einem herkömmlichen Draht zum elektroerosiven Schneiden unvereinbar, da die elektrisch guten Materialien eine nicht ausreichende mechanische Festigkeit haben.

Es ist zwar bei Leitungsdrähten allgemein bekannt diese aus einer Seele großer mechanischer Festigkeit und einer Ummantelung guter elektrischer Eigenschaften aufzubauen, wobei die Ummantelung jedoch nicht unter dem Gesichtspunkt hoher erosiver Schnittleistung ausgewählt wird.

ίο Es ist auch bereits bekannt (US-PS 36 00 981; GB-PS 11 85 831), nicht drahtförmige Elektroden für Funkenerosionsbearbeitung aus einem metallischen Kern und einer galvanisch aufgebrachten dünnen Schicht eines besonders leitfähigen Metalls aufzubauen. Der metallischs Kern dieser Elektroden unterliegt aber nicht vergleichbaren mechanischen Beanspruchungen, die beim Spannen eines Drahtes beim funkenerosiven Schneiden auf diesen Draht ausgeübt werden.

Es ist eine Drah elektrode mit einer Seele aus einem hochfesten Werkstoff bekannt (JP-OS 50-102 999), der von einem anderen Metall (Nickel, Gold, Silber oder Kupfer) ummantelt ist, um die Elektrode gegen einen Verlust ihrer Biegbarkeit infolge Beschmutzung bei Entladung zu schützen. Diese Drahtelektrode hat zwar eine besonders hohe Zugfestigkeit verhält sich aber bezüglich ihrer übrigen Schnitteigenschaftcr. wie eine vollständig &us dem Ummantelungsmetall bestehende Elektrode.
Des weiteren ist es noch bekannt (JP-49-56 294), bei Funkenerosion mit nicht drahtförmigen Elektrode Metallpulver eines Metalles niedriger Verdampfungstemperatur in die Bearbeitungsflüssigkeit zu geben. Das hinzugemischte Metallpulver verdampft bei Bearbeitungsimpulsen mit hoher Stromspannung, so daß es sich nicht in großen Mengen im Arbeitsspalt ansammeln und die elektrische Leitfähigkeit der Bearbeitungsflüssigkeit absenken kann, wie das z. B. bei Kupferpulver möglich ist. Es wird also erreicht, daß die durch die Zugabe von Metallpulver mögliche Bearbeitungsgeschwindigkeit

eingehalten werden kann. Eine Erleichterung des Überschlags der Entladungen und eine Verringerung der Neigung zu Kurzschlüssen und damit eine Steigerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit erfolgt also nur bezüglich des schlechter funktionierenden Systems mit einer Beimischung von Kupfer- od. dgl. Pulver.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drahtelektrode der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß der Überschlag der Entladungen erleichtert und die Neigung zu Kurzschlüssen verringert wird. .

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Metallschicht zu mindestens 50% Zink, Kadmium, Blei, Antimon oder Wismut oder eine Legierung dieser Metalle untereinander enthält.

Bei dieser Ausbildung der Drahtelektrode bildet die Metallschicht die beim Schneiden aktive Oberfläche und schützt infolge der niedrigen Verdampfungstemperatur der Metalle die Seele des Drahtes vor durch die Entladungen hervorgerufenen Wärmeeinflüssen. Die Metallschicht bildet eine thermische Abschirmung, was die Entladungsenergie oder die Wiederholungsfrequenz der Entladungen zu verstärken erlaubt, ohne daß im Arbeitsspalt ein Fadenbruch riskiert wird. Die Metallschicht hat je nach Intensität und Dauer der Entladungen eine Stärke zwischen 1 μ und 25 μ. Die Metallschicht enthält z. B. wenigstens 80% Kadmium, was den weiteren Vorteil geringer Reibung auf den Führungsoberflächen und eine bedeutende Erleichte-

rung der Kaltkalibrierung des Drahtes bewirkt sionsschneidemaschine der F i g. 1. Die Kurve 22 gilt für

Die Metallschicht bedeckt eine weitere, eine hohe einen Messingdraht von 180 μ Durchmesser, während elektrische Leitfähigkeit aufweisende Schicht, welche die Kurve 23 für einen Kupferdraht desselben die mit großer mechanischer Festigkeit versehene Durchmessers gilt, der von einer Ziatschicht von etwa Fadenseele bedeckt Hierdurch wird die mechanische 5 15 μ aberzogen war.

Festigkeit und die zulässige Stromstärke des Fadens Etwas niedrigere Werkstoffabtragung wurde mit

erhöht wozu die Seele z. B. aus Stahl besteht und von einem galvanisierten Stahldraht von 200 μ Durchmesser einer Kupfer- oder Silberschicht umgeben ist, welche erhalten.

durch die den thermischen Schutz bewirkende Metall Der Niederschlag von Zink auf den Draht muß nicht

schicht bedeckt ist, die z. B. aus einer Legierung von io notwendigerweise gleichzeitig mit der Funkenbearbei-Zink, Kadmium und Antimon gebildet ist tung erfolgen. Die Drahtelektrode kann beliebig

Ein anderer Vorteil dieser äußeren, aus Metallen mit aufgebaut sein, falls ihre aktive Oberfläche durch eine einer geringen inneren Verdampfungswärme bestehen- Legierung mit mindestens 50% Zink oder ein anderes den Metallschicht des Drahtes ist die Umwandlung der vorgenannten Metalle gebildet is jener Entladungen in erosive Entladungen, die bei einem 15 Um die besten Schnittleistungen zu erhalten, muß der Kurzschluß zünden, da die sich im Arbeitsspalt zwischen Draht eine gute elektrische Leitfähigkeit haben, damit den Elektroden bildenden metallischen Brücken unter er einen hohen Arbeitsstrom aushält, und eine hohe der thermischen Wirkung des Kurzschlußstromes sehr mechanische Festigkeit, um eine Erhöhung der Kraft zu leicht schmelzen. erlauben, mit der er im Arbeitsspalt gespannt wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert 20 Wenn die Schnittgeschwindigkeit den Vorzug haben Es zeigen: soll, wird die Zinkschicht auf einem Kupfer- oder

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Funken- Messingdraht angeordnet Fall die Zugfestigkeit des erosionsschneidemaschine, die die Herstellung einer Drahts im Vordergrund steht, wird die Metallschicht auf erfindungsgemäßen Drahtelektrode erlaubt und einem Stahldraht angeordnet Ein ausgezeichneter

Fig.2 die Darstellung der Relativgeschwindigkeit V 25 Kompromiß besteht darin, auf einem Stahldraht eine des Schnittvorganges in Abhängigkeit von der Höhe H Kupferschicht und danach eine Zinkschicht anzuordnen, des bearbeiteten Werkstücks in Diagrammform. __

Gemäß F i g. 1 wird als eine der Elektroden ein Draht Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 benutzt um ein die andere Elektrode bildendes

Werkstück 2 längs einer Bahn zu schneiden, die mii Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten Kopiersystems oder einer numerischen Steuerung bestimmt wird. Die Entladungen erfolgen in einem Arbeitsspalt 3 zwischen dem Draht 1 und dem Werkstück 2 unter Einwirkung aufeinanderfolgender Spannungsimpulse, die von einem Generator 4 geliefert werden, dessen eine Klemme mit dem Werkstück 2 verbunden ist und dessen andere Klemme über Schleifer 5,6 mit dem Draht, t in Verbindung steht

Der Draht 1 wird mit zwei Führungsvorrichtungen 7, *o 8 in der jeweils erforderlichen Lage zum Werkstück 2 gehalten. Auf diesen Führungsvorrichtungen 7, 8 verschiebt sich der Draht 1 axial, wobei er durch Rollen 9,10 unter Spannung gehalten und durch Motoren 11, 12 gezogen wird.

Vor dem Arbeitsspalt 3 wird der Draht mit Rollen 13, 14,15 durch ein galvanisches Bad 16 geführt, in dem ein elektrolytischer Niederschlag eines oder mehrerer der oben genannten Metalle erfolgt. Der dazu erforderliche Strom wird kontinuierlich von einer Stromquelle 17 geliefert, die einerseits mit einer in das galvanische Bad 16 eingetauchten Graphitelektrode und andererseits über Schleifer 19,20 mit dem Draht 1 verbunden ist Die auf dem Draht 1 niedergeschlagene Metallschicht beträgt etwa 15 μ. Der Draht 1 wird danach vor dem Erreichen des Arbeitsspalts 3 durch eine Ziehdüse 21 kalibriert.

Vorzugsweise regelt man die Bearbeitungsparameter so, daß die Abnutzung des Drahtes 1 auf dessen äußere Metallschicht begrenzt ist. DaM ist es ohne weiteres &° möglich, den Draht erneut zu Verwenden, nachdem er zuvor eine neue elektrolytische Beschichtung erhalten und die Ziehdüse 21 durchlaufe!' hat. Der Draht 1 kann wieder verwendet werden, indem für die Funkenerosionsschneidemaschine eine Spule bereits benutzten Drahtes 1 verwendet wird oder indem der Draht in einer geschlossenen Schleife fortwährend umläuft.

F i κ. 2 zeipt Versuchsergebnisse mit der Funkenero-

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Drahtelektrode für das funkenerosive Schneiden, die eine von einer Metallschicht umhüllte Seele hat, wobei die Metallschicht von im Verhältnis zur Seele geringer Dicke ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht zu mindestens 50% Zink, Kadmium, Blei, Antimon ode Wismut oder eine Legierung dieser Metalle untereinander enthält

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele des Drahtes (1) aus Kupfer, Messing oder Stahl besteht

3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Metallschicht eine weitere, eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisende Schicht bedeckt, welche die mit großer mechanischer Festigkeit versehene Drahtseele bedeckt

4. Funkenerosionsmaschine mit einer Drahtelektrode, die durch ein vor dem Arbeitsspalt angeordnetes galvanisches Bad geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das galvanische Bad (16) ein auf einem Draht (1) einen elektrolytischen Oberflächenniederschlag mit mindestens 50% Zink, Kadmium oder einer Legierung dieser Metalle untereinander bewirkendes Bad ist dem in an sich bekannter Weise eine Ziehdüse (21) nachgeordnet ist

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht in einer geschlossenen Schleife fortwährend umläuft.