CH678156A5 - - Google Patents
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Description
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Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Schleifens und betrifft ein Verfahren zum elektroerosiven Schleifen mit Abrasivmittel.
Die Erfindung kann am erfolgreichsten zum Flach- und Rundschleifen (Aussen- und Innenschleifen) von schwerbearbeitbaren (harten, spröden und zähen) Werkstoffen wie harte und magnetische Legierungen, rostfreie und hitzebständige Stähle, Aluminium und dessen Legierungen, Kupfer und dessen Legierungen sowie zum Scharfschleifen von Schneidwerkzeugen aus Hart- und Schnellschnittstählen beliebiger Marken verwendet werden.
Ausserdem eignet sich die Erfindung zum Schleifen von Erzeugnissen aus herkömmlichen Baustählen und Gusseisen in den Fällen, wenn es erforderlich ist, die Kräfte und Temperaturen zu vermindern, die auf der zu schleifenden Oberfläche entstehen.
Die Entwicklung der führenden Industriezweige wird mit einer kontinuierlichen Sortiment- und Mengenzunahme im Ausstoss von Werkstoffen mit hohen Betriebseigenschaften, beispielsweise von hitzebeständigen, besonders harten Werkstoffen, sowie Werkstoffen mit vorgegebenen elektronischen bzw. elektrotechnischen Kenndaten usw., aber mit schlechter mechanischer Bearbeitbarkeit begleitet. Gleichzeitig werden die Forderungen an die Bearbeitungsqualität solcher Werkstoffe ständig erhöht Die Hauptforderungen hierfür sind die Fehlerfreiheit, also die Abwesenheit von Spaltbrüchen, Mikrorissen, Brandstellen in der Oberflächenschicht der Erzeugnisse und eine niedrige Rauhigkeit der Oberfläche. Ausserdem bleiben auch solche allgemeine Forderungen beibehalten, wie eine möglichst hohe Leistungsfähigkeit und ein aus technologischer und ökonomischer Sicht vertretbarer Verschleiss des Schleifwerkzeuges. In den meisten Fällen gelingt es nicht, alle diese Forderungen auf der Basis von traditionellen Schleifverfahren mit Abrasivmittel zu erfüllen. In diesem Zusammenhang erfolgt das Schleifen solcher schwer bearbeitbaren Werkstoffe oft nach dem elektrochemischen Dia-manischleifverfahren, bei dem die Prozesse des Mikroschneidens und des elektrochemischen Me-tallabtrags vereinigt sind. Dieses Verfahren besitzt Jedoch eine Reihe von Nachteilen, welche seine Anwendung beschränken und erschweren.
Die Hauptnachteile davon sind folgender Einsatz von Elektrolytlösungen als Arbeitsmedium, weshalb es erforderlich ist, die meistbeanspruchten Baugruppen der Schleifmaschine aus korrosionsfesten Werkstoffen anzufertigen, grosse Ausmasse, hohe Kosten, erschwerte Bedienung von elektrochemischen Diamantschleifmaschinen; hohe Energieintensität des Verfahrens, grosse Arbeitsströme (bis zu mehreren Tausend Ampère).
Es ist ein Verfahren zum elektroerosiven Schleifen mit Abrasivmittel von schwer bearbeitbaren Werkstoffen (SU, A, Nr. 841 889) unter Verwendung einer metallisch gebundenen Schleifscheibe und einer Schmier- und Kühlflüssigkeit bekannt, bei dem man auf die Schleifscheibe in der Schleifzone des Werkstückes eine Impulsspannung anlegt und ausserhalb dieser Zone eine Elektrode für die zusätzliche elektrische Einwirkung auf die Schleifscheibe anordnet. Die Verwendung in diesen Verfahren als Arbeitsmedium der Schmier- und Kühlflüssigkeiten, die keine korrosive Wirkung ausüben, gestattet es, zur Durchführung des Verfahrens die bestehenden Schleifmaschinen zu benutzen und in neu zu entwickelnden Schleifmaschinen herkömmliche Bauwerkstoffe zu verwenden. Abgesehen von diesem Vorteil besitzt das Verfahren nach SU, A, Nr. 841 889 im Vergleich zum elektrochemischen Diamantschieifverfahren noch folgende Vorteile: Der Betriebsstrom ist um mehrere Zehnfache kleiner (nicht über 50 A); Energieaufwand um 15 bis 20% niedriger; die Ausmasse der Hilfsausrüstung (Behälter, Reinigungssysteme, Speisequellen) um das zwei- bis vierfache kleiner.
Bei einer Durchführung des bekannten Verfahren zum elektroerosiven Schleifen mit Abrasivmittel bleibt jedoch der Schleifwerkzeugverschleiss recht bedeutend (5 bis 30 mg/g), was einen grossen Abnutzungsgrad der Schleifscheiben hervorruft und deren häufigen Wechsel benötigt; zum anderen wird das Schleifen mit einer verhältnismässig starken Funkenbildung, Lichtstrahlung und einem erheblichen Geräusch begleitet und in einigen Fällen, beispielsweise bei dem Vor- bzw. Schruppschleifen, gelingt es nicht, mit Hilfe der elektrischen Einwirkung die Schnitteigenschaften des Schleifwerkzeuges zu stabilisieren.
Die Hauptursache für diese Nachteile liegt in der (obwohl geringfügigen) elektrischen Leitfähigkeit der zum Einsatz kommenden Arbeitsmedien, die den Fall der dielektrischen Festigkeit des Elektrodenzwischenraumes hervorruft. Als Folge dieses Nachteils treten der Spannungsabfall am Ausgang der Speisequelle, Energieverluste in die leitende Umgebung, eine nicht ausreichende Lokalisierung der Entladungen auf der Elektrodenoberfläche auf. Um diese Verluste auszugleichen, greift man zur Vergrösserung der Spannungsamplitude der Impulse und der Leistung der Speisequelle, was eben den Geräuschpegel, die Lichtstrahlung und den Schleif-scheibenverschleiss erhöht. Die Venwendung von organischen Flüssigkeiten (Kerosin, Öle u.dgl.) als Arbeitsmedium, wie dies bei den elektroerosiven Werkzeugmaschinen geschieht, ist im Falle von Schleifmaschinen wegen der Entflammungsgefahr der Flüssigkeit, die von der mit einer Geschwindigkeit von 15 bis 30 m/s umlaufenden Schleifscheibe versprüht ist, unzulässig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Verfahren zum elektroerosiven Schleifen mit Abrasivmittel unter Verwendung einer metallisch gebundenen Schleifscheibe und einer Schmier-und Kühlflüssigkeit zu entwickeln, bei dem die Verhältnisse für die elektrische Einwirkung auf die Schleifscheibe und die Parameter des Arbeitsmediums so ausgewählt sind, dass die Bildung einer beständigen Oxidschicht auf der Oberfläche der Schleifscheibe sichergestellt wird, die durch Erhöhung der dielektrischen Festigkeit des Elektrodenzwischenraumes nicht produktive Energieverluste herabsetzt sowie den Schleifscheibenverschieiss,
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den Lichtstrahlungs- und Geräuschpegel vermindert.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum elektroerosiven Schleifen mit Abrasivmittel unter Verwendung einer metallisch gebundenen Schleifscheibe und einer Schmier- und Kühlflüssigkeit gelöst, bei dem man auf die Schleifscheibe in der Schleifzone eines Werkstücks eine Impulsspannung anlegt und ausserhalb dieser Zone eine Elektrode für die zusätzliche elektrische Einwirkung auf die Schleifscheibe anordnet, und bei dem erfin-dungsgemäss man auf die Elektrode eine gleichgerichtete Spannung mit der Amplitude und dem Pulsa-tionskoeffizienten anlegt, weiche die Bildung einer isolierenden Oxidschicht auf der Oberfläche der Schleifscheibe gewährleisten, und die Schmier- und Kühlflüssigkeit mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 2 • 10-3 bis 2 • 10-2 Ohm-1- cm-1 anwendet.
Das erfindungsgemässe Verfahren gewährleistet einen verminderten Verschleiss der Schleifscheibe, die Stabilisierung ihrer Schnittfähigkeit während des ganzen Betriebes, eine hohe Leistungsfähigkeit bei der Bearbeitung von Werkstük-ken aus beliebigen schwer bearbeitbaren Werkstoffen, einen verminderten Geräusch- und Lichtstrahlungspegel während des Schleifens.
Um diese Effekte zu erreichen, muss man die Bildung auf der Arbeitsfläche der Schleifscheibe einer beständigen Oxidschicht bewirken, die dielektrische Eigenschaften besitzt, was dadurch erzielt wird, dass man auf die Schleifscheibe eine positive Spannung von einer Gleichstromquelle anlegt. Die metallische Bindung der Schleifscheibe, die Kupfer oder Aluminium enthält, wird unter der Wirkung des elektrischen Stromes, der zwischen der Schleifscheibe und der Elektrode in dem schwach leitenden Medium, d.h. in der Schmier- und Kühlflüssigkeit fliesst, dem anodischen Auflösen und daraufhin einem Passivierungsprozess, d.h. dem Oxydieren unter Bildung einer dielektrischen Schicht ausgesetzt. Man wählt die Amplitude und den Pulsationskoeffi-zient der gleichgerichteten Spannung so aus, dass keine elektrischen Entladungen im Elektrodenzwischenraum, welche die Zerstörung der Oxidschicht hervorrufen, auftreten können, und dass andererseits eine genügende Geschwindigkeit der Bildung dieser Schicht vorliegen muss. Die gleiche Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass man die elektrische Leitfähigkeit der Arbeitsflüssigkeit in gewissen Grenzen hält. Bei einer elektrischen Leitfähigkeit von unter 2-10-3 Ohm-1 • cirr1 reicht der entstehende Strom nicht zur Bildung der Oxidschicht aus, bei einer elektrischen Leitfähigkeit von über 2 • 10~2 Ohm-1 • cm^1 tritt einerseits die Korrosionsgefahr für die Ausrüstung und andererseits die Gefahr einer teilweisen Auflösung der Oxidschicht wegen Transpassivierung auf.
Die Erhöhung der gesamten dielektrischen Festigkeit des Elektrodenzwischenraumes mittels der Oxidschicht führt dazu, dass die Energie der elektrischen Entladungen für den nützlichen Prozess des elektroerosiven Abrichtens der Schleifscheibe vollständiger ausgenutzt werden kann. Dies ermöglicht die Verminderung der Amplitude der Impuis-spannung gegenüber der Amplitude, die in dem bekannten Verfahren zum elektroerosiven Schleifen mit Abrasivmittel zum Einsatz kam, und vermindert dadurch die Energieintensität des Prozesses, den Schleifscheibenverschleiss, den Geräusch- und Lichtstrahlungspegel.
Da in dem erfindungsgemässen Verfahren das Biossiegen neuer Abrasivmittelkörner an Stelle von abgestumpften, gleichzeitig durch elektrochemische Auflösung und elektroerosive Zerstörung der Bindung vor sich geht, so wird eine hohe Stabilität der Schnitteigenschaften der Schleifscheibe während ihrer ganzen Betriebszeit sichergestellt. Darüber hinaus vermindert die sich auf der Schleifscheibe bildende Oxidschicht die Reibung In der Schleifzone, wodurch die Energieintensität des Bearbeitungsvorgangs zusätzlich sinkt und die Bearbeitungsleistung wächst.
Die elektroerosive Einwirkung auf die Schleifscheibe führt zum Abtrag der Oxidschicht in erster Linie an den am meisten vorstehenden Abschnitten ihres Reliefs und beschleunigt somit den Prozess der Korrigierung der Geometrie der Schleifscheibe.
Der Prozess der Oxydierung der Oberfläche der Schleifscheibe wird in wässrigen Schmier- und Kühlflüssigkeiten durchgeführt, die die elektrische Leitfähigkeit in einem Bereich von 2 • 10-3 bis 2 • IO-2 Ohm-1- cm-1 aufweisen. Eine höhere elektrische Leitfähigkeit ist nicht sinnvoll, weil die Bedingungen für die Kommutierung von elektrischen Entladungen in der Schieifzone wegen Vergrösserung von Kriechströmen (des elektrochemischen Stroms) sich verschlechtern und mit der Korrosionsgefahr für die Baugruppen der Schleifmaschine zu rechnen ist.
Bei einer elektrischen Leitfähigkeit von unter 2 • 10"3 Ohm-1 • cm-1 erweist sich die Geschwindigkeit der Bildung der Oxidschicht als ungenügend, um die für das Verfahren charakteristischen Effekte zu erzielen.
Die Amplitude der gleichgerichteten Spannung wird zweckmässigerweise in einen Bereich von 5 bis 35 V eingestellt. Dies ermöglicht es, je nach dem Typ des zu schleifenden Werkstoffs, der geforderten Leistung und der Oberflächengüte in allen Fällen die notwendige Geschwindigkeit der Bildung der Oxidschicht zu erhalten. Niedrigere Spannungen (von 5 bis 15 V) eignen sich besonders zum Schleifen von leicht passivierbaren Werkstoffen (Aluminium, Kupfer, Wolfram und dgl.) sowie bei geringen Werkstückaufmassen, deren Abtragen bei verhältnismässig kleinen Mengenleistungen durchgeführt werden kann. Bei Spannungen von unter 5 V erweist sich die Bildungsgeschwindigkeit der Oxidschicht sogar für diese Fälle als nicht ausreichend, weil sich die in der Schleifzone zerstörte Oxidschicht aus Zeitmangel nicht wiederherstellen kann. Bei Amplituden der gleichgerichteten Spannung von über 35 V beginnt der Transpassivie-rungsprozess, d.h. das elektrochemische Auflösen der Oxidschicht. Ausserdem steigt der Energieaufwand für die Bearbeitung übermässig, und es entstehen elektrische Entladungen, die die Ununterbrochenheit der Oxidschicht stören. Dies führt dazu, dass der Prozess der Bildung der Oxidschicht auf der Oberfläche der Schleifscheibe bei Amplitu5
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den der gleichgerichteten Spannung, die oberhalb bzw. unterhalb der in der Erfindung angegebenen Werte liegen, gestört wird, wodurch der Verschleiss der Schleifscheibe steigt und sich seine Schnitteigenschaften verschlechtern.
Der Pulsationskoeffizient der gleichgerichteten Spannung kann zweckmässigerweise in einem Bereich von 10 bis 15% eingestellt werden.
Dies bewirkt einerseits eine hinreichende Geschwindigkeit der Oxidschichtbildung (bei vorgegebenen Werten der Amplitudenspannung) und lässt andererseits bei dem erfindungsgemässen Verfahren relativ einfache Speisestromquellen verwenden, ohne dass zusätzliche kompfizierte Abgleichsysteme zur Verminderung der Pulsationen eingesetzt werden müssen. Die Abweichung der gleichgerichteten Spannung und der Arbeitsmedium-parameter von den obengenannten Betriebswerten ergibt entweder einen erhöhten Verschleiss der Schleifscheibe (wegen Funken oder ungenügender Geschwindigkeit der Oxidschichtbildung) oder ein alimähliches Sinken ihrer Schnittfähigkeit, was die Bearbeitungsgüte verschlechtert und zum Leistungsabfall führt.
Am zweckmässigsten ist es, auf die Elektrode die gleichgerichtete Spannung mit einer Amplitude von ca, 32 V und einem Pulsationskoeffizienten von ca. 12% anzulegen sowie die Schmier- und Kühlflüssigkeit mit einer elektrischen Leitfähigkeit von ca. 5 • 10~3 Ohm-1- cm-1 zu benutzen.
Eine solche Prozessführung ergibt für ein umfangreiches Sortiment der zu schleifenden Werkstoffe, der Werkstücktype und für eine grosse Anzahl von Arbeitsgängen genügend hohe Werte in Schleifleistung, Qualität von Erzeugnissen und Verschleiss des Werkzeuges und lässt dabei die Verwendung von Schleifscheiben verschiedener Marken zu. DurGh Ändern der Werte der Spannung, der Pulsationskoeffizienten und der elektrischen Leitfähigkeit des Arbeitsmediums kann man höhere technisch-ökonomische Kennzahlen, allerdings nur für einen engeren Kreis von Arbeitsgängen, Werkstoffen und Schleifscheiben erhalten.
Im nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der eingehenden Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispieles derselben mit Hinweisen auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt das Prinzipschema einer Schleifmaschine, auf der das erfindungsgemässe Verfahren zum elektroerosiven Schleifen mit Abrasivmittel durchgeführt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum elektroerosiven Schleifen mit Abrasivmittel beruht auf den von den Erfindern durchgeführten Untersuchungen, deren Ergebnisse unter Produktionsbedingungen erprobt worden sind. Es wurde bewiesen, dass der Prozess der elektroerosiven Reinigung einer Schleifscheibe 1 von Schnittprodukten (Span) und des Blosslegens neuer Arbeits-körner viel wirkungsvoller abläuft, wenn man auf der Oberfläche der Schleifscheibe 1 eine Oxidschicht vorläufig bildet. Durch Vorliegen einer solchen Oxidschicht auf der Schleifscheibe 1 kann folgendes erzielt werden: Die Spannungsamplitude der Impulse wird auf 20 bis 35 V gesenkt, der technologische Impulsstrom wird auf 2 bis 4 A vermindert, der Verschleiss der Schleifscheibe wird auf 1 bis 5 mg/g reduziert, die Geschwindigkeit des Metallabtrages vom Werkstück wird auf ein 1,3 bis 1,6faches erhöht, der Geräusch- und Lichtstrahlungspegel in der Schleifzone, hervorgerufen durch elektrische Entladungen, wird auf ein 2- bis 4faches gesenkt.
Zur Bildung der Oxidschicht schafft man ausserhalb der Schleifzone 2 eine Oxydationszone 3, in der die metallische Bindung der Schleifscheibe 1 elektrochemisch (anodisch) oxydiert wird; legt man auf die Schleifscheibe 1 und eine Elektrode 4 eine Gleichspannung an und führt man in den Elektrodenzwischenraum 5 eine Schmier- und Kühlflüssigkeit ein, welche eine schwach leitende wässrige Lösung anorganischer (beispielsweise Natriumnitrit) und organischer (beispielsweise Triäthanolamin) Stoffe darstellt. Unter Einwirkung der in dem Elektrodenzwischenraum 5 ablaufenden Prozesse beginnt das anodische Auflösen der Bindung, welches ein teilweises Biossiegen der Arbeitskörner mit sich bringt. Da in der Zusammensetzung der Bindungen entweder Kupfer oder Aluminium, d.h. leicht oxydierbare Metalle, enthalten sind, kommt der Prozess des Auflösens der Bindung allmählich zum Erliegen, wobei die Arbeitsfläche der Schleifscheibe 1 mit einer Oxidschicht überzogen wird. Vom Aufhören des anodischen Auflösungsprozesses und Abschluss der Oxidschichtbildung zeugt ein steiler Abfall des Betriebsstromwertes (von mehreren zehn bis zu wenigen Ampère).
Die elektrischen Entladungen, die in der Schleifzone als Folge der Anlegung der Impulsspannung auf die Schleifscheibe 1 und auf das Werkstück 6 entstehen, rufen die elektroerosive Zerstörung der Bindung hervor, ermöglichen das Biossiegen der Schneidkörner und die Entfernung der an der Oberfläche der Schleifscheibe 1 anhaftenden Späne.
Da die Schleifscheibe 1 mit der OxidsGhicht auf ihrer Arbeitsfläche in die Schleifzone 2 eintritt, werden Bedingungen geschaffen, um die Energie der Entladungen möglichst voll zum elektroerosiven Abtrag der Bindung auszunutzen. Dies gestattet es, die Energie der Entladungen im Vergleich zu deren Werten bei Verfahren zum elektroerosiven Schleifen mit Abrasivmittel ohne Oxidschicht zu senken und folglich den Verschleiss der Schleifscheibe 1, die Energieintensität, und das Geräusch und Funken in der Schleifzone 2 zu vermindern. Je nach dem Typ des zu schleifenden Werkstoffs, den Kennzahlen der Schleifscheibe 1, den Forderungen an die Bearbeitungsgüte und -leistung ändert man die Spannungswerte der Impulse (oder deren Frequenz, Dauer, oder beides) ausgehend von zwei Hauptforderungen:
- Die Schnittfähigkeit der Schleifscheibe muss möglichst hoch sein und sich nicht mit der Zeit ändern,
- der Verschleiss der Schleifscheibe muss möglichst niedrig sein.
Die elektrischen Entladungen zerstören jedoch nebst der Bindung gleichzeitig auch die Oxidschicht. Die Wiederherstellung der letzteren muss binnen einer recht kurzen Zeit (einige Millisekunden) erfolgen, in der jeder Abschnitt der Schleifscheibe 1 in
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der anodischen Oxydationszone verbleibt. Wie die Untersuchungen ergeben haben, sind hohe Geschwindigkeiten der Oxidschichtbildung auf der Oberfläche der Schleifscheiben erzielbar, wenn gewisse Voraussetzungen, die sich hauptsächlich auf die Parameter der der Elektrode und der Schleifscheibe zuzuführenden Gleichspannung und auf die Arbeitsflüssigkeitskennzahlen beziehen, erfüllt sind.
Die Zusammensetzung und die Parameter der Schmier- und Kühlflüssigkeit müssen zur raschen Bildung der Oxidschicht, zur Ununterbrochenheit und dielektrischen Festigkeit der letzteren beitragen. Es steht fest, dass diesen Forderungen in grösstem Masse Schmier- und Kühlflüssigkeiten auf wässriger Basis entsprechen, die Antikorro-sions- und Antifriktionszusätze in Form von anorganischen Natriumsalzen, Triäthanolamin u.dgl. enthalten. Diese Flüssigkeiten müssen die elektrische Leitfähigkeit im Bereich von 2 - 10-3 bis 2 • 10-2 Ohm-1- cm-1 aufweisen. Eine höhere elektrische Leitfähigkeit des Arbeitsmediums ist nicht zweckmässig wegen der Korrosionsgefahr für die Baugruppen der Schleifmaschine und der Verschlechterung der Kommutierungsbedingungen für die elektrischen Entladungen in der Schleifzone, welche Verschlechterung dem Anstieg der Kriechstromwerte (Elektrolyseströme) zu verdanken ist.
Arbeitsmedien mit einer elektrischen Leitfähigkeit von unter 2 • 10~3 Ohm-1 • cm-1 sind ebenso nicht zu empfehlen, weil die Geschwindigkeit der Oxidschichtbildung in ihnen nicht hoch genug ist. Die Untersuchungen haben ergeben, dass in dem von der Erfindung festgelegten Bereich der elektrischen Leitfähigkeiten der Benutzer beliebige wässrige Schmier- und Kühlflüssigkeiten, die ihm zur Verfügung stehen, verwenden kann.
Man stellt die Amplitude der gleichgerichteten Spannung in einem Bereich von 5 bis 35 V ein. Eine den 35 V-Wert überschreitende Spannung führt zum Transpassivierungsprozess, d.h. zum Auflösen der Oxidschicht, ausserdem wächst die Energieintensität des Prozesses und entstehen elektrische Entladungen, die die Oxidschicht elektro-erosiv zerstören. Bei Spannungen von unter 5 V bildet sich die Oxidschicht nur an einzelnen Abschnitten der Arbeitsfläche der Schleifscheibe, wodurch sich alle Kennzahlen der Bearbeitung verschlechtern.
Die Auswahl der Amplitude der Gleichspannung muss experimentell getroffen werden, weil für jeden zu schleifenden Werkstoff, Arbeitsgang, Schleifscheibentyp, sowie je nach den Anforderungen an das Erzeugnis ein eigener optimaler Wert dieses Parameters eingestellt wird, bei dem der niedrigste Verschleiss der Schleifscheibe unter Stabilisieren ihrer Schnittfähigkeit in der Zeit gewährleistet wird.
Die Auswahl der Amplitudenwerte der Spannung allein reicht nicht aus, weil bei gleich grossen Amplituden mittlere Spannungen (und somit mittlere Ströme) unterschiedlich und nicht gross genug für die schnelle Bildung der Oxidschicht sein können. Es wurde festgestellt, dass bei Pulsationen, die 10- bis 15-%-Werte nicht überschreiten, die Oxidschicht genug Zeit hat, sich während des Verbleibens der
Schleifscheibe in der Schleifzone völlig wiederherzustellen.
Bei der Amplitude der gleichgerichteten Spannung von 32 V, dem Pulsationskoeffizienten der Spannung von 12% und der elektrischen Leitfähigkeit der Arbeitsflüssigkeit von 5 - 10-3 Ohm-i- cm-1 besitzt das erfindungsgemässe Schleifverfahren die grösste Universalität, d.h. das Verfahren ermöglicht genügend hohe technische und ökonomische Kennwerte bei der Bearbeitung eines breiten Sortiments von Werkstoffen und Werkstücken auf verschiedenen Arbeitsgängen unter Benutzung von verschiedenartigen Schleifscheiben.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird ein Ausführungsbeispiel derselben angeführt, das mit einem Schema in der Zeichnung illustriert wird.
Am Schleifspindelstock 7 der Schleifmaschine wird die Elektrode 4 festgespannt, die von Gestell 8 der Schleifmaschine elektrisch isoliert und mit ihrem Vorschubsystem 9, mit dem sie in Richtung auf die Arbeitsfläche der Schleifscheibe 1 vorgeschoben wird, verbunden ist. Der Minuspol einer Gleichspannungsquelle 10 wird an die Elektrode 4, der Pluspol an die metallisch gebundene Diamantschleifscheibe 1 angeschlossen. Eine Impulsspannungsquelle 11 wird mit dem Minuspol an das Werkstück 6 und mit dem Pluspol an die Schleifscheibe 1 angeschlossen. Als Elektrode 4 wird eine Platte aus einem beliebigen stromleitenden Werkstoff, beispielsweise Stahl oder Messing, verwendet. In dem nachstehend beschriebenen Beispiel wurde als Werkzeug eine Diamantschleifscheibe zylindrischer Form mit einem Durchmesser von 250 mm und einer Höhe von 20 mm mit einer Korngrösse von 125/160 um auf einer kupferhaltigen metallischen Bindung angewandt. Als Arbeitsflüssigkeit diente eine wässrige Lösung von Natriumnitrit (0,4%) und Triäthanolamin (0,8%) mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 2,7 -IO-3 Ohm-1- cm~i. Es wurde dem Flachschleifen ein Werkstück mit einem Flächeninhalt von 24 cm2 aus Platten, bestehend aus einer 92% Wolframkarbid und 8% Kobalt enthaltenden Hartlegierung und aus Stahl, mit einem Flächenverhältnis von 1:1 unterworfen. Als Stromspeisequellen wurden ein Impulsgenerator mit 1 kW Leistung, 50 Hz Impulsfrequenz und 15 A Nennstrom sowie ein sechspulsiger Gleichrichter mit 1 kW Leistung und 25 A Nennstrom eingesetzt.
Schleifwerte:
1) mechanische - Doppelhubzahl des Tisches je Minute - 72,
- Senkrechtvorschublänge je Doppelhub, mm/Doppelhub - 0,2;
2) elektrische - Amplitude der Impulsspannung, V—25
- Amplitude der Gleichspannung, V - 23.
Zum Realisieren des Verfahrens führt man der Reihe nach folgende Arbeitsgänge aus:
- die Zuführung der Arbeitsflüssigkeit und die Rotation der Schleifscheibe werden eingeschaltet,
- die Elektrode wird zugestellt, bis sie die Schleifscheibe berührt, und dann wird geschliffen, bis ein Abdruck der abstandsgleichen Oberfläche der
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Schleifscheibe vorliegt; die Elektrode wird von der Schleifscheibe abgeführt, so dass ein erforderlicher Elektrodenzwischenraum gebildet wird,
- die Quelle der gleichgerichteten Spannung wird eingeschaltet, damit auf der ganzen Oberfläche der Schleifscheibe eine Oxidschicht entsteht,
- die Quelle der impulsspannung wird eingeschaltet, und mit dem Schleifen des Werkstückes wird angefangen.
Während des Schleifens eines Werkstückes wird angefangen«
Während des Schleifens eines Werkstücks, das aus einer Hartlegierung und Stahl bestand, betrug bei den obenerwähnten Betriebsdaten der Erosionsstrom 2,3 A, der Gleichstrom 11 A, die Leistung 800 mm3/min, der Schleifscheibenverschleiss 1,5 mg/g, der Energieaufwand am Spindelantrieb 0,62 kW, die Energieintensität des Prozesses 49 J/mm3; und die die Schnittfähigkeit der Schleifscheibe indirekt kennzeichnende Leistung am Spindelantrieb änderte sich nicht während 300 min Betriebszeit.
Beim Schleifen desselben Werkstücks unter Benutzung des bekannten Verfahrens zum elektroerosiven Diamantschleifen betrug der Strom 28 A, die Leistung 620 mm3/min, der Schleifscheibenverschleiss 4,8 mg/g, die Energieintensität des Prozesses 86 J/mm3. Die Leistung am Spindelantrieb stieg nach 70 min Betriebszeit von 0,63 kW auf 0,78 kW; nach 120 min der ununterbrochenen Betriebszeit wurde der Schleifprozess eingestellt und die Schleifscheibe abgerichtet.
Die Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens bietet also die Möglichkeit, den Prozess beim Schleifen von schwer bearbeitbaren Werkstoffen zu intensivieren, den Verbrauch an kostspieligen Diamantwerkzeugen sowie an Werkzeugen aus kubischem Bornitrid zu reduzieren, die Energieintensität des Bearbeitungsprozesses herabzusetzen, die arbeitshygienischen Verhältnisse zu verbessern.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann in beliebigen Metallverarbeitungsbetrieben Verwendung finden, wo Werkstücke aus harten, spröden und zähen Werkstoffen geschliffen werden.
Claims (4)
1, Verfahren zum elektroerosiven Schleifen mit Abrasivmittel unter Verwendung einer metallisch gebundenen Schleifscheibe (1) und einer Schmierund Kühlflüssigkeit, bei dem man auf die Schleifscheibe (1) in der Schleifzone (2) eines Werkstücks (6) eine Impulsspannung anlegt und ausserhalb dieser Zone (2) eine Elektrode (4) für die zusätzliche elektrische Einwirkung auf die Schleifscheibe (1) anordnet, dadurch gekennzeichnet, dass man auf die Elektrode (4) eine gleichgerichtete Spannung mit der Amplitude und dem Pulsationskoeffizienten anlegt, welche die Bildung einer isolierenden Oxid-schrcht auf der Oberfläche der Schleifscheibe (1) gewährleisten, und die Schmier- und Kühlflüssigkeit mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 2 • 10-3 bis 2-10-2 Ohm-1 • cm-1 anwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Amplitude der gleichgerichteten Spannung in einem Bereich von 5 bis 35 V einstellt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Pulsationskoeffizienten der gleichgerichteten Spannung in einem Bereich von 10 bis 15% einstellt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man auf die Elektrode (4) die gleichgerichtete Spannung mit einer Amplitude von ca. 32 V und einem Pulsationskoeffizienten von ca. 12% anlegt und die Schmier- und Kühlflüssigkeit mit einer elektrischen Leitfähigkeit von ca. 5 • 10~3 Ohm-1 - cm-1 benutzt.
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