DE102007061411B4

DE102007061411B4 - Spannvorrichtung für eine Drahterodiermaschine

Info

Publication number: DE102007061411B4
Application number: DE200710061411
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2027-12-12
Also published as: DE102007061411A1; DE202008006867U1

Abstract

Spannvorrichtung für eine Drahterodiermaschine aus mehreren lösbar oder unlösbar miteinander verbundenen Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauteil als einstückiges Produkt gestaltet ist, mit einem Grundkörper, der aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt und der an seiner Oberfläche mit einer verschleißfesten Oxidkeramikbeschichtung versehen ist, wobei der Grundkörper ein Profilteil mit wenigstens einer längs verlaufenden Profilierung ist, die eine Halte-, Führungs-, Lager- oder Stützfunktion für ein weiteres Teil der Spannvorrichtung definiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für eine Drahterodiermaschine aus mehreren lösbar oder unlösbar miteinander verbundenen Bauteilen.
Ein Verfahren zum Erzeugen einer Oxidbeschichtung auf einer Oberfläche eines einstückigen Grundkörpers ist bekannt ( EP 10 50 606 B1 ), wobei der Grundkörper aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. Die erzeugte Oxidbeschichtung stellt eine durch Plasmareaktionen erzeugte Oxidkeramikbeschichtung dar, die durch Anoden/Kathoden-Beaufschlagung in einem alkalischen Elektrolyt bei Temperaturen zwischen 15 und 50°C mit 50 bis 60 Hz Wechselstrom erzeugt wird. Durch dieses Verfahren werden verschleißfeste Oxidkeramikbeschichtungen auf Grundkörper aus Aluminiumlegierungen aufgebracht. Die so hergestellten Produkte werden in Bereichen eingesetzt, in denen abrasive oder korrodierende Arbeitsbedingungen vorliegen. Als Beispiele werden Kolben und Zylinderauskleidungen in Verbrennungsmotoren, Pumpen und Kompressorteile, Teile von hydraulischen oder pneumatischen Druckmittelausrüstungen, Gleitlager, Absperr- und Steuerventile, Radiatoren und Wärmetauscher aufgeführt.
Aus der EP 1 694 875 B1 ist es bekannt, eine Oxidkeramikbeschichtung auf einem aus einer Leichtmetalllegierung hergestellten Produkt aufzubringen.
Die EP 1 486 588 A2 betrifft ein Verfahren zum Hydratisieren von Metalloxidschichten bei Metallteilen. Dabei erfolgt das Hydratisieren nur im Bereich einer gegenüber der Dicke der Metalloxidschicht dünneren, außenliegenden Oberflächenschicht. Durch einen Abbruch des Hydratisierprozesses wird eine lediglich teilweise hydratisierte Metalloxidschicht erzielt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die den Einsatz von Leichtmetallteilen bei einer Drahterodiermaschine ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des einzigen Patentanspruches gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung ist vorteilhaft für die Beplankung von Arbeitstischen in Industriezweigen oder auch in Labors von Forschung und Entwicklung einsetzbar, bei denen die Arbeitstische hohen Temperaturbelastungen durch das Erodierverfahren ausgesetzt sind. Entsprechend hohe Temperaturbelastungen können kurzfristig bis zu 2000°C erreichen, ohne dass die Oberfläche des Produktes in Mitleidenschaft gezogen wird.
Da die Oxidbeschichtung der Oberflächen der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung elektrisch isolierend wirkt, sind der Spannvorrichtung zusätzlich elektrische Leitmittel zugeordnet, die eine gewünschte Elektrodenfunktion des zu erodierenden Werkstücks trotz der beschichteten Oberflächen der Spannvorrichtung wiederherstellen, an der das Werkstück gehalten ist.
Bei einem nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiel wird eine bisher aus Einsatzstahl hergestellte Nockenwelle für einen Rennsport-Motor (Formel 1) durch die Erzeugung eines Grundkörpers aus einer Titanlegierung geschaffen. Der Grundkörper wird nach seiner Fertigstellung über seine gesamte Oberfläche mit einer Oxidkeramikbeschichtung versehen, wie nachfolgend ausgeführt. Aus Metallpulver einer Titanlegierung wird über eine Lasersinterung der Grundkörper aufgebaut, der in seiner Grundform bereits der späteren Nockenwelle entspricht. Alle dreidimensionalen Geometriedaten dieses Grundkörpers sind in einem Computer hinterlegt, der den Laserstrahl steuert. Der Grundkörper wird so Schicht um Schicht aufgebaut. Nach Fertigstellung des Grundkörpers weist dieser bereits die Form der späteren Nockenwelle auf, hat jedoch allseitig Abmessungen, die um 50 bis 300 μm unter den Endabmessungen der gewünschten Nockenwelle liegen.
Anschließend wird auf der Oberfläche des Grundkörpers eine gleichmäßige Oxidkeramikbeschichtung erzeugt. Die gesamte Oberfläche des Grundkörpers erhält mit der Oxidkeramikbeschichtung eine gleichmäßige Schichtdicke zwischen 10 und 300 μm. Zur Erzeugung der Oxidkeramikbeschichtung auf der Oberfläche des Nockenwellengrundkörpers wird dieser in einen gekühlten Elektrolyten eingetaucht. Der Grundkörper wird in der Elektrolytlösung in Anoden-Katoden-Betriebsart mit Wechselstrom beaufschlagt, wodurch das durch entsprechende Hochspannung gezündete Plasma die relativ poröse bzw. offenporige Oberfläche des Grundkörpers veredelt und so die Oxidkeramikbeschichtung allmählich aufgebaut wird. Der Elektrolyt dient zur Stabilisierung des erzeugten Plasmas. Das Plasma selbst wird durch die anstehende Hochspannung nicht nur gezündet, sondern auch brennend gehalten. Ein bevorzugt verwendeter Elektrolyt basiert auf destilliertem Wasser und enthält unter anderem einen nennenswerten Anteil Wasserstoffperoxid. Die so entstehende Oxidkeramikschicht besteht im Wesentlichen aus Titanoxid. Bevorzugt wurde eine Schichtdicke von 100 bis 150 μm erzeugt. Die erzeugte Oxidkeramikbeschichtung hat eine sehr hohe Haftfestigkeit am Substratmetall, nämlich der Oberfläche des Grundkörpers, die durch die relative Großporigkeit der Oberfläche des Grundkörpers noch verstärkt wird. Ein Ablösen der Oxidkeramikbeschichtung während des Einsatzes der beschichteten Nockenwelle ist dadurch ausgeschlossen. Andere hochfeste Teile eines Rennsport-Motors, wie Kurbelwellen und Pleuel können analog aus einer Titanlegierung hergestellt werden. Der Elektrolyt selbst weist zum einen eine hohe Stabilität auf und verzichtet zum anderen auf Chloride, Fluoride, Ammoniak oder Schwermetallsalze, so dass der Elektrolyt sehr umweltverträglich ist.
Alternativ können andere Teile eines derartigen Rennsport-Motors, wie ein Motorblock oder Kolben, aus Aluminiumlegierungen hergestellt werden. Der Aufbau der Grundkörper erfolgt in gleicher Weise, wie soeben beschrieben, durch Lasersintern aus dem pulverförmigen Ausgangsmaterial. Anschließend wird in entsprechender Weise die Oxidkeramikbeschichtung aufgebracht, die dann im Wesentlichen aus Aluminiumoxid besteht.
Die hohe Porosität und Oberflächenrauheit der lasergesinterten Grundkörper wird durch die keramische Oberflächenveredelung deutlich verringert. Die Oxidkeramik erschmilzt eine neue, dichtere Oberfläche, die zusätzlich mittels weiterer, OH-dotierter Silikatgruppen geschlossen werden kann. Dadurch ist auch eine Mikroporosität ausgeschlossen. Auch ohne die zusätzlichen Silikatgruppen schafft die Oxidkeramik einen Schutz gegen eine Zerstörung des Substrats, d. h. des Grundkörpers, auch wenn leicht basische Verfahrenschemikalien eindringen können sollten.
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel sieht eine ähnliche oder identische Oxidkeramikbeschichtung für Profilteile vor, die aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sind. Ein derartiges Profilteil wird als Führungsschiene im Bereich von Werkzeugträgern an Laserschneid- oder Schweißmaschinen oder Drahterodiermaschinen eingesetzt. Ein derartiges Profilteil weist wenigstens eine längs verlaufende Profilierung in Form einer Führungsnut auf, in der wenigstens ein Werkzeugspannmittel verschiebbar gehalten ist. Das Profilteil ist aus einem Aluminiumstrangpressprofil hergestellt, das mittels entsprechender spanender Bearbeitung auf die gewünschte Länge abgelängt ist. Das fertig abgelängte und gegebenenfalls mit zusätzlichen Gewindebohrungen versehene Profilteil wird in ein Elektrolytbad getaucht, das analog dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgeführt sein kann. Durch Anlegen von Wechselstrom und wechselnder Anoden-Kathoden-Betriebsart, wodurch positive und negative Spannungsimpulse erzeugt werden, wird das Profilteil unter Hochspannung gesetzt, wodurch an seiner Oberfläche Plasmareaktionen auftreten, die durch das Elektrolytbad stabil gehalten werden. Dadurch baut sich die Oxidkeramik allmählich auf, die im Wesentlichen aus Aluminiumoxid besteht. Sobald eine Dicke von etwa 100 bis 150 μm erreicht ist, wird das nun beschichtete Profilteil entnommen, gereinigt und anschließend getrocknet. Nun wird das beschichtete Funktionsprofil an geeigneter Stelle mit der übrigen, als Baueinheit dienenden Werkzeugträgervorrichtung verbaut, indem es lösbar oder unlösbar mit den benachbart anschließenden Teilen der Baueinheit verbunden wird. Durch die hochtemperaturbeständige Oberflächenbeschichtung des Funktionsprofils kann die Oberfläche im Bereich der Laserschneid- oder Schweißmaschine oder der Drahterodiermaschine auch mit Schweißtropfen oder anderen Schmelzteilchen des Werkstücks in Verbindung gelangen, ohne dass diese sich auf der Oberfläche des Funktionsprofils einbrennen. Vielmehr können entsprechende Schweißtropfen, Schmelzpartikel oder ähnliches in einfacher Weise von der Oberfläche des Funktionsprofils abgewischt werden. Dadurch ist gewährleistet, dass Führungs-, Spann- oder Haltefunktionen für die Werkzeugspannmittel an dem Funktionsprofil auch bei längerem Betrieb der Laserschneid- oder Schweißmaschine oder der Drahterodiermaschine ohne Beeinträchtigung aufrechterhalten bleiben. Durch die Aluminiumlegierung hat das Funktionsprofil zudem ein relativ geringes Gewicht, so dass das Gewicht einer entsprechenden Baueinheit abhängig von der Anzahl der verbauten, beschichteten Funktionsprofile gegenüber bekannten Stahlversionen erheblich reduziert werden kann.

Claims

Spannvorrichtung für eine Drahterodiermaschine aus mehreren lösbar oder unlösbar miteinander verbundenen Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauteil als einstückiges Produkt gestaltet ist, mit einem Grundkörper, der aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt und der an seiner Oberfläche mit einer verschleißfesten Oxidkeramikbeschichtung versehen ist, wobei der Grundkörper ein Profilteil mit wenigstens einer längs verlaufenden Profilierung ist, die eine Halte-, Führungs-, Lager- oder Stützfunktion für ein weiteres Teil der Spannvorrichtung definiert.