DE2906245B2 - Drahtelektrode für das funkenerosive Schneider ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drahtelektrode für das funkenerosive Schneiden.

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 düs Werkstück bildenden Matcrialpaar abhängt.

Es ist bereits Zink. Kadmium. Zinn, Blei, Kupfer, Messing und Stahl als Material bzw. Legierungsbestandteil homogener Elektroerosionselektioclen bekannt (Dl.-Buch: Spizig: Der gesteuerte elektroerosive Metallabtrae. DVA .Schriftenreihe f-'einbcarb.. 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 Führungs-

to bzw. pannvorrichtungen 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 Materiellen 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.

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 metallisehe Kern dieser Elektroden unterliegt aber nicht vergleichbaren mechanischen Beanspruchungen, die beim Spannen eines Drahtes beim funkenerosiven Schneiden auf diesen Draht ausgeübt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drahtelektrode für das funkenerosive Schneiden so auszubilden, daß der Überschlag der Entladungen erleichtert und die Neigung zu Kurzschlüssen verringert wird, andererseits aber eine sehr hohe Zugfestigkeit vorhanden ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Draht eine von einer Metallschicht umhüllte Seele hat, daß die Metallschicht zu mindestens 50% aus eine niedrige Verdampfungstemperatur aufweisendem Zink, Kadmium, Zinn, Blei, Antimon oder Wismut oder einer Legierung dieser Metalle besteht und daß die Metalischicht eine kontinuierlich erneuerbare Schutzschicht der Seele gegen bei der Erosionsbearbeitung auftretende Wärmeeinwirkungen mit im Verhältnis zur Seele geringer Dicke ist.

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 Erleichterung der Kaltkalibrierung des Drahtes bewirkt.

h5 Die Metallschicht bedeckt eine weitere, eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisende Schicht, welche die mit großer mechanischer Festigkeit versehene Fadenseele bedeckt. Hierdurch wird die mechanische

Festigkeit und die zulässige Stromstärke des Fadens erhöht, wozu die Seele z. B, aus Stahl besteht und von einer Kupfer- oder Silberschicht umgeben ist, welche durch die den thermischen Schutz bewirkende Metallschicht bedeckt ist, die z. B. aus einer Legierung von ί Zink, Kadmium und Antimon gebildet ist

Ein anderer Vorteil dieser äußeren, aus Metallen mit einer geringen inneren Verdampfungswärme bestehenden Metallschicht des Drahtes ist die Umwandlung jener Entladur.gen in erosive Entladungen, die bei einem in Kurzschluß zünden, da die sich im Arbeitsspalt zwischen den Elektroden bildende!! metallischen Brücken unter der thermischen Wirkung des Kurzschlußstromes sehr leicht schmelzen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Funkenerosionsschneidemaschine, die die Herstellung einer erfmdungsgemäßen Drahtelektrode erlaubt und

F i g. 2 die Darstellung der Relativgeschwindigkeit V des Schnittvorganges in Abhängigkeit von der Höhe H des bearbeiteten Werkstücks in Diagrainniionn.

Gemäß Fi g. 1 wird als eine der Elektroden ein Draht 1 benutzt, um ein die andere Elektrode bildendes Werkstück 2 längs einer Bahn zu schneiden, die mit 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 jo 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 1 in Verbindung steht

Der Draht 1 wird mit zwei Führungsvorrichtungen 7, 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 den. 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 Ober Schleifer 13,20 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. Dann ist es ohne weiteres möglich, den Draht erneut zu verwenden, nachdem er zuvor eine neue elektrolytische Beschichtung erhalten und die Ziehdüse 21 durchlaufen 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 g. 2 zeigt Versuchsergebnisse mit der Funkenerosionsschneidemaschine der Fig. 1. Die Kurve 22gilt für einen Messingdraht von 180 μ Durchmesser, während die Kurve 23 für einen Kur'rirdraht desselben Durchmessers giit, der von einer ZV.ikFchicht von etwa 15 μ überzogen war.

Etwas niedrigere Werkstoffabtragung wurde mit einem galvanisierten Stahldraht von 200 μ Durchmesser erhal'en.

Der Niederschlag von Zink auf den Draht muß nicht notwendigerweise gleichzeitig mit der Funkenbearbeitung erfolgen. Die Drahtelektrode kann beliebig aufgebaut sein, falls ihre aktive Oberfläche durch eine Legierung mit mindestens 50% Zink oder ein anderes der vorgenannten Metalle gebildet ist

Um die besten Schnittleistungen zu erhalten, muß der Draht eine gute elektrische Leitfähigkeit haben, damit er einen hohen Arbeitsstrom aushält, und eine hohe mechanische Festigkeit, um eine Erhöhung der Kraft zu erlauben, mit der er im Arbeitsspalt gespannt wird. Wenn die Schnittgeschwindigkeit den Vorzug haben soll, wird die Zinkschicht auf einem Kupfer- oder Messingdraht angeordnet Fall die Zugfestigkeit des Drahts im Vordergrund steht, wird die Metallschicht auf eaem Stahldraht angeordnet Ein ausgezeichneter Kompromiß besteht darin, auf einem Stahldraht eine Kupferschicht und danach eine ZinkschichJ anzuordnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Drahtelektrode für das funkenerosive Schneiden, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht eine von einer Metallschicht umhüllte Seele hat, daß die Metallschicht zu mindestens 50% aus eine niedrige Verdampfungstemperatur aufweisendem Zink, Kadmium, Zinn, Blei, Antimon oder Wismut oder einer Legierung dieser Metalle besteht und daß die Metallschicht eine kontinuierlich erneuerbare Schutzschicht der Seele gegen bei der Erosionsbearbeitung auftretende Wärmeeinwirkung mit im Verhältnis zur Seele geringer Dicke ist.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seele des Fadens 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 Drahtseeie bedeckL

4. Verfahren zur Herstellung einer Drahtelektrode für das funkenerosive Schneiden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metalldraht durch ein galvanisches Bad zur Herstellung eines eleklrolytischen Oberflächenniederschlages geleitet wird, der zu mindestens 50% aus Zink, Kadmium oder einer Legierung davon besteht

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des Oberflächenniederschlj,^es in einer Elektroerosionsmaschine erfolgt, wobei die Drehelektrode (1) vor dem Durchlaufen des Funkenerosionsbereichs (3) der Maschine durch das galvanische Bad (16) geleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (1) nach dem Durchlaufen des galvanischen Bades (16) und vor dem Durchlaufen des Funkenerosionsbereichs (3) in an sich bekannter Weise eine Ziehdüse (21) durchläuft.

7. Funkenerosionsschneidemaschine mit Drahtelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (1) vor deren Arbeitsspalt (3) ein galvanisches Bad (16) durchläuft.

8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht in einer geschlossenen Schleife fortwährend umläuft.