DE3129946A1 - Werkzeugelektrode, herstellungsverfahren und verwendung derselben - Google Patents
Werkzeugelektrode, herstellungsverfahren und verwendung derselbenInfo
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Description
Inoue-Japax Research. Incorporated
Yokohamashi, Kanagawaken Japan
Werkzeugelektrode, Herstellungsverfahren und .Verwendung
derselben
Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte kohlenstoffhaltige Werkzeugelektrode zur elektrischen
Entladungsbearbeitung (EDM), deren Herstellung und
ein Verfahren zur elektrischen Entladungsbearbeitung
eines leitenden Werkstücks mit einer solchen Werkzeugelektrode.
Bei elektrischen Entladungsbearbeitungsverfahren werden eine Werkzeugelektrode und ein leitendes Werkstück
unter Abstand bei Einhaltung eines mit einem flüssigen Dielektrikum gefüllten Bearbeitungsspaltes nebeneinandergestellt,
und man führt eine Folge von elektrischen Impulsen zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück
zur Erzeugung zeitlich beabstandeter elektrischer Entladungen durch den Bearbeitungsspalt zu, wodurch
elektroerosiv Material vom Werkstück abgetragen wird, während die Werkzeugelektrode und das Werkstück relativ
zueinander verschoben werden, um das Werkstück mit einem gewünschten Profil zu bearbeiten. Bei solchen Verfahren
kann ein kohlenstoffhaltiger Körper die Werkzeugelektrode bilden, doch wurde eine herkömmliche kohlenstoffhaltige
EDM-Elektrode grundsätzlich entweder aus nichtgraphitiertem
oder aus graphitiertem Kohlenstoff hergestellt. Es wurde festgestellt, daß diese Werkzeugelektroden während eines
EDM-Vorganges einen er^heblichen Verschleiß erleiden
und eine verhältnismäßig rauhe EDM-bearbeitete Oberfläche auf dem Werkstück erzeugen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
kohlenstoffhaltige EDM-Werkzeugelektrode zu entwickeln, die sich zur weitestgehenden Verringerung
des relativen Elektrodenverschleißes oder der Oberflächenrauhigkeit
des Werkstücks und insbesondere beider bei einem EDM-Vorgang eignet, und Herstellungsverfahren
für eine solche Werkzeugelektrode und ein verbessertes Anwendungsverfahren für diese Werkzeugelektrode bei der
elektrischen Entladungsbearbeitung anzugeben.
Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst
wird, ist zunächst eireWerkzeugelektrode zur elektrischen Entladungsbearbeitung aus einem kohlenstoffhaltigen
Körper, mit dem Kennzeichen, daß der Körper gesintert ist und aus 50 bis 90 % graphitiertem Kohlenstoff und
Rest nichtgraphitiertem, gleichmäßig darin verteiltem Kohlenstoff besteht. Der Anteil des graphitierten
Kohlenstoffs liegt vorzugsweise zwischen 55 und 85 %
und insbesondere zwischen 60 und 80 %,
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Körpers für eine solche Werkzeugelektrode,
mit dem Kennzeichen ,daß man eine Masse von 50 bis 90 % graphitierten Kohlenstoffteilchen und
Rest nichtgraphitierten Kohlenstoffteilchen unter Druck erhitzt.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieseaVerfahrens
sind in den ünteransprüchen 2 und 4 bis 11 gekennzeichnet.
Vorzugsweise ist die Bearbeitungsfläche der durch Erhitzen unter Druck hergestellten Werkzeugelektrode
durch eine Oberflächedes Körpers gebildet/ die sich
im wesentlichen senkrecht zur Druckrichtung während des Erhitzens erstreckt.
Schließlich ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Werkzeugelektrode
zum elektrischen Entladungsbearbeiten eines leitenden Werkstücks durch Nebeneinanderstellen der Werkzeugelektröde
und des Werkstücks unter Einhaltung eines mit einem flüssigen Bearbeitungsmedium gefüllten Bearbeitungsspaltes,
Zuführen einer Folge von elektrischen Impulsen zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück zwecks zeitlich beabstandeter
elektrischer Entladungen durch den Bearbeitungsspalt zur Materialabtragung vom Werkstück und Relativverschieben
der Werkzeugelektrode und des Werkstücks zu dessen Bearbeitung mit einem gewünschten Profil.
Auch für das Herstellungsverfahren der Werkzeugelektrode und deren Verwendung gilt, daß der Anteil des
graphitierten Kohlenstoffs vorzugsweise zwischen 55 und 85 %
und insbesondere zwischen 60 und 80 % (Gew. oder Vol.) liegt.
Der kohlenstoffhaltige Körper kann also durch Sintern oder Erhitzen einer Masse von 50 bis 90 %, vorzugsweise
55 bis 85 % und insbesondere 60 bis 80 % graphitierten
Kohlenstoffteilchen und Rest nichtgraphitierten, gleichmäßig darin verteilten Kohlenstoffteilchen
unter Druck hergestellt werden. Während desßinterns kann die Masse biaxial oder von zwei entgegengesetzten
Richtungen (biaxiale Kompaktierung) komprimiert werden, sie sollte jedoch vorzugsweise triaxial oder
von drei unabhängigen Richtungen (triaxiale Kompaktierung) oder isostatisch (isostatische Kompaktierung) komprimiert
werden.
Alternativ · kann der kohlenstoffhaltige Körper hergestellt werden, indem man eine gleichmäßige Mischung
eines Vorläufermaterials des graphitierten Kohlenstoffs und eines Vorläufermaterials des nichtgraphitierten
Kohlenstoffs oder eine gleichmäßige Mischung von graphitierten Kohlenstoffteilchen und einem Vorläufermaterial
des nichtgraphitierten Kohlenstoffs erhitzt. Das Vorläufermaterial des nichtgraphitierten Kohlenstoffs
besteht vorteilhaft aus Phenol und/oder Furan.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert;
darin zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung
zwischen dem relativen EDM-Elektrodenverschleiß·
der als Ordinate aufgetragen ist, und dem längs der Abszisse aufgetragenen Graphitanteil; und
Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der längs der Ordinate
aufgetragenen EDM-Oberflächenrauhigkeit und dem längs der Abszisse aufgetragenen
Graphitanteil.
Es werden gesinterte kohlenstoffhaltige Körper hergestellt, die unterschiedliche Anteile von graphitiertem
Kohlenstoff und nichtgraphitxertem Kohlenstoff enthalten, wie sie in der Tabelle 1 angegeben sind.
_ 9 ■ -
Probe No. |
Nichtgraphitierter Kohlenstoff (%) |
Graphitierter Kohlenstoff (%)| |
1-1 | 37 | 63 |
I 1-2 - |
37 | 63 |
I I 2 - 1 |
28 | 72 |
I I 2-2 j |
28 | 72 |
I 3 - 1 | 10 | 90 |
I I 3-2 |
10 | 90 |
I 4 - 1 | 45 | 55 |
I 4-2 | 45 | 55 |
I 5 - 1 | 50 | 50 |
I 5 '-. 2 | 50 | 50 |
1-6-1 | 60 | 40 |
1.6- 2 | 60 | 40 |
Tabelle ι
- ίο -
Jede Probe der Tabelle wird hergestellt, indem man unter Druck eine Masse von graphitierten Kohlenstoffpulverteilchen
und nichtgraphitierten Kohlenstoffpulverteilchen sintert oder erhitzt, die im angegebenen
Mischungsverhältnis miteinander vermischt wurden. Die Proben No. 1-1, 2-1, 3*1, 4-1, 5-1 und 6-1 sind
Körper, die unter biaxialer Kompaktierung gesintert oder biaxial oder von zwei entgegengesetzten Richtungen
(z. B. +z, -z) komprimiert wurden. Die Prcb'en No. 1-2,
2-2, 3-2, 4-2, 5-2 und 6-2 sind Körper, die unter triaxialer Kompaktierung gesintert oder triaxial
oder von drei unabhängigen Richtungen, die zueinander senkrecht stehen (z. B. X, +Z, -Z) komprimiert
wurden. Aus diesen Proben No. 1-1,..., 6-2 werden Werkzeugelektroden 1-lP, 1-lS, 1-2P, 1-2S, 2-lP,
2-1S, 2-2P, 2-2S, 3-1P,...,6-lP, 6-1S, 6-2P und 6-2S
hergestellt. Bei jeder der Werkzeugelektroden in einer ■Klasse 1-lP, 1-2P,...,6-lP und 6-2P wird ihre
Bearbeitungsfläche - zur Nebeneinanderstellung mit einem Werkstück - durch eine solche Oberfläche des
Körpers gebildet, die direkt komprimiert ist oder sich senkrecht zur Richtung erstreckt, in der der
Körper während des Sinterns komprimiert wurde. Jede
der Werkzeugelektroden in der anderen Klasse 1-lS, 1-2S,...,6-1S und 6-2S hat eine Bearbeitungsfläche,
die von einer solchen Oberfläche des Körpers gebildet ist, die nicht direkt komprimiert wurde oder sich
parallel zur Richtung erstreckt, in der der Körper während des Sinterns komprimiert wurde, oder sich
senkrecht zu einer Oberfläche direkter Kompression erstreckt.
3129 9 Λ
- Ii -
Mit jeder dieser Werkzeugelektroden wird ein Werkzeugstahl-Werkstück durch ein EDM-Verfahren unter
Verwendung von Kerosin als flüssigem Bearbeitungsmedium
und einer Folge elektrischer Impulse mit einem Spitzenstrom Ip von 4,5 A, einer Impulsdauer L'an
von 160 ,um und einem Impulsintervall raus von
10 ,um bearbeitet, was eine Werkstück-Materialabtragungsgeschwindigkeit von 0,008 bis 0,024 g/min ermöglicht.
Die relativen Elektrodenverschleißwerte (Quotient aus Volumen des Elektrodenverschleißes und
Volumen der Werkstückmaterialabtragung) und die Rauhigkeiten der bearbeiteten Oberfläche, die gemessen
wurden, sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben.
Elektrode Probe No. |
Relative: Elektroden verschleiß (%) |
0,04 | S | 0,4 | Oberflächenrauhig keit (uRmax) |
4 | S | 8 |
P | 0,03 | 0,04 | P | 3 | 4 | |||
1-1 (biaxial) | 0,06 | 0,09 | 5 | 6 | ||||
l-2(triaxial) | 0,05 | 0,08 | 4 | 4,5 | ||||
2-l(biaxial) | 16 | 11 | 18 | 22 | ||||
2-2(triaxial) | 10 | 14 | 16 | 17 | ||||
3-lCbiaxial) | 18 | 16 | 11 | 12 | ||||
3-2(triaxial) | 12 | 13 | 14 | 20 | ||||
4-l(biaxial) | 11 | 14 | 8 | 10 | ||||
4-2(triaxial) | 7 | 6 | 16 | 18 | ||||
5-l(biaxial) | 7 | 9 | 14 | 17 | ||||
5-2(triaxial) | 6 | 8 | 12 | 18 | ||||
6-lCbiaxial) | ||||||||
6-2(triaxial) |
In den graphischen Darstellungen der Fig. 1 und sind die Beziehung zwischen dem Graphitanteil in der
Graphit/Kohlenstoff-EDM-Elektrode und dem relativen
EDM-Elektrodenverschleiß bzw. die Beziehung zwischen
dem Graphitanteil und der EDM-Oberflächenrauhigkeit dargestellt. In diesen Figuren gilt jede mit .
P2 bezeichnete Kurve für eine Werkzeugelektrode, deren
Bearbeitungsfläche durch eineOberflache direkter
Kompression der biaxialen Kompression während des Sinterns gebildet ist, und jede mit P3 bezeichnete
Kurve gilt für eine Werkzeugelektrode, deren Bearbeitungsfläche durch eine Oberfläche direkter
Kompression der triaxialen Kompression während des Sinterns gebildet ist. Jede mit S2 bezeichnete Kurve
gilt für eine Werkzeugelektrode, deren Bearbeitungsfläche sich senkrecht zu der Oberfläche direkter
Kompression der biaxialen Kompression erstreckt, und jede mit S3 bezeichnete Kurve gilt für eine
Werkzeugelektrode, deren Bearbeitungsfläche sich senkrecht zu der Oberfläche direkter Kompression der
triaxialen Kompression erstreckt.
Aus den graphischen Darstellungen der Fig.l und 2 ist ersichtlich, daß ein kritischer Bereich des
Graphitanteils zwischen 50 und 90 % sowohl für den relativen Elektrodenverschleiß als auch für die Oberflächenrauhigkeit
existiert. So verringern sich sowohl der relative Elektrodenverschleiß als auch die Oberflächenrauhigkeit
scharf in diesem Bereich des Graphitanteiis und erreichen ein Minimum. Man kann
erkennen, daß der Graphitanteil· vorzugsweise im Bereich von 55 bis 85 % und noch bevorzugter zwischen 60 und 80 %
liegen sollte. Man sieht weiter, daß ein unter triaxialer
Kompression gesinterter Körper einen besseren (niedrigeren) Elektrodenverschleiß und eine niedrigere
richtungsabhängige Abweichung sowohl beim Elektrodenverschleiß
als auch bei der Oberflächenrauhigkeit als der unter biaxialer Kompression gesinterte Körper
ergibt.
Der neue kohlenstoffhaltige Körper für eine
EDM-Werkzeugelektrode gemäß der.Erfindung kann auch hergestellt werden, indem man eine gleichmäßige
Mischung von graphitierten Kohlenstoffteilchen und einem Vorläufermaterial des nichtgraphitierten Kohlenstoffs
in flüssiger oder fester Form sintert. Der Körper kann auch hergestellt werden, indem man eine
gleichmäßige Mischung eines Vorläufermaterials des graphitierten Kohlenstoffs und eines Vorläufermaterials
des nichtgraphitierten Kohlenstoffs sintert. Das Vorläufermaterial des nichtgraphitierten Kohlenstoffs
besteht vorteilhaft aus Phenol, Furan oder irgendeinem anderen Ausgangsmaterial von glasartigem Kohlenstoff,
während das Vorläufermaterial des graphtierten Kohlenstoffs ein Koks und/oder ein Petroleumpech sein
kann, wie es auf dem Kohlenstoff an sich
bekannt ist. Schließlich ist eine Herstellung des Körpers durch Sintern einer gleichmäßigen Mischung aus einem
Vorläufermaterial des graphitierten Kohlenstoffs
und nichtgraphitierten Kohlenstoffteilehen möglich.
Claims (12)
- Patentansprüche( 1.) Werkzeugelektrode zur elektrischen Entladungsbearbeitung aus einem kohlenstoffhaltigen Körper, dadurch gfe kennzeichnet,daß der Körper gesintert ist und aus 50 bis 90 % graphi· tiertem Kohlenstoff und Rest nichtgraphitiertem, gleichmäßig darin verteiltem Kohlenstoff besteht.
- 2. Verfahren zur Herstellung eines Körpers für eine Werkzeugelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß man eine Masse von 50 bis 90 % graphitierten Kohlenstoff teilchen und Rest nichtgraphitierten Kohlenstoffteilchen unter Druck erhitzt.
- 3. Nach Anspruch 2 hergestellte Werkzeugelektrode, dadurch gekennzeichnet,daß ihre Bearbeitungsfläche durch eine Oberfläche des Körpers gebildet ist, die sich im wesentlichen senkrecht zur Druckrichtung während des Erhitzens erstreckt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet,daß man die Masse während des Erhitzens isostatischkomprimiert.58l-(AlO73)-TF
- 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Masse während des Erhitzens biaxial komprimiert.
- 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Masse während des Erhitzens triaxial komprimiert.
- 7. Verfahren zur Herstellung eines Körpers für eine Werkzeugelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung aus einem Vorläufermaterial des graphitierten Kohlenstoffs und einem Vorläufermaterial des nichtgraphitierten Kohlenstoffs erhitzt.
- 8^ Verfahren zur Herstellung eines Körpers für eine Werkzeugelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung aus graphitierten Kohlenstoffteilchen und einem Vorläufermaterial des nichtgraphitierten Kohlenstoffs erhitzt.
- 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorläufermaterial des nichtgraphitierten Kohlenstoffs wenigstens ein Material der Gruppe Phenol und Furan verwendet wird._ 3 —
- 10. Verfahren zur Herstellung eines Körpers für eine Werkzeugelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß man eine gleichmäßige Mischung aus einem Vorläufermaterial des graphitierten Kohlenstoffs und nichtgraphitierten Kohlenstoffteilchen erhitzt.
- 11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet,daß als Vorläufermaterial des graphitierten Kohlenstoffs wenigstens ein Material der Gruppe Koks und Petroleumpech verwendet wird.
- 12. Verwendung einer Werkzeugelektrode nach Anspruch 1 oder 3 oder nach Herstellung gemäß einem der Ansprüche und 4 bis 11 zum elektrischen Entladungsbearbeiten eines leitenden Werkstücks durch Nebeneinanderstellen der Werkzeugelektrode und des Werkstücks unter Einhaltung eines mit einem flüssigen Bearbeitungsmedium gefüllten Bearbeitungsspaltes, Zuführen einer Folge von elektrischen Impulsen zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück zwecks zeitlich beabstandeter elektrischer Entladungen durch den Bearbeitungsspalt zur Materialabtragung vom Werkstück und Relativverschieben der Werkzeugelektrode und des Werkstücks zu desnen Bearbeitung mit einem gewünschten Profil.
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GB1347391A (en) * | 1970-03-26 | 1974-02-27 | Carborundum Co | Composite moulded carbonaceous bodies |
GB1408801A (en) * | 1972-06-29 | 1975-10-08 | Carborundum Co | Vacuum baked composite moulded carbonaceous electrodes |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DE-B.: W. Büchner, R. Schliebs, G. Winter, K.H. Büchel, "Industrielle anorganische Chemie", Verlag Chemie Weinheim, 1984, S. 497-501 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2487716B1 (fr) | 1985-11-15 |
IT1142788B (it) | 1986-10-15 |
GB2081163A (en) | 1982-02-17 |
JPS5733928A (en) | 1982-02-24 |
US4459453A (en) | 1984-07-10 |
FR2487716A1 (fr) | 1982-02-05 |
IT8149007A0 (it) | 1981-07-29 |
GB2081163B (en) | 1984-03-14 |
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