DE3732829C2

DE3732829C2 -

Info

Publication number: DE3732829C2
Application number: DE3732829A
Authority: DE
Inventors: Minoru Amagasaki Hyogo Jp Kobayashi; Seiichi Tanahashi; Masaru Nagoya Aichi Jp Shinkai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1990-10-11
Also published as: US4777340A; CH673608A5; KR880003693A; DE3732829A1; JPS6384819A; KR910003504B1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Entladungswerkzeugmaschine mit drahtförmiger Elektrode, die ein Werkstück mit Hilfe eines Entladungsphänomens schneidet.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode, die in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 37 544/1983 offenbart ist. In Fig. 6 kennzeichnet Bezugsziffer 1 ein Maschinenbett, Bezugsziffer 2 einen Kreuztisch, der auf dem Maschinenbett 1 aufliegt, Bezugsziffer 3 ein Werkstück, Bezugsziffer 4 einen torartigen Maschinenständer, Bezugsziffer 5 einen oberen Arm, Bezugsziffer 6 einen unteren Arm, Bezugsziffer 7 eine obere Führung, Bezugsziffer 8 eine untere Führung, Bezugsziffer 9 eine Vorratstrommel für die Drahtelektrode 12, Bezugsziffer 10 eine Spannvorrichtung, die eine Bremsrolle und eine Andruckrolle umfaßt, Bezugsziffer 11 eine Auszugs- und Bewegungsvorrichtung, die eine Antriebs- und eine Andruckrolle besitzt und die die Drahtelektrode (12) herauszieht und bewegt, Bezugsziffer 13 einen Elektrodenkopf, der im wesentlichen im zentralen oberen Bereich des torartigen Ständers 4 vorgesehen ist und Bezugsziffer 14 eine Aufnahme für das Werkstück 3, die mit dem X-Y-Kreuztisch 2 kombiniert ist.

Der Betrieb einer derartig konstruierten konventionellen Werkzeugmaschine wird im folgenden beschrieben. Der Bereich 4 a des torartigen Maschinenständers ist eine zusammenhängende Struktur, die die Form eines großzügig geschwungenen Bogens hat, dessen Enden mit entsprechenden Beinen 4 b versehen sind, die einheitlich mit dem Maschinenbett 1 verbunden sind und die auf der Standfläche aufliegen. Der Ständerbereich 4 a und die Beine 4 b bilden den torartigen Maschinenständer 4. Der Elektrodenkopf 13 ist im wesentlichen in der Mittel des Ständerbereichs 4 a befestigt. Der obere Arm 5 ist aufgehängt an dem Kopf 13 oder an dem mittleren Oberteil des Ständerbereichs 4 a, so daß seine vertikale Position frei festgelegt ist. Andererseits ist der untere Arm 6 so angeordnet, daß er die unteren Enden des Maschinenständerbereichs 4 a überbrückt.

Mit Hilfe einer derartigen Anordnung wird der Materialabtragevorgang mit Hilfe einer elektrischen Entladung zwischen dem Werkstück 3, das auf der Aufnahmeplattform 14 auf dem X-Y-Kreuztisch 2 angeordnet ist und der Drahtelektrode 12 durchgeführt, die gedehnt wird und die durch die die anziehende Kraft aufbringende Vorrichtung 10 durch eine Bearbeitungsflüssigkeit dazwischengeführt wird.

Man sagt, daß entsprechend der oben dargestellten Struktur der Maschinenständerbereich 4 a, der den oberen und unteren Arm 6 trägt, symmetrisch in einer axialen Richtung mit Bezug auf die Bearbeitungsachse der Drahtelektrode 12 ist, so daß ein thermisches Gleichgewicht zumindest in einer Richtung eingestellt wird, um die Deformation und/oder Abweichungen zu reduzieren.

Da eine herkömmliche elektrische Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode aufgebaut ist, wie gerade zuvor beschrieben wurde, ist der torartige Maschinenständer 4 notwendigerweise sehr groß. Das Erfordernis der einheitlichen Struktur macht es schwierig, Materialien dafür zu erhalten und macht auch die Bearbeitung schwierig, die einen Engpaß in der Bearbeitungstechnik darstellt. Die torartige Struktur des Maschinenständers ist ebenso ein Engpaß von Standpunkt des Bearbeitungsraums her. Darüber hinaus berücksichtigt das konventionelle Gerät nur eine Abweichung und eine Bewegung der Drahtelektrode 12, nicht aber eine thermische Abweichung und Bewegung des Werkstücks 3, die aber auch im Hinblick auf die Sicherstellung der Bearbeitungsgenauigkeit wichtig ist. Die Auflagefläche 14 des Werkstücks 3 nämlich besteht wegen der Notwendigkeit der Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Bearbeitungsflüssigkeit aus rostfreiem Stahl. Obwohl rostfreier Stahl eine Korrosionsbeständigkeit besitzt, ist der Koeffizient der thermischen Ausdehnung ungefähr 17 × 10^-6/°C und damit groß im Vergleich zu regulärem Stahl. Das Werkstück 3, das auf der Aufnahmefläche 14 plaziert ist, neigt daher auf Grund von thermischen- oder Temperaturdifferenzen sich zu verschieben, so daß der relative Abstand zwischen dem Werkstück und der Drahtelektrode variiert, was zum Ergebnis hat, daß die Bearbeitungsgenauigkeit unvermeidlich reduziert wird.

Die Aufnahmefläche 14 für das Werkstück 3 besitzt auch das Problem, daß seine Oberfläche aufgrund von Abnutzung durch das Gleiten und das Anschlagen des Werkstücks, das auf der Fläche plaziert ist, stark beschädigt wird. Im allgemeinen besteht das Werkstück 3 oft aus Werkzeugstahl oder besonders harten Legierungen. Diese besonders harten Materialien neigen speziell dazu, die Auflagefläche abzunutzen und zu beschädigen. Demnach ist das Werkstück auf der Aufnahmefläche 14 schwer horizontal zu befestigen, was eine bemerkbare Reduktion der Bearbeitungsgenauigkeit mit sich bringt.

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben erwähnten Probleme zu beseitigen und seine Aufgabe besteht darin, eine elektrische Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode zu schaffen, die kostengünstig ist und geeignet ist, eine hochgenaue Bearbeitung durchzuführen.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung besteht der Werkstücktisch der elektrischen Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode aus Gußeisen mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von weniger als 6 × 10^-6/°C und eine Oberfläche des Werkstücktisches, auf der ein Werkstück plaziert wird, ist mit einer Oberflächenbeschichtung ausgerüstet, die eine Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Bearbeitungsflüssigkeit aufweist und die eine Härte besitzt, die größer ist als die des Materials aus dem der Werkstücktisch besteht.

Die elektrische Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem sich wenig ausdehnenden Material, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von weniger als 6 × 10^-6/°C besitzt, so daß thermische Abweichungen eingeschränkt werden und besteht aus einem Guß, so daß die Bearbeitungsschritte stark reduziert werden.

Zusätzlich besitzt die Oberfläche des Werkstücktisches, auf dem ein Werkstück plaziert wird, eine Oberflächenbeschichtung, die eine Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Bearbeitungsflüssigkeit aufweist und die eine Härte hat, die größer ist als die des Materials, aus dem der Werkstücktisch zusammengesetzt ist, um dadurch seine Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung zu verbessern.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer elektrischen Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 und 4 zeigen Photographien, die den Aufbau des Metalls der Oberflächen des Werkstücktisches zeigen, die in weißes Roheisen umgewandelt wurden und die entsprechende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen.

Fig. 3 und 5 zeigen charakteristische Diagramme, die das Verhältnis zwischen dem Abstand und der Härte zeigen, die den Fig. 2 und 4 entsprechen.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer konventionellen elektrischen Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In Fig. 1 kennzeichnet die Bezugsziffer 15 einen Werkstücktisch, auf dem ein Werkstück 3 plaziert ist, Bezugsziffer 16 einen Bearbeitungsbehälter, Bezugsziffer 17 eine Oberflächenschicht, die auf dem Werkstücktisch 15 vorgesehen ist und die eine Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Bearbeitungsflüssigkeit aufweist und die eine Härte besitzt, die größer ist als die des Werkstücktisches 15. Die Bezugsziffer 18 kennzeichnet einen Motor, der den X-Y-Tisch 2 antreibt, Bezugsziffer 19 eine Kugelumlaufspindel, die die Kraft vom Motor 18 auf den Tisch 2 überträgt, Bezugsziffer 20 ein Maschinenbett, das den Motor 18 und den X-Y-Tisch 2 trägt, Bezugsziffer 21 eine Wanne für die Bearbeitungsflüssigkeit, Bezugsziffer 22 eine Zufuhrpumpe, die an dem Tank 21 befestigt ist und die die Bearbeitungsflüssigkeit 23 zu dem Bearbeitungsbehälter 16 zuführt, Bezugsziffer 24 eine Bearbeitungsspannungsquelle, die die Bearbeitungsenergie über die Drahtelektrode 12 und den Werkstücktisch 15 an das Werkstück 3 heranführt und Bezugsziffer 25 eine Halteelement, das das Werkstück 3 auf dem Tisch 15 fixiert. Das Bezugszeichen 26 kennzeichnet einen Bolzen zur Längeneinstellung, der den Abstand zwischen dem Halteelement 25 und der Oberflächenschicht an die Dicke des Werkstücks 3 anpaßt.

Der Werkstücktisch 15, auf dem ein Werkstück 3 angeordnet ist, besteht aus Gußeisen, das eine Zusammensetzung von z. B. 30 bis 40% (alle %-Angaben in Gewichtsprozent) Nickel, 1 bis 3% Kohlenstoff, 1 bis 4% Silizium, 10% oder weniger Kobalt, 5% oder weniger Chrom, 0,5% oder weniger Kupfer, 1,5% oder weniger Mangan und 1% oder weniger von jeweils Magnesium, Phosphor und Schwefel besitzt. Sein thermischer Ausdehnungskoeffizient beträgt 3 bis 6 × 10^-6/°C und seine Härte beträgt ungefäht Hv 130. Auf dieses Gußeisen wird im folgenden als sich thermisch gering ausdehnendes Gußeisen Bezug genommen. Es muß darauf hingewiesen werden, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient von Gußeisen minimal ist, wenn ungefähr 36% Nickel enthalten sind.

Vom Standpunkt der Bearbeitungsgenauigkeit aus ist es wünschenswert, daß der Werkzeugtisch 15 einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, der niedriger ist als der des Werkstücks 3. Typische Werkstückmaterialien sind Hartmetall (thermischer Ausdehnungskoeffizient: 7 × 10^-6/°C) und Werkzeugstähle (thermischer Ausdehnungskoeffizient: 8 × 10^-6/°C).

Die Funktion einer derartig konstruierten Werkzeugmaschine wird im folgenden beschrieben.

Ein Werkstück 3 wird auf dem Werkzeugtisch 15 plaziert, der in einem Bearbeitungsbehälter 16 befestigt ist und wird durch das Halteelement 25 fixiert. Die Drahtelektrode 12 wird dann zwischen der unteren und oberen Drahthaltung 7 und 8 in einem federnden Zustand gedehnt. Daraufhin wird Bearbeitungsflüssigkeit 23 aus dem Tank 21 der Bearbeitungsflüssigkeit in die Bearbeitungswanne 16 über eine Versorgungspumpe 22 herangeführt. Eine elektrische Entladung wird dann zwischen der Drahtelektrode 12 und dem Werkstück 3 erzeugt, in dem die Energie, die durch die Bearbeitungsspannungsquelle 24 bereitgestellt wird, eingesetzt wird, um die Oberfläche des Werkstücks 3, die der Drahtelektrode 12 gegenüberliegt, zu schmelzen. Formschnitte werden ausgeführt durch die Bewegung des X-Y-Tisches 2 in einer Ebene auf dem Maschinenbett 20 über eine Kugelumlaufspindel 19 unter der Steuerung eines Rotationswinkels des Motors 18 durch eine NC-Einheit. Zu diesem Zeitpunkt ist der Werkzeugtisch 15, hergestellt aus einem sich thermisch gering ausdehnenden Gußeisen, wie oben erwähnt, so daß eine kleine Verschiebung des Werkzeugtisches 15 bewirkt wird, der das Werkstück 3 trägt, auch bei einer thermischen Veränderung, wobei die Veränderungen der atmosphärischen Temperatur und/oder der Raumtemperatur eingeschlossen sind, wodurch eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit sichergestellt wird. Die Oberflächenschicht 17, die auf dem Werkzeugtisch 15 vorgesehen ist, besitzt eine Härte, die zumindest höher ist als die des Werkstücktisches 15, so daß die Abnutzungswiderstandsfähigkeit und die Schlagbeständigkeit des Werkstücktisches 15 verbessert ist.

Ein Beispiel der Zusammensetzung der physikalischen Eigenschaften des sich thermisch gering ausdehnenden Gußeisens, aus dem der Werkstücktisch 15 aufgebaut ist, wird in der Tabelle 1 nun dargestellt.

Die Arten der Oberflächenschichten, die auf der Oberfläche des Werkstücktisches ausgebildet werden, auf dem das Werkstück befestigt wird, werden nun beschrieben.

Die Oberflächenschichten, die eine Härte haben, die höher ist als die Materialien, aus denen der Werkstücktisch besteht, sind:

(a) galvanisch aufgetragene Schichten, hergestellt aus einfachen Substanzen wie Nickel, Chrom und Kobalt oder eine Legierung, die hauptsächlich Nickel, Chrom oder Kobalt enthält,
(b) eine Oberflächenschicht aus einer Zusammensetzung von weißem Roheisen,
(c) eine modifizierte Oberfläche des Werkstücktisches auf Grund von Nitrier- und/oder Borhärtung,
(d) eine Überzugsschicht aus carbid-, nitrid-, oxid- oder boridartigen Keramiken.

Zuerst werden die Arten der Galvanisierung der galvanisch aufgetragenen Schichten aufgeführt unter (a) und die Härte dieser Schichten dargestellt in Tabelle 2.

Arten der Galvanisierung
Härte (Hv)
Cr-Galvanisierung
750-1000
CR-alloy Galvanisierung (Beispiel: Cr-Mo)	1340
Ni-Galvanisierung	300
Ni-alloy Galvanisierung (Beispiel: Ni-P)	450
Co-alloy Galvanisierung (Beispiel: Co-Mo)	900

Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, besitzen die galvanisch aufgetragenen Schichten, dargestellt in Tabelle 2, eine Härte, die ausreichend ist für die Oberflächenbeschichtung.

Die Zusammensetzung von weißem Roheisen, aufgeführt unter (b), wird nun beschrieben. Die Fig. 2 und 4 sind entsprechende Fotographien der Oberflächenzusammensetzung, nämlich der geweißten Organisation der Oberfläche des sich thermisch gering ausdehnenden Gußeisens, das erhalten wird durch die Einstrahlung eines CO₂-Laserstrahls und einer raschen Abkühlung und Verfestigung der Eisenoberfläche. Fig. 2 wird erzielt, wenn die Ausgangsleistung des CO₂-Lasers 1 KW und die Abtastgeschwindigkeit 0,5 m/min. beträgt, während Fig. 4 erzielt wird, wenn die Ausgangsleistung des Lasers 1 KW und die Abtastgeschwindigkeit 1,0 m/min. beträgt.

In beiden Fig. 2 und 4 zeigen rhombische Kennzeichnungen auf den Linien I-I und II-II Punkte, an denen die Härte gemessen wurde. Die Bezugszeichen 30 und 40 kennzeichnen jeweils eine Linie, an der benachbarte Fotographien zusammengefügt wurden. Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet den durch den Laser geschmolzenen Bereich. Die Fig. 3 und 5 zeigen die charakteristischen Diagramme, die das Verhältnis zwischen dem Abstand und der Härte der Oberflächenzusammensetzung darstellen und korrespondieren zu den Fig. 2 und 4. Fig. 3 wird erzielt, wenn die Ausgangsleistung des CO₂-Lasers 1 KW, die Abtastgeschwindigkeit 0,5 m/min und die Abtastbreite 2,2 mm beträgt. Fig. 5 wird erzielt, wenn die Ausgangsleistung des CO₂-Lasers 1 KW, die Abtastgeschwindigkeit 1 m/min und die Abtastbreite 2,2 mm beträgt. Wie aus den Fig. 2 bis 5 hervorgeht, besitzen die nicht weißen Roheisenbereiche die Form von verstreuten Graphitkristallen, während der Aufbau des weißen Gußeisens eine Mischung aus Graphit (Carbon) und Eisen umfaßt, so daß es eine große Härte aufweist. Auf diese Weise wird eine Abnutzungs- und Stoßwiderstandsfähigkeit erzielt, die groß genug ist. Die Dicke des weißen Roheisenaufbaus beträgt meist 1 mm, so daß die thermische Verformung nicht negativ beeinflußt wird. Die Korrosionsbeständigkeit des Werkstücktisches 15 wird zu einem Problem, da der Tisch in der Bearbeitungsflüssigkeit eingetaucht ist. Eine Langzeitbeständigkeit ist jedoch sichergestellt, wenn der Tisch mit einem rostverhindernden Film überzogen ist, wie z. B. einem organischen Überzugsfilm, einem Metallfilm oder einem keramischen Film.

Die Oberflächenschicht, die auf der Oberfläche des Werkstücktisches ausgebildet wird, die modifiziert durch Nitrier- und Borhärtung, wie oben unter (c) erwähnt, wird nun beschrieben. Wenn die Oberflächenschicht durch Nitrierhärtung der Tischoberfläche ausgebildet wird, wird ein Eisennitrit (Fe₂N, Fe₃N, Fe₄N) erzeugt bis zu einer Dicke von 30 bis 200 µm bei einer Bearbeitungstemperatur von über 500°C. Wenn die Oberflächenschicht ausgebildet wird durch Borhärtung der Tischoberfläche, werden Eisenboride (FeB, Fe₂B) erzeugt bis zu einer Dicke von 10 bis 50 µm bei einer Bearbeitungstemperatur von über 800°C. Die oben erwähnten Eisennitride und Eisenboride sind beide hart genug, als Oberflächenschicht des Werkstücktisches, auf dem ein Werkzeug plaziert wird. Auch in diesen Fällen muß der Werkstücktisch geschützt werden durch einen rostverhindernden Film, z. B. einen organischen Überzug, einen metallischen oder keramischen Film.

Zusätzlich wird nun die Ausbildung einer Oberflächenschicht durch die Oberflächenbeschichtung aufgeführt, unter (d) beschrieben. Die Oberflächenschicht wird auf dem Werkstücktisch bis zu einer Dicke von 5 µm oder mehr ausgebildet durch den Einsatz einer Methode, wie z. B. einer physikalischen oder chemischen Aufdampfung oder einer Flammauftragung einer Carbidtyp- (wie Titancarbid), einer Nitridtyp- (wie Si₃N₄), einer Oxydtyp- (wie Al₂O₃) oder einer Boridtypkeramik (wie CrB₂). In diesem Fall besitzt die Oberflächenschicht eine ausreichende Härte und eine rostverhindernde Behandlung ist nicht erforderlich. Im folgenden werden nun konkrete Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

Der Werkstücktisch 15, auf dem ein Werkstück 3 angeordnet ist, ist aus einem sich thermisch gering ausdehnenden Gußeisen hergestellt, das aus 35% Nickel, 2,4% Kohlenstoff, 1,5% Silizium, 1,0% Mangan, 0,5% Kupfer und 0,1% Chrom besteht. Der thermische Ausdehnungs-Koeffizient beträgt 4,0 × 10^-6/°C, und besitzt eine Härte von Hv 130. Eine galvanisch aufgetragene Schicht aus Nickelphosphat, die eine Dicke von 50 µm besitzt, ist als eine Oberflächenschicht 17 auf dem Werkstücktisch 15 aufgezogen. In diesem Beispiel besitzt die galvanisch aufgetragene Schicht 17 aus Nickelphosphat eine Dicke von 50 µm, so daß sie keinen Einfluß auf die thermische Verformung besitzt. Sie wird hergestellt in einem selbstreduzierenden, nicht elektrolytischen Bad, so daß die Filmdicke von verschiedenen Bereichen der Schicht gleiche Werte annimmt. Der galvanisch aufgetragene Film aus Nickel-Phosphat ist korrosionsbeständig und, wenn der Anteil von Phosphor 8% beträgt, weist der Film selbst eine Härte von über Hv 500 auf, so daß er eine ausreichende Abnutzungs- und Stoßfestigkeit besitzt. Wenn die Abnutzungs- und Stoßwiderstandsfähigkeit unzureichend ist, werden die Eigenschaften des galvanisch aufgetragenen Films aus Nickelphosphat weiter verbessert, wenn er einer Hitzebehandlung unterzogen wird. Wenn er z. B. eine Stunde bei 400°C gehalten wird, entsteht eine Ni₃P- Kristallstruktur und die Härte wird auf über Hv 900 oder mehr verbessert.

Bei einer elektrischen Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode, die einen Werkstücktisch 15 und eine Oberflächenschicht 17, wie oben erwähnt, besitzt, ist die Verschiebung des Werkstücktisches 15 aufgrund der Hitze beschränkt und die Abnutzungswiderstandsfähigkeit durch die Oberflächenschicht 17 verbessert.

Während das oben genannte Beispiel einen Einsatz einer nicht elektrolytischen Nickelgalvanisierung zeigt, so kann doch Chrom oder Kobalt oder eine Legierung eingesetzt werden, die hauptsächlich Chrom und Kobalt als Ersatz für Nickel enthält. Eine sogenannte Dispersionsgalvanisierung, die harte Partikel oder selbstschmierende Partikel enthält, die einen Durchmesser von 10 µm oder weniger in der Einzelsubstanz oder der Legierungsmatrix besitzen, kann den selben Effekt erzielen. Die Dicke der galvanisch aufgetragenen Schicht ist geeigneterweise 20 bis 100 µm. Beträgt sie 20 µm oder weniger, so erfüllt sie die Aufgaben als Oberflächenschicht nicht, während die galvanisch aufgetragene Schicht einfach abzutrennen ist aufgrund von internen Spannungszuständen, wenn die Dicke 100 µm oder mehr beträgt, so daß diese Dicke ungeeignet ist.

Beispiel 2

Die Werkstückauflagefläche auf dem Werkstücktisch 15 wurde, ähnlich wie in Beispiel 1, durch einen CO₂-Laser mit einer Ausgangsleistung von 1 KW und einer Abtastgeschwindigkeit von 0,5 m/min bestrichen, um sie zu schmelzen, schnell abzukühlen und die Werkstückauflagefläche zu verfestigen, so daß die Oberfläche in weißes Roheisen umgewandelt wurde (siehe Fig. 2 und 3). Die Oberflächenschicht, die in weißes Roheisen umgewandelt wurde, war 1 mm dick. Danach wurde der Werkstücktisch mit einem rostverhindernden Film aus einer organischen Farbe überzogen.

Dieses Beispiel brachte einen ähnlichen Effekt.

Beispiel 3

Die Werkstückauflagefläche eines Werkstücktisches 15 wurde, ähnlich wie in Beispiel 1, mit einem CO₂-Laser mit einer Ausgangsleistung von 1 KW und mit einer Abtastgeschwindigkeit von 1,0 m/min bestrichen, um die Werkstückauflagefläche zu schmelzen und rasch abzukühlen und sie dadurch zu verfestigen, so daß die Oberfläche in weißes Roheisen umgewandelt wurde (siehe Fig. 4 und 5). Die Oberflächenschicht, die in weißes Roheisen umgewandelt wurde, war 1 mm dick. Der Werkstücktisch wurde mit einem keramischen Film als rostverhindernder Film überzogen.

Dieses Beispiel erzielte einen ähnlichen Effekt.

Beispiel 4

Der Werkstücktisch 15 wurde aus einem sich thermisch wenig ausdehnenden Gußeisen hergestellt, der eine Zusammensetzung aus 38,7% Nickel, 2,07% Kohlenstoff, 2,46% Silizium, 0,01% Chrom, 0,01% Kupfer, 0,01% Mangan, 0,06% Magnesium, 0,01% Phosphor und 0,01% Schwefel besitzt. Der thermische Ausdehnungskoeffizient dieses Eisens betrug 4,6 × 10^-6/°C und die Härte Hv 165. Die Oberfläche des Tisches 15 wurde bei ungefähr 500°C nitritgehärtet, um eine Eisennitritschicht (Fe₂N) zu bilden, die eine Dicke von 100 µm aufweist. Die Eisennitritschicht wurde mit einer organischen Farbe als Rostschutzmaßnahme überzogen.

Dieses Beispiel brachte ebenso einen ähnlichen Effekt.

Beispiel 5

Die Zusammensetzung des Werkstücktisches 15 war dieselbe wie bei Beispiel 4. Al₂O₃ wurde als Oxydtypkeramik in einer Dicke von 5 µm auf den Tisch durch eine chemische Aufdampfung aufgebracht.

Dieses Beispiel erbrachte ebenso einen ähnlichen Effekt.

In den oben beschriebenen Beispielen 1 bis 5 war es für die Oberflächenschicht 17 erforderlich, im Hinblick auf die Härte nur auf die Bereiche der Oberfläche des Werkstücktisches 15 aufgebracht zu werden, auf denen ein Werkstück angeordnet wird. Im Hinblick auf die Korrosionsbeständigkeit jedoch erstreckt sich die Oberflächenschicht vorzugsweise über die gesamte Oberfläche des Werkstücktisches 15. Wenn demnach eine Oberflächenschicht durch die Modifizierung der Oberfläche des Werkstücktisches aufgebracht wird, z. B. durch Nitrat- oder Borhärtung oder durch die Änderung der Oberflächenorganisation in weißes Roheisen, so besitzt die resultierende Oberflächenschicht keine Korrosionsbeständigkeit, so daß diese Beschichtung nur auf einer speziellen Oberfläche des Werkstücktisches 15 aufgebracht werden kann, auf der ein Werkstück angeordnet wird und andere Bereiche der Tischoberfläche brauchen nur mit einer rostverhindernden Beschichtung überzogen zu werden.

Die Zusammensetzung des Werkstücktisches 15 ist nicht begrenzt auf die oben beschriebenen Beispiele und, falls der Tisch aus Gußeisen hergestellt wird, der einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 6 × 10^-6/°C oder weniger besitzt, wo wird ein ähnlicher Effekt erzielt.

Die Oberflächenschicht ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Wenn sie eine Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Bearbeitungsflüssigkeit und eine Härte aufweist, die höher ist als die des Materials aus dem er Werkstücktisch aufgebaut ist, so wird ein ähnlicher Effekt erzielt.

Wie oben beschrieben besteht der Werkstücktisch gemäß der vorliegenden Erfindung aus Roheisen, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 6 × 10^-6/°C oder weniger besitzt und einer Oberflächenschicht, die Korrosionswiderstandsfähigkeit gegenüber der Bearbeitungsflüssigkeit aufweist und eine Härte besitzt, die höher ist als die des Materials aus der der Werkstücktisch besteht, ist auf der Oberfläche des Werkstücktisches vorgesehen, auf der ein Werkstück angeordnet wird, so daß eine kostengünstige elektrische Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode geschaffen werden kann, die in der Lage ist, ein Werkstück mit einer hohen Präzision zu bearbeiten.

Claims

1. Elektrische Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode, die ein Werkstück, das auf einem Werkstücktisch angeordnet ist, in eine gewünschte Form schneidet und die die materialabtragende Wirkung elektrischer Entladungen zwischen zwei elektrisch leitenden Elektroden, dem Werkstück und der Drahtelektrode, mit einer dazwischen vorhandenen Bearbeitungsflüssigkeit nutzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstücktisch aus Gußeisen hergestellt ist, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von weniger als 6 × 10^-6/°C besitzt und daß eine Oberflächenschicht auf zumindest einem Bereich des Werkstücktisches vorgesehen ist, auf dem ein Werkstück angeordnet ist, wobei die Oberflächenschicht Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Bearbeitungsflüssigkeit aufweist und eine Härte besitzt, die größer ist als die des Materials, aus dem der Werkstücktisch hergestellt ist.

2. Elektrische Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstücktisch hergestellt ist aus Gußeisen mit einer Zusammensetzung von 30 bis 40% Nickel (alle %-Angaben in Gewichtsprozent), 1 bis 3% Kohlenstoff, 1 bis 4% Silizium, 10% oder weniger Kobalt, 5% oder weniger Chrom, 0,5% oder weniger Kupfer, 1,5% oder weniger Mangan und 1% oder weniger Magnesium, Phosphor und Schwefel.

3. Elektrische Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine galvanisch aufgetragene Schicht ist, die eine einfache Substanz wie Nickel, Chrom und Kobalt oder eine Legierung umfaßt, die in der Hauptsache Nickel, Chrom oder Kobalt enthält.

4. Elektrische Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanisch aufgetragene Schicht harte Partikel enthält, die einen Durchmesser von weniger als 10 µm besitzen oder Partikel eines festen Schmierstoffes enthält.

5. Elektrische Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanisch aufgetragene Schicht eine Dicke von 20 bis 100 µm aufweist.

6. Elektrische Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine Zusammensetzung von weißem Roheisen besitzt.

7. Elektrische Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine durch Nitrit- oder Borhärtung gehärtete Schicht auf der Oberfläche des Tisches umfaßt.

8. Elektrische Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstücktisch mit einer rostverhindernden Schicht überzogen ist.

9. Elektrische Entladungswerkzeugmaschine mit Drahtelektrode nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine Überzugsschicht ist, die aus einem der Materialien Carbid-, Nitrit- und Boridtypkeramik ausgewählt ist.