DE2418971A1 - Elektroerosionsmaschinen - Google Patents

Description

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München ti, ciieir.sdon'ütr. 10

58I-22.512P(22.513H) 241 897

IS- April 1974

Inoue-Japax Research Incorporated 5289 Aza Michimasaj Nagatsudamachi, Midoriku, Yokohamashl, Kanagawaken

(Japan)

ElektroerosionsmascMnen

Die Erfindung betrifft Elektroerosionsmaschinen mit einer Sicherheitseinrichtung, durch die sowohl Luftverschmutzung als auch ein Brandausbruch verhindert werden.

Beim elektroerosiven Bearbeiten oder Abtragen sind eine Werkzeugelektrode und ein Werkstück in einer in einem Behälter enthaltenen dielektrischen Arbeitsflüssigkeit einander gegenüber angeordnet, und durch wiederholte elektrische Entladun-

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gen an einem Bearbeitungsspalt zwischen der Werkzeug- und der ¥erkstückelektrode wird das Werkstück elektrophysikalisch abgetragen. Die als Arbeitsmedium dienende dielektrische !Flüssigkeit ist üblicherweise Petroleum (Paraffin), Trafoöl, Maschinenöl oder ein ähnlicher Kohlenwasserstoff und wird durch die Entladungsenergie thermisch verflüchtigt und zerfällt in gasförmige Bestandteile, u. a. gasförmige Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid, die aus dem Behälter austreten. Diese G-ase sind der Gesundheit des Menschen abträglich und verschmutzen die luft am Arbeitsplatz und dessen Umgebung. Außerdem sind die erzeugten Kohlenwasserstoffe und der Wasserstoff entzündbar und werden an der Luft unmittelbar über dem Flüssigkeitsspiegel mit Sauerstoff gesättigt, so daß eine ungewollte Funkenbildung in der Luft oder in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche infolge eines übermäßig tiefen Absinkens des Flüssigkeitsspiegels oder einer übermäßig großen Aufwärtsbewegung der Werkzeugelektrode durch die Regeleinrichtung zu einem Brandausbruch im Behälter führen kann, und dieser Brand kann sich sogar auf das Werkstattgebäude, in dem die Maschine steht, ausbreiten. Bei herkömmlichen Elektroerosionsmaschinen besteht somit immer die Gefahr eines Brandausbruchs, und es stellt sich auch das Problem der Luftvers chmut zung.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Elektroerosionsmaschine, durch die die vorstehend aufgeführten Nachteile beseitigt werden.

Gemäß der Erfindung hat eine Elektroerosionsmaschine einen Behälter zur Aufnahme einer Arbeitsflüssigkeit, in der in üblicher Weise an einem Bearbeitungsspalt eine elektroerosive Bearbeitung erfolgt; ferner hat die Maschine eine am Behälter angeordnete Abdeckvorrichtung zur Bildung einer Kammer mit der Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit und zum Auffangen

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von durch Entladung am Bearbeitungsspalt entstehendem Fluid, die Kammer mit der Atmosphäre verbindende Leitungen, eine in den Leitungen angeordnete Saugeinrichtung zum Absaugen des Fluids aus der Kammer und Halten der Kammer auf Unteratmosphärendruck, und Fluidreinigungsmittel in den Leitungen zum umsetzen von aus der Kammer abgesaugtem Fluid in saubere Luft zur Ableitung in die Atmosphäre.

Die Abdeckvorrichtung kann so ausgebildet sein, daß die durch sie zusammen mit der Flüssigkeitsoberfläche im Behälter gebildete Kammer im wesentlichen hermetisch gegen die Atmosphäre abgedichtet ist und durch Entladung erzeugtes vom Bearbeitungsspalt aufsteigendes Fluid, z. B. Wasserstoff, Kohlenmonoxid und gasförmige Kohlenwasserstoffe, im wesentlichen in der Kammer eingeschlossen ist und nicht in die Atmosphäre gelangen kann. Der Begriff "im wesentlichen" bedeutet, daß die Abdichtung nicht unbedingt vollständig hermetisch sein muß, um wirksam zu sein.

Die in der die Kammer mit der Atmosphäre verbindenden Leitung vorgesehene Saugeinrichtung kann ein Gebläse, eine fakuumpumpe oder ein Verdichter üblicher Bauart sein. Auch kann ein geeigneter Aspirator benutzt werden, und in diesem Fall kann ein Teil der zum Behälter gepumpten Arbeitsflüssigkeit als Absaugflüssigkeit für das gasförmige Fluid aus der Kammer benutzt werden und dieses in einen Servicetank mitreißen, in dem Arbeitsflüssigkeit zur Zuführung zum Behälter gespeichert ist; dabei werden dann gasförmige Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff und andere Gase von flüssigen und festen Stoffen getrennt, steigen als Blasen durch die Arbeitsflüssigkeit nach oben und werden über dem Flüssigkeitsspiegel aufgefangen. Die Saugeinrichtung kann also irgendeine Unterdruckeinrichtung sein, die den Druck in der Kammer unter Atmosphärendruck und damit den Sauerstoffgehalt in der Kammer so niedrig

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hält, daß normalerweise entzündbares durch Entladungen erzeugtes Fluid nicht entzündbar ist.

Die Pluidreinigungsvorrichtung kann ein Abgasreaktor üblicher Bauart sein, wie er für Kraftfahrzeuge verwendet wird. Die Vorrichtung kann ein Aktivkohlebett oder einen Metallkatalysator in Partikelform, vorzugsweise mit einer Heizvorrichtung, haben, so daß die Gase oxidiert und als reine Luft in die Atmosphäre abgegeben werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen;

Pig. 1 im Querschnitt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Maschine; und

Pig. 2 im Querschnitt eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Pig. 1 enthält ein Behälter 1 eine Arbeitsflüssigkeit Z₉ z. B. Petroleum (Paraffin) oder ein ähnliches für die elektroerosive Bearbeitung geeignetes Öl, in die ein Werkstück 3 eintaucht, das auf einer Halterung 4 befestigt ist. In der Arbeitsflüssigkeit 2 ist dem Werkstück 3 gegenüber eine Werkzeugelektrode 5 an einem Elektrodenhalter oder einer Spindel 6 befestigt und mit dieser auf- und abwärts bewegbar; während der elektroerosiven Bearbeitung wird die Werkzeugelektrode 5 durch eine Servoregelung (nicht dargestellt) zum Werkstück 3 vorgeschoben* Die Servoregelung spricht auch auf am Bearbeitungsspalt G entstehende Kurzschlüsse oder Lichtbogenausbildung an und zieht die Werkzeugelektrode 5 vom Werkstück 3 zurück, bis dieser Zustand beendet ist. Die Werkzeugelektrode 5 hat eine mittlere Bohrung (nicht dargestellt), die an der Bearbeitungsendflache offen ist und fortlaufend oder schrittweise von einem Vorratsbehälter oder Servicetank dem Bearbeitungsspalt G Arbeitsflüssigkeit zuführt, die die

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Abtragsprodukte von diesem abführt; die Arbeitsflüssigkeit wird umgewälzt und durch, ein am Boden des Behälters 1 angeordnetes Abflußrohr 8 dem Vorratsbehälter wieder zugeführt.

Bei jeder am Bearbeitungsspalt G- erzeugten Entladung zerfällt ein Teil der Arbeitsflüssigkeit 2 in gasförmige Bestandteile, z. B. Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoff, die zur Oberfläche der Arbeitsflüssigkeit 2 steigen und über dem Flüssigkeitsspiegel 7 austreten. Diese Gase sind nicht nur der Gesundheit von dort Arbeitenden abträglich, sondern auch entzündbar. Wenn sich also am Bearbeitungsspalt G ein Lichtbogen ausgebildet hat und so lange fortbesteht, daß die Werkzeugelektrode 5 zurückgezogen wird und die Bogenentladung bis zum Flüssigkeitsspiegel 7 reicht, genügt dies zum Entzünden der Arbeitsflüssigkeit 2 und zum Brandausbruch. Um einer solchen Gefahr entgegenzuwirken, sind bereits verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, u. a. der Einsatz einer aus Feuerdetektor und -löscher bestehenden Vorrichtung, die jedoch nicht zufriedenstellend arbeitet und häufig nicht in der Lage ist, einen Brandausbruch frühzeitig zu verhindern.

Gemäß der Erfindung hat der Behälter 1 für die Arbeitsflüssigkeit eine Abdeckvorrichtung 9. Diese besteht aus einer aus hitzebeständigem Kunststoff oder Metall gefertigten Platte 10, die den oberen Rand des Behälters 1 bedeckt und auf diesem aufliegt und eine Mittelöffnung 11 hat, durch die die Spindel 6 geführt ist. Die Spindel 6 hat bei der dargestellten Ausführungsform eiiE als Faltenbalg ausgebildete Hüllwand 12 aus flexiblem und hitzebeständigem Werkstoff, deren Unterende an der Platte 10 entlang dem Hand der Öffnung 11 und deren Oberende an einem ortsfest an der Spindel 6 befestigten Flansch 13 gesichert ist, so daß ein Raum oder eine Kammer 14 über dem Flüssigkeitsspiegel 7 gebildet ist, die gegen die Atmosphäre hermetisch abgeschlossen ist, wodurch ein

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Entweichen des durch die Entladung erzeugten Fluids in die Umgebung verhindert wird. Der erfindungsgemäß einen Seil der Abdeekvorrichtung 9 bildende Plansch 13 hat ihn durchsetzende Fluiddurchtrittsöffnungen und ist in einem Ende einer Leitung 16 sicher aufgenommen, in der ein Absauggebläse 17 vorgesehen ist, das das in der Kammer 14 enthaltene und angesammelte Fluid durch die Durchtrittsöffnungen 15 absaugt und den Druck in der Kammer 14 unter Atmosphärendruck hält. Auch der in der Kammer 14 enthaltene Sauerstoffanteil wird abgesaugt, so daß ein Zustand erzeugt wird, in dem die Gefahr eines Entzündens der Gase in der Kammer 14 beseitigt wird. Das Fluid wird in eine Fluidfilteranlage 18 geleitet, die ein Katalysatorbett enthalten kann, z. B. partikelförmige Aktivkohle, Kupferoxid, Chromoxid, Bariumoxid, Ruthenium, Platin, Nickel, Aluminiumoxid od. dgl., worin gasförmige Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff und Kohlenmonoxid aus der Kammer 14 in HgO und CC>2 enthaltende reine luft umgesetzt und durch einen Auslaß 19 in die Umgebung abgegeben werden. Die Filteranlage 18 dient auch zum Abscheiden des Ölgehalts der gasförmigen Substanzen des Fluids, und dieses Öl wird durch eine Rückführleitung 20 in den Behälter 1 rückgeführt. Torzugsweise hat die Filteranlage 18 eine Heizvorrichtung (nicht dargestellt) zur Erleichterung der Oxidation und Gasreinigung.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung» Ein Behälter 21 für Arbeitsflüssigkeit ist fest auf einem iDisch

22 montiert, der seinerseits bewegbar auf einem Grundkörper

23 angeordnet ist. Der Behälter 21 enthält wiederum eine Arbeitsflüssigkeit 24, in der ein Werkstück 25 liegt; diesem mit Abstand gegenüber befindet sich eine Werkzeugelektrode 26, so daß zwischen beiden ein Bearbeitungsspalt G gebildet ist. Die Werkzeugelektrode 26 ist an einem Elektrodenhalter oder einer Spindel 27 befestigt, die sich beweglich von einem Arbeitskopf 28 erstreckt, der wie im vorhergehenden Fall

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eine Servoregeleinriehtung zum Elektrodennachsehub trägt. Bei dieser Ausführungsform ist ein Ende einer als Faltenbalg ausgebildeten Hüllwand 29 an einer Abdeckplatte 30 des Behälters 21 befestigt, während das andere Ende am Masehinenkopf 28 befestigt ist, wodurch die Spindel 2?, die eine Öffnung 31 der Abdeckplatte 30 durchsetzt, von der Hüllwand umschlossen ist. Am Maschinenkopf 28 ist ein Paar Flüssigkeitszylinder 32a und 32b mit ihren Kolbenstangen 33a und 33b befestigt, und die Kolbenstangen sind an der Abdeckplatte 30 festgelegt und auf- und abwärtsbewegbar zum Anheben und Absenken der Platte 30 in bezug auf den Maschinenkopf 28. Die Hydraulik wird also betätigt zum Anheben der Abdeckplatte 30, wodurch die Werkzeugelektrode 26 und das Werkstück 25 eine für einen gewünschten Bearbeitungsvorgang geeignete Lage einnehmenj anschließend wird die Platte 30 abgesenkt zum Abdecken des Behälters 2I₅ wodurch während des Bearbeitungsvorgangs über dem Flüssigkeitsspiegel 35 eine hermetisch abgeschlossene Kammer 34 gebildet und erhalten wird.

Während der Abtragung fördert eine Pumpe 36 Arbeitsflüssigkeit aus einem Vorrats- oder Servicetank 37 durch eine Zuleitung 38 in den Behälter 21, um den Flüssigkeitsspiegel 35 im Behälter 21 auf geeigneter Höhe zu halten, und die Abtragsprodukte enthaltende Arbeitsflüssigkeit wird durch eine Ableitung 39 abgeführt und dem Vorratstank 37 wieder zugeführt. Natürlich werden vor Eintritt in den Behälter 21 Späne und andere Unreinheiten aus der Arbeitsflüssigkeit durch ein Filter (nicht dargestellt) entfernt, das in üblicher Weise im Umlaufsystem angeordnet ist.

Bei dieser Ausführungsform wird ein Aspirator benutzt mit einem ersten, mit dem Flüssigkeitsauslaß 38 in Verbindung stehenden Einlaß 41 und einem zweiten, mit der Kammer 34 in Verbindung stehenden Einlaß 42. Ein Teil der Arbeitsflüssigkeit von der Pumpe 36 wird durch den Einlaß 41 in den Aspira-

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tor 40 eingeführt, wo sie dazu dient, in der Kammer 34 enthaltenes und angesammeltes Fluid in den Vorratstank 37 mitzureißen und den Druck in der Kammer 34 unter Atmosphärendruck zu halten. Der darin enthaltene Sauerstoffanteil wird somit derart eingeschränkt, daß ein Entzünden unmöglich ist.

Im Vorratstank 37 trennt sich die gasförmige Komponente aus der Kammer 34 von den i'lussigkeitstropfen und steigt in Form you Blasen zur Oberfläche. Der Torratstank 37 hat einen dichten Verschluß 43 zum Auffangen der aus der Flüssigkeit aufsteigenden Gase, und dieser Verschluß 43 hat eine Austrittsleitung 43a mit einem Katalysatorbett 44 zum Umsetzen der aufgefangenen gasförmigen Kohlenwasserstoffe, des Wasserstoffs und des Kohlenmonoxids in reine Luft, wonach diese in die Atmosphäre abgegeben wird.

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Elektroerosionsmaschine mi"fc einem Behälter für Arbeitsflüssigkeit, in dem an einem Bearbeitungsspalt elektrοerosive Bearbeitung stattfindet,
   gekennzeichnet durch eine am Behälter (1; 21) angeordnete AMeölvorrichtung (9; 29, 30) zur Bildung einer Kammer (14; 34) mit der Oberfläche (7; 35) der Arbeitsflüssigkeit und zum Auffangen von durch Entladung am Bearbeitungsspalt (G) entstehendem Fluid; die Kammer (14; 34) mit der Atmosphäre verbindende Leitungen (16, 19; 39, 43a);

   eine in den Leitungen angeordnete Saugeinrichtung (17; 40) zum Absaugen des Fluids aus der Kammer (14; 34) und Halten der Kammer (14J 34) auf Unteratmosphärendruck; und eine Fluidreinigungseinrichtung (18; 44) in den Leitungen (16, 19; 39» 43a) zum Umsetzen von aus der Kammer (14» 34) abgesaugtem Fluid in saubere Luft zur Ableitung in die Atmosphäre.

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