DE1139358B - Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten der Oberflaeche metallischer, elektrisch leitender Werkstuecke durch Funkenerosion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten der Oberfläche metallischer, elektrisch leitender Werkstücke durch die erodierende Wirkung elektrischer Funken und unter Verwendung von umlaufenden Werkzeugelektroden sowie ferner Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens. Die abtragende Bearbeitung elektrisch leitender Werkstoffe in Funkenerosionsmaschinen geschieht bekanntlich in der Weise, daß zwischen einer Elektrode, der sogenannten Werkzeugelektrode, und dem Werkstück mittels elektrischer Schalteinrichtungen Funkenentladungen erzeugt werden. Durch die erodierende Wirkung der elektrischen Funken wird das Werkstück entsprechend der Form der Werkzeugelektrode spanabhebend bearbeitet.

Um in langgestreckten Werkstücken beispielsweise Profile einzubringen, ist es bekannt, scheibenförmige, umlaufende Werkzeugelektroden zu verwenden, die auf ihrem Umfang ein Negativ des auf dem Werkstück herzustellenden Profils aufweisen. Während der Bearbeitung werden diese Elektroden in Umlauf versetzt und in Richtung der zu bearbeitenden Oberfläche vorgeschoben. Dabei wird im allgemeinen unter einem Dielektrikum, beispielsweise Transformatorenöl, gearbeitet. Auf diese Weise können Schienen od. dgl. mit einer Profiloberfläche versehen werden. Der Abtragungsvorgang ist dann beendet, wenn das Profil des Werkstückes die richtigen Maße aufweist. Ein solches Profil wird im allgemeinen während eines Bearbeitungsganges hergestellt, wobei die runde Elektrode eine mehr oder weniger große Umfangsgeschwindigkeit aufweist.

Es hat sich nun gezeigt, daß, wenn so verfahren wird, das Profil besonders eines längeren Werkstückes nicht über die ganze Länge innerhalb der erlaubten Toleranz genau hergestellt werden kann. Vielmehr zeigt sich, daß, da ja die Werkzeugelektrode ebenfalls einem wenn auch geringen Abbrand unterliegt, das Profil am Ende verhältnismäßig starke Streuungen in den Abmessungen gegenüber dem Anfang zeigt. In vielen Fällen wirkt sich aber eine solche Streuung über die höchstzulässigen Grenzen der Toleranz hinaus so ungünstig aus, daß das Werkstück verworfen werden muß, so daß das Funkenerosionsverfahren in diesem Fall nicht angewendet werden konnte.

Das Verfahren gemäß der Erfindung schafft hier Abhilfe, indem es angibt, wie Profile über die gesamte zu bearbeitende Fläche des Werkstückes hergestellt werden können, deren Toleranzgrenzen am Anfang und am Ende völlig gleich sind. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Werk-Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten

der Oberfläche metallischer, elektrisch leitender Werkstücke durch Funkenerosion

Anmelder:

Deutsche Edelstahlwerke Aktiengesellschaft,

Krefeld, Oberschlesienstr. 16, und Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft, Berlin-Grunewald, Hohenzollerndamm 150

Dipl.-Ing. H. J. Schulz, Wuppertal-Vohwinkel, Dipl.-Ing. Hans Schierholt, Remscheid, und Hans Peter, Berlin-Neukölln, sind als Erfinder genannt worden

Stückoberfläche während höchstens einer vollen Umdrehung der Werkzeugelektrode teil- oder fertigbearbeitet wird. Auf diese Weise wird jede Stelle des längsgestreckten Profils durch neue, unverbrauchte Werkzeugelektrodenteile bearbeitet. Damit wird aber das eingearbeitete Profil genau gleich dem Abbild des jeweiligen Elektrodenteils, und die Toleranzstreuungen bleiben somit auf ein Mindestmaß beschränkt, und zwar über das gesamte zu bearbeitende Profil des Werkstückes. Der Umfang der Elektrode muß dabei mindestens gleich der Länge des zu bearbeitenden Profils sein, weil dann mit Sicherheit keine bereits verbrauchten Elektrodenteile zur Bearbeitung verwendet werden. Aus der erfindungsgemäßen Maßnahme ergibt sich ohne weiteres, welche Verhältnisse bezüglich der Vorschubbewegung und der Umdrehungsgeschwindigkeit der Elektrode eingestellt werden müssen, um zu erreichen, daß an jeder zu bearbeitenden Stelle des Werkstückes neue und unverbrauchte Elektrodenteile zur Verfügung stehen.

209 680/192

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe für den Vorschub und für den Umlauf der Werkzeugelektrode zwangläufig mechanisch oder elektrisch miteinander gekuppelt sind. Durch diese Kupplung kann das gewünschte Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Werkzeugelektrode zur Vorschubgeschwindigkeit eingestellt werden. In besonders einfacher und vorteilhafter Weise kann diese Vorrichtung derart gebaut sein, daß die in Längsrichtung verschiebbare Werkzeugelektrode mit einem Zahnrad verbunden ist, das im Eingriff mit einer relativ zum Werkstück fest angeordneten Zahnstange steht. Diese Zahnstange kann entweder am Aufspanntisch oder an irgendeinem feststehenden Teil der Funkenerosionsmaschine befestigt sein. Es ist ferner möglich, das Zahnrad bei Fortfall der Zahnstange mit einer Kette zu umschlingen, die vor allem bei senkrechter Vorschubbewegung der Elektrode mit einem Ende an irgendeinem der darüberliegenden Teile der Vorrichtung befestigt ist und mit dem anderen Ende über eine Feder an diesem Teil hängt. Wird die Elektrode in Richtung des Vorschubes längsbewegt, so wird sie durch denEingriff des Zahnrades mit der Kette oder der Zahnstange gedreht.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es ferner bei Verwendung eines Stellmotors für den Vorschub der Werkzeugelektroden, der entsprechend einer Regelabweichung vom Sollwert des Spaltes zwischen dem Werkstück und der Werkzeugelektrode über einen Verstärker gesteuert wird, möglich, einen weiteren Stellmotor für die Umdrehung der Werkzeugelektrode zu verwenden. Dieser Stellmotor kann entsprechend der gleichen Regelabweichung über denselben oder einen eigenen Verstärker gesteuert werden.

In der Zeichnung sind einige bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, an Hand deren das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert ist. Es zeigen

Abb. 1 und 2 im Prinzip einfache Vorrichtungen zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Vorschub- und Drehbewegung der Werkzeugelektrode in einer Funkenerosionsmaschine,

Abb. 3 ein Prinzipschaltbild, nach dem eine Vorrichtung aufgebaut werden kann, die mit zwei Stellmotoren das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis einstellt.

Nach Abb. 1 ist ein beweglicher Halter 1 für die Werkzeugelektrode 3 in Längsrichtung verschiebbar, so Am unteren Teil dieses Elektrodenhalters ist die kreisförmige Elektrode 3 mittels einer Welle 2 drehbar gelagert. Mit dieser Elektrode starr verbunden ist ebenfalls auf der Welle ein Zahnrad 4 vorgesehen, das im Eingriff mit einer Zahnstange 5 steht. Die Zahnstange 5 ist wie das Werkstück 6 auf einem Aufspanntisch 18 fest angeordnet. Der Durchmesser des Zahnrades 4 ist so gewählt, daß, wenn die Elektrode 3 die Länge der zu bearbeitenden Fläche des Werkstückes 6 durchlaufen hat, die Elektrode hochstens eine Umdrehung gemacht hat.

In Abb. 2 ist eine etwas abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Der Vorschub der Elektrode 3 erfolgt hier über einen Motor 7, eine Spindel 8 und eine Spindelführung 9. An einem Gehäuse 10 der Elektrodenführung ist eine Kette 11 befestigt, die im Eingriff mit dem Zahnrad 4 steht und dieses umschlingt. Auf der anderen Seite ist die Kette 11 über eine Feder 12 am Gehäuse 10 befestigt. Bewegt sich der Elektrodenhalter 1 abwärts, so bewirkt das mit der Elektrode 3 verbundene Zahnrad 4, daß sich die Elektrode mit der gewünschten Umfangsgeschwindigkeit dreht.

In Abb. 3 ist ein Prinzipschaltbild für eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Gemäß diesem Schaltbild sind zwei Stelhnotorel3 und 14 vorgesehen, von denen der eine, 13, den Elektrodenvorschub und der andere, 14, die Umfangsgeschwindigkeit der Elektrode 3 steuert. Beide Motore werden von der an einer elektrischen Brücke 15 abgegriffenen Regelspannung, die aus der Differenz zwischen der Spannung im Spalt zwischen Werkstück 6 und Elektrode 3 und dem Sollwert entsteht und die über einen Verstärker 16 verstärkt wird, so ausgesteuert, daß unter Aufrechterhaltung des Spaltes in jedem Punkt über die gesamte Länge der zu bearbeitenden Fläche des Werkstückes 6 das gewünschte Verhältnis der Geschwindigkeiten hergestellt ist. Da die Umdrehungszahl der beiden Motore unterschiedlich ist, ist für den einen Motor 14 ein Spannungsteiler 17 vorgesehen, an welchem das für diesen Motor erforderliche Spannungsverhältnis eingestellt werden kann.

Es ist auch möglich, für beide Motore zwei Verstärker vorzusehen, die unabhängig voneinander an die elektrische Brücke 15 angeschlossen sind.

In den Ausführungsbeispielen ist eine scheibenförmige Elektrode dargestellt. Grundsätzlich kann die Erfindung auch mit walzenförmigen oder ähnlichen Elektroden mit kreisförmigem Querschnitt ausgeübt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die hierfür benötigte Vorrichtung sind sinngemäß auch bei anderen elektrischen Erosionsverfahren anwendbar.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Bearbeiten der Oberfläche metallischer, elektrisch leitender Werkstücke durch Funkenerosion mit einer umlaufenden und in Richtung der zu bearbeitenden Oberfläche vorgeschobenen Werkzeugelektrode, insbesondere in Scheibenform, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückoberfläche während höchstens einer vollen Umdrehung der Werkzeugelektrode teil- oder fertigbearbeitet wird.

2. Werkzeugelektrode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Umfang mindestens gleich, insbesondere größer ist als die Länge der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe für den Vorschub und für den Umlauf der Werkzeugelektrode zwangläufig mechanisch oder elektrisch miteinander gekuppelt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein mit der in Längsrichtung verschiebbaren Werkzeugelektrode (3) verbundenes Zahnrad (4), welches im Eingriff mit einer relativ zum Werkstück (6) fest angeordneten Zahnstange (5) oder einer das Zahnrad (4) umschlingenden, mit einem Ende fest angeordneten Zahnkette (11) steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der ein Stellmotor für den Vorschub der Werkzeugelektrode entsprechend einer Regelabweichung vom Sollwert des Spaltes zwischen dem Werkstück und der Werkzeugelektrode über einen Verstärker steuerbar ist, gekennzeichnet durch einen weiteren Stellmotor (14) für die Umdrehung der Werkzeugelektrode (3), der entsprechend der gleichen Regelabweichung über denselben (16) oder einen eigenen Verstärker steuerbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen