DE1440268C - Verfahren und Maschine zum Bearbeiten von Drehflächen durch Elektroerosion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Drehflächen durch Elektroerosion, bei dem von einem aus leitendem Werkstoff bestehenden Werkstück durch Funkenentladungen zwischen dem Werkstück und einer als um seine Achse drehbarer Drehkörper ausgebildeten Elektrode Material abgetragen wird, und bei dem zwischen der Elektrodenachse und der Achse der zu bearbeitenden Drehfläche eine kreisförmige Relativbewegung stattfindet.

Es ist bekannt, bei einem Verfahren der vorstehenden Art die Elektrode mit verhältnismäßig hoher Drehzahl umlaufen zu lassen. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Arbeitsfläche einer umlaufenden Elektrode größer ist als die Arbeitsfläche einer ruhenden Elektrode. Wie die Erfahrung gezeigt hat, läßt sich auf diese Weise das Verhältnis der abgetragenen Materialmenge zur Formänderung des Elektrodenprofils zwar verbessern, nicht jedoch der Einfluß der Abnutzung auf die Bearbeitungsgenauigkeit eliminieren. Bei längeren Arbeitsstrecken nimmt die Abweichung vom ursprünglich eingestellten Sollmaß zum Ende der Bearbeitungsstrecke vielmehr ständig zu. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist,bei einem Verfahren zur Bearbeitung sich längs erstreckender Oberflächen bereits vorgeschlagen worden, die Elektroden derart umlaufen zu lassen, daß die Werkstückoberfläche während höchstens einer vollen Umdrehung der Werkzeugelektrode teil-oder fertigbearbeitet wird (deutsche Patentschrift 1 139 358).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art, d. h. ein Funkenerosionsverfahren zum Bearbeiten von Drehflächen, derart weiterzuentwickeln, daß sich mit ihm in einem Arbeitsgang Werkstücke hoher Maßgenauigkeit erzielen lassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektrode mit einer solchen Drehzahl umläuft, daß einerseits jeder Punkt der Elektrodenarbeitsfläche im Verlauf der Bearbeitung nur ein einziges Mal der zu bearbeitenden Werk-Stücksfläche in Arbeitslage gegenübertritt, und daß andererseits die Umfangsgeschwindigkeit jedes Punktes der Elektrodenarbeitsfläche gegenüber der Bearbeitungsspur am Werkstück mindestens gleich dem Produkt aus der Arbeitsgeschwindigkeit längs der bearbeiteten Drehfläche und dem Verschleißkoeffizienten der Elektrode in bezug auf das Werkstück ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, daß ebenso schnell, wie die Elektrode aufgezehrt wird, neue unverbrauchte Elektrodenteile an die Bearbeitungsstelle gebracht werden. Auf diese Weise wird mit Sicherheit verhindert, daß der Verschleiß der Elektrode die Maßgenauigkeit des herzustellenden Werkstückes beeinträchtigt.

Vorzugsweise wird das Verfahren so durchgeführt, daß die Elektrode in an sich bekannter Weise (Werkstattstechnik, 1959, S. 453) zusätzlich zu ihrer Dreh- und Kreisbewegung eine im wesentlichen parallel zur Achse des Werkstückes und/oder der Elektrode verlaufende Transversalbewegung ausführt.

Sollen größere zylindrische Wandungen bearbeitet werden, so empfiehlt sich die Anwendung eines Verfahrens, bei dem in an sich bekannter Weise eine um ihre eigene parallel zur Achse der Wandung verlaufende Achse rotierende zylindrische Elektrode gleichzeitig longitudinal relativ zur Wandung verschoben wird, und zwar derart, daß die Arbeitsfläche der Rluktrode die Form eines sich nicht überdeckenden schraubenförmigen Bandes hat.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Maschine zur Durchführung des in Rede stehenden Verfahrens, welche "mit je einem Support für das Werkstück und die rotierende Elektrode und mit einer Einrichtung zur Erzeugung der Relativbewegungen zwischen dem Werkstück und der Elektrode und der Drehbewegung, der Elektrode versehen ist. Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine ίο als mechanische Verbindung ausgebildete Vorrichtung aufweist, welche die Elektrode in Abhängigkeit von der kreisförmigen Relativbewegung zwischen der Elektrode und dem Werkstück rotieren läßt. Eine zweite Ausführungsform besitzt in an sich bekannter Weise zwei Motoren, von denen einer die Relativbewegung zwischen dem Support der Elektrode und dem Werkstück und der andere in Abhängigkeit von dieser Relativbewegung die Drehbewegung der Elektrode bewirkt.

so In der Zeichnung sind einige Ausführungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens und Beispiele von Maschinen zur Durchführung .dieses Verfahrens dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung zum elektroerosiven »Ausschleifen« einer konischen Bohrung;,

F i g. 2 und 3 jeweils einen Schnitt nach den Linien IHI.bzw.' III-III der Fi g. 1;

Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung der Feinbearbeitung der. Innenwandung einer zylindrischen Bohrung;

F i g. 5 eine schematische Darstellung, welche die Bearbeitung einer mit Gewinde versehenen Stange zeigt, und

Fig. 6 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung des Profils für einen Fräser.

Die F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, mit der man eine konische Bohrung in einem Werkstück elektroerosiv »ausschleifen« kann. Diese Maschine besitzt ein Rohr 14, welches von einer Motorwelle 15 her in Umdrehung versetzt werden kann, wobei . zwei Zahnräder 16 und 17 zwischengeschaltet sind, die auf der Motorwelle 15 und auf dem Rohr 14 sitzen. Wie man aus Fig. 2 deutlich ersieht, befindet sich am unteren Ende des Rohrs 14 eine quer verlaufende Stange 18, die glatt ist, und eine Stange 19, die Gewinde trägt und als Support für ein Lagerstück 20 dient. Die Stange 18 ist in zwei Stücken 21 und 22 gelagert, die fest an dem Rohr 14-montiert sind. Die mit Gewinde versehene Stange 19 ist dagegen so.angeordnet, daß sie sich in diesen beiden Stücken 21 und 22 drehen und in einen Gewindeteil des Lagerstücks 20 eingreifen kann. Diese Stange 19 hat einen gerändelten Kopf 23 zum Zweck ihrer Betätigung.

Eine Welle 25, die eine konische Elektrode 26 trägt, geht durch das Lagerstück 20 hindurch und wird von der Motorwelle 15 aus unter Zwischenschaltung der Zahnräder 27 und 28 und eines Kardanantriebes 29 in Umdrehung versetzt. Die erforderliche Potentialdifferenz zwischen der Elektrode und dem' zu bearbeitenden Werkstück wird von einem Stromerzeuger G unter Zwischenschaltung eines Schleifkontaktes 30 zugeführt, der auf der' Welle 25 der Elektrode 26 schleift. Diese Maschine ermöglicht es, die geometrische Achse der Elektrode 26 eine Drehung um die Achse der konischen Bohrung des Werkstücks I ausführen zu lassen, beispielsweise im

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Sinne des Pfeils F₂, während. sich die Elektrode selbst im Sinne des Pfeils F₃ dreht. Selbstverständlich muß die Drehbewegung der Elektrode 26 um sich selbst genügend klein sein, damit nicht irgendein Teil dieser Elektrode zweimal hintereinander in eine Arbeitsstellung relativ zu"dem Werkstück 1 gelangt.

Da nun die Elektrode selbst eine konische Form besitzt, ist die Verschiebung dieser Elektrode am Umfang verschieden groß, je nachdem, ob der untersuchte Teil mehr oder weniger weit von der Spitze io, des Kegels entfernt ist. Um die angestrebten Vorteile zu erzielen, muß die. Umfangsfläche der Elektrode an den Stellen, ^lan denen die kleinsten Verschiebungen vorkommen, d. h. also insbesondere in dem Teil, der mit der unteren Kante der Bohrung in dem Werkstück 1 in F i g. 1 zusamenarbeitet, eine Umfangsverschiebung erfahren, die ebenso groß ist wie die Gesamtverschiebung der Elektrode in bezug auf das Werkstück, multipliziert mit dem Abnutzungskoeffizienten der Elektrode, bezogen auf das Werkstück. ao

Fig. 4 zeigt das Schleifen der Innenfläche einer zylindrischen Bohrung mit Hilfe des Elektroerosionsverfahrens nach der Erfindung. Wie man aus dieser Figur ersieht, weist das Werkstück 1 eine Bohrung 35 auf, in welche eine Elektrode 36 mit zylindrischer Form eingreift. Läßt man die Elektrode 36 sich im Uhrzeigersinn drehen, dann muß in an sich bekannter Weise die Achse dieser Elektrode im Innern des Bohrloches so rotieren, daß der Bearbeitungspunkt zwischen der Elektrode und dem Rand der Bohrung sich ebenfalls relativ zu der Bohrachse im Uhrzeigersinn dreht. Obwohl der Durchmesser der Elektrode wesentlich kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung, ist es doch möglich, eine Bearbeitung vorzunehmen, die sich rings um den Umfang des Bohrlochs auf einer Kreislinie abspielt, und trotzdem nur eine einzige Elektrode zu verwenden. Zur Erreichung dieses Ziels besitzt die Maschine eine nicht dargestellte Vorrichtung, um in an sich bekannter Weise eine Translationsbewegung der Elektrode 36 längs ihrer Drehachse zu bewirken, d. h. also im Sinne des Pfeils F₅, der in F i g. 4 gezeichnet ist. Auf diese Weise zeigt die wirksame Gesamtfläche der Elektrode im Verlauf der Bearbeitung die Form eines Bandes 37, das in die F i g. 4 eingezeichnet ist und welches in Form einer Wendel und ohne Überdeckung auf die Oberfläche der Elektrode aufgewickelt ist.

Es sei hier ausdrücklich bemerkt, daß eine Verschiebung der Elektrode in axialer Richtung nicht einzig und allein auf den Fall der Bearbeitung eines Bohrlochs beschränkt ist, und daß man der Elektrode in an sich bekannter Weise grundsätzlich zu ihrer Winkelverstellung eine Translationsbewegung erteilen kann, die mindestens eine Komponente parallel zu der der Werkstückfläche nächststehenden Mantellinie der Elektrode aufweist, und zwar jedesmal dann, wenn die aktive Oberfläche der Elektrode durch die Drehbewegung einer geraden Linie erzeugt wird, die eine Ebene mit der Achse der Elektrode abgrenzt. Ebenso kann man in an sich bekannter Weise beim Schleifen einer Bohrung, die eine kleine Konizität aufweist, die Elektrode im Sinne ihrer Erzeugenden vorschieben, die sich in Berührung mit dem Werkstück befindet.

F i g. 5 zeigt eine Vorrichtung oder Maschine zur Bearbeitung eines Gewindes auf einem zylindrischen Werkstück 38. Dieses Werkstück wird in einem Spannfutter 39 festgehalten, welches mit Hilfe eines Motors M₁ in langsame Umdrehung versetzt wird und auf dessen Achse ein Zahnrad, 40 sitzt. Dieses treibt unter Zwischenschaltung eines.zweiten Zahnrades 41 eine Spindel 42 an, die in eine fest mit einem Elektrodenhalter 44 verbundene Mutter 43 eingreift. Die Elektrode selbst besteht aus einer Scheibe 45, die von einem Motor M., auf dem Elektrodenhalter 44 mit kleiner Drehzahl angetrieben wird. Ein Stromerzeuger G liefert die erforderliche Spannung zwischen dem Werkstück 38 und der Elektrode, die beide in eine nicht dargestellte Flüssigkeit eingetaucht sind. Die Drehzahlen der beiden Motoren M₁ und M., werden durch irgendein an sich bekanntes Mittel abhängig voneinander so geregelt, daß man die oben bereits erörterten Bedingungen erhält, damit der Teil des zu bearbeitenden Werkstücks, dessen Bearbeitung gerade beendet wird, immer mit einem neuen Teil der Elektrode zusammenarbeitet.

Die F i g. 6 zeigt, eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, die dazu dient, einen Fräser 46 mit Hilfe einer Elektrode 47 herzustellen. Der Fräser 46 sitzt auf einer Welle 48, die ein Zahnrad 49 trägt und von einem Motor M angetrieben ist. Die Elektrode 47 sitzt auf einer Welle 50, auf der auch das Zahnrad 51 sitzt. Dieses greift in ein Zwischenzahnrad 52 ein. das seinerseits so mit dem Zahnrad 49 kämmt, daß es sich im gleichen Sinn dreht wie die. Welle 48.

Durch geeignete Wahl der Zähnezahl der Zahnräder 49 und 51 kann man der Elektrode 47 gegenüber dem Fräser 46 eine solche Drehbewegung erteilen, daß man die oben wiederholt beschriebenen Bedingungen erhält und daß insbesondere jeder Teil des Fräsers am Ende der Bearbeitung mit einem unbenutzten Teil der Elektrode zusammenwirkt.

Man könnte selbstverständlich die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes in mannigfacher Weise abändern. Insbesondere könnte die Drehbewegung der Elektrode durch andere Hilfsmittel bewirkt werden, um sie von der Gesamtverschiebung der Elektrode relativ zu dem Werkstück abhängig zu machen; beispielsweise könnte ein biegsames Verbindungsstück, das über eine Rolle läuft, die sich zusammen mit der Elektrode dreht und mit ihrem freien Ende an einem Teil der Maschine befestigt ist, der sich nicht gleichzeitig mit dem Elektrodenhalter verschiebt, benutzt werden. Es müßte dann allerdings eine Feder vorhanden, sein, um die Rolle so zu drehen, daß sie die Aufwicklung des Verbindungsstückes auf ihr bewirken würde.

Im übrigen ist es durchaus nicht erforderlich, daß sich die Elektrode kontinuierlich dreht, d. h. man könnte sehr wohl auch eine Vorrichtung für eine taktweise Drehbewegung vorsehen. Eine solche Vorrichtung könnte beispielsweise ein Uhrwerk sein, das so betätigt wird, daß es die Elektrode in regelmäßigen, sehr kleinen Zeitabständen verdreht, ohne daß irgendeine Verbindung zwischen dieser Vorrichtung und derjenigen bestehen müßte, die den Ge.samtvorschub der Elektrode bewirkt. Es wäre dann allerdings erforderlich, daß der Benutzer der Vorrichtung nach der Erfindung die Antriebsvorrichtung für die Drehbewegung der Elektrode' gemäß der Erfindung

steuert. ' ...

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bearbeiten von Drehflächen durch Elektroerosion, bei dem von einem aus

leitendem Werkstoff bestehenden Werkstück durch Funkcnentladungcn zwischen dem Werkstück und einer als um seine Achse drehbarer Drehkörper ausgebildeten Elektrode Material abgetragen wird und bei dem zwischen der Elcktrodenachse und der Achse der zu bearbeitenden Drchfläche eine kreisförmige Relativbewegung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, ' daß die Elektrode (26, 36, 45, 47) mit einer solchen Drehzahl umläuft, daß einerseits jeder Punkt der Elektrodenarbeitsflüche im Verlauf der Bearbeitung nur ein einziges Mal der zu bearbeitenden Werkstücksfläche in Arbeitstage gegenübertritt und daß andererseits die Umfangsgeschwindigkeit jedes Punktes der Elektrodcnarbeitsfläehc gegenüber der Bearbeitungsspur am Werkstück mindestens gleich dem Produkt aus der Arbeitsgeschwindigkeit längs der bearbeiteten Drehfläche und dem Vcrschlcißkoeffizientcn der Elektrode in bezug auf das Werkstück ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (36, 45) in an sich bekannter Weise zusätzlich zu ihrer Dreh- und Kreisbewegung eine im wesentlichen parallel zur Achse des Werkstückes(1. 38) undoder der as Elektrode (36, 45) verlaufende Transvcrsalbcwegung ausführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Bearbeitung zylindrischer Wandungen, dadurch gekennzeichnet daß in an sich bekannter Weise eine um ihre eigene parallel zur Achse der Wandung (35) verlaufende Achse rotierende zylindrische Elektrode (36) gleichzeitig longitudinal relativ zur Wandung verschoben wird, und zwar derart, daß die Arbeitsfläche der Elektrode (36) die Form eines sich nicht überdeckenden schraubenförmigen Bandes (37) hat.

4. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit je einem Support für das Werkstück und die rotierende Elektrode, mit einer Einrichtung zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Elektrode und der Drehbewegung der Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine als mechanische Verbindung ausgebildete Vorrichtung (15, 16, 17, 37, 28) aufweist, welche die Elektrode (26) in Abhängigkeit von der kreisförmigen Relativbewegung zwischen der Elektrode (26) und dem Werkstück (1) rotieren läßt.

5. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit je einem Support für das Werkstück und die rotierende Elektrode, mit einer Einrichtung zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Elektrode und der Drehbewegung der Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß sie in an sich bekannter Weise zwei Motoren (Ai₁, M.,) aufweist, von denen einer (M₁) die Relativbewegung zwischen dem Support (44) der Elektrode (45) und dem Werkstück (38) und der andere (M.,) in Abhängigkeit von dieser Relativ bewegung die Drehbewegung der Elektrode (45) bewirkt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 ocjcr 5, bei der die Elcktrodcnarbcitsfläche vom Mantel eines geradlinigen Drehkörpers gebildet wird, gekennzeichnet durch eine weitere Vorrichtung, die zusätzlich eine Translation der Elektrode längs der der - Wcrkstücksflächc nächststchcnden Mantellinie bewirkt.

7. Maschine nach Anspruch 4 zur Bearbeitung eines Werkstücks, welches selbst die Form eines Drehkörpers mit parallel zur Elektrodenachse verlaufender Achse hat. wobei das Werkstück und die Elektrode jeweils auf einer sich drehenden Welle angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Motor (M) gleichzeitig die beiden Wellen (48, 50) im gleichen Drehsinn antreibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen