DE1440268C - Method and machine for machining turning surfaces using electrical discharge machining - Google Patents
Method and machine for machining turning surfaces using electrical discharge machiningInfo
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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.The invention relates to a method for machining rotating surfaces by electrical discharge machining, in which from a workpiece made of conductive material by spark discharges between the Workpiece and an electrode designed as a rotating body rotatable about its axis material is removed is, and where between the electrode axis and the axis of the turning surface to be machined a circular relative movement takes place.
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).It is known in a method of the above Kind of rotating the electrode at a relatively high speed. The reason for that consists in the fact that the working area of a rotating electrode is larger than the working area of one resting electrode. As experience has shown, in this way the ratio of the ablated Improve the amount of material for changing the shape of the electrode profile, but not the influence the wear and tear on the machining accuracy. The deviation increases with longer working distances rather constantly from the originally set nominal dimension to the end of the processing line to. In order to avoid this disadvantage, a method of machining is more longitudinal Surfaces have already been proposed to revolve the electrodes in such a way that the workpiece surface partially or fully machined during a maximum of one full revolution of the tool electrode (German patent specification 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.The invention is based on the object of providing a method of the type described at the outset, i. H. one Spark erosion process for machining turned surfaces, to be further developed so that it can be used Workpieces with high dimensional accuracy can be achieved in one operation. This object is achieved according to the invention solved in that the electrode rotates at such a speed that on the one hand every point of the electrode working surface only once compared to the workpiece surface to be machined in the course of machining in the working position, and that on the other hand the peripheral speed of each point of the electrode working surface opposite the machining track on the workpiece at least equal to that Product of the working speed along the machined turning surface and the wear coefficient the electrode with respect to the workpiece.
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.The method according to the invention offers the advantage that it is used up just as quickly as the electrode will, new unused electrode parts are brought to the processing point. In this way is prevented with security that the wear of the electrode the dimensional accuracy of the manufactured Workpiece impaired.
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.The method is preferably carried out in such a way that the electrode is in a manner known per se (workshop technology, 1959, p. 453) in addition to its rotary and circular motion, one essentially parallel to the Executes the axis of the workpiece and / or the electrode running transverse movement.
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.If larger cylindrical walls are to be machined, it is advisable to use a method in which, in a manner known per se, one running around its own parallel to the axis of the wall Axis rotating cylindrical electrode at the same time shifted longitudinally relative to the wall is, in such a way that the working surface of the Rluktrode has the shape of a non-overlapping has helical band.
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.The invention also relates to a machine for carrying out the subject matter Procedure, which "each with a support for the workpiece and the rotating electrode and with a device for generating the relative movements between the workpiece and the electrode and the rotary motion provided by the electrode. A first embodiment of the invention The machine is characterized in that it has a device designed as a mechanical connection has, which the electrode as a function of the circular relative movement between the Can rotate the electrode and the workpiece. A second embodiment is known per se Way two motors, one of which is the relative movement between the support of the electrode and the workpiece and the other the rotational movement of the electrode as a function of this relative movement causes.
so In der Zeichnung sind einige Ausführungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens und Beispiele von Maschinen zur Durchführung .dieses Verfahrens dargestellt. Es zeigtso In the drawing are some possible designs of the method according to the invention and examples of machines for performing .this Procedure shown. It shows
F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung zum elektroerosiven »Ausschleifen« einer konischen Bohrung;,F i g. 1 is a schematic representation of a device according to the invention for electrical discharge machining »Grinding out« a conical bore ;,
F i g. 2 und 3 jeweils einen Schnitt nach den Linien IHI.bzw.' III-III der Fi g. 1;F i g. 2 and 3 each have a section along the lines IHI. And ' III-III of Fi g. 1;
Fig. 4 eine schaubildliche Darstellung der Feinbearbeitung der. Innenwandung einer zylindrischen Bohrung;4 shows a diagrammatic representation of the fine machining the. Inner wall of a cylindrical bore;
F i g. 5 eine schematische Darstellung, welche die Bearbeitung einer mit Gewinde versehenen Stange zeigt, undF i g. Figure 5 is a schematic illustration showing the machining of a threaded rod shows, and
Fig. 6 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung des Profils für einen Fräser.6 shows the schematic representation of a device for producing the profile for a milling cutter.
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.The F i g. 1 shows a device for implementation of the method according to the invention, with which one makes a conical bore in a workpiece can "grind" electroerosively. This machine has a tube 14 which extends from a motor shaft 15 can be set forth in rotation, wherein. two gears 16 and 17 are interposed, which sit on the motor shaft 15 and on the tube 14. As can be clearly seen from Fig. 2, is located at the lower end of the tube 14 is a transverse rod 18, which is smooth, and a rod 19, carries the thread and serves as a support for a bearing piece 20. The rod 18 is in two pieces 21 and 22 stored, which are fixedly mounted on the pipe 14-. The threaded rod 19, on the other hand, is arranged so that they rotate in these two pieces 21 and 22 and in a threaded part of the bearing piece 20 can intervene. This rod 19 has a knurled head 23 for the purpose of its actuation.
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 imA shaft 25 carrying a conical electrode 26 passes through the bearing piece 20 and is from the motor shaft 15 with the interposition of the gears 27 and 28 and a cardan drive 29 offset in rotation. The required potential difference between the electrode and the 'to be machined workpiece is from a power generator G with the interposition of a Sliding contact 30 supplied, which grinds on the 'shaft 25 of the electrode 26. This machine enables es, the geometric axis of the electrode 26 rotates around the axis of the conical bore of the To let work piece I run, for example in
I 440I 440
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.Meaning of arrow F 2 , while. the electrode itself rotates in the direction of arrow F 3. Of course, the rotational movement of the electrode 26 about itself must be sufficiently small that any part of this electrode does not come into a working position relative to the workpiece 1 twice in succession.
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 Since the electrode itself has a conical shape, the displacement of this electrode on the circumference varies, depending on whether the examined part is more or less far from the tip of the cone. In order to achieve the desired advantages, the. Peripheral surface of the electrode at the locations at which the smallest l shifts occur, that is to say in particular in the part g with the lower edge of the hole in the workpiece 1 in F i. 1 cooperate, experience a circumferential displacement equal to the total displacement of the electrode with respect to the workpiece, multiplied by the wear coefficient of the electrode with respect to the workpiece. 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.Fig. 4 shows the grinding of the inner surface of a cylindrical bore using the electrical discharge machining method according to the invention. As can be seen from this figure, the workpiece 1 has a bore 35 into which an electrode 36 with a cylindrical shape engages. If the electrode 36 is allowed to rotate clockwise, the axis of this electrode must rotate inside the borehole in a manner known per se so that the machining point between the electrode and the edge of the borehole also rotates clockwise relative to the drilling axis. Although the diameter of the electrode is significantly smaller than the diameter of the bore, it is still possible to carry out a machining that takes place around the circumference of the bore hole on a circular line, and still use only a single electrode. To achieve this goal, the machine has a device (not shown) to bring about a translational movement of the electrode 36 along its axis of rotation in a manner known per se, that is to say in the direction of the arrow F 5 shown in FIG. 4 is drawn. In this way, the total effective area of the electrode in the course of machining shows the shape of a band 37 which is shown in FIGS. 4 is drawn in and which is wound onto the surface of the electrode in the form of a helix and without overlap.
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. It should be expressly noted here that there is no displacement of the electrode in the axial direction is limited solely to the case of machining a borehole, and that one of the electrode basically give a translational movement in a manner known per se for their angular adjustment can, the at least one component parallel to the surface line closest to the workpiece surface of the electrode, each time the active surface of the electrode through the Rotational movement of a straight line is generated which delimits a plane with the axis of the electrode. You can also use a known method when grinding a hole that has a small taper has to advance the electrode in the sense of its generators, which is in contact with the workpiece.
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.F i g. 5 shows a device or machine for machining a thread on a cylindrical workpiece 38. This workpiece is held in a chuck 39 which is set in slow rotation with the aid of a motor M 1 and a gearwheel 40 is seated on its axis. With the interposition of a second gear 41, this drives a spindle 42 which engages in a nut 43 firmly connected to an electrode holder 44. The electrode itself consists of a disk 45 which is driven by a motor M on the electrode holder 44 at low speed. A current generator G supplies the required voltage between the workpiece 38 and the electrode, both of which are immersed in a liquid (not shown). The speeds of the two motors M 1 and M are controlled by any means known per se as a function of one another in such a way that the conditions already discussed above are obtained so that the part of the workpiece to be machined, the machining of which is just being finished, always has a new one Part of the electrode cooperates.
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.The F i g. 6 shows an embodiment of the device according to the invention, which is used to produce a milling cutter 46 with the aid of an electrode 47. The milling cutter 46 is seated on a shaft 48 which carries a gear 49 and is driven by a motor M. The electrode 47 is seated on a shaft 50 on which the gear 51 is also seated. This meshes with an intermediate gear 52. which in turn meshes with the gear 49 that it rotates in the same direction as the. Wave 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.By suitable choice of the number of teeth of the gears 49 and 51, one can face the electrode 47 give the milling cutter 46 such a rotational movement that the above-described repeated Conditions and that in particular each part of the milling cutter at the end of the machining with a unused part of the electrode interacts.
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.One could of course use the described and illustrated exemplary embodiments of the subject matter of the invention change in many ways. In particular, the rotational movement of the electrode could caused by other means to keep them from the total displacement of the electrode relative to make dependent on the workpiece; for example, a flexible connector that runs over a roller that rotates together with the electrode and with its free end on one Part of the machine that does not move at the same time as the electrode holder is used will. However, a spring would then have to be available to turn the roller so that it Winding the connector on her would effect.
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 ErfindungIn addition, it is not at all necessary that the electrode rotate continuously, i. H. man could very well also provide a device for a cyclical rotary movement. Such a device could for example be a clockwork which is operated in such a way that it rotates the electrode at regular, very small time intervals, without that there must be some connection between this device and the one that controls the total feed of the electrode. It would then be necessary, however, that the user of the device according to the invention the drive device for the rotational movement of the electrode 'according to the invention
steuert. ' ...controls. '...
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