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Vorrichtung zur elektroerosiven Herstellung von profilierten Drehflächen, insbesondere von Profilen an Walzen
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Hilfe eines gegen das Werkstück abstützbaren Anschlages geschehen, der als mit dem Werkstückzusam- menwirkender elektrischer Kontakt ausgebildet ist.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht ist. Dabei werden sich weitere Vorteile und Erfindungsmerkmale er- geben. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 die Vorderansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht dieser Vorrichtung, Fig. 3 in schematisierter Darstellung einen Elektrodenhalter und in grösserem Massstab Fig. 4 einen Schnitt nach Linie A-A der Fig. 3 sowie Fig. 5 einen Schnitt nach Linie
B-B der Fig. l.
Die Vorrichtung besteht aus einem Bett 1, in dem der Ölbehälter einer Hydraulikeinrichtung 2, diePumpeeines Überflutersystems 3, dieSteuerung 4 der Hydraulikeinrichtung und ein Schaltschrank
5 untergebracht sind. Am oberen Teil des Bettes sind ein Reitstock 7, ein selbsttätiger Teilkopf 8, eine Auffangschale 9 für Kühlöl und eine Überflutungseinrichtung angeordnet, die aus einem mit Lö- ehern versehenen Hor1zontalrohr 10, einem Schlauch 11 und einem Hahn 12 besteht. Die Steue- rung derganzenArbeit der Maschine, insbesondere des Elektroerosionsvorganges sowie sämtlicher Elektro- denhalter wird von einem schwenkbaren Schaltpult 13 aus bewirkt, das von einem Vertikalständer 14 getragen ist.
An der Vorderwand des Bettes ist ein Geländer 15 befestigt. An einem Querträger 17 sind hydraulische Vorschubregler 1, 6 montiert, von denen in den Zeichnungen elf Stück gezeigt sind.
Sämtliche dieser Regler haben eine unabhängige Längs- und Querverstellung. Ihre Längsverstellung wird an einem Führungslineal 18 abgelesen. Ausser den Einstellverstellungen können sämtliche Regler mit dem Querträger 17 gleichzeitig an die Walze herangeführt oder von derselben zurückgefahren werden.
Der Querträger ist mit Hilfe eines Servozylinders längs Gleitführungen 19 verstellbar. ZurEinstellung seiner Querverschiebung ist ein einstellbarer Anschlag mit einer Schraube 20 vorgesehen, die an die Vorderwand des Bettes verlegt ist, an welcher sich auch eine Skala 21 befindet, welche die jeweilige Stellung anzeigt.
Unter einer Abdeckung 22 sind Belastungswiderstände für jeden unabhängigen Elektrostromkreis angeordnet.
DieStellungder Walzenstirn gegenüber dem Nullstrich des Führungslineals 18 wird mit Hilfe eines Zeigers 23 festgestellt, der entlang eines ortsfesten Lineals 24 bis zur Berührung mit der Walzenstirn verstellbar ist. Die Nullstriche der Lineale 18 und 24 liegen auf einer zur Walzenachse senkrechten Linie.
Um eine hohe Bearbeitungsgüte und -genauigkeit zu gewährleisten, müssen die Achsen der S chäf te 25 sämtlicher Elektrodenhalter radial zu der zu bearbeitenden Walze 26 liegen. Aus diesem Grunde ist der Querträger 17 an beiden Seiten mit abgefederten Abstützungen 27 versehen, die einen Winkelausschnitt aufweisen. Die Flanken des Winkelausschnittes liegen an den Walzenzapfen an. In die Ebene, welche den Winkel zwischen den beiden Flanken halbiert, sind die Achsen der Schäfte 25 verlegt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass sämtliche Schaftachsen die Achse des Werkstückes schneiden. Die Anordnung der Schäfte in einer horizontalen Ebene birgt den Vorteil, dass das Gewicht der Elektroden End ihrer Halterung ohne Einfluss bleibt.
BeimHeranführendes Querträgers 17 an die auf Lünetten 6'gelagerte Walze 26 kommen diebeidenAbstützungen 27 zur Anlage an die Zapfen der Walzen 2S, stellen sich an diesem selbsttätig ein und heben den Querträger 17, indem sie denselben um die Achse 0-0 und mit ihm auch die Vorschubregler 16 mit den Schäften 25 bis zum erforderlichen Stand drehen. Eine solche Konstruktion ermöglicht eine schnelle Einstellung der Walze in Arbeitsstellung und bedarf keiner Justierung der Walzenlage.
Die Elektroden 30 (Fig. 3) bestehen aus Graphit und haben die Gestalt von Scheiben mitageschrägten Aussenrändern. Die Halter 29 für die Elektroden sind als flache Formstücke ausgebildet, die einen ebenen Rücken, zwei zu diesem senkrecht verlaufende Schmalflächen und eine konkave, im we- sentlichen kreiszylindrischeBrusifläche aufweisen. In die Brustfläche sind Nuten mit im vorliegenden Fall senkrecht zur Rückenfläche verlaufenden Flanken eingearbeitet und in diese sind die Scheibenelektroden 30 eingesetzt. Die zweckmässigste Austeilung und Orientierung der Nuten in den kammförmigen Elektro- denhaltern hängt im übrigen von Form und Anordnung der zu bearbeitenden Flächen ab. Fig. 4 lässt erkennen, wie zwei solcher Elektrodenhalter zu einer Einheit verbunden werden können.
Dies kann mit Hilfe eines Trägers 28 geschehen, der mit einer rinnenförmigen Ausnehmung versehen ist. In dieser Ausneh- mung sind die Elektrodenhalter 29 untergebracht, mit dem Rücken gegen den Boden der Rinne, mit je einer Seitenfläche gegen eine Rinnenflanke abgestützt und mittels Distanzierstücken in Abstand gehalten.
Der Schaft 25 ist mit dem Träger verbunden, kann dessen Boden durchsetzen und gleichzeitig mit sei-
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nem abgesetzten Ende zur Distanzierung der Elektrodenhalter herangezogen sein.
Zur Festlegung der Bearbeitungstiefe ist zwischen den Haltern ein Anschlag 31, z. B. eine in das Ende des Schaftes einschraubbare und in ihre Lage mittels einer Mutter gesicherte Schraube vorgesehen, deren Kopf zu einem elektrischen Kontakt gestaltet ist. Wenn die eingestellte Bearbeitungstiefe erreicht ist, kommt der Kontakt zum Anliegen an das Werkstück, wodurch ein elektrisches Signal ausgelöst wird, das beispielsweise zum Abstellen des Vorschubes der Elektrodenhalter bzw. der Einheit ausgenutzt werden kann.
Das Voreinrichten der Vorrichtung geschieht auf folgende Weise : Der Teilkopf 8 wird auf die erforderliche Teilzahl, je nach Form und Grösse des Elektrodenwerkzeuges, eingestellt. Hierauf werden die Schäfte 25 nach dem Lineal 18 ausgeteilt, wobei zwischen ihnen ein Abstand einzustellen ist, der dem Abstand zwischen den zu bearbeitenden Zonen der Walze 26 entspricht.
Anschliessend wird der Anschlag 20 des Querträgers 17 in jene Stellung gebracht, welche die erforderliche Bearbeitungstiefe sichert, worauf die Elektroden-Werkzeuge 30 in die Halter 29 eingesetzt werden, die auf den Trägern 28 mit den Schäften 25 montiert sind.
Nach erfolgtem Voreinrichten der Maschine wird eine Walze 26 mit ihren Zapfen auf den Lünetten 6 aufgelegt, mit Hilfe des Mitnehmers mit dem Teilkopf verbunden und mittels des Reitstocks 7 festgeklemmt. DerMitnehmerbügelund die spezielle Ausgestaltung des Reitstockes sind in den Zeichnungen nicht dargestellt.
Die Arbeit der Maschine erfolgt in selbsttätigem Ablauf der aus folgenden Schnitten besteht : Heranführen des Querträgers 17 mit den Reglern 16, die die Schäfte 25 mit den Elektrodenhaltern 29 tragen, an die Walze 26, Bearbeitung der Walze 26 auf die von den Anschlägen 31 festgelegte Tiefe. Rückführung desQuerträgers 17 in dessen Ausgangsstellung. Verdrehen der Walze um
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der Walze 26 usw. bis zur letzten Teilung, worauf die endgültige Rückführung des Querträgers 17 und das Abschalten der Vorrichtung und des Impulsgenerators erfolgt.
Die vorgeschlagene Vorrichtung, die als Mehrspindelhalbautomat ausgebildet und zur Herstellung vieler verschiedener Walzenprofile anwendbar ist, gewährleistet eine erhebliche Leistungserhöhung, da sie acht bis zehn Fräsmaschinen und bis zu sechs Elektroerosionsmaschinen ersetzen kann. Überdies können zwei oder drei Maschinen von einem Arbeiter bedient und Walzen aus hochharten Materialien, die eine eineinhalb bis zweimal grössere Standzeit als gefräste Walzen haben, bearbeitet werden. Die Anschaffungskosten für die Werkzeuge sind wesentlich geringer und deren Verschleiss erheblich vermindert.
Die Prüfung der Wirkungsweise der Maschine, das Zusammenwirken der einzelnen Konstruktionsteile und deren Leistung geschah auf einem Versuchsstand an Walzen Nr. 12 und Nr. 32 mit 300 bzw. 310 mm Durchmesser und Brinellhärten von 390,395 und 490. Die Prüfung zeigte eine befriedigende Arbeit der einzelnen Baugruppen und der Vorrichtung selbst, wobei die Leistungserhöhung im Vergleich mit dem Fräsvorgang (bei einer Härte von 390 HB und 395 Hg) 1, 2-4, 5 mal und im Vergleich mitelektroimpulsiver Bearbeitung mit Kupferdrahtelektrode (bei einer Härte von 490 HB) 3, 5-8 mal betrug. Dabei war der Elektrodenverschleiss bei der Bearbeitung einer Walze Profil Nr. 32 - 0, 1 mm und bei Bearbeitung von. zwei Wa) zen - Profil Nr. 12 gleich 0, 04 mm.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur elektroerosiven Herstellung von profilierten Drehflächen, insbesondere Profilen an Walzen, mit gegen das Werkstück anstellbaren Werkzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Anzahl der vorzugsweise aus erosionsbeständigem Graphit bestehenden Werkzeugelektroden (30) gemeinsam gegen das Werkstück anstellbar sind, jede Elektrode in einer Nut eines kammförmig gestalteten Elektrodenhalters (29) untergebracht und dieser zum Einschalten in einen Speisestromkreis eingerichtet ist.
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Device for the electrical discharge machining of profiled turning surfaces, in particular profiles on rollers
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With the help of a stop that can be supported against the workpiece and is designed as an electrical contact that interacts with the workpiece.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment which is illustrated in the drawings. This will result in further advantages and features of the invention. In the drawings: FIG. 1 shows the front view of a device according to the invention, FIG. 2 shows a plan view of this device, FIG. 3 shows a schematic representation of an electrode holder and, on a larger scale, FIG. 4 shows a section along line AA in FIG. 3 and FIG. 5 shows a Cut by line
B-B of FIG.
The device consists of a bed 1 in which the oil tank of a hydraulic device 2, the pump of an overflow system 3, the control 4 of the hydraulic device and a switch cabinet
5 are housed. A tailstock 7, an automatic dividing head 8, a collecting tray 9 for cooling oil and a flooding device, which consists of a horizontal pipe 10 provided with holes, a hose 11 and a tap 12, are arranged on the upper part of the bed. The control of the entire work of the machine, in particular the electrical discharge machining process and all electrode holders, is effected from a pivotable control panel 13 which is carried by a vertical stand 14.
A railing 15 is attached to the front wall of the bed. Hydraulic feed controllers 1, 6 are mounted on a cross member 17, eleven of which are shown in the drawings.
All of these controls have independent longitudinal and lateral adjustment. Their longitudinal adjustment is read on a guide ruler 18. In addition to the adjustment adjustments, all controllers with the cross member 17 can be brought up to the roller at the same time or moved back from the same.
The cross member can be adjusted along sliding guides 19 with the aid of a servo cylinder. To adjust its transverse displacement, an adjustable stop is provided with a screw 20 which is laid on the front wall of the bed, on which there is also a scale 21 which shows the respective position.
Load resistors for each independent electrical circuit are arranged under a cover 22.
The position of the roller face relative to the zero line of the guide ruler 18 is determined with the aid of a pointer 23 which can be adjusted along a stationary ruler 24 until it touches the roller face. The zero lines of the rulers 18 and 24 lie on a line perpendicular to the roller axis.
In order to ensure a high processing quality and accuracy, the axes of the shafts 25 of all electrode holders must lie radially to the roller 26 to be processed. For this reason, the cross member 17 is provided on both sides with spring-loaded supports 27 which have an angular cutout. The flanks of the angular cut-out rest on the roll neck. The axes of the shafts 25 are placed in the plane which bisects the angle between the two flanks. This ensures that all shaft axes intersect the axis of the workpiece. The arrangement of the shafts in a horizontal plane has the advantage that the weight of the electrodes at the end of their mounting has no influence.
When the crossbeam 17 is brought up to the roller 26 mounted on steady rests 6 ', the two supports 27 come to rest on the pins of the rollers 2S, adjust themselves to this and raise the crossbeam 17 by moving it around the axis 0-0 and with it also the Turn the feed regulator 16 with the shafts 25 to the required level. Such a construction enables the roller to be set quickly in the working position and does not require any adjustment of the roller position.
The electrodes 30 (FIG. 3) consist of graphite and have the shape of disks with beveled outer edges. The holders 29 for the electrodes are designed as flat shaped pieces which have a flat back, two narrow surfaces running perpendicular to this, and a concave, essentially circular-cylindrical brush surface. Grooves with flanks running perpendicular to the back surface in the present case are machined into the chest surface, and the disk electrodes 30 are inserted into these. The most expedient distribution and orientation of the grooves in the comb-shaped electrode holders also depends on the shape and arrangement of the surfaces to be processed. 4 shows how two such electrode holders can be connected to form a unit.
This can be done with the aid of a carrier 28 which is provided with a groove-shaped recess. The electrode holders 29 are accommodated in this recess, with their backs against the bottom of the channel, each with a side surface against a channel flank and held at a distance by means of spacers.
The shaft 25 is connected to the carrier, can penetrate its bottom and at the same time with its
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be used to distance the electrode holder at its remote end.
To determine the processing depth, a stop 31, for. B. a screw which can be screwed into the end of the shaft and is secured in its position by means of a nut is provided, the head of which is designed for electrical contact. When the set machining depth is reached, the contact comes to rest on the workpiece, which triggers an electrical signal that can be used, for example, to switch off the advance of the electrode holder or the unit.
The device is pre-set up in the following way: The dividing head 8 is set to the required number of parts, depending on the shape and size of the electrode tool. The shafts 25 are then distributed according to the ruler 18, a distance having to be set between them which corresponds to the distance between the zones of the roller 26 to be machined.
The stop 20 of the cross member 17 is then brought into that position which ensures the required machining depth, whereupon the electrode tools 30 are inserted into the holders 29 which are mounted on the carriers 28 with the shafts 25.
After the machine has been pre-set up, a roller 26 is placed with its pin on the steady rest 6, connected to the dividing head with the aid of the driver and clamped by means of the tailstock 7. The driver yoke and the special design of the tailstock are not shown in the drawings.
The machine works automatically and consists of the following cuts: moving the cross member 17 with the regulators 16, which carry the shafts 25 with the electrode holders 29, to the roller 26, processing the roller 26 to the depth defined by the stops 31 . Return of the cross member 17 to its starting position. Turn the platen over
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the roller 26 and so on up to the last division, whereupon the final return of the cross member 17 and the switching off of the device and the pulse generator takes place.
The proposed device, which is designed as a multi-spindle semi-automatic machine and can be used for the production of many different roll profiles, ensures a considerable increase in performance, since it can replace eight to ten milling machines and up to six electrical discharge machines. In addition, two or three machines can be operated by one worker and rolls made of extremely hard materials, which have a service life of one and a half to two times longer than milled rolls, can be machined. The acquisition costs for the tools are considerably lower and their wear and tear is considerably reduced.
The testing of the operation of the machine, the interaction of the individual construction parts and their performance was carried out on a test stand on rollers No. 12 and No. 32 with 300 and 310 mm diameter and Brinell hardnesses of 390, 395 and 490. The test showed that the individual work was satisfactory Assemblies and the device itself, whereby the increase in performance in comparison with the milling process (with a hardness of 390 HB and 395 Hg) 1, 2-4, 5 times and in comparison with electro-impulsive machining with copper wire electrode (with a hardness of 490 HB) 3, Was 5-8 times. The electrode wear when machining a roller profile no. 32 was 0.1 mm and when machining. two rollers - profile no.12 equal to 0.04 mm.
PATENT CLAIMS:
1. A device for the electrical discharge machining of profiled rotating surfaces, in particular profiles on rollers, with tools that can be adjusted against the workpiece, characterized in that at least a number of the tool electrodes (30), preferably consisting of erosion-resistant graphite, can be jointly adjusted against the workpiece, each electrode in one Groove of a comb-shaped electrode holder (29) housed and this is set up for switching on in a feed circuit.