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Fertigungsverfahren für Formstücke
Die Erfindung bezieht sich auf ein Fertigungsverfahren für Formstücke, bei dem zuerst ein Profil- werkzeug durch Nachbilden der negativen Form des Modells des zu fertigenden Werkstückes erzeugt wird und sodann das Werkstück durch Nachbilden der negativen Form des Werkzeuges hergestellt wird.
Die FertigungvonFormstücken nach diesem Verfahren durch Giessen in eine Sand- oder Metallform sowie durch Gesenkschmieden und Pressen mit Hilfe einer Form oder eines Werkzeuges ist bekannt. Die- se Form wird durch Nachbilden des Modells des zu fertigenden Werkstückes erzeugt, wobei das Modell die Form des Werkstückes hat, aber seine Masse berichtigt sind, um verfahrenstechnisch bedingte Mass- änderungen zu berücksichtigen, die bei der Fertigung des Werkzeuges und des Werkstückes auftreten.
Solche Massänderungen werden durch Wärmeschwund des Werkstückmaterials beim Giessen, Gesenkschmieden und Warmpressen oder durch unvermeidbares Spiel bei Bearbeitung durch Elektroerosion, Ultraschall und mittels elektrochemischer Verfahren hervorgerufen.
Es ist ein Nachteil des bekannten Verfahrens, dass als Ausgangsmodell nicht das Urmuster des fertigen Werkstückes oder dies selbst verwendet werden kann. Infolgedessen muss das Modell sowohl zu Beginn des Fertigungsvorganges wie auch in den Fällen speziell hergestellt werden, wenn es durch vielfache Verwendung irgendwelche Veränderungen erleidet, d. h. wenn es abgenutzt wird, wie dies beispielsweise beim Nachbilden desselben mittels Elektroerosionsverfahren unvermeidlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das gestattet, Werkstücke zu fertigen, deren Masse genau denen des Ausgangsmodells entsprechen. Als solches kann deshalb das Urmuster des fertigen Werkstückes oder praktisch ein beliebiges bei der Massenfertigung der Werkstücke erhaltenes Werkstück verwendet werden.
Diese Aufgabe wird nun durch ein Fertigungsverfahren für Formstücke erreicht, bei dem der oben erwähnte Nachteil dadurch behoben wird, dass als Modell das Urmuster des zu fertigenden Werkstückes verwendet wird und dass die Erzeugung des Werkzeuges und/oder des Werkstückes bei entsprechenden relativen Verschiebungen des Urmusters und des Werkzeugrohlings bzw. des Werkzeuges und des Werkstückrohlings vor sich geht, wobei die Verschiebungen verfahrenstechnische Massänderungen ausschlie- ssen, die bei der Fertigung von Werkzeug und Werkstück auftreten und seine Sollwertabmessungen ver- ändern.
Durch die österr. Patentschrift Nr. 250130 ist ein Verfahren zur materialabtragenden Bearbeitung von Werkstücken bekanntgeworden, bei dem die in Normalebenen zur Vorschubrichtung gelegenen Punkte des Werkzeuges und/oder des Werkstückes zur Ausführung der Arbeitsbewegung in diesen Ebenen längs zumindest angenähert kongruenter Bahnen bewegt werden. Gemäss einer vorteilhaften Weiterenentwicklung dieses Verfahrens ist es zweckmässig, wenn bei dem erfindungsgemässen Verfahren das Werkzeug und/oder das Werkstück bei fortschreitenden Verschiebungen mit kreisförmiger Bewegungsbahn in der senkrecht zur Vorschubrichtung stehenden Ebene gefertigt wird.
Diese Bewegungsbahn wird so gewählt, dass die Summe ihres Halbmessers und des seitlichen Spiels, das bei Erzeugung des Werkzeuges zwischen Modellarbeitsfläche und zu bearbeitender Oberfläche des Werkzeugrohlings entsteht, gleich der Summe des Halbmessers der kreisförmigen Bewegungsbahn und des seitlichen Spiels ist, das
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bei der Erzeugung des Werkstückes zwischen Werkzeugarbeitsfläche und Oberfläche des zu bearbeitenden Rohlings entsteht.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines konkreten Beispiels der Verwendung des Verfahrens bei der Fertigung graphitierter Elektroden für elektroerosive Bearbeitung, bei der die Erfindung in ihrer meistbevorzugten Form angewendet wird, und an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen Fig. 1 (a, b, c) einzelne Stufen des Verfahrensprozesses bei der Fertigung eines Werkstückes, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Urmusterelektrode und das Werkzeug, Fig. 3 die Profilerzeugung der Elektrode (des Werkstückes) und Fig. 4 die Berichtigung der Giessformmasse um das Schwindmass.
Die Fertigung von graphitierten Elektroden für elektroerosive Bearbeitung nach dem erfindungsgemässen Verfahren besteht aus zwei Stufen ; In der ersten wird ein Profilschneidwerkzeug 1 (Fig. la, 2, 3, 4) durch räumliches Nachbilden einer negativen Form des Modells mit Hilfe des Elektroerosionsver- fahrens gefertigt. Als Modell dient ein Urmuster 2 (Fig. lb, 2) eines fertigen Werkstückes oder ein Werkstück 3 selbst. In der zweiten Stufe wird das Werkstück 3 (Fig. Ic, 3) durch räumliches vibrationsmechanischesNachbilden der negativen Form des in der ersten Stufe gefertigten Profilschneidwerkzeuges 1 hergestellt.
In der ersten Stufe kann als Ausgangselektrode, d. h. als Urmuster 2, sowohl eine graphitierte, wie auch eine durch Pressen, Metallisieren oder Giessen erzeugte Metallelektrode verwendet werden.
Für die elektroerosive Bearbeitung dieser Elektroden sind die neu zu fertigenden graphitierten Elektroden bestimmt. Das Nachbilden der Urmusterelektrode 2 erfolgt auf einer Elektroerosionsmaschine, wo der Elektrode ein Vorschub in Richtung des Werkzeugrohlings und Verschiebungen in seitlicher Richtung (in Fig. 2 durch Pfeile gekennzeichnet) erteilt werden. Das Ergebnis dieses Arbeitsganges ist die Erzeugung des Profilschneidwerkzeuges 1, das für die zweite Stufe erforderlich ist und eine räumliche negative Nachbildung der verwendeten Elektrode darstellt. Das Profilschneidwerkzeug besitzt an den erosierten Oberflächen Mikrounebenheiten, die gute Schneideigenschaften haben.
Die Masse der mittels des Profilschneidwerkzeuges 1 erhaltenen Nachbildung weichen auf jeder Seite von den Ma- ssen der Ausgangselektrode, d. h. des Urmusters 2, ab. Die Grösse a dieser Abweichung ist gleich der Summe der seitlichen Verschiebungen des Urmusters 2 während der Bearbeitung und des verfahrenstechnisch bedingten Spiels, das durch die vorgegebene Bearbeitungsweise bestimmt wird.
In der nachstehenden Tafel ist die Abhängigkeit-des Spiels von der Stromstärke angegeben :
EMI2.1
<tb>
<tb> Stromstärke <SEP> in <SEP> A <SEP> 5 <SEP> 10 <SEP> 30 <SEP> 50 <SEP> 70 <SEP> 100
<tb> Spiel <SEP> in <SEP> mm <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 38 <SEP> 0, <SEP> 43 <SEP> 0, <SEP> 45 <SEP> 0, <SEP> 46 <SEP>
<tb>
Es ist in den meisten Fällen zweckmässig, vor der zweiten Stufe eine Stirnfläche 4 (Fig. la) des erzeugten Profilschneidwerkzeuges 1 feilenartig aufzuhauen. Dies wird durch elektroerosives räumliches Nachbilden der Oberfläche 4 des Profilschneidwerkzeuges 1 mit einer Hilfselektrode mit zahlreichen Parallelrillen erreicht. Dieses Nachbilden wird in zwei Arbeitsgängen durchgeführt. Nach dem ersten Arbeitsgang wird das Profilschneidwerkzeug 1 um 900 gedreht. und eine zweite Rillenschar hergestellt.
Wie schon oben erwähnt, ist die beschriebene Rillenbildung nicht unbedingt erforderlich.
Durch sie wird jedoch die Produktivität in der zweiten Stufe bedeutend gesteigert.
In der zweiten Stufe wird graphitiertes Material, das als Werkstückmaterial dient, einer vibromechanischen Bearbeitung durch das in der ersten Stufe erzeugte Profilschneidwerkzeug 1 unterworfen.
Dieser Vorgang wird auf einer Maschine durchgeführt, die dem Profilschneidwerkzeug 1 einen Vorschub in Richtung zum Werkstückrohling 3 und eine fortschreitende Bewegung längs einer kreisförmigen, senkrecht zur Vorschubrichtung liegenden Bewegungsbahn erteilt. Infolgedessen erhält der Werkstückrohling in den senkrecht zur -Vorschubrichtung stehenden Querschnittsebenen einen Umriss 5 (Fig. 3), der äquidistant dem Umriss des entsprechenden Querschnitts des Profilschneidwerkzeuges 1 ist.
Ein Halbmesser r einer Bewegungsbahn 6 wird so gewählt, dass die Summe der Hälfte der seitlichen Verschiebungen und des verfahrenstechnisch bedingten Spiels (die Grösse a) während der ersten Stufe gleich der Summe des Halbmessers der kreisförmigen Bewegungsbahn 6 und des verfahrenstechnisch bedingten Spiels während der zweiten Stufe ist. Daher wird in der zweiten Stufe ein Werkstück 3 (graphitierteElektrode für elektroerosive Bearbeitung) erzeugt, die in bezug auf Form und Abmessungen genau dem Urmuster 2 entspricht.
Das beschriebene Verfahren kann eine ganze Reihe von Modifikationen aufweisen. Insbesondere muss der Elektrode in der ersten Stufe keine Bewegung auf einer kreisförmigen Bewegungsbahn erteilt werden.
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In diesem Falle ist die Grösse der seitlichen Verschiebungen während der ersten Stufe gleich Null und daher muss die Summe des Halbmessers der kreisförmigen Bewegungsbahn und des seitlichen Spiels in der zweiten Stufe nur gleich dem in der ersten Stufe vorhandenen Spiel sein.
Während der zweiten Stufe kann an Stelle der Bearbeitung mittels Profilschneidwerkzeug 1 unter Verschiebung desselben auf einer kreisförmigen Bewegungsbahn 6 eine Ultraschallbearbeitung mittels des erwähnten Werkzeuges treten. In diesem Falle ist in der ersten Stufe die Summe des Halbmessers der kreisförmigen Bewegungsbahn und des seitlichen Spiels gleich der Grösse des Spiels in der zweiten Stufe.
An Stelle von Verschiebungen längs einer kreisförmigen Bewegungsbahn kann eine Hin- und Herbewegung in Richtung aller drei Koordinaten treten. Diese Bewegung kann nach unterschiedlichen Gesetzen ausgeführt werden. Wenn die Kegeligkeit und die Neigungswinkel geändert werden sollen, können dem Modell auch noch kreisförmige Schwingungen um einen bestimmten Winkel in bezug auf das Profilschneidwerkzeug 1 oder diesem in bezug auf das Werkstück 3 erteilt werden. Durch entsprechende Wahl der Bewegungen können beispielsweise die Werkzeugabmessungen um unterschiedliche Werte in verschiedenen Richtungen vergrössert werden, wenn das Werkzeug eine Giessform ist.
Auf diese Weise wird ein Gussstückschwund ausgeglichen.
EMI3.1
die Masse um a und b verlängert. Diese Masse sind gleich dem Produkt aus Schwindungskoeffizient und Ausgangslängen des Werkstückes in den gegebenen Richtungen. Im letzteren Falle verläuft die Bewegung längs einer Bewegungsbahn 8, die dem balligen, um das Schwindungsmass verminderten Profil 9 des Gussstückes 7 ähnlich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Fertigungsverfahren für Formstücke, bei dem zuerst ein Profilwerkzeug durch Nachbilden der negativen Form des Modells des zu fertigenden Werkstückes erzeugt wird und sodann das Werkstück durch Nachbilden der negativen Form des Werkzeuges hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass alsModelldasUrmusterdeszu fertigenden Werkstückes verwendet wird und dass die Erzeugung des Werkzeuges und/oder des Werkstückes bei entsprechenden relativen Verschiebungen des Urmusters und des Werkzeugrohlings bzw. des Werkzeuges und des Werkstückrohlings vor sich geht, wobei die Verschiebungen verfahrenstechnische Massänderungen ausschliessen, die bei der Fertigung von Werkzeug und Werkstück auftreten und seine Sollwertabmessungen verändern.