Fertigungsverfahren für Werkstücke Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Fertigung von Werkstücken, welches be stimmt ist durch aufeinanderfolgende Erzeugung eines Profilwerkzeuges durch Nachbilden der negativen Form des Modells des zu fertigenden Werkstückes und Er zeugung des Werkstückes durch Nachbilden der nega tiven Form des erhaltenen Werkzeuges.
Die Fertigung von Werkstücken in analoger Weise durch Giessen in eine Sand- oder Metallform sowie durch Gesenkschmieden und Pressen mit Hilfe einer Form oder eines Werkzeugs ist bekannt. Diese Form bzw. dieses Werkzeug wird durch Nachbilden des Mo dells des zu fertigenden Werkstückes erzeugt, wobei das Modell die Form des Werkstückes hat, aber seine Masse berichtigt sind, um verfahrenstechnisch bedingte Massänderungen in Betracht zu ziehen, die bei der Fer tigung des Werkzeuges und des Werkstücks auftreten. Solche Massänderungen werden durch Wärmeschwin dung des Werkstückmaterials beim Giessen, Gesenk schmieden und Warmpressen oder durch unvermeid bares Spiel bei Bearbeitung durch Elektroerosion, Ultra schall und mittels elektrochemischer Verfahren hervor gerufen.
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 Fertigungsvorgangs wie auch in den Fällen speziell hergestellt werden, wenn es durch vielfache Verwen dung irgendwelche Veränderungen erleidet, d. h, wenn es abgenutzt wird, wie dies beispielsweise beim Nach bilden desselben mittels Elektroerosionsverfahren unver meidlich ist.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, den erwähnten Nachteil zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zu schaffen, das gestattet, Werkstücke zu fer tigen, deren Masse genau denen des Ausgangsmodells entsprechen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei der Fertigung von Werkstücken als erwähntes Modell das Urmuster des zu fertigenden Werkstückes verwendet wird und dass die Erzeugung des Werkzeugs und die Erzeugung des Werkstücks bei entsprechenden relativen Verschiebungen des Urmusters und des Werkzeugroh lings bzw.
des Werkzeugs und des Werkstückrohlings vor sich geht, wobei die erwähnten Verschiebungen so bemessen werden, dass sie wechselseitig verfahrenstech nisch bedingte Massänderungen ausgleichen, die bei der Fertigung von Werkzeug und Werkstück auftreten, da mit das fertige Werkstück nach Form und Abmessun gen genau dem Urmuster entspricht.
Die gestellte Aufgabe kann auch dadurch gelöst werden, dass das Werkzeug und/oder das Werkstück bei fortschreitenden Verschiebungen mit kreisförmiger Be wegungsbahn in der senkrecht zur Vorschubrichtung stehenden Ebene gefertigt wird. Diese Bewegungsbahn wird vorzugsweise so gewählt, dass die Summe ihres Halbmessers und des seitlichen Spiels, das bei Erzeu gung des Werkzeuges zwischen Modellarbeitsfläche und zu bearbeitender Oberfläche des Werkzeugrohlings ent steht, gleich der Summe des Halbmessers der kreis förmigen Bewegungsbahn und des seitlichen Spiels ist, das bei Erzeugung des Werkstücks zwischen Werkzeug arbeitsfläche und Oberfläche des zu bearbeitenden Roh lings entsteht.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines kon kreten Beispiels der Anwendung des Verfahrens bei der Fertigung graphitierter Elektroden für elektroerosive Bearbeitung, bei der die Erfindung in ihrer meistbevor- zugten Form verwendet wird, und anhand der beige fügten Zeichnungen erläutert; es zeigt:
Fig. 1 (a, b, c) einzelne Stufen des Verfahrenspro zesses bei der Fertigung eines Werkstückes, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Urmusterelek- trode und das Werkzeug, Fig. 3 die Profilerzeugung der Elektrode (des Werk stücks) und Fig. 4 die Berichtigung der Giessformmasse um das Schwindmass.
Die Fertigung von graphitierten Elektroden für elek- troerosive Bearbeitung nach dem erfindungsgemässen Verfahren besteht aus zwei Stufen. In der ersten wird das Profilschneidwerkzeug 1 (Fig. l a, 2, 3, 4) durch räumliches Nachbilden der negativen Form des Modells mit Hilfe des Elektroerosionsverfahrens gefertigt. Als Modell dient das Urmuster 2 (Fig. 1b, 2) des fertigen Werkstückes. In der zweiten Stufe wird das Werkstück 3 (Fig. 1c, 3) durch räumliches vibrationsmechanisches Nachbilden der negativen Form des in der ersten Stufe gefertigten Profilschneidwerkzeugs 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 in eine Form erzeugte Metallelektrode verwendet werden. Für die elektroerosive Bearbeitung weiterer solcher Elektro den sind die neu zu fertigenden, graphitierten Werkzeug- Elektroden bestimmt. Das elektroerosive Nachbilden der Urmusterelektrode 2 erfolgt auf einer Elektroero sionsmaschine, wo der Elektrode ein Vorschub in Rich tung auf den Werkzeugrohling und Verschiebungen in seitlicher Richtung (auf Fig. 2 durch Pfeile gekennzeich net) erteilt werden.
Das Ergebnis dieses Arbeitsgangs ist die Erzeugung des Profilwerkzeugs 1, das für die zweite Stufe erforderlich ist und eine räumliche negative Nachbildung der verwendeten Elektrode darstellt. Das Werkzeug besitzt an den erosierten Oberflächen Mikro unebenheiten, die gute Schneideigenschaften haben. Die Masse der mittels des Profilwerkzeugs 1 erhaltenen Nachbildung weichen auf jeder Seite von den Massen der Ausgangselektrode, d. h. des Urmusters 2, ab. Die Grösse a dieser Abweichung ist gleich der Summe der seitlichen Verschiebungen der Urmusterelektrode 2 wäh rend der Bearbeitung und des verfahrenstechnisch be dingten Spiels, das durch die vorgegebene Bearbeitungs weise bestimmt wird. In der nachstehenden Tafel ist die Abhängigkeit des Spiels von der Stromstärke ange geben.
EMI0002.0006
<I>Tabelle</I>
<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> 0,2 <SEP> 0,25 <SEP> 0,38 <SEP> 0,43 <SEP> 0,45 <SEP> 0,46 Es ist in den meisten Fällen zweckmässig, vor der zweiten Stufe die Stirnfläche 4 (Fig. l a) des erzeugten Profilwerkzeugs 1 feilenartig aufzurauhen. Dies wird durch elektroerosives räumliches Nachbilden der Ober fläche 4 des Werkzeugs 1 entsprechend der einen Hilfselektrode mit zahlreichen Parallelrillen erreicht. Das Nachbilden wird in zwei Arbeitsgängen durchge führt. Während des zweiten Arbeitsganges wird das Werkzeug 1 um 90 bezüglich der Stellung gedreht, die es im ersten Arbeitsgang eingenommen hat.
Wie schon oben erwähnt wurde, ist die beschriebene Rillenbildung nicht unbedingt erforderlich, durch sie wird jedoch be deutend die Produktivität in der nächsten, der zweiten Stufe, gesteigert.
In der zweiten Stufe wird das graphitierte Mate rial, das als Werkstückmaterial dient, einer vibromecha- nischen Bearbeitung durch das in der ersten Stufe erzeugte Profilwerkzeug 1 unterworfen. Dieser Vorgang wird auf einer Maschine durchgeführt, die dem Werk zeug 1 einen Vorschub in Richtung des Werkstückroh lings 3 und eine fortschreitende Bewegung längs einer kreisförmigen, senkrecht zur Vorschubrichtung liegenden Bewegungsbahn erteilt. Infolgedessen erhält die Elek trode (die das Werkstück darstellt) in den senkrecht zur Vorschubrichtung stehenden Querschnittsebenen einen Umriss 5 (Fig. 3), der äquidistant dem Umriss des ent sprechenden Querschnitts des Werkzeugs 1 ist.
Der Halbmesser r der Bewegungsbahn 6 wird so gewählt, dass die Summe des Halbmessers der seitlichen Verschiebungen und des verfahrenstechnisch bedingten Spiels (die Grösse b) während der ersten Stufe gleich der Summe des Halbmessers der kreisförmigen Bewe gungsbahn 6 und des verfahrenstechnisch bedingten Spiels während der zweiten Stufe ist. Daher wird in der zweiten Stufe ein Fertigteil 3 (graphitierte Elektrode für elektroerosive Bearbeitung) erzeugt, die in bezug auf Form und Abmessungen genau der Ausgangselek trode (dem Urmuster 2) entspricht.
Das beschriebene Verfahren kann eine ganze Reihe von Modifikationen aufweisen. Insbesondere kann der Elektrode in der ersten Stufe keine Bewegung auf einer kreisförmigen Bewegungsbahn erteilt werden. In diesem Falle ist die Grösse der seitlichen Verschiebungen wäh rend der ersten Stufe gleich Null und daher die Summe des Halbmessers der kreisförmigen Bewegungsbahn und des seitlichen Spiels muss in der zweiten Stufe nur gleich dem in der ersten Stufe vorhandenen Spiel sein.
Während der zweiten Stufe kann anstelle der Be arbeitung mittels Profilwerkzeug 1 unter Verschiebung desselben auf einer kreisförmigen Bewegungsbahn 6 Ultraschallbearbeitung mittels des erwähnten Werkzeugs 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.
Anstelle von Verschiebungen längs einer kreisför migen Bewegungsbahn kann eine Hin- und Herbewe gung in Richtung aller drei Koordinaten treten. Diese Bewegung kann nach unterschiedlichen Gesetzen ausge führt werden. Wenn die Kegeligkeit und die Neigungs winkel geändert werden sollen, können dem Modell auch noch kreisförmige Schwingungen um einen be stimmten Winkel in bezug auf das Werkzeug 1 oder dem Werkzeug 1 in bezug auf das Werkstück 3 erteilt werden. Durch entsprechende Wahl der Bewegungen können beispielsweise die Werkzeugabmessungen um unterschiedliche Werte in verschiedenen Richtungen ver grössert werden, wenn als Werkzeug eine Giessform dient. Auf diese Weise wird die Gussstückschwindung ausgeglichen.
Die Grösse der Wärmeausdehnung verschiedener Abschnitte des Gussstücks 7 (Fig. 4) ist proportional den linearen Massen A und B der entsprechenden Ab schnitte, d. h. in allen Richtungen werden die Masse um a und b verlängert. Diese Verlängerungen sind gleich dem Produkt aus Schwindungskoeffizient und Ausgangs längen des Werkstücks in den gegebenen Richtungen. Im letzteren Falle verläuft die Bewegung längs einer Bewegungsbahn 8, die dem balligen, um das Schwin- dungsmass verminderten Profil 9 des Gussstücks 7 ähn lich ist.