DE1139358B

DE1139358B - Method and device for processing the surface of metallic, electrically conductive workpieces by spark erosion

Info

Publication number: DE1139358B
Application number: DED27908A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing H J Schulz; Dipl-Ing Hans Schierholt; Hans Peter
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG; AEG AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG; AEG AG
Priority date: 1958-04-19
Filing date: 1958-04-19
Publication date: 1962-11-08
Also published as: CH367908A; FR1220607A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten der Oberfläche metallischer, elektrisch leitender Werkstücke durch die erodierende Wirkung elektrischer Funken und unter Verwendung von umlaufenden Werkzeugelektroden sowie ferner Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens. Die abtragende Bearbeitung elektrisch leitender Werkstoffe in Funkenerosionsmaschinen geschieht bekanntlich in der Weise, daß zwischen einer Elektrode, der sogenannten Werkzeugelektrode, und dem Werkstück mittels elektrischer Schalteinrichtungen Funkenentladungen erzeugt werden. Durch die erodierende Wirkung der elektrischen Funken wird das Werkstück entsprechend der Form der Werkzeugelektrode spanabhebend bearbeitet.The invention relates to a method for processing the surface of metallic, electrically conductive ones Workpieces by the erosive effect of electrical sparks and using rotating Tool electrodes and also devices for performing this method. The erosive Machining of electrically conductive materials in EDM machines is known to happen in the way that between an electrode, the so-called tool electrode, and the workpiece Spark discharges are generated by means of electrical switching devices. By the eroding Effect of the electric sparks is the workpiece according to the shape of the tool electrode machined.

Um in langgestreckten Werkstücken beispielsweise Profile einzubringen, ist es bekannt, scheibenförmige, umlaufende Werkzeugelektroden zu verwenden, die auf ihrem Umfang ein Negativ des auf dem Werkstück herzustellenden Profils aufweisen. Während der Bearbeitung werden diese Elektroden in Umlauf versetzt und in Richtung der zu bearbeitenden Oberfläche vorgeschoben. Dabei wird im allgemeinen unter einem Dielektrikum, beispielsweise Transformatorenöl, gearbeitet. Auf diese Weise können Schienen od. dgl. mit einer Profiloberfläche versehen werden. Der Abtragungsvorgang ist dann beendet, wenn das Profil des Werkstückes die richtigen Maße aufweist. Ein solches Profil wird im allgemeinen während eines Bearbeitungsganges hergestellt, wobei die runde Elektrode eine mehr oder weniger große Umfangsgeschwindigkeit aufweist.In order to introduce profiles into elongated workpieces, for example, it is known to use disc-shaped, To use rotating tool electrodes, which on their circumference is a negative of the one on the workpiece have to be produced profile. These electrodes are set in rotation during processing and advanced towards the surface to be machined. This is generally under a dielectric, for example transformer oil, worked. In this way, rails or the like. be provided with a profile surface. The removal process is ended when the profile the workpiece has the correct dimensions. Such a profile is generally used during a Machining process produced, the round electrode having a more or less high peripheral speed having.

Es hat sich nun gezeigt, daß, wenn so verfahren wird, das Profil besonders eines längeren Werkstückes nicht über die ganze Länge innerhalb der erlaubten Toleranz genau hergestellt werden kann. Vielmehr zeigt sich, daß, da ja die Werkzeugelektrode ebenfalls einem wenn auch geringen Abbrand unterliegt, das Profil am Ende verhältnismäßig starke Streuungen in den Abmessungen gegenüber dem Anfang zeigt. In vielen Fällen wirkt sich aber eine solche Streuung über die höchstzulässigen Grenzen der Toleranz hinaus so ungünstig aus, daß das Werkstück verworfen werden muß, so daß das Funkenerosionsverfahren in diesem Fall nicht angewendet werden konnte.It has now been shown that, if this is done, the profile of a longer workpiece in particular cannot be manufactured precisely over the entire length within the permitted tolerance. Much more it turns out that, since the tool electrode is also subject to burn-up, albeit a small one, the profile at the end has relatively strong variations in dimensions compared to the beginning shows. In many cases, however, such a spread affects the maximum permissible limits of the Tolerance is so unfavorable that the workpiece must be discarded, so that the spark erosion process in this case could not be used.

Das Verfahren gemäß der Erfindung schafft hier Abhilfe, indem es angibt, wie Profile über die gesamte zu bearbeitende Fläche des Werkstückes hergestellt werden können, deren Toleranzgrenzen am Anfang und am Ende völlig gleich sind. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Werk-Verfahren und Vorrichtung zum BearbeitenThe method according to the invention remedies this by specifying how profiles over the entire surface of the workpiece to be machined can be produced, the tolerance limits of which on The beginning and the end are exactly the same. The method is characterized in that the work method and device for processing

der Oberfläche metallischer, elektrisch leitender Werkstücke durch Funkenerosionthe surface of metallic, electrically conductive workpieces by spark erosion

Anmelder:Applicant:

Deutsche Edelstahlwerke Aktiengesellschaft,Deutsche Edelstahlwerke Aktiengesellschaft,

Krefeld, Oberschlesienstr. 16, und Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft, Berlin-Grunewald, Hohenzollerndamm 150Krefeld, Oberschlesienstr. 16, and General Electricity Society, Berlin-Grunewald, Hohenzollerndamm 150

Dipl.-Ing. H. J. Schulz, Wuppertal-Vohwinkel, Dipl.-Ing. Hans Schierholt, Remscheid, und Hans Peter, Berlin-Neukölln, sind als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. H. J. Schulz, Wuppertal-Vohwinkel, Dipl.-Ing. Hans Schierholt, Remscheid, and Hans Peter, Berlin-Neukölln, have been named as inventors

Stückoberfläche während höchstens einer vollen Umdrehung der Werkzeugelektrode teil- oder fertigbearbeitet wird. Auf diese Weise wird jede Stelle des längsgestreckten Profils durch neue, unverbrauchte Werkzeugelektrodenteile bearbeitet. Damit wird aber das eingearbeitete Profil genau gleich dem Abbild des jeweiligen Elektrodenteils, und die Toleranzstreuungen bleiben somit auf ein Mindestmaß beschränkt, und zwar über das gesamte zu bearbeitende Profil des Werkstückes. Der Umfang der Elektrode muß dabei mindestens gleich der Länge des zu bearbeitenden Profils sein, weil dann mit Sicherheit keine bereits verbrauchten Elektrodenteile zur Bearbeitung verwendet werden. Aus der erfindungsgemäßen Maßnahme ergibt sich ohne weiteres, welche Verhältnisse bezüglich der Vorschubbewegung und der Umdrehungsgeschwindigkeit der Elektrode eingestellt werden müssen, um zu erreichen, daß an jeder zu bearbeitenden Stelle des Werkstückes neue und unverbrauchte Elektrodenteile zur Verfügung stehen.Part surface partially or fully machined during a maximum of one full revolution of the tool electrode will. In this way, every point of the elongated profile is replaced by new, unused ones Machined tool electrode parts. However, this means that the incorporated profile is exactly the same as the image of the respective electrode part, and the tolerance spreads are thus limited to a minimum, over the entire profile of the workpiece to be machined. The scope of the electrode must be at least equal to the length of the profile to be machined, because then with certainty no already used electrode parts are used for processing. From the invention Measure results easily what conditions with respect to the feed movement and the speed of rotation of the electrode must be adjusted in order to achieve that on New and unused electrode parts are available for every point of the workpiece to be machined stand.

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Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe für den Vorschub und für den Umlauf der Werkzeugelektrode zwangläufig mechanisch oder elektrisch miteinander gekuppelt sind. Durch diese Kupplung kann das gewünschte Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Werkzeugelektrode zur Vorschubgeschwindigkeit eingestellt werden. In besonders einfacher und vorteilhafter Weise kann diese Vorrichtung derart gebaut sein, daß die in Längsrichtung verschiebbare Werkzeugelektrode mit einem Zahnrad verbunden ist, das im Eingriff mit einer relativ zum Werkstück fest angeordneten Zahnstange steht. Diese Zahnstange kann entweder am Aufspanntisch oder an irgendeinem feststehenden Teil der Funkenerosionsmaschine befestigt sein. Es ist ferner möglich, das Zahnrad bei Fortfall der Zahnstange mit einer Kette zu umschlingen, die vor allem bei senkrechter Vorschubbewegung der Elektrode mit einem Ende an irgendeinem der darüberliegenden Teile der Vorrichtung befestigt ist und mit dem anderen Ende über eine Feder an diesem Teil hängt. Wird die Elektrode in Richtung des Vorschubes längsbewegt, so wird sie durch denEingriff des Zahnrades mit der Kette oder der Zahnstange gedreht.A device suitable for carrying out the method according to the invention is characterized in that that the drives for the feed and for the rotation of the tool electrode are inevitably mechanical or are electrically coupled to one another. This coupling allows the desired ratio the peripheral speed of the tool electrode can be set to the feed rate. In a particularly simple and advantageous manner, this device can be constructed in such a way that the longitudinally displaceable tool electrode is connected to a gear which is in engagement with a rack that is fixed relative to the workpiece. This rack can either be attached to the clamping table or to any fixed part of the electrical discharge machine. It is also possible to loop around the toothed wheel with a chain if the toothed rack is omitted especially when the electrode is fed vertically with one end at any of the overlying ones Parts of the device is attached and with the other end via a spring on this part hangs. If the electrode is moved longitudinally in the direction of the advance, it is activated by the engagement of the Gear rotated with the chain or rack.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es ferner bei Verwendung eines Stellmotors für den Vorschub der Werkzeugelektroden, der entsprechend einer Regelabweichung vom Sollwert des Spaltes zwischen dem Werkstück und der Werkzeugelektrode über einen Verstärker gesteuert wird, möglich, einen weiteren Stellmotor für die Umdrehung der Werkzeugelektrode zu verwenden. Dieser Stellmotor kann entsprechend der gleichen Regelabweichung über denselben oder einen eigenen Verstärker gesteuert werden.In a further embodiment of the device according to the invention, it is also when a servomotor is used for the feed of the tool electrodes, which corresponds to a control deviation from the target value of the gap between the workpiece and the Tool electrode is controlled via an amplifier, possible another servomotor for the rotation of the tool electrode. This servomotor can correspond to the same Control deviation can be controlled via the same or a separate amplifier.

In der Zeichnung sind einige bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, an Hand deren das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert ist. Es zeigenIn the drawing, some preferred embodiments of the device according to the invention are shown, on the basis of which the method according to the invention is explained in more detail. Show it

Abb. 1 und 2 im Prinzip einfache Vorrichtungen zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Vorschub- und Drehbewegung der Werkzeugelektrode in einer Funkenerosionsmaschine,Fig. 1 and 2 in principle simple devices for generating the feed and according to the invention Rotary movement of the tool electrode in a spark erosion machine,

Abb. 3 ein Prinzipschaltbild, nach dem eine Vorrichtung aufgebaut werden kann, die mit zwei Stellmotoren das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis einstellt.Fig. 3 is a basic circuit diagram, according to which a device can be built with two servomotors sets the desired speed ratio.

Nach Abb. 1 ist ein beweglicher Halter 1 für die Werkzeugelektrode 3 in Längsrichtung verschiebbar, so Am unteren Teil dieses Elektrodenhalters ist die kreisförmige Elektrode 3 mittels einer Welle 2 drehbar gelagert. Mit dieser Elektrode starr verbunden ist ebenfalls auf der Welle ein Zahnrad 4 vorgesehen, das im Eingriff mit einer Zahnstange 5 steht. Die Zahnstange 5 ist wie das Werkstück 6 auf einem Aufspanntisch 18 fest angeordnet. Der Durchmesser des Zahnrades 4 ist so gewählt, daß, wenn die Elektrode 3 die Länge der zu bearbeitenden Fläche des Werkstückes 6 durchlaufen hat, die Elektrode hochstens eine Umdrehung gemacht hat.According to Fig. 1, a movable holder 1 for the tool electrode 3 is displaceable in the longitudinal direction, see above At the lower part of this electrode holder, the circular electrode 3 can be rotated by means of a shaft 2 stored. Rigidly connected to this electrode, a gear 4 is also provided on the shaft, which is in engagement with a rack 5. The rack 5 is like the workpiece 6 on a work table 18 fixed. The diameter of the gear 4 is chosen so that when the electrode 3 has passed through the length of the surface of the workpiece 6 to be machined, the electrode at the most has made one turn.

In Abb. 2 ist eine etwas abgewandelte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Der Vorschub der Elektrode 3 erfolgt hier über einen Motor 7, eine Spindel 8 und eine Spindelführung 9. An einem Gehäuse 10 der Elektrodenführung ist eine Kette 11 befestigt, die im Eingriff mit dem Zahnrad 4 steht und dieses umschlingt. Auf der anderen Seite ist die Kette 11 über eine Feder 12 am Gehäuse 10 befestigt. Bewegt sich der Elektrodenhalter 1 abwärts, so bewirkt das mit der Elektrode 3 verbundene Zahnrad 4, daß sich die Elektrode mit der gewünschten Umfangsgeschwindigkeit dreht.In Fig. 2 a somewhat modified embodiment of the device according to the invention is shown. The advance of the electrode 3 takes place here via a motor 7, a spindle 8 and a spindle guide 9. A chain 11 is attached to a housing 10 of the electrode guide, which is in engagement with the gearwheel 4 and wraps around it. On the other hand, the chain 11 is fastened to the housing 10 via a spring 12. If the electrode holder 1 moves downwards, the gear 4 connected to the electrode 3 causes the electrode to rotate at the desired peripheral speed.

In Abb. 3 ist ein Prinzipschaltbild für eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Gemäß diesem Schaltbild sind zwei Stelhnotorel3 und 14 vorgesehen, von denen der eine, 13, den Elektrodenvorschub und der andere, 14, die Umfangsgeschwindigkeit der Elektrode 3 steuert. Beide Motore werden von der an einer elektrischen Brücke 15 abgegriffenen Regelspannung, die aus der Differenz zwischen der Spannung im Spalt zwischen Werkstück 6 und Elektrode 3 und dem Sollwert entsteht und die über einen Verstärker 16 verstärkt wird, so ausgesteuert, daß unter Aufrechterhaltung des Spaltes in jedem Punkt über die gesamte Länge der zu bearbeitenden Fläche des Werkstückes 6 das gewünschte Verhältnis der Geschwindigkeiten hergestellt ist. Da die Umdrehungszahl der beiden Motore unterschiedlich ist, ist für den einen Motor 14 ein Spannungsteiler 17 vorgesehen, an welchem das für diesen Motor erforderliche Spannungsverhältnis eingestellt werden kann.In Fig. 3 is a basic circuit diagram for a further embodiment of the device according to the invention shown. According to this circuit diagram, two Stelhnotorel3 and 14 are provided, one of which, 13, the electrode advance and the other, 14, controls the peripheral speed of the electrode 3. Both motors are of the tapped at an electrical bridge 15 control voltage, which is from the The difference between the voltage in the gap between workpiece 6 and electrode 3 and the target value arises and which is amplified via an amplifier 16, controlled so that while maintaining the Gap in each point over the entire length of the surface to be machined of the workpiece 6 the desired Ratio of speeds is established. As the number of revolutions of the two motors is different, a voltage divider 17 is provided for the one motor 14, on which the for This motor required voltage ratio can be set.

Es ist auch möglich, für beide Motore zwei Verstärker vorzusehen, die unabhängig voneinander an die elektrische Brücke 15 angeschlossen sind.It is also possible to have two amplifiers for both motors which are connected to the electrical bridge 15 independently of one another.

In den Ausführungsbeispielen ist eine scheibenförmige Elektrode dargestellt. Grundsätzlich kann die Erfindung auch mit walzenförmigen oder ähnlichen Elektroden mit kreisförmigem Querschnitt ausgeübt werden.A disk-shaped electrode is shown in the exemplary embodiments. Basically, the Invention also practiced with cylindrical or similar electrodes with a circular cross-section will.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die hierfür benötigte Vorrichtung sind sinngemäß auch bei anderen elektrischen Erosionsverfahren anwendbar.The method according to the invention and the device required for this are also correspondingly in other electrical erosion processes applicable.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. A method for machining the surface of metallic, electrically conductive workpieces by spark erosion with a circumferential tool electrode advanced in the direction of the surface to be machined, in particular in the form of a disk, characterized in that the workpiece surface is partially or fully machined during at most one full revolution of the tool electrode.

2. Tool electrode for performing the method according to claim 1, characterized in that that their circumference is at least the same, in particular greater than the length of the to be machined Workpiece surface.

3. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that that the drives for the feed and for the rotation of the tool electrode inevitably are mechanically or electrically coupled to one another.

4. Apparatus according to claim 3, characterized by one with the displaceable in the longitudinal direction Tool electrode (3) connected gear (4) which is in engagement with a relative to Workpiece (6) fixedly arranged toothed rack (5) or a toothed wheel (4) wrapped around with one end of a fixed tooth chain (11) is available.

5. The device according to claim 3, wherein a servomotor for the advance of the tool electrode corresponding to a control deviation from the target value of the gap between the workpiece and the tool electrode can be controlled via an amplifier, characterized by another Servomotor (14) for the rotation of the tool electrode (3), which corresponds to the same Control deviation can be controlled via the same (16) or its own amplifier.

1 sheet of drawings