DE1293001B

DE1293001B - Verfahren zur elektroerosiven Herstellung von Ausnehmungen in festen metallischen Koerpern

Info

Publication number: DE1293001B
Application number: DEA24277A
Authority: DE
Inventors: Ullmann Werner
Original assignee: Agie Charmilles SA
Current assignee: Agie Charmilles SA
Priority date: 1955-12-30
Filing date: 1956-02-08
Publication date: 1969-04-17
Also published as: US2902584A; GB854033A; GB850284A; CH342674A; NL93457C; FR1192922A; BE553823A; NL213363A; DE1293001C2

Description

1 2

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein gung zeitweise von ihrer geradlinigen Vorschubrich-Verfahren zur elektroerosiven Herstellung von Aus- tung abweichen bzw. eine der Vorschubbewegung nehmungen in festen metallischen Körpern, bei dem überlagerte, anders gerichtete Bewegung ausführen, die Elektrode im Verlauf einer gerichteten Vorschub- Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen an

bewegung eine von dieser abweichende Bewegung 5 Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und relativ zum Werkstück ausführt. beschrieben werden, wobei auf die Zeichnung Bezug

Nach den bisherigen Verfahren der Material- genommen ist. Es zeigen

entfernung mittels Elektroerosion konnten bisher im F i g. 1 und 2 die Herstellung einer wellenförmigen

allgemeinen nur- prismatische Bohrungen hergestellt Bohrung einschließlich der zur Herstellung verwenwerden, wobei die Elektroden zwar beliebig geformt io deten Elektrode,

sein konnten, die Bohrungen jedoch an allen Stellen F i g. 3 und 4 die Herstellung von innenliegenden

den gleichen Querschnitt aufwiesen. Auch konnten Nuten bei zylindrischer Bohrung einschließlich der mittels eines derartigen Verfahrens Gesenke her- zur Herstellung verwendeten im Querschnitt gezeiggestellt werden, wobei die Elektrode die komplemen- ten Elektrode, täre Form der herzustellenden Bohrung aufweist. 15 F i g. 5 und 6 die Herstellung eines Gewindes ein-Es ist ferner bereits ein Verfahren und eine Vor- schließlich der zur Herstellung verwendeten Elekrichtung zur elektroerosiven Herstellung von mit trode,

Gewinden oder anderen spiraligen oder helikoidalen F i g. 7 und 8 die Herstellung einer Bohrung bei

Konturen versehenen Innenflächen bekannt (USA.- absatzweiser Kombination einer Vorschubbewegung Patentschrift 2 650 979), indem eine Elektrode mit 20 mit einer Drehbewegung einschließlich der zur Hereiner zur herzustellenden Ausnehmung komplemen- stellung verwendeten Elektrode, tären Form in das Werkstück eingedreht wird, wobei Fig. 9 und 10 die Herstellung einer Bohrung bei

gleichzeitig eine lineare und eine rotierende Bewe- absatzweiser Kombination einer Vorschubbewegung gung ausgeführt wird. Die durch das Eindrehen einer mit einer dazu senkrechten Bewegung einschließlich spiralförmigen Elektrode erzeugten Gewinde bzw. 25 der zur Herstellung verwendeten Elektrode, Bohrungen mit spiralartigen Nuten konstanter Stei- Fig. 11 und 12 ein ähnliches Ausführungsbeispiel

gung waren somit insbesondere als Gewindelöcher wie F i g. 9 und 10, wie auch als Rohre für Feuerwaffen geeignet. Fig. 13 die Herstellung einer spiralförmigen Boh-

Ausnehmungen, welche in Vorschubrichtung einen rung,

nicht konstanten Querschnitt aufwiesen, bzw. Ge- 30 Fig. 14 die Herstellung einer im Profil runden windebohrungen, welche eine nicht konstante Stei- Ausnehmung,

gung der Gewindegänge hatten, konnten jedoch mit F i g. 15 die Herstellung einer beliebigen Ausneh-

den bisher bekannten Verfahren der Elektroerosion mung mit einer Jalousieelektrode und nicht hergestellt werden. Fig. 16 die Herstellung einer Bohrung mit einer

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein 35 Teleskopelektrode.

Verfahren zur elektroerosiven Herstellung von Aus- Die angeführten verfahrensmäßigen Ausführungs-

nehmungen in festen, metallischen Körpern zu schaf- beispiele arbeiten vorzugsweise mit Hilfe von Funkenfen, mit welchem Ausnehmungen erzeugt werden erosion. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die können, die bisher nicht oder nur sehr schwer her- vorliegende Erfindung ganz allgemein bei sämtlichen gestellt werden konnten. 40 Verfahren angewandt werden kann, bei welchen Ma-

Erreicht wird dies durch vier angegebene Lösungs- terial mittels elektrischer Energie erosionsartig abwege, die in den Patentansprüchen 1, 6, 10 und 14 getragen wird. Es sei hier insbesondere auf die Maenthalten sind und deren gemeinsames Prinzip darin terialabtragung mit beschleunigten geladenen Partiliegt, daß die verwendete Elektrode aus Kopf und kein — wie Ionen oder Elektronen — hingewiesen, Halterung besteht, wobei der Kopf andere räumliche 45 wobei jedoch die Elektrodenenden bzw. die aktiven Abmessungen als die Halterung aufweist, und daß Teile der Elektrode anders als bei den dargestellten der Elektrodenkopf im Verlauf seiner Vorschub- Ausführangsbeispielen ausgebildet sein müssen, bewegung sowohl eine geradlinige Bewegung in dieser Wenn zwischen Werkstück und Elektrode eine

Richtung als auch eine anders gerichtete Bewegung Gleich- oder Wechselspannung liegt, wird an der gleichzeitig oder in zeitlicher Aufeinanderfolge aus- 50 Arbeitsstelle zwischen Werkstück und Elektrode in führt. bekannter Weise Material abgetragen, wobei gleich-

Derartig geformte Elektroden mit einem gegenüber zeitig von Hand oder automatisch mit einer von elekder Halterung andere räumliche Abmessungen auf- irischen Größen und der Materialzusammensetzung weisenden Kopf sind zwar bereits bekannt (franzö- abhängigen Geschwindigkeit ein Vorschub erfolgt, sische Patentschrift 1 094 910), jedoch wurden bisher 55 Die Herstellung von Kanälen, bei welchen die diese Elektroden nicht zur elektroerosiven Formung Elektrode in zwei unabhängig voneinander verlaufen-VDIi Ausnehmungen gemäß dem oben angegebenen den Bewegungsrichtungen fortbewegt wird, soll an erl'indungsgemäßen Verfahren verwendet. Hand von F i g. 1 und 2 dargelegt werden.

Das vorliegende Verfahren ermöglicht die Her- Eine mit gleichbleibender Geschwindigkeit in das

siellung von Werkstücken oder Bohrungen in Werk- 60 Werkstück eingeführte Elektrode führt senkrecht zu stücken, bei denen wenigstens eine der begrenzenden der Einführungsrichtung kleine Bewegungen aus, wo-W;indungen kontinuierlich und/oder absatzweise durch dem herzustellenden Kanal die gewünschte vom geradlinigen Verlauf abweicht. Dabei werden Form gegeben wird, die in Fig. 1 einer Wellenlinie iiiclu oder nur sehr langsam rotierende Werkzeug- entspricht. Die Elektrode weist einen kugelförmigen elektroden verwendet, welche eine Vorschubbewe- 65 Kopf 1 auf, der an einem geradlinigen Halter 2 be-μππμ relativ zum bearbeiteten Melallstück ausführen. festigt ist, wobei der Kopfl in Bewegungsrichtung Die hlcklroden mit ihrem aktiven Elektrodenkopf eine größere Ausdehnung haben muß als der geradkönnen beispielsweise während ihrer Vorschubbewe- linige Halter 2.

3 4

Die Darstellung gemäß F i g. 1 kann auch als ein ein entsprechend geformter, erweiterter Raum innerSchnitt durch eine längliche Bohrung aufgefaßt wer- halb der Bohrung gewonnen wird,
den, bei welcher die Elektrode ebenfalls eine Bewe- Bei den eben angeführten Beispielen muß die abgung senkrecht zur Zeichenebene ausgeführt hat, so satzweise Bewegung der Elektrode als eine Vereindaß in F i g. 1 das Profil einer prismatischen Öffnung 5 fachung des Prinzips zur eindeutigen Darstellung bedargestellt ist. trachtet werden. Eine weit größere Verschieden-

In F i g. 3 ist eine Bohrung dargestellt, wie sie artigkeit von Bohrungen kann durch die gleichzeitige beispielsweise bei Rohren von Feuerwaffen verwen- Kombination von Bewegungen in der Vorschubrichdet wird. In der Innenwand der Bohrung befinden tung und in den beiden senkrecht zur Vorschubrichsich hier Spiralnuten, wodurch einem Geschoß der io tung verlaufenden Richtungen sowie von Drehungen notwendige Drall vermittelt werden soll. Bei dem der Elektrode um ihre Achse erreicht werden,
vorliegenden Verfahren wird die eine komplementäre In Fig. 13 ist gezeigt, wie Bohrungen in Schrau-Form aufweisende Elektrode mit der gewünschten benlinienfonn gewonnen werden können, wie sie beiSteigung in das Werkstück eingedreht. Das Profil spielsweise zur Kühlung von massiven Blöcken wie der verwendeten Elektrode ist in Fig. 4 gezeigt. 15 Motorblöcken notwendig sind. Die Elektrode hat

Es ist jedoch auch möglich, die Elektrode nur als hierbei die komplementäre Form der herzustellenden Profilscheibe auszubilden. In diesem Fall kann die Bohrung, also etwa die Form eines Korkenziehers. Steigung der Spiralnuten durch Veränderung der Die Elektrode führt während der Materialabtragung Vorschubgeschwindigkeit variiert werden. Mit Hilfe eine Drehbewegung um ihre zentrale, geradlinige eines derartigen Rohres für Feuerwaffen kann bei- ao Achse aus, die der Bewegung in Achsenrichtung auf spielsweise der Geschoßdrall während des Durch- das Werkstück zu überlagert ist. Die beiden Überlaufs durch das Rohr vergrößert werden. lagerten Bewegungen sind dabei voneinander abhän-

Bei dem in F i g. 5 und 6 gezeigten Ausführungs- gig, und zwar je nach der herzustellenden Bohrung

beispiel wird ein Gewinde in ein Werkstück einge- bzw. der komplementären Elektrodenform. Der

schnitten, wobei das in F i g. 6 gezeigte Elektroden- 35 Querschnitt der Elektrode kann beliebig sein, er muß

ende eine Schraubenbewegung ausführt. Demzufolge nur über die ganze Elektrode gleich sein, um eine

ist der Axialbewegung eine Rotationsbewegung über- widerstandslose Bewegung der Elektrode innerhalb

lagert, wobei durch das Verhältnis beider die Steig- der Bohrung zu ermöglichen,

höhe des Gewindes gegeben ist. Die resultierende F i g. 14 zeigt eine andere Bohrung. Die Elek-

Vorschubgeschwindigkeit ist dabei in bekannter 30 trode 9 besitzt beispielsweise runden Querschnitt und

Weise von den Materialzusammensetzungen des bewegt sich kreisförmig in das Werkstück 10 hinein,

Werkstücks und der Elektrode sowie von Strom- wobei zur Herstellung einer Hohlkehle eine Bewe-

stärke, Spannung usw. abhängig. gung senkrecht zur Drehachse überlagert sein kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch keines- Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 15 wegs auf kontinuierliche Bewegungen der Elektroden 35 dargestellt, wo eine jalousieartige Elektrode 11 durch beschränkt. Ein Beispiel mit diskontinuierlicher 3e- ein Werkstück hindurchgezogen wird. Bei dieser wegung ist in Fig. 7 dargestellt, wobei die zugehüxigi Durchführung des Verfahrens überlagert sich wieder Elektrode in F i g. 8 gezeigt ist. Der Elektrodenkopf 3 eine Bewegrag der Vorschubrichtung mit einer auf kann hier zylindrische Form haben, dessen Halte- ihr senkrecht stehenden Richtung. Die Führung der rung 4 exzentrisch an ihm angebracht ist. Die Elek- 40 Elektrode 11 kann dabei durch seitlich herausragende trode wird zunächst bis zu einem Eckpunkt 5 in das Stifte erfolgen. Wenn jedoch die seitlichen Führungs-Werkstück eingeführt, anschließend die Halterung 4 schlitze unerwünscht sind, kann die Führung durch um 180° gedreht, worauf erneut eine Vorschubbewe- von außen einwirkende, magnetische Beeinflussung gung durchgeführt wird. Die Bewegung der Elektrode erfolgen. Die ganze Elektrode oder zumindest der erfolgt also nacheinander in verschiedene Richtungen. 45 Kern der Elektrode muß dann aus fefromagneti-Eine ähnliche Anwendung des Verfahrens ist in schem Material bestehen, während das Werkstück in F i g. 9 dargestellt, wobei die zur Durchführung ver- diesem Fall unterschiedliche magnetische Eigenschaf wendete Elektrode in F i g. 10 gezeigt ist. Je nach der ten aufweisen muß.

gewünschten Öffnung ist der Elektrodenkopf 6 rund, Sich überlagernde Bewegungen können auch relaquadratisch oder eines anderen Querschnitts, während 50 tiv zu anderen Teilen der Elektrode erfolgen; in diedie Halterung 7 vorzugsweise symmetrisch an dem sem Fall besteht die Elektrode aus mehreren, gegen-Elektrodenkopf 6 angebracht ist. Hat die in der einander beweglichen Teilen, die z. B. ineinander-Darstellung linke obere Ecke des Elektroden- geschachtelt sein können. Eine mit einer derartigen kopfes6 den Eckpunkte erreicht, führt die Elek- Elektrode hergestellte Bohrung ist in Fig. 16 dartrode eine zur bisherigen Vorschubrichtung senk- 55 gestellt. Nachdem die erste Elektrode 12 entsprerechte Bewegung aus, um anschließend wieder eine chend weit in das Werkstück eingeführt ist, wird Teil Bewegung in der ersten Vorschubrichtung durchzu- 13 aus dem ersten Teil der Elektrode herausgeschoführen. Die strichpunktierte »Symmetrielinie« zeigt ben, anschließend Teil 14 aus Teil 13 usw. Teil 15 dabei die Bewegung des Mittelpunktes des Elektro- und 16. Mit anderen Worten: Der wirksame, d. h. denkopfes 6. 60 der funkenaussendende Teil der Elektrode verlagert Eine andere Art von Bohrungen können mit der sich bei diesem Beispiel in der Vorschubrichtung und gleichen Elektrode hergestellt werden, wenn der absatzweise senkrecht zu dieser Vorschubrichtung. Elektrodenkopf 6 nicht nur Bewegungen auf einer Eine derartige »Teleskopelektrode« kann jedoch da-Kurve ausführt, sondern Flächen umfährt. Ein Bei-_% durch viel universeller angewendet werden, daß die spiel hierfür zeigt Fig. 11. Die in Fig. 12 gezeigte 65 Bewegung nicht absatzweise, sondern kontinuierlich Elektrode wird wieder bis zu Beginn der gewünschten und gleichzeitig in den verschiedenen Richtungen er-Ausnehmung eingeführt, worauf der Elektroden- folgt,
mittelpunkt das Viereck ABCD umfährt, wodurch Der Elektrodenantrieb kann bei allen Fällen so-

wohl von Hand als auch automatisch erfolgen. Als Steuerung zur Automatik sind mechanische, elektrische, elektronische, elektromagnetische, magnetische, hydraulische, pneumatische oder andere Methoden möglich. Die Steuerung kann so erfolgen, daß der Vorschub fest eingestellt ist oder daß die Steuerung den Vorschub so antreibt, daß er von der Erosionsleistung, also von der Masse des erodierten Materials abhängig ist.

Der Vorschub kann bei Funkenerosion aber auch von dem Abstand zwischen Elektrode und Werkstück abhängen, damit zu jedem Zeitpunkt eine »ideale Funkenstrecke« zur Erosion vorliegt; ferner kann er von den Strom-Spannungs- oder Frequenzverhältnissen des Generators abhängig sein. In der Praxis wird sich eine Kombination der erwähnten Steuerungsarten als günstig erweisen.

Fernerhin sei noch drauf hingewiesen, daß unter sämtlichen Bewegungen zwischen Werkstück und Elektrode Relativbewegungen verstanden werden to sollen. Es ist durchaus denkbar, daß bei einigen Anwendungen die Elektrode in Ruhe bleibt und das Werkstück bewegt wird. Schließlich ist es möglich, daß die in einer Richtung verlaufende Bewegung von der Elektrode, die in einer der anderen Richtungen as verlaufende Bewegung jedoch durch das Werkstück ausgeführt wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektroerosiven Herstellung von Ausnehmungen in festen metallischen Körpern, bei dem die Elektrode im Verlauf einer gerichteten Vorschubbewegung eine von dieser abweichende Bewegung relativ zum Werkstück ausführt und bei dem der geradlinigen Vorschubbewegung die anders gerichtete Bewegung überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Elektrode aus Kopf und Halterung besteht, wobei in an sich bekannter Weise der Elektrodenkopf andere räumliche Abmessungen hat als die Halterung und kurz gegen die Länge der Ausnehmung ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Teil (1) der Elektrode längs einer ebenen oder räumlichen Wellenlinie verschoben wird (Fig. 1 und 2).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Elektrodenteil geradlinig vorgeschoben und gleichzeitig relativ zur Vorschubrichtung kontinuierlich und asynchron zum Vorschub verdreht wird (F i g. 3 bis 6).

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Elektrodenteil geradlinig vorgeschoben und gleichzeitig relativ zur Vorschubrichtung kontinuierlich und asynchron zum Vorschub verdreht wird.

5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische Bohrung mit mindestens einer im inneren verlaufenden Nut veränderlicher Steigung hergestellt wird.

6. Verfahren zur elektroerosiven Herstellung von Ausnehmungen in festen metallischen Körpern, bei dem die Elektrode im Verlauf einer gerichteten Vorschubbewegung eine von dieser abr weichende Bewegung relativ zum Werkstück ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Elektrode aus Kopf und Halterung besteht, wobei der Elektrodenkopf andere räumliche Abmessungen hat als die Halterung und kurz gegen die Länge der Ausnehmung ist, und daß die lineare Vorschubbewegung und die anders gerichtete Bewegung während des Erosionsvorgangs einander ablösen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Elektrodenkopf aufeinanderfolgend geradlinig vorgeschoben, dann um einen exzentrisch zum Mittelpunkt des Elektrodenkopfes gelegenen Drehpunkt um einen vorbestimmten Winkel geschwenkt, anschließend geradlinig weiter vorgeschoben und abermals um den gleichen Drehpunkt um einen vorbestimmten zweiten Winkel geschwenkt wird, welcher Bewegungsvorgang absatzweise beliebig oft wiederholt wird (Fig. 7, 8).

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß lineare Vor- bzw. Rückbewegung in Vorschubrichtung mit einer linearen Querbewegung abwechseln (Fig. 9 bis 12).

9. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine kanalähnliche Ausnehmung krummlinigen und eckigen Verlaufs hergestellt wird (F i g. 1, 7, 9).

10. Verfahren zur elektroerosiven Herstellung von Ausnehmungen in festen, metallischen Körpern, bei dem die Elektrode im Verlauf einer gerichteten Vorschubbewegung eine von dieser abweichende Bewegung relativ zum Werkstück ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode mit nicht geradliniger Achse längs dieser Achse vorgeschoben wird und eine mit ihr nahezu querschnittsgleiche Ausnehmung erodiert.

11. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein schraubenliniger Kanal konstanten Querschnitts entsteht (F ig. 13,14).

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine jalousieartige, aus einzelnen Teilen bestehende Elektrode (11) in Vorschubrichtung und quer dazu bewegt wird (Fig. 15).

13. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht ebener Flachkanal hergestellt wird (F i g. 15).

14. Verfahren zur elektroerosiven Herstellung von Ausnehmungen in festen metallischen Körpern, bei dem die Elektrode im Verlauf einer gerichteten Vorschubbewegung eine von dieser abweichende Bewegung relativ zum Werkstück ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode mit mehreren teleskopartig angeordneten und ausfahrbaren Elektrodenköpfen verwendet wird (F i g. 16).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen