DE1440268B2

DE1440268B2 - Verfahren und Maschine zum Bearbeiten von Drehflächen durch Elektroerosion

Info

Publication number: DE1440268B2
Application number: DE19611440268
Authority: DE
Inventors: Jean Genf Pfau (Schweiz)
Original assignee: Ateliers des Charmilles SA
Current assignee: Ateliers des Charmilles SA
Priority date: 1960-04-06
Filing date: 1961-03-30
Publication date: 1970-04-30
Also published as: FR1285153A; GB968508A; NL263219A; DE1440268A1; US3125664A; IT649524A; CH359808A

Description

1 2

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbei- Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine

ten von Drehflächen durch Elektroerosion, bei dem Maschine zur Durchführung des in Rede stehenden

von einem aus leitendem Werkstoff bestehenden Verfahrens, welche mit je einem Support für das

Werkstück durch Funkenentladungen zwischen dem Werkstück und die rotierende Elektrode und mit

Werkstück und einer als um seine Achse drehbarer 5 einer Einrichtung zur Erzeugung der Relativbewe-

Drehkörper ausgebildeten Elektrode Material abge- gungen zwischen dem Werkstück und der Elektrode

tragen wird, und bei dem zwischen der Elektroden- und der Drehbewegung der Elektrode versehen ist.

achse und der Achse der zu bearbeitenden Drehfläche Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen

eine kreisförmige Relativbewegung stattfindet. Maschine ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine

Es ist bekannt, bei einem Verfahren der vorstehen- io als mechanische Verbindung ausgebildete Vorrichden Art die Elektrode mit verhältnismäßig hoher tung aufweist, welche die Elektrode in Abhängigkeit Drehzahl umlaufen zu lassen. Der Grund hierfür von der kreisförmigen Relativbewegung zwischen der besteht darin, daß die Arbeitsfläche einer umlaufen- Elektrode und dem Werkstück rotieren läßt. Eine den Elektrode größer ist als die Arbeitsfläche einer zweite Ausführungsform besitzt in an sich bekannter ruhenden Elektrode. Wie die Erfahrung gezeigt hat, 15 Weise zwei Motoren, von denen einer die Relativläßt sich auf diese Weise das Verhältnis der abgetra- bewegung zwischen dem Support der Elektrode und genen Materialmenge zur Formänderung des Elektro- dem Werkstück und der andere in Abhängigkeit von denprofils zwar verbessern, nicht jedoch der Einfluß dieser Relativbewegung die Drehbewegung der Elekder Abnutzung auf die Bearbeitungsgenauigkeit elimi- trode bewirkt.

nieren. Bei längeren Arbeitsstrecken nimmt die Ab- 20 I_n der Zeichnung sind einige Ausführungsmögweichung vom ursprünglich eingestellten Sollmaß lichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens und zum Ende der Bearbeitungsstrecke vielmehr ständig Beispiele von Maschinen zur Durchführung dieses zu. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist bei einem Verfahrens dargestellt. Es zeigt
Verfahren zur Bearbeitung sich längs erstreckender F i g. 1 eine schematische Darstellung 'einer VorOberflächen bereits vorgeschlagen worden, die Elek- 25 richtung nach der Erfindung zum elektroerosiven troden derart umlaufen zu lassen, daß die Werkstück- »Ausschleifen« einer konischen Bohrung;
oberfläche während höchstens einer vollen Umdre- F i g. 2 und 3 jeweils einen Schnitt nach den hung der Werkzeugelektrode teil-oder fertigbearbeitet Linien II-II bzw. III-III der Fig. 1;
wird (deutsche Patentschrift 1139 358). F i g. 4 eine schaubildliche Darstellung der Fein-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein 30 bearbeitung der Innenwandung einer zylindrischen

Verfahren der eingangs beschriebenen Art, d. h. ein Bohrung;

Funkenerosionsverfahren zum Bearbeiten von Dreh- F i g. 5 eine schematische Darstellung, welche die

flächen, derart weiterzuentwickeln, daß sich mit ihm Bearbeitung einer mit Gewinde versehenen Stange

in einem Arbeitsgang Werkstücke hoher Maßgenauig- zeigt, und

keit erzielen lassen. Diese Aufgabe wird erfindungs- 35 Fig. 6 die schematische Darstellung einer Vorrich-

gemäß dadurch gelöst, daß die Elektrode mit einer tung zur Herstellung des Profils für einen Fräser,

solchen Drehzahl umläuft, daß einerseits jeder Punkt Die F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchfüh-

der Elektrodenarbeitsfläche im Verlauf der Bearbei- rung des Verfahrens nach der Erfindung, mit der

tung nur ein einziges Mal der zu bearbeitenden Werk- man eine konische Bohrung in einem Werkstück

Stücksfläche in Arbeitslage gegenübertritt, und daß 40 elektroerosiv »ausschleifen« kann. Diese Maschine

andererseits die Umfangsgeschwindigkeit jedes Punk- besitzt ein Rohr 14, welches von einer Motorwelle

tes der Elektrodenarbeitsfläche gegenüber der Bear- 15 her in Umdrehung versetzt werden kann, wobei

beitungsspur am Werkstück mindestens gleich dem zwei Zahnräder 16 und 17 zwischengeschaltet sind,

Produkt aus der Arbeitsgeschwindigkeit längs der die auf der Motorwelle 15 und auf dem Rohr 14

bearbeiteten Drehfläche und dem Verschleißkoeffi- 45 sitzen. Wie man aus F i g. 2 deutlich ersieht, befindet

zienten der Elektrode in bezug auf das Werkstück ist. sich am unteren Ende des Rohrs 14 eine quer ver-

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vor- laufende Stange 18, die glatt ist, und eine Stange 19, teil, daß ebenso schnell, wie die Elektrode aufgezehrt die Gewinde trägt und als Support für ein Lagerstück wird, neue unverbrauchte Elektrodenteile an die Be- 20 dient. Die Stange 18 ist in zwei Stücken 21 und 22 arbeitungsstelle gebracht werden. Auf diese Weise 5° gelagert, die fest an dem Rohr 14 montiert sind. Die wird mit Sicherheit verhindert, daß der Verschleiß mit Gewinde versehene Stange 19 ist dagegen so ander Elektrode die Maßgenauigkeit des herzustellenden geordnet, daß sie sich in diesen beiden Stücken 21 Werkstückes beeinträchtigt. und 22 drehen und in einen Gewindeteil des Lager-

Vorzugsweise wird das Verfahren so durchgeführt, Stücks 20 eingreifen kann. Diese Stange 19 hat einen daß die Elektrode in an sich bekannter Weise (Werk- 55 gerändelten Kopf 23 zum Zweck ihrer Betätigung. Stattstechnik, 1959, S. 453) zusätzlich zu ihrer Dreh- Eine Welle 25, die eine konische Elektrode 26 und Kreisbewegung eine im wesentlichen parallel zur trägt, geht durch das Lagerstück 20 hindurch und Achse des Werkstückes und/oder der Elektrode ver- wird von der Motorwelle 15 aus unter Zwischenlaufende Transversalbewegung ausführt. schaltung der Zahnräder 27 und 28 und eines Kardan-

Sollen größere zylindrische Wandungen bearbeitet 60 antriebes 29 in Umdrehung versetzt. Die erforderwerden, so empfiehlt sich die Anwendung eines Ver- liehe Potentialdifferenz zwischen der Elektrode und fahrens, bei dem in an sich bekannter Weise eine um dem zu bearbeitenden Werkstück wird von einem ihre eigene parallel zur Achse der Wandung ver- Stromerzeuger G unter Zwischenschaltung eines laufende Achse rotierende zylindrische Elektrode Schleifkontaktes 30 zugeführt, der auf der Welle 25 gleichzeitig longitudinal relativ zur Wandung ver- 65 der Elektrode 26 schleift. Diese Maschine ermöglicht schoben wird, und zwar derart, daß die Arbeitsfläche es, die geometrische Achse der Elektrode 26 eine der Elektrode die Form eines sich nicht überdecken- Drehung um die Achse der konischen Bohrung des den schraubenförmigen Bandes hat. Werkstücks 1 ausführen zu lassen, beispielsweise im

Claims

3 4

Sinne des Pfeils F₂, während sich die Elektrode Motors M₁ in langsame Umdrehung versetzt wird selbst im Sinne des Pfeils F₃ dreht. Selbstverständlich und auf dessen Achse ein Zahnrad 40 sitzt. Dieses muß die Drehbewegung der Elektrode 26 um sich treibt unter Zwischenschaltung eines zweiten Zahnselbst genügend klein sein, damit nicht irgendein rades 41 eine Spindel 42 an, die in eine fest mit Teil dieser Elektrode zweimal hintereinander in eine 5 einem Elektrodenhalter 44 verbundene Mutter 43 Arbeitsstellung relativ zu dem Werkstück 1 gelangt. eingreift. Die Elektrode selbst besteht aus einer

Da nun die Elektrode selbst eine konische Form Scheibe 45, die von einem Motor M, auf dem Elek-

besitzt, ist die Verschiebung dieser Elektrode am trodenhalter 44 mit kleiner Drehzahl angetrieben

Umfang verschieden groß, je nachdem, ob der unter- wird. Ein Stromerzeuger G liefert die erforderliche

suchte Teil mehr oder weniger weit von der Spitze io Spannung zwischen dem Werkstück 38 und der Elek-

des Kegels entfernt ist. Um die angestrebten Vorteile trode, die beide in eine nicht dargestellte Flüssigkeit

zu erzielen, muß die Umf angsfläche der Elektrode eingetaucht sind. Die Drehzahlen der beiden Motoren

an den Stellen, an denen die kleinsten Verschiebun- M₁ und M₀ werden durch irgendein an sich bekanntes

gen vorkommen, d. h. also insbesondere in dem Teil, Mittel abhängig voneinander so geregelt, daß man

der mit der unteren Kante der Bohrung in dem Werk- 15 die oben bereits erörterten Bedingungen erhält, da-

stück 1 in F i g. 1 zusamenarbeitet, eine Umf angs- mit der Teil des zu bearbeitenden Werkstücks, dessen

verschiebung erfahren, die ebenso groß ist wie die Bearbeitung gerade beendet wird, immer mit einem

Gesamtverschiebung der Elektrode in bezug auf das neuen Teil der Elektrode zusammenarbeitet.

Werkstück, multipliziert mit dem Abnutzungskoeffi- Die F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform der Vor-

zienten der Elektrode, bezogen auf das Werkstück. 20 richtung nach der Erfindung, die dazu dient, einen

F i g. 4 zeigt das Schleifen der Innenfläche einer Fräser 46 mit Hilfe einer Elektrode 47 herzustellen, zylindrischen Bohrung mit Hilfe des Elektroerosions- Der Fräser 46 sitzt auf einer Welle 48, die ein Zahnverfahrens nach der Erfindung. Wie man aus dieser rad 49 trägt und von einem Motor M„ angetrieben Figur ersieht, weist das Werkstück 1 eine Bohrung ist. Die Elektrode 47 sitzt auf einer Welle 50, auf der 35 auf, in welche eine Elektrode 36 mit zylindrischer 25 auch das Zahnrad 51 sitzt. Dieses greift in ein Form eingreift. Läßt man die Elektrode 36 sich im Zwischenzahnrad 52 ein, das seinerseits so mit dem Uhrzeigersinn drehen, dann muß in an sich bekannter Zahnrad 49 kämmt, daß es sich im gleichen Sinn Weise die Achse . dieser Elektrode im Innern des dreht wie die Welle 48.

Bohrloches so rotieren, daß der Bearbeitungspunkt Durch geeignete Wahl der Zähnezahl der Zahnzwischen der Elektrode und dem Rand der Bohrung 30 räder 49 und 51 kann man der Elektrode 47 gegensich ebenfalls relativ zu der Bohrachse im Uhrzeiger- über dem Fräser 46 eine solche Drehbewegung ersinn dreht. Obwohl der Durchmesser der Elektrode teilen, daß man die oben wiederholt beschriebenen wesentlich kleiner ist als der Durchmesser der Boh- Bedingungen erhält und daß insbesondere jeder Teil rung, ist es doch möglich, eine Bearbeitung vorzu- des Fräsers am Ende der Bearbeitung mit einem nehmen, die sich rings um den Umfang des Bohr- 35 unbenutzten Teil der Elektrode zusammenwirkt,
lochs auf einer Kreislinie abspielt, und trotzdem nur Man könnte selbstverständlich die beschriebenen eine einzige Elektrode zu verwenden. Zur Erreichung und dargestellten Ausführungsbeispiele des Erfindieses Ziels besitzt die Maschine eine nicht darge- dungsgegenstandes in mannigfacher Weise abändern, stellte Vorrichtung, um in an sich bekannter Weise Insbesondere könnte die Drehbewegung der Elekeine Translationsbewegung der Elektrode 36 längs 40 trode durch andere Hilfsmittel bewirkt werden, um ihrer Drehachse zu bewirken, d. h. also im Sinne sie von der Gesamtverschiebung der Elektrode relativ des Pfeils F₅, der in F i g. 4 gezeichnet ist. Auf diese zu dem Werkstück abhängig zu machen; beispielsweise zeigt die wirksame Gesamtfläche der Elek- weise könnte ein biegsames Verbindungsstück, das trode im Verlauf der Bearbeitung die Form eines über eine Rolle läuft, die sich zusammen mit der Bandes 37, das in die F i g. 4 eingezeichnet ist und 45 Elektrode dreht und mit ihrem freien Ende an einem welches in Form einer Wendel und ohne Uberdeckung Teil der Maschine befestigt ist, der sich nicht gleichauf die Oberfläche der Elektrode aufgewickelt ist. zeitig mit dem Elektrodenhalter verschiebt, benutzt

Es sei hier ausdrücklich bemerkt, daß eine Ver- werden. Es müßte dann allerdings eine Feder vorschiebung der Elektrode in axialer Richtung nicht handen sein, um die Rolle so zu drehen, daß sie die einzig und allein auf den Fall der Bearbeitung eines 50 Aufwicklung des Verbindungsstückes auf ihr beBohrlochs beschränkt ist, und daß man der Elektrode wirken würde.

in an sich bekannter Weise grundsätzlich zu ihrer Im übrigen ist es durchaus nicht erforderlich, daß Winkelverstellung eine Translationsbewegung er- sich die Elektrode kontinuierlich dreht, d. h. man teilen kann, die mindestens eine Komponente parallel könnte sehr wohl auch eine Vorrichtung für eine zu der der Werkstückfläche nächststehenden Mantel- 55 taktweise Drehbewegung vorsehen. Eine solche Vorlinie der Elektrode aufweist, und zwar jedesmal dann, richtung könnte beispielsweise ein Uhrwerk sein, das wenn die aktive Oberfläche der Elektrode durch die so betätigt wird, daß es die Elektrode in regel-Drehbewegung einer geraden Linie erzeugt wird, die mäßigen, sehr kleinen Zeitabständen verdreht, ohne eine Ebene mit der Achse der Elektrode abgrenzt. daß irgendeine Verbindung zwischen dieser Vorrich-Ebenso kann man in an sich bekannter Weise beim 60 tung und derjenigen bestehen müßte, die den Gesamt-Schleifen einer Bohrung, die eine kleine Konizität vorschub der Elektrode bewirkt. Es wäre dann alleraufweist, die Elektrode im Sinne ihrer Erzeugenden dings erforderlich, daß der Benutzer der Vorrichtung verschieben, die sich in Berührung mit dem Werk- nach der Erfindung die Antriebsvorrichtung für die stück befindet. Drehbewegung der Elektrode gemäß der Erfindung

F i g. 5 zeigt eine Vorrichtung oder Maschine zur 65 steuert. _p ...

Bearbeitung eines Gewindes auf einem zylindrischen Patentansprüche:

Werkstück 38. Dieses Werkstück wird in einem 1. Verfahren zum Bearbeiten von Drehflächen

Spannfutter 39 festgehalten, welches mit Hilfe eines durch Elektroerosion, bei dem von einem aus

leitendem Werkstoff bestehenden Werkstück durch Funkenentladungen zwischen dem Werkstück und einer als um seine Achse drehbarer Drehkörper ausgebildeten Elektrode Material abgetragen wird und bei dem zwischen der Elektrodenachse und der Achse der zu bearbeitenden Drehfläche eine kreisförmige Relativbewegung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (26, 36, 45, 47) mit einer solchen Drehzahl umläuft, daß einerseits jeder Punkt der Elektrodenarbeitsfläche im Verlauf der Bearbeitung nur ein einziges Mal der zu bearbeitenden Werkstücksfläche in Arbeitslage gegenübertritt und daß andererseits die Umfangsgeschwindigkeit jedes Punktes der Elektrodenarbeitsfläche gegenüber der Bearbeitungsspur am Werkstück mindestens gleich dem Produkt aus der Arbeitsgeschwindigkeit längs der bearbeiteten Drehfläche und dem Verschleißkoeffizienten der Elektrode in bezug auf das Werkstück ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (36, 45) in an sich bekannter Weise zusätzlich zu ihrer Dreh- und Kreisbewegung eine im wesentlichen parallel zur Achse des Werkstückes (1, 38) und/oder der Elektrode (36, 45) verlaufende Transversalbewegung ausführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Bearbeitung zylindrischer Wandungen, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine um ihre eigene parallel zur Achse der Wandung (35) verlaufende Achse rotierende zylindrische Elektrode (36) gleichzeitig longitudinal relativ zur Wandung verschoben wird, und zwar derart, daß die Arbeitsfläche der Elektrode (36) die Form eines sich nicht überdeckenden schraubenförmigen Bandes (37) hat.
4. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit je einem Support für das Werkstück und die rotierende Elektrode, mit einer Einrichtung zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Elektrode und der Drehbewegung der Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine als mechanische Verbindung ausgebildete Vorrichtung (15, 16, 17, 37, 28) aufweist, welche die Elektrode (26) in Abhängigkeit von der kreisförmigen Relativbewegung zwischen der Elektrode (26) und dem Werkstück (1) rotieren läßt.
5. Maschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit je einem Support für das Werkstück und die rotierende Elektrode, mit einer Einrichtung zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Elektrode und der Drehbewegung der Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß sie in an sich bekannter Weise zwei Motoren (M₁, M₂) aufweist, von denen einer (M₁) die Relativbewegung zwischen dem Support (44) der Elektrode (45) und dem Werkstück (38) und der andere (M₂) in Abhängigkeit von dieser Relativbewegung die Drehbewegung der Elektrode (45) bewirkt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 ode*r 5, bei der die Elektrodenarbeitsfläche vom Mantel eines geradlinigen Drehkörpers gebildet wird, gekennzeichnet durch eine weitere Vorrichtung, die zusätzlich eine Translation der Elektrode längs der der Werkstücksfläche nächststehenden Mantellinie bewirkt.
7. Maschine nach Anspruch 4 zur Bearbeitung eines Werkstücks, welches selbst die Form eines Drehkörpers mit parallel zur Elektrodenachse verlaufender Achse hat, wobei das Werkstück und die Elektrode jeweils auf einer sich drehenden Welle angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Motor (M) gleichzeitig die beiden Wellen (48, 50) im gleichen Drehsinn antreibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen