DE1540954B1 - Vorrichtung zur Herstellung von Loechern sehr kleinen Querschnittes durch elektrische Entladungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Her- Führungsrohr auf der dem Werkstück abgewandten

Stellung von Löchern sehr kleinen Querschnittes, ins- Seite in je eine Zylinderbuchse mündet, in der ein

besondere für Kraftstoffeinspritzdüsen, durch elek- die Treibrollen tragender Kolben verschiebbar ge-

trische Entladungen mittels drahtförmiger Elek- lagert ist, und daß alle Kolben entgegen einer Federtroden, die von dem Werkstück gegenüber verschieb- 5 kraft mittels eines gemeinsamen wannenförmigen

bar angeordneten Treibrollen durch ein Führungs- Betätigungsteils von einem Servomotor verschiebbar

rohr geschoben und entsprechend der Elektroden- sind. In dem Führungsrohr ergibt sich eine sehr ge-

abnutzung an das eingespannte Werkstück heran- naue Führung und gleichzeitige Ausrichtung des

geführt werden. Drahtes in Richtung auf das Werkstück, während

Es sind Werkzeugmaschinen bekannt, um winzige io mit HiKe des am anderen Ende des Führungsrohres Löcher in Werkstücke aus leitenden Stoffen, z. B. verschiebbaren Kolbens ein zuverlässiger schritt-Zerstäuber von Dieseleinspritzdüsen, mittels elek- weiser Vorschub der Drahtelektroden gewährleistet irischer Entladungen herzustellen. Zu diesem Zweck wird. Von besonderem Vorteil ist die gleichzeitige wird eine an die eine Klemme einer elektrischen Betätigung aller Kolben mit einem gemeinsamen Energiequelle angeschlossene Drahtelektrode in der 15 wannenförmigen Betätigungsteil, das innerhalb der gewünschten Lage und Ausrichtung auf das an die dielektrischen Flüssigkeit angeordnet sein kann, das andere Klemme der Energiequelle angeschlossene, sich jedoch leicht von außerhalb dieser Flüssigkeit eingespannte Werkstück vorgeschoben. Dabei taucht durch einen Servomotor betätigen läßt, die Vorrichtung in eine Wanne mit Petroleum ein. Der Kolben trägt die Treibrollen, wobei die Be-Der Draht wird mit Hilfe von Rollen durch eine 20 wegung der Treibrollen von der Bewegung des Führung gestoßen, wobei die Rollen mit Hilfe einer Kolbens abgeleitet werden kann. Zu diesem Zweck Welle durch eine Kurbel von einem Elektromotor können die Treibrollen jeder Elektrode in an sich mit Schneckenübertragung angetrieben werden und bekannter Weise von einem Schrittschaltwerk angemiteinander durch Zahnräder in Verbindung stehen. trieben werden, das an der Kolbenbewegung teil-Die Vorrichtung ist auf einem Tisch abgestützt, der 25 nimmt. Vorteilhafterweise werden die Schrittschaltmittels Federn elastisch aufgehängt und in senk- werke gleichzeitig vor jedem Arbeitsgang dazu verrechter Richtung vibriert werden kann. Mit der wendet, um die Enden aller Elektroden auf gleiche Maschine können runde Öffnungen mit einem Durch- Wirkungslänge auszurichten.

messer von 0,1 bis 1,5 mm oder Fonnöffnungen mit Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nacheinem Querschnitt von 0,008 bis 1,8 mm² hergestellt 30 folgend an Hand schematischer Zeichnungen näher

werden. erläutert.

Es ist weiterhin eine Werkzeugmaschine zum F i g. 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

Elektrofunkenschleifen bekannt, bei dem das Werk- einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

stück in einer Fassung befestigt und durch die hohle Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt im vergrößerten Fassung ein Messing- oder Kupferrohr als Führungs- 35 Maßstabe durch einen Teil der Vorrichtung nach

rohr hindurchgeführt wird, durch welche der Elek- Fig. 1, wobei der Schnitt entlang der Linie2-2 der

trodendraht läuft. Auch hier wird der Draht mit F i g. 1 geführt ist.

Hilfe von Rollen vorwärts bewegt. Das Führungs- F i g. 3 zeigt einen Querschnitt im noch größeren

rohr und die Antriebsrollen sind auf einem Schlitten Maßstabe entlang der Schnittlinie 3-3 der F i g. 2. befestigt, der eine Vorwärts- und Rückwärts- 40 F i g. 4 ist ein vergrößerter Längsschnitt eines Teils

bewegung ausführt. Der Elektrodendraht wird peri- der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung, im wesent-

odisch proportional der Abnutzung durch ein Schritt- liehen nach der Linie 4-4 der Fig. 2.

Schaltwerk vorwärts bewegt. F i g. 5 ist ein Aufriß einer abgeänderten Stößel-

Es ist weiterhin bekannt, zur Kompensation des form für die Anwendung in einer Vorrichtung gemäß Drahtverschleißes dem Elektrodendraht zwei Vor- 45 Fig. 1.

Schubbewegungen zu erteilen, deren eine der Ein- Fig. 6 ist ein Längsschnitt einer abgeänderten

arbeitung des Loches und deren andere dem Ersatz Elektrodenführung für die elektrische Vorrichtung

des abgebrannten Drahtendes dient. Hierzu hat man nach Fig. 1.

sich eines Schlittens und eines Servomotors bedient. Fig. 7 ist ein Querschnitt durch das Führungsglied

Es ist auch bekannt, mehrere winzige Löcher 50 der Elektrodenführung nach der Linie 7-7 der

gleichzeitig mit Hilfe von Drahtelektroden in der ge- F i g. 6, und

wünschten Lage und Ausrichtung in ein Werkstück F i g. 8 ist ein senkrechter Teilschnitt einer abge-

einzuarbeiten. änderten Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine der Erfindung.

Vorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art so 55 Die Vorrichtung 10 nach Fig. 1 weist eine Grundweiterzubilden, daß bei besonders einfachem Aufbau platte 12 mit einer Säule 14 auf, auf der ein Trageine sehr zuverlässige und genaue Ausrichtung und arm 16 verschieb- und feststellbar ist. Der Tragarm Zuführung mehrerer Drahtelektroden in divergieren- 16 trägt eine Führung 48 für eine Stange 18, die im den Richtungen und gleichzeitige Vorschubbewegung unteren Abschnitt mit einem Zahnstangenprofil 68 der Drähte sowie ein Ausrichten der Drähte bei un- 60 versehen ist, sowie einen Servomotor 20, der ein in gleichem Abbrand ermöglicht wird. das Zahnstangenprofil eingreifendes Ritzel 54 zum

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Heben und Senken der Stange 18 antreiben kann,

löst, daß eine Mehrzahl von drahtförmigen Elek- Weiter ist auf der Säule 14 verschiebbar und fest-

troden um das etwa zylindrische Werkstück herum stellbar ein Tisch 22 angeordnet, die einen über ein

unter bestimmter axialer Neigung angeordnet und 65 Kissen 74 isolierten Tankbehälter 24 aus dielektri-

für jede Elektrode ein in der Werkstückauflage in schem Material und eine Pumpe 26 für eine di-

bestimmter Ausrichtung auf das Werkstück zu an- elektrische Flüssigkeit unterstützt,

geordnetes Führungsrohr vorgesehen ist, daß jedes In dem Tank 24 ist über Arme 90 ein Werkstück-

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halter 28 für ein Werkstück, ζ. B. eine Kraftstoff- Der Zapfen 152 wird beim schrittweisen Bewegen einspritzdüse 38, abgestützt. Der Werkstückhalter 28 eines Klinkenrades 156 gedreht. Dieses ist durch eine unterstützt außerdem Führungsrohre 30 mit Vor- Klinke 158 antreibbar, die an dem Betätigungsteil 70 schubeinrichtung für Elektrodendrähte 40. Die Elek- schwenkbar und fluchtend mit dem zugehörigen trodenvorschubeinrichtung wird durch ein wannen- 5 Klinkenrad gelagert und durch eine Feder 160 gegen förmiges Betätigungsteil 70 betätigt, das vom oberen einen festen Anschlag 162 am Betätigungsteil 70 geEnde der durch den Tisch 22 und den Tank 24 ab- zogen ist.

gedichtet hindurchgeführten Stange 18 getragen wird. Während des Betriebes gleitet jedesmal, wenn der

Weiterhin sind ein die Lage des Werkstückes sichern- Betätigungsteil 70 auf die Rollen 138 der Kolben 124

der Stempel 34 und eine elektrische Energiequelle io auftrifft, die Klinke 158 wirkungslos über die Zähne

168 vorgesehen. ' des Klinkenrades 156. Nachdem Löcher 166 in die

Die dielektrische Flüssigkeit wird durch den Werk- Spitze 106 einer Kraftstoff einspritzdüse 38 einge-

stückhalter 28 und Tank 24 über Leitung 82, Leitung arbeitet worden sind, wird die Stange 18 zurück-

84 und Schlauch 86 von der Pumpe 26 im Kreislauf gezogen. Hierbei greift die Klinke 158 wirkungsvoll

gepumpt. 15 in die Zahnung des Klinkenrades 156 ein und schiebt

Der Werkstückhalter 28 besteht aus elektrisch die Drahtelektroden 40 um einen bestimmten Beisolierendem Material, z. B. Plastik, und weist auf trag in Richtung auf die Düse 38 vor, um das bei der seiner Oberseite 94 eine sich verjüngende Vertiefung Einarbeitung der Öffnungen 166 in die Spitze 106 der 92 als Sitz zur Aufnahme des verjüngten Teils 96 Düse 38 durch den Entladevorgang verbrannte Ende einer Kraftstoffeinspritzdüse 38 auf (F i g. 2). 20 der Elektrode 40 zu ersetzen.

Der Stößel 34 besitzt ein auf eine innere Ring- Vor Beginn eines Arbeitsganges bei in abgesenkter

schulter 100 des Werkstückes aufsetzbares Ende 98. Lage und außer Berührung mit den Rollen 138 be-

Der Werkstückhalter 28 besitzt ferner mehrere in findlichem wannenförmigem Betätigungsteil 70 wird Winkelabständen zueinander angeordnete und axial eine Kraftstoffeinspritzdüse 38 in den Werkstückgeneigte Bohrungen 102, die zur Spitze 106 (F i g. 4) 25 halter 28 im Tankbehälter 24 in vorbestimmter Lage des Werkstückes 38 zusammenlaufen (Fig. 2). Diese mit ihrem kegelförmigen Teil 96 in den Sitz 92 des Bohrungen 102 besitzen am außen liegenden Ende Werkstückhalters 28 eingesetzt. Danach wird der einen erweiterten Gewindeabschnitt 104. In jede Stößel 34 in Berührung mit der Düse 38 gebracht, Bohrung 102 ist ein Führungsrohr 30 eingeschraubt, um diese in einer genau vorbestimmten Stellung im das zum Führen des Elektrodendrahtes 40 auf die 30 Werkstückhalter 28 festzulegen.
Spitze 106 der Düse 38 hin dient. Alsdann wird die Stange 18 nach oben bewegt, so

Jedes Führungsrohr 30 besteht aus einem innen- daß der Betätigungsteil 70 auf die Rollen 138 trifft

liegenden Rohrabschnitt 108 mit axialer Bohrung und die Kolbenschieber 124 in das Führungsrohr

112 und einem äußeren, in den Werkstückhalter 28 108, 114 hineinschiebt. Dadurch werden die in

eingeschraubten Rohrabschnitt 114 mit abgesetzten 35 Arbeitstellung gebrachten Drahtelektroden 40, die

Bohrungen 118, 122. Der innenliegende Rohr- z. B. aus Wolfram oder Molybdän bestehen und

abschnitt 108 dient dazu, die Drahtelektrode 40 in einen sehr kleinen Durchmesser sowie die erforder-

Richtung auf die Spitze 106 der Kraftstoff einspritz- liehe Querschnittsform, wie z.B. einen ovalen Quer-

xäüse 38 zu führen, die Elektrode 40, falls erforder- schnitt, aufweisen, in den Führungsrohren 108,114

lieh, gerade zu richten und sie zu halten, während 40 vorgeschoben und in Kontakt mit der Spitze 106 der

sie starr im Abstand innerhalb von einigen wenigen Düse 38 gebracht.

eintausendstel Millimetern von der Spitze 106 der Hierauf wird mittels des üblichen elektrischen

Kraftstoffeinspritzdüse 38 gehalten wird. Entladevorganges an genau festgelegter Stelle ein

In dem äußeren Rohrabschnitt 114 wird ein ent- außerordentlich kleinkalibriges Loch, das frei von

sprechend der abgesetzten Bohrung abgestufter « jedem Grat ist, in die Düse eingearbeitet.

Kolben 124 geführt, dessen verjüngter Abschnitt 132 Während des Einarbeitens der Löcher 166 in die

von einer Rückstellfeder 128 umgeben ist. Am außen- Düsenspitze 106 wird dielektrische Flüssigkeit durch

liegenden Ende weist der Kolben 124 eine Rolle 138 den Sitz 92 über Kanal 170 im Werkstückhalter 28

auf, mit der er sich unter der Wirkung der Feder 128 und die Leitungen 82, 84, 86 durch die Pumpe 26 in

ständig an der geneigten Fläche des wannenförmigen 5° Umlauf gebracht.

Betätigungsteils 70 abstützt. Die Kolbenschieber 124 Nachdem die Löcher 166 in die Düsenspitze 106 führen sich mit ihrem inneren, den kleinen Durch- eingearbeitet sind, wird die Stange 18 zurückbewegt, messer aufweisenden Abschnitt 132 im Bohrungs- Hierbei greifen die Klinken 158 wirkungsvoll in die abschnitt 122 und mit ihrem den größeren Durch- Zahnung der Klinkenräder 156 ein und schalten messer aufweisenden Abschnitt 134 in dem Bohrungs- 55 diese weiter, wodurch die Elektrodendrähte 40 eine abschnitt 118 der Zylinderglieder 114. Die Kolben- kurze Strecke in den Führungsrohren 108,114 vorschieber 124 werden daher auf die Kraftstoff- geschoben werden, um den während des Arbeitseinspritzdüse 38 hin bewegt, wenn das Betätigungs- Vorganges durch die elektrische Entladung verteil 70 in Richtung auf den Werkstückhalter 28 hin brauchten Längenabschnitt der Elektrodendrähte zu bewegt wird. 60 ersetzen.

Jeder Kolbenschieber 124 trägt auch Teile einer Der Stößel 34 wird dann angehoben und die fertigschrittweise arbeitenden Vorschubeinrichtung 142 gestellte Düse 38 aus dem Sitz 92 entfernt,
für die Drahtelektroden 40, die aus zwei drehbar auf Für den Fall, daß die Elektroden 40 vor Beginn quer zu einem Schlitz 148 im Kolben 124 ange- eines Arbeitsvorganges ungleich mit ihren Enden ordneten Zapfen 146,152 gelagerten Rädchen 144, 65 vorstehen oder, falls veranlaßt durch einen zusätz-150 (F i g. 3) besteht, die auf ihrem äußeren Umfang liehen Fehler in der Vorschubeinrichtung 142, es zum Erfassen des Elektrodendrahtes 40 kehlförmig sich als notwendig erweist, die Enden der Drahtgeformt und mit Angriffsriefen 154 versehen sind. elektroden 40 alle auf die gleiche wirksame Länge

auszurichten, ist ein abgeänderter Stößel 171 (Fig.5) mit einer entfernbaren Spitze 172 vorgesehen, der drehbar ist. Hierdurch wird es möglich, daß nach dem Entfernen eines fertigen Düsenwerkstückes aus der Bearbeitungsvorrichtung 10 der Stößel 171 in Umdrehung versetzt und in den Werkstückhalter 28 niederbewegt wird, so daß die konische Spitze 172 auf die Elektrodenenden einwirkt und sie auf die erforderliche gleiche Länge ausrichtet. Diese Ausrichtung kann aber auch durch eine leer umlaufende Düse 38 vor Beginn des eigentlichen Arbeitsvorganges bewirkt werden.

Fig. 6 zeigt eine magnetische Vorschubeinrichtung für die Elektrodendrähte mit abgeändertem Führungsrohr 114. Hierbei ist eine magnetische Klemme 178 vorgesehen, die die ihr über eine Rolle 182 zugeleitete Drahtelektrode 40 bei Erregung eines Betätigungssolenoides 184 erfaßt. Letzteres ist an einem Kolben 124 befestigt, der in dem Führungsrohr 114 im Werkstückhalter 28 geführt wird. End- kontakte 194 und 196 steuern das Solenoid 184 in der Weise, daß dieses jedesmal erregt wird, wenn der Kolben 124 sich um einen bestimmten Betrag in das Führungsrohr 114 hineinbewegt, und das Solenoid 184 abgeschaltet wird, wenn der Kolben 124 sich aus dem Rohr um den gleichen Betrag wieder herausbewegt hat. Infolgedessen ergreift die magnetische Klemme 178, wenn sich der Kolben 124 in das Führungsrohr hineinzuschieben beginnt und das Solenoid 184 erregt ist, die Elektrode 40 sicher und bewegt sie mit dem Kolben 124 nach dem Werkstück hin. Nach Beendigung des Bearbeitungsvorganges, wenn der wannenförmige Betätigungsteil 70 abgesenkt ist und der Kolben 124 sich aus dem Rohr 114 unter Einfluß der Feder 128 herausschiebt, wird der Endkontakt 196 geöffnet und damit das Solenoid stromlos. Während des noch verbleibenden Restweges des Kolbens aus dem Rohr wird die Elektrode vom Kolben nicht mitgenommen.

Ferner ist zur Führung, wie F i g. 7 erkennen läßt, ein längsgeschlitztes Teil 190 vorgesehen, das in Verbindung mit Abstandshaltern 191 für Elektroden unterschiedlichen Querschnittes verwendbar ist.

Die abgeänderte Ausführungsform 204 nach F i g. 8 besteht in einer Anzahl von gleichartigen wannenförmigen Betätigungsteilen 206 mit einer ihnen gemeinsamen Stange 210 zum gleichzeitigen Auf- und Abbewegen mit Bezug auf die Werkstückhalter 212 und Führungsrohre 214. Im Gegensatz zu der oben beschriebenen Ausführungsform nach Fig. 1 bewegt sich die Stange 210 während des Arbeitsvorganges von oben nach unten, und entsprechend befinden sich der Werkstückhalter 212 und der Stößel 218 unterhalb des Betätigungsteils 206.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von Löchern sehr kleinen Querschnittes, insbesondere für Kraftstoffeinspritzdüsen durch elektrische Entladungen mittels drahtförmiger Elektroden, die von dem Werkstück gegenüber verschiebbar angeordneten Treibrollen durch ein Führungsrohr geschoben und entsprechend der Elektrodenabnutzung an das eingespannte Werkstück herangeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl drahtförmiger Elektroden um das zylindrische Werkstück herum unter bestimmter axialer Neigung angeordnet und für jede Elektrode ein in der Werkstückauflage in bestimmter Ausrichtung auf das Werkstück zu angeordnetes Führungsrohr vorgesehen ist, daß jedes Führungsrohr auf der dem Werkstück abgewandten Seite in je eine Zylinderbuchse mündet, in der ein die Treibrollen tragender Kolben verschiebbar gelagert ist, und daß alle Kolben entgegen einer Federkraft mittels eines gemeinsamen wannenförmigen Betätigungsteiles von einem Servomotor vorschiebbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibrollen jeder Elektrode in an sich bekannter Weise von einem Schrittschaltwerk angetrieben werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittschaltwerke vor jedem Arbeitsgang die Enden aller Elektroden auf gleiche Wirkungslänge ausrichten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen