DE1577080C

DE1577080C - Two-stage process for the manufacture of molded pieces

Info

Publication number: DE1577080C
Application number: DE19661577080
Authority: DE
Inventors: Anatoly I Moskau Aronow
Original assignee: Expenmentalnij nautschno issledo watelskij Institut metalloreschuschtschich stankow, Moskau
Priority date: 1966-03-05
Filing date: 1966-03-05
Publication date: 1973-05-30

Description

Die Erfindung betrifft ein zweistufiges Verfahren zum Herstellen von Formstücken mit aus einer Richtung von einer Gegenform abdeck- oder ausfüllbarer Oberfläche durch Werkstoffabtragen, ausgehend von einem Modell, von dem zunächst eine Negativform und danach von dieser Negativform das endgültige Formstück hergestellt wird, wobei eine relative Verschiebung von Modell zu Negativform bzw. Negativform zu Formstück in mit der Abdeckrichtung übereinstimmender Richtung und mindestens bei einem Verfahrensschritt auch in Querrichtung unter Parallelhaltung erfolgt.The invention relates to a two-stage method for producing molded pieces from one direction from a counter-form that can be covered or filled by removing material, starting from a model from which first a negative form and then from this negative form the final one Form piece is produced, with a relative shift from model to negative shape or negative shape to fitting in the same direction as the cover direction and at least one The process step is also carried out in the transverse direction while keeping it parallel.

Es sind Verfahren zum Herstellen von Formstücken bekannt, bei denen die Formstücke durch Gießen in eine Sand- oder Metallform hergestellt werden. Diese Form bzw. diese als Werkzeug dienende Form wird durch Nacharbeiten eines Modells des zu fertigenden Formstückes erzeugt, wobei das Modell formmäßig die genaue Gestalt des zu fertigenden Formstückes hat, seine Maße jedoch berichtigt sind, um verfahrenstechnisch bedingte Maßänderungen der Form durch Quell- oder Schwunderscheinungen in Betracht zu ziehen, die bei der Fertigung der als Werkzeug dienenden Form und des zu fertigenden Formstückes auftreten. Solche Maßänderungen werden durch Quellen oder durch Schwinden des Formstückmaterials beim Gießen bewirkt.There are known methods for producing fittings, in which the fittings by Pouring can be made in a sand or metal mold. This form or this one serving as a tool Form is generated by reworking a model of the molded piece to be manufactured, with the Model has the exact shape of the molded piece to be manufactured, but corrects its dimensions are to process dimensional changes in the form due to swelling or shrinkage phenomena to take into account that in the manufacture of the mold serving as a tool and the one to be manufactured Form piece occur. Such dimensional changes are caused by swelling or shrinking of the molding material causes when pouring.

Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß es unmöglich ist, als Ausgangsmodell das Musterstück des fertigen Formstückes oder das Formstück selbst zu verwenden. Infolgedessen muß das Modell sowohl zu Beginn eines Herstellungsvorganges sowie auch in denjenigen Fällen, in denen das Modell durch vielfache Verwendung irgendwelche Veränderungen erleidet, d. h. wenn es abgenutzt ist, wiederholt besonders hergestellt werden.A disadvantage of this known method is that it is impossible to use the To use a sample of the finished fitting or the fitting itself. As a result, it must Model both at the beginning of a manufacturing process and in those cases in which the Model undergoes any changes as a result of multiple use, i. H. when it's worn out, repeatedly specially made.

Es ist auch bekannt, Formstücke gemäß der französichen Patentschrift 1 379 623 in einem zweistufigen Verfahren mit aus einer Richtung von einer Gegenform, dessen Arbeitsfläche annähernd der erforderlichen Oberflächenform des Werkstückes entspricht, abdeck- oder ausfüllbarer Oberfläche durch mechanische Bearbeitung und Werkstoffabtragung herzustellen, ausgehend von einem Modell, von dem zunächst eine Negativform und danach von dieserIt is also known to produce fittings according to French patent 1,379,623 in a two-stage Method with from one direction of a counter-form, the working surface of which approximates the required Surface shape of the workpiece corresponds, coverable or fillable surface to produce mechanical machining and material removal, starting from a model from which first a negative form and then from this one

ίο Negativform das endgültige Formstück hergestellt wird, wobei eine relative Verschiebung von Modell zu Negativform bzw. Negativform zu Werkstück in mit der Abdeckrichtung übereinstimmender Vorschubrichtung und mindestens bei einem Verfahrensschritt auch eine formgebende krummlinige Schwingbewegung in Querrichtung unter Parallelhaltung erfolgt, wobei die Form und die Ausmaße des Formstückes unter Berücksichtigung der Notwendigkeiten der Erzeugung von Schwingungsbewegungen gewählt werden.ίο negative mold made the final fitting is, with a relative shift from model to negative shape or negative shape to workpiece in with the direction of cover coinciding with the direction of advance and at least in one process step there is also a shaping curvilinear swinging movement in the transverse direction while keeping it parallel, the shape and dimensions of the molding taking into account the necessities the generation of vibratory movements can be selected.

Nach diesem Verfahren ist das erzeugte Formstück dem Musterstück ähnlich, da es formmäßig die Gestalt desselben aufweist; dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß das erzeugte Formstück nicht maßgenau dem Musterstück entspricht, so daß ein derartiges zweistufiges Verfahren lediglich für die Herstellung solcher Formstücke verwendbar ist/für die keine absolute Maßgenauigkeit in bezug auf das Musterstück erforderlich ist oder die lediglich zu künstlerischen Zwecken verwendet werden sollen und bei denen wohl eine ähnliche Gestalt, jedoch keine absolute Maßgenauigkeit in Bezug zum Musterstück benötigt wird.After this process, the shaped piece produced is similar to the sample piece, since it has the shape of the shape has the same; However, this method has the disadvantage that the molded piece produced does not correspond exactly to the sample, so that such a two-step process only for the Manufacture of such shaped pieces can be used / for which there is no absolute dimensional accuracy with regard to the Sample is required or which are only to be used for artistic purposes and which probably have a similar shape, but no absolute dimensional accuracy in relation to the sample is needed.

Es ist auch gemäß der französischen Patentschrift 1 420 882 ein Verfahren bekannt, bei dem die Formstücke mit einer in einer Richtung von einer Gegenform abdeck-oder ausfüllbaren Oberfläche durch elektroerosive Bearbeitung und Werkstoffabtragung hergestellt werden. Bei diesem Verfahren, bei dem desgleichen Form und Ausmaße, des herzustellenden Formstückes unter Berücksichtigung der Notwendigkeiten hinsichtlich der Erzeugung der elektroerosiven Bearbeitungsabtragung gewählt werden, ist es nicht· möglich, dem Musterstück maßgerecht entsprechende Formstücke zu erhalten.It is also known from French patent specification 1 420 882 a method in which the shaped pieces with a surface that can be covered or filled in one direction by a counter-mold by means of electrical discharge machining Machining and material removal are produced. In this process, in the same Shape and dimensions of the molded piece to be produced, taking into account the needs be selected with regard to the generation of the electrical discharge machining removal, it is not It is possible to obtain shaped pieces that match the sample piece.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein technologisches Verfahren zu schaffen, welches es ermöglicht, unter Anwendung bisher bekannter Bearbeitungsverfahren, ohne zusätzlicher Verfahrensschritte, Werkstücke von komplizierter Form zu erhalten, welche in Bezug zum Musterstück absolut maßentsprechend sind, so daß es ermöglicht wird, als Modell das Musterstück oder gegebenenfalls ein bereits aus einer vorherigen Herstellungsserie stammendes Formstück zu verwenden, ohne genötigt zu sein, ein korrigierte Maße aufweisendes Modell anfertigen zu müssen.The invention is based on the object of creating a technological method which makes it possible using previously known processing methods, without additional process steps, Obtain workpieces of complicated shape which are absolute in relation to the sample are dimensionally appropriate, so that it is possible to model the sample or possibly an already to use a fitting from a previous production series without being required, having to make a corrected-sized model.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß das Werkstoffabtragen elektroerosiv oder vibrationsmechanisch erfolgt und beim zweiten Verfahrensschritt die technologisch bedingten Maßabweichungen gegebenenfalls vermehrt um die durch die relativen Verschiebungen in Querrichtung erzeugten Maßändejungen auf jeweils die gleichen Werte eingestellt werden, die sich nach der Durchführung des ersten Verfahrensschrittes zwischen der Negativform und dem zu fertigenden Formstück ergeben kann.The object is achieved in that the material is removed electroerosively or mechanically by vibration takes place and in the second process step the technologically-related dimensional deviations, if applicable increased by the dimensional changes generated by the relative displacements in the transverse direction can be set to the same values as after the first Process step between the negative mold and the molded piece to be produced can.

Es ist günstig, dieses erfindungsgemäße Verfahren j zum Herstellen graphitisierter Elektroden anzu- ! wenden.It is advantageous to use this method according to the invention for the production of graphitized electrodes. ! turn.

i Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber j den bekannten Verfahren den Vorteil auf, daß auf ; einfache und unkomplizierte Weise Formstücke von j komplizierter Form hergestellt werden können, die genau maßgerecht dem Musterstück entsprechen, ohne daß zusätzliche Verfahrens- oder Bearbeitungsschritte erforderlich sind, wobei als Modell das Musterstück oder ein in · einem vorherigen Herstellungsvorgang bereits hergestelltes Formstück verwendet werden kann.The method according to the invention has the advantage over the known methods that ; simple and uncomplicated way fittings of j complicated shape can be made, the correspond exactly to the size of the sample, without the need for additional process or processing steps, with the model being the Sample piece or a molded piece already produced in a previous manufacturing process is used can be.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigtIn the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown. It shows

Fig. 1 (a, b, c) einzelne Verfahrensstufen bei der Herstellung eines Formstückes,Fig. 1 (a, b, c) individual process stages in the production of a molded piece,

F i g. 2 einen Querschnitt durch ein Musterstück ! einer Elektrode und durch ein Profilschneidwerk- ¹ zeug,F i g. 2 a cross section through a sample! an electrode and generating by a Profilschneidwerk- ^1,

F i g. 3 die Profilerzeugung der Elektrode (des Formstückes) undF i g. 3 the profile generation of the electrode (of the shaped piece) and

, F i g. 4 die Berichtigung der Maße einer Gießform um das Schwundmaß., F i g. 4 the correction of the dimensions of a casting mold by the amount of shrinkage.

Die Herstellung von graphitisierten Elektroden für elektroerosive Bearbeitung erfolgt in zwei Stufen. In der ersten Stufe wird ein Profilschneidwerkzeug 1 (F i g. 1 a, 2, 3, 4) durch räumliches Nacharbeiten der negativen Form des Modells mit Hilfe des Elektro-Erosionsverfahrens hergestellt. Als Modell dient hierbei ein Musterstück 2 (F i g. 1 b, 2) des fertigen Formstückes oder auch das Formstück selbst. In der zweiten Stufe wird das Formstück 3 (F i g. 1 c, 3) durch ein räumliches vibrationsmechänisch'es Nacharbeiten der negativen Form des in der ersten Stufe gefertigten Profilschneidwerkzeuges 1 hergestellt.The manufacture of graphitized electrodes for electrical discharge machining takes place in two stages. In the first stage, a profile cutting tool 1 (Fig. 1 a, 2, 3, 4) is produced by spatially reworking the negative shape of the model using the electro-erosion process. A sample piece 2 (Fig. 1 b, 2) of the finished fitting or the fitting itself serves as a model. In the second stage, the fitting 3 (Fig. 1 c, 3) is vibrated mechanically by a spatial Reworking the negative shape of the profile cutting tool 1 manufactured in the first stage.

In der ersten Stufe kann als Musterelektrode, d. h.In the first stage, as a pattern electrode, i. H.

als Musterstück 2 sowohl eine graphitisierte als auch eine durch Pressen, Metallisieren oder Gießen in eine Form erzeugte Metallelektrode verwendet werden, für deren elektroerosive Bearbeitung die neu zu fertigenden graphitisierten Elektroden bestimmt sind.as sample 2 both a graphitized and a metal electrode produced by pressing, plating or casting into a mold is used, The new graphitized electrodes to be manufactured are intended for their electrical discharge machining.

ίο Das elektroerosive Nacharbeiten der Musterstückelektrode 2 erfolgt auf einer Elektroerosionsmaschine, in der der von einer Gegenform abdeckbaren Elektrode ein Vorschub in Richtung der Abdeckrichtung bzw. in Richtung des Werkstückrohlings und auch eine Verschiebung in seitlicher Querrichtung (Fig. 2, durch Pfeile gekennzeichnet) erteilt wird. Das Ergebnis dieses Arbeitsganges ist die Herstellung des Profilschneidwerkzeuges 1, das für die zweite Stufe erforderlich ist und eine räumliche negative Nachbildung der verwendeten Elektrode darstellt. Das Profilwerkzeug besitzt an der erodierten Oberfläche mikroskopische Unebenheiten, die Schneideigenschaften aufweisen. Die Abmessungen der mittels des Profilschneidwerkzeuges 1 erhaltenen Nachbildung weichen auf jeder Seite von den Maßen der Ausgangselektrode, d. h. des Musterstückes 2, um ein Maß κ ab. Die Größe α dieser Abweichung ist gleich der Summe der seitlichen Querverschiebungen der Musterstückelektrode 2 während der Bearbeitung und eines verfahrenstechnisch bedingten Spieles, das von der vorgegebenen Bearbeitungsart abhängig ist.ίο The electroerosive reworking of the sample electrode 2 takes place on an electroerosion machine, in which the electrode, which can be covered by a counter-mold, is given a feed in the direction of the covering direction or in the direction of the workpiece blank and also a displacement in the lateral transverse direction (Fig. 2, indicated by arrows) . The result of this operation is the production of the profile cutting tool 1, which is required for the second stage and represents a spatial negative replica of the electrode used. The profile tool has microscopic bumps on the eroded surface, which have cutting properties. The dimensions of the replica obtained by means of the profile cutting tool 1 differ on each side from the dimensions of the output electrode, ie of the sample piece 2, by a dimension κ . The size α of this deviation is equal to the sum of the lateral transverse displacements of the sample piece electrode 2 during processing and a process-related game that is dependent on the specified type of processing.

In der nachstehenden Tafel ist die Abhängigkeit des Spieles von der Stromstärke angegeben.The table below shows how the play depends on the current strength.

Stromstärke in A Tafel
30Amperage in A table
30th

5050

7070

100100

Spiel in mm 0,2 0,25 0,38 0,43 0,45 0,46Clearance in mm 0.2 0.25 0.38 0.43 0.45 0.46

In den meisten Fällen ist es zweckmäßig, vor der zweiten Stufe die Stirnfläche 4 (F i g. 1 a) des erzeugten Profilschneidwerkzeuges 1 feilenartig aufzuhauen. Dies wird durch elektroerosives räumliches Nacharbeiten der Oberfläche 4 des Profilschneidwerkzeuges 1 durch Erzeugen zahlreicher paralleler Rillen erreicht. Das Nacharbeiten wird in zwei Arbeitsgängen durchgeführt, während des zweiten Arbeitsganges wird das Werkzeug 1 um 90° hinsichtlich der Stellung gedreht, die es im ersten Arbeitsgang eingenommen hat. Die beschriebene Rillenbildung ist nicht unbedingt erforderlich, es wird damit jedoch eine bedeutende Erhöhung der Leistungsfähigkeit in der nachfolgenden zweiten Stufe erzielt.In most cases, it is useful, before the second stage, the end face 4 (Fig. 1 a) of the generated Cut the profile cutting tool 1 like a file. This is done by means of electrical discharge machining the surface 4 of the profile cutting tool 1 achieved by creating numerous parallel grooves. The reworking is carried out in two work steps, during the second work step the tool 1 is rotated by 90 ° with respect to the position it assumed in the first operation has. The grooving described is not absolutely necessary, but it becomes an important one Increase in performance achieved in the subsequent second stage.

In der zweiten Stufe wird das graphitisierte Material, das als Formstückmaterial dient, einer vibromechanischen Bearbeitung mit dem in der ersten Stufe erzeugten Profilschneidwerkzeug 1 unterworfen. Dieser Vorgang wird auf einer Maschine durchgeführt, in der dem Profilschneidwerkzeug 1 eine Vorschubbewegung in mit der Abdeckrichtung übereinstimmender Richtung des Formstückrohlings 3 und eine kreisförmige Bewegung in einer senkrecht zur Vorschubrichtung liegenden Bewegungsebene erteilt wird. Infolgedessen erhält die Elektrode (die das Formstück darstellt) in den senkrecht zur Vorschubrichtung stehenden Querschnittsebenen einen Umriß 5 (F i g. 3), der im gleichen Abstand vom Umriß des entsprechenden Querschnitts des Profilschneidwerkzeuges 1 liegt. Der Radius r der kreisförmigen Bewegungsbahn 6 wird so gewählt, daß die Summe der seitlichen Verschiebung und des verfahrenstechnisch bedingten Spiels (die Größe &) während der ersten Stufe gleich der Summe des Halbmessers der kreisförmigen Bewegungsbahn 6 und des verfahrenstechnisch bedingten Spiels in der zweiten Stufe ist; als Ergebnis der zweiten Stufe wird ein fertiges Formstück 3 (eine graphitisierte Elektrode für elektroerosive Bearbeitung) erhalten, die in bezug auf Gestalt und Abmessungen genau der Ausgangselektrode (dem Musterstück 2) entspricht.In the second stage, the graphitized material, which serves as molding material, is subjected to vibromechanical processing with the profile cutting tool 1 produced in the first stage. This process is carried out on a machine in which the profile cutting tool 1 is given a feed movement in the direction of the blank 3 that corresponds to the covering direction and a circular movement in a plane of movement perpendicular to the feed direction. As a result, the electrode (which represents the shaped piece) has an outline 5 (FIG. 3) in the cross-sectional planes perpendicular to the feed direction, which is at the same distance from the outline of the corresponding cross-section of the profile cutting tool 1. The radius r of the circular trajectory 6 is chosen so that the sum of the lateral displacement and the procedural play (the size &) during the first stage is equal to the sum of the radius of the circular trajectory 6 and the procedural play in the second stage ; as a result of the second stage, a finished shaped piece 3 (a graphitized electrode for electrical discharge machining) is obtained, which corresponds exactly in terms of shape and dimensions to the output electrode (the sample piece 2).

Das Verfahren kann eine ganze Reihe von Änderungen aufweisen. Insbesondere braucht der Elektrode in der ersten Stufe keine Bewegung auf einer kreisförmigen Bewegungsbahn erteilt zu werden. In diesem Falle ist die Größe der seitlichen Verschiebungen während der ersten Stufe gleich Null, und daher muß die Summe des Halbmessers der kreisförmigen Bewegungsbahn und des seitlichen Spiels in der zweiten Stufe nur gleich dem in der ersten Stufe vorhandenen Spiel sein.The process can have a number of changes. In particular, the electrode needs In the first stage, no movement on a circular trajectory is given. In in this case the amount of lateral displacements during the first stage is zero, and therefore must be the sum of the radius of the circular trajectory and the lateral play in the second level only be the same as the game in the first level.

Während der zweiten Stufe kann an Stelle der Bearbeitung mittels eines Profilwerkzeuges 1 unter Verschiebung desselben auf einer kreisförmigen Bewegungsbahn 6 eine Ultraschallbearbeitung mittels des erwähnten Werkzeuges treten.During the second stage, instead of machining by means of a profile tool 1 with displacement same on a circular trajectory 6 ultrasonic machining by means of the the mentioned tool.

An Stelle von Verschiebungen längs einer kreisförmigen Bewegungsbahn kann auch eine Hin- und Her-Instead of shifting along a circular one Movement path can also be a back and forth

bewegung in Richtung aller drei Koordinaten treten. Diese Bewegungen können unter unterschiedlichen Gesetzen ausgeführt werden, und wenn es erforderlich ist, um den Kegel- und den Neigungswinkel zu ändern, können dem Modell auch noch winkelförmige Schwingungen in bezug auf das Profilschneidwerkzeug 1 oder dem Profilschneidwerkzeug 1 in bezug auf das Formstück 3 erteilt werden. Durch eine entsprechende Auswahl der Bewegungen können beispielsweise die Abmessungen des Profilschneidwerkzeuges um unterschiedliche Werte in verschiedenen Richtungen vergrößert werden,, wenn als Werkzeug für das Modell 2 eine Gießform dient. Auf diese Weise wird das Gußstückschwundmaß ausgeglichen. movement in the direction of all three coordinates. These movements can take different forms Laws are executed, and when it is necessary to adjust the taper and the inclination angle change, the model can also have angular vibrations with respect to the profile cutting tool 1 or the profile cutting tool 1 with respect to the molding 3. By a Appropriate selection of the movements can, for example, be the dimensions of the profile cutting tool enlarged by different values in different directions, when used as a tool a casting mold is used for model 2. In this way, the casting shrinkage is compensated.

Die Größe der Wärmeausdehnung verschiedener Abschnitte des Gußstückes 7 (Fig. 4) ist proportional den linearen Abmessungen A und B in den entsprechenden Abschnitten, d. h., in allen Richtungen werden die Maße um α und b vergrößert. Die Maßvergrößerungen sind gleich dem Produkt aus dem Schwundmaßkoeffizienten und den Ausgangslängen ίο des Formstückes in diesen Richtungen. In letzterem Falle verläuft die Bewegung längs einer Bewegungsbahn 8, die dem um das Schwundmaß verringerten Profil 9 des Gußstücks 7 entspricht.The magnitude of the thermal expansion of different sections of the casting 7 (FIG. 4) is proportional to the linear dimensions A and B in the corresponding sections, ie the dimensions are increased by α and b in all directions. The increases in size are equal to the product of the shrinkage coefficient and the initial lengths ίο of the fitting in these directions. In the latter case, the movement runs along a movement path 8 which corresponds to the profile 9 of the casting 7 reduced by the amount of shrinkage.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Two-step process for the production of shaped pieces with · from one direction from one Counter-shape surface that can be covered or filled by removing material, starting from a Model of which first a negative form and then from this negative form the final one Form piece is produced, with a relative shift from model to negative form or Negative shape to molding in the same direction as the cover direction and at least in one process step also takes place in the transverse direction while maintaining parallel, thereby characterized in that the material is removed by electroerosion or mechanical vibration and in the second process step, the technologically-related dimensional deviations, if applicable increased by the dimensional changes generated by the relative displacements in the transverse direction can be set to the same values after the execution of the first process step between the negative mold and the molded piece to be produced to have!

2. Application of the method according to claim 1 for producing graphitized electrodes.