DE1577472A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstueckes durch mechanische Abrasion - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstueckes durch mechanische Abrasion

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DE1577472A1 DE19661577472 DE1577472A DE1577472A1 DE 1577472 A1 DE1577472 A1 DE 1577472A1 DE 19661577472 DE19661577472 DE 19661577472 DE 1577472 A DE1577472 A DE 1577472A DE 1577472 A1 DE1577472 A1 DE 1577472A1
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Description

DIPL.-INQ. H. SCHIFFER
Kc^rthT/Baden Ιβ-^ΛΟΙ 1966
LA SOUDURB SU&GTR1QÜE LAHGüEPIÜf Bogie te anon.vmet 8 rue Proudhon. La Platae Saint Denis. Seine St. Denis, Frankreich
Verfahren und Torrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes durch mechanische Abrasion
Durch das englische Patent 602.801 vom 14. April 1945 ist bereits ein mechanisches Bearbeitungsverfahren eines festen Körpers bekannt, das darin besteht,, diesen Körper den schnellen und wiederholten Abriebbewegungen eines Schleifmittels auszusetzen·
Zu diesem Zweck offenbart dieses Patent bereits, wie unter Verwendung eines Werkzeuges mit einer mit einem Schleifmittel versehenen Oberfläche oder mit einem zwi-
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sehen diesem Werkzeug und dem Werkstück vorgesehenen Schleifmittel das Werkzeug an das Werkstück herangeführt und beiden quer sur Heranf Uhrungsrlohtung eine relative Tibrationsbewegung gegeben wird· Biese Vibrationsbewegung kann übrigens geradlinig oder kurvenförmig sein.
Auf diese Weise erreicht man bei beliebiger form des Werkzeuges eine Gestaltung des Werkstückes gemäß der Umrißform dea Werkzeuges.
Obwohl in dieser früheren Lehre vorgesehen ist, das Werkzeug und das Werkstück außerdem in makroskopische Bewegung zueinander zu versetzen, bleibt die Vibrationsrichtung, die die Abschleifwirkung hervorbringt, konstant, was folgenden größeren Nachteil mit sich bringt: die im Werkstück hervorgebrachte form schmiegt sich mit Spiel dem Werkzeug nur in der Vibrationeriohtung an und nicht in einer dazu senkrechten Richtung, in welcher das Spiel sehr gering sein kann. Mit anderen Sorten gesagt, hängt die Abweichung der Werkzeugabmessu&g Im Verhältnis zum Werkstück von der Vibrationsrichtu.t«g ab und die hervorgebrachte Form ist nicht diejenige des Werkzeuges.
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem mechanischen Bearbeitungsverfahren unter Verwendung eines ein Schleifmittel tragenden Werkzeuges entsprechend der beim Werkstück hervorzubringenden Form, welches in parallelen
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ebenen Querschnitten genau die Form des zu bearbeitenden Werkstücke8 aufweist, aber mit Abmessungen, die von denen der Quersonnitte dieses Werkstückes um eine konstante Größe abweichen und löst die Aufgabe, das bekannte Verfahren, hinsiohtlioh der oben angeführten Nachteile zu verbessern.
Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß das Werkstück senkrecht zur Ebene dieser Querschnitte an das Werkzeug gepreßt wird, daß daa Werkzeug im Verhältnis zum Werkstüok parallel zu diesen Ebenen in eine Weohselbewegung yon konstanter Amplitude gebracht wird, insbesondere in eine Vibratlonebewegung, und daß deren Richtung relativ zum Werkzeug und zum Werkstück, die die gleiche Ausrichtung zueinander bewahren, kontinuierlich verla-
gert wird.
Mit anderen Worten gesagt, iet die durch das Werkzeug hervorgebrachte Fora eine vollkommen regelmäßige Erweiterung der form des Werkzeuges· Ba das Werkstück erfindungsgemäß senkreoht zu den Ebenen dieser Querschnitte gegen das Werkzeug gepreßt wird, wird dem Werkzeug im Verhältnis zum Werkstück parallel zu diesen Ebenen eine Weohselbewegung von konstanter Amplitude gegeben, deren Richtung sioh relativ zum Werkzeug und zum Werkstück dauernd verlagert, wobei Werkzeug und Werkstück die gleiche Ausrichtung zueinander behalten· Diese Weohselbewegung ist vorzugsweise eine geradlinige Vibrationsbewegung· Man
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kann die Vibrationsbewegung auch kurvenförmig zur Anwendung bringen, zum Beispiel eine Vibrationsbewegung um eine Torsionsaoh.se herum.
Auf diese Weise wird die Schleifwirkung nacheinander in allen Richtungen der senkrecht zur AndrUckrichtung des Werkstückes an das Werkzeug liegenden Ebene erreicht und genaueste Übereinstimmung der Form (abgesehen von den Abmessungen) zwischen dem Werkzeug und dem bearbeiteten Werkstück erzielt·
Die Vibrationsbewegung kann um ein festes Zentrum erfolgen· Dieses Zentrum kann aber auch vorzugsweise um eine Umlauf bewegung von geriigam Radius vereohoben werden» so daß die Vibrationsbewegung eine planetenradförraige Drehung vollfUhrt» was ermöglicht! indem man den Ursprung und die Amplitude der Vibrationsbewegung entsprechend wählt» die Abmessungen des bearbeiteten Stückes denjenigen des Werkzeugs im Verhältnis anzupassen. Weniger vorteilhaft könnte das Zentrum auch' entsprechend einem beliebigen» ein Symmetriezentrum aufweisenden Verlauf vereohoben werden» zum Beispiel entsprechend einem regelmäßigen Vieleck*
Vorzugsweise ist die Vibrationsebene horizontal» und die senkrechte Vorschubbewegung des Werkstückes und des Werkzeuges zueinander hängt von der Schleifwirkung ab» die zwischen Werkstück und Werkzeug das Vorhandensein eines
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senkrechten Druckes erfordert, der sich manchmal allein schon aus dejü Gewicht ergeben kann. Die Vorschubkraft kann durch die Wirkung von Gewichten» Gegengewichten oder auoh von federn oder Zylindern alt pneumatischem oder hydraulischem Sohub reguliert werden·
Sie folgende Beschreibung zeigt anhand der als nicht einschränkendes Beispiel beigefügten Zeichnungen, wie die Erfindung ausgeführt werden kann» wobei die Besonderheiten» die sich sowohl aus den Zeichnungen als auoh aus der Beschreibung ergeben, selbstverständlich Teil dieser Erfindung sind·
1 ist ein senkrechter Schnitt einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung·
2 stellt einen Schnitt nach der Linie H-II der Pig. I dar·
Das Gestell der in diesen Zeichnungen gezeigten Vorrichtung besteht aus einem Auf spanntisch 1» den ein Unterbau vermitteln» Ständer 3 trägt· Der Auf spanntisch wird Überragt durc'i Säulen 4? die an ihrem oberen Ende duroh eine Verbindungeplatte 5 verbunden sind, an denen ein Sohlitten 6 senkrecht gleitet»
Auf den· Auf spanntisch 1 kann sich ein Teller 7 ver-009838/0278
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schieben, ohne sich zu drehen, d.h. in einer translatorischen Bewegung von begrenzter Reichweite. Zu diesem Zweck ist der Teller 7 auf Kugeln 8 gelagert» welche krensfOraig »wiechen sw·! fliehen Kollwtgen 9 und IO angeordnet sind· Außerdem wird das Drehen dt· Τ·11·γ· 7 durch Federn 11 verhindert» von denen eine jede einerseits an einem am Auf spanntisch 1 fest angebrachten Befestigungspunkt 12 und andererseits an einem Zapfen 15 an der Unterseite des Tellers 7 befestigt ist. In bekannter Weise verhindern diese ungefähr tangential zum !Seiler ausgerichteten federn 11 ein Drehen den Tellers in der einen oder anderen Richtung, je do oh nicht !»eine translator is ehe Verschiebung, wobei der [Deller stets ι;ιχ sich selbst parallel und auf dem Auf spanntisch. 1 gelagert* bleibt»
Οία den Teller parallel su sich selbst zu halten, kann man natürlich auch einen, in an sich bekannter Weise duroh zwei gelenkig miteinander verbundene Parallelogramme gebildeten Pantographen verwenden, oder auch zwei orthogonale Gleit schienen, dii eine fest, die andere in der ersten gleitend, oder je gliche andere bekannte Vorrichtung»
In der Mitte des Teiles 1st ein Kugellager 14 eingelassen, dessen Innenring mit einem konischen Achslager 15 kraftsohlttssig verbuncen ist. Dieses Aohslager ist durch eine Achsechraube 16 tad ein Anschlagstück 17 in einer kegelstumpfförmigen HMse 18 befestigt, die von einem
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senkrechten rechteckigen Rahmen 19 getragen wird· Eine der senkrechten Seitenwände dieses Rahmens ist kraftsohlUeeig verbunden alt eines der beiden feile eines elektromagnetischen Vibrators 2O9 dessen anderes XeIl starr mit einem ,seinerseits an einer Platte 23 befestigten Träger 22 verbunden ist* Der Träger 22 1st in Längsriohtung einstellbar» um die Wahl des Ursprungs der Vibrätionsbewegung im Verhältnis sum Zentrum der Platte 23 zu ermöglichen .
Der Rahmen 19 weist in der Verlängerung der Achse des Vibrators 20 und in einer im Verhältnis bu dieser entgegengesetzten Lage eine felle 24 auf, die in einem ebenfalls an der Platte 23 befestigten Gleitlager 25 gleitet. Anstelle des Gleitlagers 25 können natürlich auch Kugellagerungen vorgesehen werden» um das Verschieben der Welle 24 su erleichtern.
Sie Platte 23 ist durch Schrauben 27 mit einer Nabe 28 verbunden» welohe ein Schneckenrad 29 mit großem Radius trägt. Die Schrauben 27 sind in die entgegengesetzt angeordneten JBlnlaSechlitse 23a der Platte 23 eingelassen, so daß die &csentrisität der Platte im Verhältnis zur Achse des Sohneokenrades 29 beliebig reguliert werden kann· Dae Schneckenrad 29 wird duroh eine Schnecke. 30 angetrieben» welohe ihrerseits duroh den Motor 31 angetrieben wird.
Der aus der Platte 23, der Nabe 28 und dem Schneckenrad 009838/0278
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bestehende Tell der Vorrichtung ist drehbar auf der Grundplatte des Unterbaue 2 gelagert, und awar vermittels eines Längskugellagers 32 und eines Radiallagers 33· Wie in der Zeichnung dargestellt» kann die Nabe 28 für die Übertragung des Stromes auf den Vibrator 20 vermittele Kohlbürsten 34, Schleifringen 35 und Leitung 36 vorgesehen werden.
Dank der auf dem TeHer 7 angebrachten Gewindebohrungen 37 kann man hierauf eine Matrize 38 anbringen» welohe das Bearbeitungswerkzeug darstellt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeisplel weist diese Matrize eine Vertiefung 39 auf» deren Form in vergrößerten Abmessungen der zu erarbeitenden Form des Werkstückes entspricht und deren Innenfläche erodierend wirkt.
Am Sohlitten 6 ist in ähnlioher Welse das zu bearbeitende Werkstück 40 angebracht. Dieses Werkstück kann auB mehr oder weniger hartem Metall, Z0B. Kupfer, Aluminium oder Flußstahl bestehen; es kann auch aus Graphit bestehen, insbesondere für die Herstellung von Elektroden für elektroerosive Bearbeitung.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Wenn der Vibrator 20 in Betrieb gesetzt wird, gibt er dem Rahmen 19 eine diametrale Schwingung relativ zur Platte 23, der seinerseits diese Bewegung auf den Teller 7
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überträgt· Der (hier rund angenommene) !eller vibriert also in einer bestimmten Durchmesser-Richtung,, Aufgrund der Drehung der Schnecke 30 dreht sich jedoch die Vibrationsriohtung gleichmäßig um die Achse dee !Tellers 7, der seine Ausrichtung nicht ändert. Auf diese Weise vibriert die Matrize 38 nacheinander in allen Richtungen der horizontalen Ebeneο
Durch das Gewicht des Schlittens 6 wird das Werkstück 40 gegen diese Matrize 38 gedruckt. Aufgrund dessen wirken die Schiefoberflächen der Vertiefung 39 auf das Werkstück 40 ein» um es dem Abbild der Vertiefung 39 entsprechend zu formen» Das Werkstück 40 wird also entsprechend der Vertiefung 33 bearbeitet, wobei die waagrechten Querschnitte' des Werkstückes 40 zu denen der Vertiefung äquidistante Kurven sind. Ihr Abstand voneinander ist längs des gesamten äußeren Umfanges mindestens gleich der halben und höchstens gleich der ganzen Vibrationsamplitude0 Der zwischen 0,5 und 1 gelegene Bereich der Amplitude hängt vom Ursprung der Vibratiansbewegung relativ zum Zentrum der Platte ab; dieser Bereich kann um die Exzentrizität dieser Platte im Verhältnis zur Aohse der Nabe 28 vergrößert werden.
Die Frequenz der Vib.-'ationsbewegung kann* um einen Anhalt zu geben, zwisohen 1 und 200 Schwingungen/seco liegen» 100 Schwingungen für Betrieb mit normalem Wechsel-
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strom 50 Hertzi die Amplitude der Vitarationebewegung liegt vorteilhafterweise unter 1 mm und die Drehgsschwindigkeit der Platte 23 liegt in der Größenordnung von etwa 50 bis 500 U/min.
Damit das Werkstück 40 eich stärker an die Formmatrize andrückt, kann der !Schlitten 6 durch Gewichte 41 belastet werdenο Umgekehrt kann die Abwärtsbewegung dee Sohlittf/na, um den Druck >:u verringern» durch nach oben driik·· kende Vorrichtung 4.'2 gebremst werden» ZoB. durch federn oder Gegendruck mittels einer Flüssigkeit.
Es versteht sich vm selbst» daß die soeben beschriebenen Ausfuhrungsformen abgewandelt werden können» insbesondere durch Austausch technisch äquivalenter Mittel» ohns deswegen den Rahmen dar vorliegenden Erfindung zu verlassen»
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Claims (4)

(9818/19) M - «τ - Patentansprüche
1. Mechanisches Bearbeitungsverfahren unter Verwendung eines ein Schleifmittel tragenden Werkzeuges entsprechend der beim WerkstUok hervorzubringenden Form, welohes in parallelen ebenen Querschnitten genau die Form des Werkstückes aufweist; aber mit Abmessungen» die von denen der Querschnitte dieses Werkstückes um eine konstante Größe abweichen»
dadurch gekennzeichnet»
daß das Werkstück (40) senkrecht zur Ebene dieser Quer· schnitte an das Werkzeug (38) gepreßt wird» daß das Werkzeug im Verhältnis zum Werkstück parallel zu diesen Ebenen in eine Wechselbewegung von konstanter Amplitude gebracht wird» insbesondere in eine Vibrationsbewegung» und daß deren Richtung relativ zun. Werkzeug und zum WerkstUok» die die gleiohe Ausrichtung zueinander bewahren» kontinuierlich verlagert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet» daß die Vibrationsebene waagrecht liegt und die Vorschubbewegung senkrecht verläuft.
3· Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubbewegung des Werkstückes und des Werkzeuges zueinander durch das Eigengewicht erfolgt.
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4. Verfahren nach Anspruch 1» daduroh gekennseiohnet» daß der Ursprung der Vibrationsbewegung relativ sum Rotationezentrum der Tibrationebewegung einstellbar 1st.
5, Verfahren naoh Anspruch 1* daduroh gekennzeichnet» daß das RotationsZentrum der Vibrationsbewegung einen Kreis beschreibt·
6« Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene naoh den Ansprüchen 1 bis 5» daduroh gekennzeichnet! daß diese eine durch Rot nt ion angetrieben« Platte (23) als Träger für eine Vibrationsvorrichtung (20) aufweist, die Über ein lager mit einem nicht drehbaren» aber parallel zu sich selbst versohiebbaran Teller (7) verbunden ist«
7· Vorrichtung naoh Ane>ruoh 6» daduroh gekennzeichnet» daß der auf Kugeln (8) gelagerte Teller (7) duroh gegenüberliegende) Federpaare (11)» deren eines Ende mit dem Teiler (7) vnd das anders mit einem Befestigungepunkt (12) verbunden ist undrehbar gehalten ist» wobei die beiden federn eines gleichen Paares tangential in entgegengesetzter Richtung auf den Teller Hinwirken.
6· Vorrichtung naoh nspruch 6, daduroh„gekennzeichnet» daßj die: Vibrations verdichtung!f(ßo) als elektromagnetischer Vibrator (20) auiiebiliet ist! der einerseits an der Plaii
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te (23) befestigt und andererseits duroh ein radial duroh ein Gleitlager (25) geführtes bewegliches !Teil (24) abgestützt ist.
9· Vorriohtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet» daß die Halterung des festen Seils der Vibrationsvorrichtung (20) relativ zum Gestell in diametraler Riohtung über eine der Vibrationsamplitude entsprechende Entfernung einstellbar istο
ΙΟ« Vorriohtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet* daß die Lage der Platte (23) auf seinem Hotationsantriebsmittel (28 bis 3D einstellbar 1st·
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