DE1961676C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung einer aus gehärtetem Stahl bestehenden Walze mittels Elektroerosion - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ine Vorrichtung zur Bearbeitung einer aus gehärtetem tahl bestehenden Walze mittels Elektroerosion, wobei ie Walze um ihre Achse rotiert.

Von allen Metallblechen erfordern Stahlbleche die roßte Sorgfalt bei der Bearbeitung der Oberfläche. )ie Oberfläche des Bleches, die ein helles und glattes Lussehen aufweisen soll, kann beispielsweise dadurch rzeugt werden, daß die letzte Walze des Walzwerkes elbst auf Hochglanz poliert wird. Bei den Blechen ann auch eine mattierte oder etwas rauhe Oberfläche rwünscht sein, damit die Bleche beim Zusammenstaeln nicht aneinander haften bleiben und eine bessere Unterlage für einen Farbauftrag bilden. In jedem Fall liegt aber ein besonderer Nachteil vor in Gestalt von groß-üächigen Welligkeiten, die in außerordentlkh kleinen Abweichungen in der Dicke der Bleche bestehen. Solche Abweichungen können mit Meßeinrichtungen nicht ohne Schwierigkeiten ermittelt werden, sie können aber unter gewissen Beleuchtungsbedingungen ohne weiteres als Oberflächenmängel nachgewiesen werden.

Die Aufgabe, Abweichungen von der Planarität gewalzter Bleche zu verhindern, ist nicht neu. Wenn der Mittelteil einer gegebenen zylindrischen Walze bei dem gewählten Wälzendruck ausweicht, so muß die Walze leicht tonnenförmig ausgeführt sein, derart, daß der Durchmesser der Walze von den Enden aus zur Mitte allmählich größer wird.

Die tonnenförmige Gestalt der Walze kompensiert das Ausweichen während des Walzens, so daß die Ebenheit der gewalzten Fläche aufrechterhalten bleib». Die besten Bearbeitungsergebnisse werden durch die Verwendung von Walzen mit genauen Abmessungen erzielt und zu diesem Zweck wird die Walze nach dem Härten mit einer Präzisionsschleifmabchine bearbeitet, die einen wandernden Schleifkopf oder einen wandernden Tisch aufweist

Es zeigt sich, daß immer noch kleine Welligkeiten nach sämtlichen Bearbeitungsgängen zum Beseitigen von Oberflächenmängeln zurückbleiben. Diese geringen, jedoch deutlich bemerkbaren Dickenschwankungen werden verursacht von Unrundheiten axial und umfangsmäßig verteilter tief gelegener Bezirke in den Schlußbearbeilungswalzen. Diese Abweichungen sind offenbar bisher die fast unvermeidliche Folge der hohen Reaktionskräfte zwischen dem Werkzeug und der Walze bei der Schlußbearbeitung der Walze. Bei einer drehbankartigen Präzisionsschleifmaschine beispielsweise kann die angetriebene Schleifscheibe mit der einen Kante bei dem Lauf längs der Walze zu tief eindringen, wobei an der Walze ein wendelartig verlaufender tiefer Bezirk zurückbleibt

Jedes Ausweichen als Folge der beim Schleifen erzeugten hohen Reaktionskräfte kann zu einer geringen Fehlausrichtung der Schleifscheibe führen, wobei an der Walze unerwünschte tiefer gelegene Bezirke erzeugt werden. Auch eine unterschiedliche Härte der zu bearbeitenden Walze kann zu veränderlichen Reaktionskräften während der Bearbeitung führen und damit zu intermittierenden tiefer gelegenen Bezirken. Eine Herabsetzung der Reaktionskraft durch Vermindern der Schnittiefe oder der SchliUengeschwindigkeit stellt eine mögliche Alternative dar, jedoch muß dafür eine sehr stark erhöhte Bearbeitungszeit in Kauf genommen werden.

Bei Abweichungen von der Rundheit der Walze gehen alle Vorteile einer besonderen Oberflächenbearbeitung der letzten Walze verloren, ganz gleich wie hoch die Güte der Oberfläche ist. So kann beispielsweise eine fertige Walze mit einem Sandstrahlgebläse bearbeitet werden, um das Blech mit einer mattierten Oberfläche zu versehen. Hierbei ändern sich jedoch nicht die Abmessungsschwankungen an der Walze und demzufolge auch nicht die Dickenschwankungen der damit bearbeiteten Bleche, so daß die matten Flächen der dickeren Stellen der Bleche beim Pressen in einer Preßform wieder ausgeglättet bzw. zerstört werden.

Nun ist es zwar aus der US-PS 31 49 218 grundsätzlich bekannt, die Oberfläche einer Stahlwalze mittels eines elektroerosiven Verfahrens zu bearbeiten, doch

Ij.

befaßt sich dieser Stand der Technik mit der Herstellung von Gesenken und Rohrreduzierwalzen, wobei die hier angesprochenen Unrundheiten und Abweichungen von der Sollform absolut vernachikssigbar sind

Aus der US-PS 30 42 789 ist es weiterhin bekannt, zylindrische rotierende Werkstücke durch eine flache, parallel zur Werkstückachse angeordnete Elektrode am Umfang zu bearbeiten. Auch bei diesem Stand der Technik handelt es sich nicht um die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problematik der Beseitigung von geringsten Abweichungen von der Sollform.

Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung einer aus gehärtetem Stahl bestehenden Walze mittels elektrischer Entladung zu schaffen, wobei bei der Endbearbeitung der Walzen eine vollkommene Rundheit erreicht werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zur Walzenachse eine langgestreckte Elektrode angeordnet wird, daß die Elektrode zunächst unter Verwendung der rotierenden Walze als Werkzeug auf deren Umriß zugerichtet wird und daß die elek'troerosive Endbearbeitung der Walze durch die Elektrode mit solchen Verfahrensparametern erfolgt, die eine ausreichend große Oberflächenrauhigkeit ergeben.

Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine um ihre Acnse drehbare: Lagerung für die Walze mit einem Antrieb, durch eine langgestreckte, parallel zur Werkstückachse angeordnete Elektrode, durch eine Vorschubsteuerung zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Spaltes zwischen Elektrode und Walzenumfangsfläche, durch eine Zuleitung dielektrischer Flüssigkeit zum Spalt und eine Auffangwanne und durch einen Generator für Hoch-Spannungsentladungen im Spalt.

Die Erfindung verbessert also die Schlußbearbeitung der be'm Kaltwalzen von Blechen verwendeten letzten Walzen, und zwar mittels elektrischer Entladungen in einer drehbankähnlichen Maschine und mittels einer walzenlangen Elektrode. Die hochgelegenen Stellen der Walze formen die Elektrode entweder durch mechanische oder elektrische Zurichtung, wobei später von der Walze durch elektrische Entladung Material bis zur Höhe der die geringste Höhe aufweisenden Walzenteile entfernt wird, so daß eine vollkommen kreisrunde Walze erzeugt wird, und wobei die für die Schlußbearbeitung der Bleche vorgesehenen Walzen gleichzeitig mit einer vergüteten Obei fläche versehen werden.

Machstehend wird die vorliegende Erfindung im einzelnen erläutert In den Zeichnungen ist die

F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Walzgerüstes mit zwei Walzen zum Kaltwalzen von Stahlblechen, .

Fig.2 eine Draufsicht auf eine drehbankähnhche herkömmliche Schleifmaschine zum Präzisionsschleifen von Walzen aus gehärtetem Stahl, die bei dem Walzwerk nach der F i g. 1 verwendet werden,

F i g. 3 eine vergrößert gezeichnete Darstellung die die Umfangsfläche der bei der Maschine nach der F i g. 2 verwendeten Schleifscheibe und deren Tendenz zeigt, sich mit der einen Kante in die Oberfläche der Walze »einzugraben«,

Fig.4 eine Seitenansicht einer mit der Schleifmaschine nach der F i g. 2 bearbeiteten Walze, wobei durch den Kantenschleifeffekt an der Walze entgegengesetzte wendelartige Vertiefungen erzeugt werden, F i g. 5 ein stark vergrößert gezeichneter Ausschnitt aus dem Profil eines Teiles der Walzenoberfläche nach der F i g. 4 bis zu einer den größten Radius aufweisenden Bezugslinie,

F i g. 6 eine Draufsicht auf eine kombinierte Schleifmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 7 eine Draufsicht auf eine ähnliche Doppelschleifmaschine,

F i g. 8 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete Darstellung einer Vorrichtung zur Walzen-Bearbeitung mit Hilfe von elektrischen Entladungen,

F i g. 9 eine halbschematische schaublildliche Darstellung der elektrischen und hydraulischen Einrichtungen der Maschine nach der F i g. 8,

Fig. 10 eine Draufsicht auf einen Teil der einreihigen Elektrodenanordnung bei der Maschine nach der F i g. 8 und die

F i g. 11 eine Draufsicht auf eine zweireihige Elektrodenanordnung.

Die F i g. 1 zeigt in schaubildlicher Darstellung ein Beispiel für ein Walzgerüst 20 mit zwei Walzen als letzte Stufe eines Kaltwalzverfahrens zum Walzen von Stahlblechen. Die beiden Walzen 21 und 22 werden angetrieben und reduzieren die Dicke des zwischen den Walzen hindurchgeleiteten Stahlbleches 23. Die Walze ist tonnenförmig ausgeführt, wie bei solchen Walzwerken üblich, so daß der Durchmesser in der Mitte der Walze etwas größer ist als an den Enden der Walze. Die Aufgabe, deren Lösung von der Erfindung aufgezeigt wird, ist die gleiche für Walzen mit verschieden stark ausgeprägten tonnenförmigen Profil. Da das an der Walze gewünschte Profil sehr nahe an der Geradlinigkeit liegt und beim Walzen geradlinig sein soll, so wird in dieser Beschreibung des Profil der Walze als geradlinig bezeichnet Abgesehen von den erfindungsgemi?3 bearbeiteten Oberflächen sind die Walzen und das Walzengerüst von d«;r herkömmlichen Ausführung

F i g. 2 zeigt eine herkömmliche Maschine für die Schlußbearbeitung von Walzen aus gehärtetem Stahl. Es handelt sich um eine Präzisionsschleifmaschine 33 mit e»nem Drehbankbett, wobei die zu bearbeitende Walze 34 am Spindelstock 35 und am Reitstock 3ö auf Spitzen axial gelagert ist. Ein Schlitten 40 ist auf zwei längs der Maschine verlaufenden Führungsschienen 39 gelagert. Eine motorisch angetriebene Spindel 41 am Schlitten trägt eine Schleifscheibe 42. Der Schlitten 40 trägt ferner einen nicht dargestellten Querschlitten, mit dem die Schleifscheibe in bezug auf die zu bearbeitende Walze von der Antriebsspindc:! gedreht, während die Schleifscheibe mit einer anderen Drehzahl, üblicherweise im entgegengesetzten Drehsinne gedreht wird, wobei der Schlitten die Schleifscheibe bei einer gegebenen Zustellung an der Walze hin- und herführt.

Im Gebrauch nutzt sich die Oberfläche der Walze ab, wird vom Blech zerschrammt oder wird anderweitig ungleichmäßig abgenutzt. Bei Walzwerken, bei denen die Walzen mit einer genarbten Außenseite versehen sind, die in die gewalzten Bleche eine genarbte Oberfläche einprägt, erfordert die Erosion dieser Außenseite eine häufige Nachbearbeitung der Walzen.

Selbst wenn die Schleifmaschine nach der F i g. 2 mit aller Sorgfalt betrieben wird, um Ungenauigkeiten als Folge einer exzentrischen Lagerung der Walze oder einer unzureichenden Abstützung zu vermeiden, so können trotzdem geringfügige aber meßbare Ungenauigkeiten als Differenz zwischen einem größten unc kleinsten Radius auftreten. Obwohl bei Walzen, die mii

modernen Schleifmaschinen bearbeitet worden sind, die größte Ungenauigkeit im allgemeinen nur 0,025 bis 0,05 mm beträgt bei einem Walzendurchmesser von 60 cm, so ist diese Ungenauigkeit andererseits groß genug, um bei den gewalzten Blechen sichtbare wellenförmige Oberflächenmängel zu erzeugen. Ungenaiiigkeiten in der Größenordnung von 0,127 mm sind bei Walzen nicht ungewöhnlich, die mit älteren Schleifmaschinen bearbeitet worden sind.

Wie aus der F i g. 3 zu ersehen ist, bewirken die starken Reaktionskräfte zwischen der Walzenoberfläche und der wandernden Schleifscheibe 42, daß diese etwas ankippt, so daß deren vordere Kanten in die Walze eine fortlaufende tiefer gelegene Bahn 44 einschleift. Der Kippwinkel und die Schärfe der Schleifscheibe wurden in der Zeichnung übertrieben groß dargestellt. Der an der Walze erzeugte vertiefte Pfad bildet an der Walze eine fortlaufende Wendel. Beim Rücklauf des die Schleifscheibe tragenden Schlittens wird ein Pfad in Form einer entgegengesetzten Wendel erzeugt (F i g. 4). Diese sich überkreuzenden Wendeln hinterlassen auf der Walze rhombusförmige erhöhte Bezirke zurück. Diese höher gelegenen Bezirke werden bei den nachfolgenden Durchgängen der Schleifscheibe noch mehrfach unterteilt, jedoch selten vollständig entfernt.

Ein charakteristisches Muster von Oberflächenmängeln ist in der F i g. 5 dargestellt, die übersteigert das Profil der Walze an einem tiefer gelegenen Bezirk zeigt.

Bei der erfindungsgemäß anzuwendenden elektroerosiven Bearbeitung erfolgt bei jedem Spannungsimpuls eine Entladung in dem Bezirk, in dem der Spalt arn schmälsten ist Bei jeder Entladung werden vom Werkstück sowie in geringerem Maß von der Werkzeugelektrode Partikeln entfernt Das Entfernen kleiner Partikeln vom Werkstück bei jeder Entladung erzeugt an diesem eine mikroskopisch kleine Vertiefung, die den Spalt in diesem Bezirk vergrößtert, so daß die nächste Entladung sehr wahrscheinlich an der am nächsten gelegenen schmalen Stelle des Spaltes erfolgt Infolgedessen werden die erhöhten Bezirke der sich drehenden Walze von dieser allmählich abgetragen, wenn die Walze sich unter der Werkzeugelektrode dreht ohne daß eine meßbare Reaktionskraft zwischen der Werkzeugelektrode und der als Gegenelektrode dienenden Walze auftritt

Bei der Schlußbearbeitung einer Walze mittels elektrischer Entladungen wird nicht nur eine vollkommen runde Walze erzeugt, sondern deren Außenseite wird mit einer Struktur versehen, die in die Bleche eingewalzt wird. Die Walzenoberfläche ist gleichförmig in bezug auf die Größe und die Verteilung der Vertiefungen oder Narbea

Eine Bearbeitung der Walzen mittels elektrischer Entladungen ist femer von Nutzen als Zwischenstufe für Walzen, die später poliert werden sollen. Die Beseitigung der Abweichungen von der Rundheit der Walze durch diese Bearbeitung ermöglicht ein Polieren, wobei mit einer sehr geringen Schnittiefe und mit einer geringen Durchlaufgeschwindigkeit begonnen wird. Bei einer vorhergehenden Funkenerosionsbearbeitung ist die Gefahr viel geringer, daß die Schleifscheibe ankippt und die beschriebenen Muster an der Walze erzeugt Das Entfernen der vom Rohschleifen erzeugten Unebenheiten durch die Funkenenerosionsbearbeitung beseitigt auch die Gefahr, daß diese Unebenheiten noch während der Schlußbearbeitung bestehen. In einigen Fällen kann auf die Funkenerosionsbearbeitungsstufe eine schwache Polierst.ufe folgen, die zum Glätten de durch Funkenerosion erzeugten Oberfläche bis zi einem gewünschten Grad ausreicht. Es sei darauf hin gewiesen, daß die Materialentfernung durch Funken erosion bei großen Werkstücken im allgemeinen lang sam erfolgt und daher unwirtschaftlich ist dieses Ver fahren ist jedoch wirtschaftlich nach einer rohen Vor bearbeitung einer groBen Walze, da bei der Funken erosion nur das kleine Volumen des Materials an der

ίο unerwünschten hoch gelegenen Bezirken entfernt wer den muß. Die Funkenerosionsbearbeitung kann aucr verschiedene Zwischenschleifstufen ersetzen, die im all gemeinen zwischen dem Rohschleifen zu Anfang unc dem Feinschleifen am linde der Bearbeitung verwende werden.

Die F i g. 6 zeigt eine Ausführung einer kombinierter Präzisionsschleifmaschine mit einer Funkenerosionsbe arbeitung, bei der eine Walze 45 auf den Spitzen 46 unc 47 des Spindelstockes und des Reitstockes drehbar ge lagert ist, und bei der ein die Schleifeinrichtung tragen der Schlitten 48 auf den Führungsschienen 49 an dei einen Seite des Maschinenbettes gleitbar gelagert ist Unterhalb der Walze ist eine Anordnung mit einei elektrischen Entladungselektrode und mit einer Wanne für eine dielektrische Flüssigkeit 50 vorgesehen, weicht Anordnung an eine Stromquelle angeschlossen ist, die in einem Gehäuse 51 an der anderen Seite des Maschi nenbettes angeordnet ist Die Walze kann abwechselnc durch Schleifen und durch Funkenerosion bearbeite!

werden, ohne daß sie aus der Maschine entfernt zi werden braucht Diese Anordnung ist besonders geeignet wenn die Erosionsbearbeitung der Walze eine Zwischenstufe der gesamten Bearbeitung bildet
Die F i g. 7 zeigt eine andere Ausführung einer korn

binierten Präzisionsschleifmaschine mit einer Funken erosionsbearbeitung die zwei axial auf einander ausgerichtete Walzen 52 aufnimmt Die Walzen werden an den am weitesten außen gelegenen Enden von gesonderten Spindelstöcken und in der Mitte von den einstellbaren Reitstöcken 54 getragen. Bei dieser Maschine ist ein einziger, die Schleifeinrichtung tragender Schlitten 55 vorgesehen, der auf den Führungsschienen 56 gleitbar gelagert ist, die parallel zur Achse beider Walzen verlaufen, so daß die eine oder die andere WaI-ze bearbeitet werden kann. Unterhalb der Walzen sind die Anordnungen 58 mit einer elektrischen Stromquelle, die mit einer von zwei gleichen Werkzeugelektroden verbunden wird, und mit einer Wanne vorgesehen. Normalerweise wird die eine Walze durch Schleifen und die andere Walze mittels Funkenerosion bearbeitet, wobei jede Walze bei beiden Arbeitsgängen auf den Spitzen gelagert verbleibt Eine derartige Bearbeitung kann entweder für die zweistufige Schleif- und Funkenerosionsbearbeitung oder für eine dreistufige Bearbeitung verwendet werden, bei der die Funkenerosionsbearbeitung die Mittelstufe bildet Der gesonderte Antrieb 53 für jede Walze soll mit einer sehr geringen Drehzahl arbeiten, damit der Fortschritt der Bearbeitung ohne Anhalten der Drehung der Walze durch Betrachten ermittelt werden kann.

Nach der Erfindung ist vorgesehen, die Werkzeugelektrode an den gewünschten genauen Umriß der Walze dadurch anzupassen, daß dieselbe Walze zum Zurichten der Elektrode benutzt wird, die später die Bearbeitung der Walze ausführt Dies wird dadurch ermöglicht, daß die Werkzeugelektrode von den hoch gelegenen Bezirken der geschliffenen Walzen gestaltet wird. Das Zurichten kann sowohl mechanisch als auch

durch Funkenerosion erfolgen. In jedem Falle wird die Elektrode, ganz gleich, ob diese aus einem Segment oder aus einer Anordnung von mehreren zusammengesetzten Segmenten besteht, von einem Halter festgehalten, der parallel zur Walzenachse verläuft und jn Richtung zur Walze vorgeschoben wird, während diese sich dreht. Dieses Verfahren wird fortgesetzt, bis die Elektrode in der gesamten Länge zugerichtet worden ist. Je mehr die Form der Elektrode anfangs dem gewünschten Umriß entspricht, desto rascher kann die Elektrode zugerichtet werden. Eine Elektrode kann mühelos und ohne große Kosten unter Anwendung der herkömmlichen Verfahren bis auf einige Hundertstel oder Tausendstel eines cm dem gewünschten Umriß der Walze angepaßt werden; jedoch besteht die zu lösende Aufgabe in der genauen Zurichtung und Ausrichtung einer langen Elektrode oder einer Elektrodenanordnung.

Bei der mechanischen Zurichtung, die sich bisher nur für Graphitelektroden als nützlich erwiesen hat, wird die Elektrodenanordnung axial ausgerichtet und radial mit der sich drehenden Walze in Berührung gebracht, so daß die Elektrode abgeschliffen wird. Der Graphit ist genügend weich im Vergleich zu den üblichen Elektroder.metallen und kann gebrannt werden. Er zerkratzt die Walze nicht und kann ferner leicht zugerichtet werden trotz der glatten Außenseite der Walze. Elektrodenhalter und Vorschubeinrichtung zum Zurichten der Elektrode sind vorzugsweise die gleichen Bauteile, die für die Funkenerosionsbearbeitung benutzt werden, so daß die Elektroden an derselben Stelle zugerichtet werden, an der sie dieselbe Walze durch Funkenerosion bearbeiten. Nach dem Zurichten der Elektrode wird der Halter einfach so abgestützt, daß der Bearbeitungsspalt aufrechterhalten wird, wonach lose Partikeln entfernt werden. Danach kann die Stromquelle eingeschaltet werden. Sollen Walzen mit dem gleichen Umriß nacheinander durch Funkenerosion bearbeitet werden, so kann dieselbe Elektrode im Halter verbleiben und nochmals bei geringer oder gar keiner Zurichtung benutzt werden.

Die Zurichtung durch Funkenerosion ist der mechanischen Zurichtung vorzuziehen und besonders erwünscht für Werkzeugelcktroden aus Kupfer oder aus einem anderen Metall, die bei der Funkenerosion allgemein verwendet werden. Die relative Abtragung des Metalls von der die eine Elektrode bildenden Walze und von der Werkzeugelektrode sowie die gesamte Materialmenge, die während des Zurichtens von der Oberfläche der Walze und von der Werkzeugelektrode entfernt worden ist, bestimmen weitgehend die Grenzen der Genauigkeit, Zu Beginn der Bearbeitung erfolgen die Entladungen jeweüs zwischen den erhöhten Stellen an der Walze bzw. an der Werkzeugelektrode. Die Elektrode ist in der Querrichtung verhältnismäßig schmal bemessen, so daß ihre Oberfläche sehr klein ist im Verhältnis zur Umfangsfläche der Walze. Bei einer Elektrode mit einer Dicke von weniger als 12,7 mm und bei einer Walze mit einem Durchmesser von 60 cm beträgt das Verhältnis der Walzenumfangsbahn zur Elektrodenumfangsbahn mehr als 150 :1. Obwohl die Walze nicht an allen Stellen der Oberfläche den Sollradius aufweist wegen der am Umfang verteilten tiefer gelege nen Bezirke, so ist die Walzenoberfläche um eine oder mehrere Größenordnungen größer als die entsprechende Fläche der Werkzeugelektrode.

In jedem Falle erfolgen keine Funkenentladungen zu den tiefer gelegenen Bezirken an der Walzenoberfläche, so daß diese Bezirke während des Zurichtens der Werkzeugelektrode nicht weiter vertieft werden. Nachdem die Werkzeugelektrode dem Soll- oder dem Bezugsurnriß der Walze angepaßt worden ist, wird die Funkenerosionsbearbeitung fortgesetzt, um die erhöhten Stellen an der Walze zu entfernen. Die Elektrode wird selbst auch erodiert, jedoch nach dem Zurichten nutzt sich die Werkzeugelektrode gleichmäßig ab und zwar so lange, wie sie verteilten hohen und niedrigen

ίο Bezirken an der Walzenoberfläche gegenübersteht.

Wie bei der Funkenerosionsbearbeitung üblich, wird die Werkzeugelektrode in bezug auf die Walze so angeordnet daß der Abstand während der Bearbeitung aufrechterhalten wird. Vorzugsweise wird ein selbsttä-

; 5 tiger Vorschub verwendet, um Kurzschlüsse oder einen Stromfluß durch Abfälle im Spalt zu vermeiden.

Bei einigen Funkenerosionsbearbeitungen hat die Polarität der Elektrode einen großen Einfluß auf die Menge des entfernten Materials. Wird beispielsweise zum Bearbeiten von Stahl eine Kupferelektrode verwendet, so soll der Stahl eine negative und die Kupferelektrode eine positive Polarität aufweisen. Diese Polaritätsbedingung wird üblicherweise bei der Funkenerosion Rückwärtspolarität genannt, wobei Vorwärtspola-

2s rität bedeutet, daß das Werkstück positiv in bezug auf die Werkzeugelektrode ist. Während des Zurichtens dei Werkzeugelektrode wird die entgegengesetzte Polarität verwendet, die dann für die Bearbeitung der Walze umgekehrt wird. Der Zeitpunkt des Umschaltens wird einfach durch Betrachten der Walze bestimmt und ist nicht kritisch. 1st die gesamte axiale Breite der am Umfang auftretenden Stellen oder Streifen der strukturierten Bezirke an der Walze ungefähr gleich der axialen Länge der Elektrode (oder gleich der axialen Länge der Elektrodensegmente) so kann angenommen werden, daß die Elektrode zugerichtet isL

Für eine raschere Bearbeitung ist eine Unterteilung der Elektrode in Segmente vorzuziehen, denen in bekannter Weise unabhängig von einander Entladungsimpulse zugleich zugeführt werden. Auf diese Weise wird die Bearbeitung bekanntlich stark beschleunigt. Die Segmente können nicht beliebig kurz bemessen werden, da unter jedem Segment eine Verteilung hoher und tiefer Bezirke vorhanden sein muß. Eine Länge von 5 cm und mehr für jedes Segment ist geeignet sowohl für die Zurichtung der Elektrode durch das Profil der Walze als auch für die Genauigkeit der Bearbeitung der Walze. Als befriedigend haben sich Kupfersegmente mit einer Dicke von 4,75 bis 9,5 mm erwiesen. Die Segmente müssen natürlich in bezug auf einander starr festgehalten werden, so daß eine Elektrodenanordnung gebildet wird, die als eine Einheit bewegbar ist.

Die mechanische Anordnung der Walze und dei Werkzeugelektrode ist in der F i g. 8 dargestellt Eint Walze 60 ist zwischen Spitzen waagrecht und drehbai gelagert Die Walze wird an dem einen Ende von einerr Motor 61 mit verschiedenen Drehzahlen angetrieber einschließlich einer sehr kleinen Drehzahl, die ein« Oberprüfung des Fortganges der Bearbeitung zuläßt Wie sich gezeigt hat ist eine Drehzahl von ungefähi 35 U/min für die Funkenercsionsbearbeitung von Wal zen mit einem Durchmesser von 60 cm ausreichend Wie dargestellt wird das Gewicht der Walze an derei Halsteilen von Dreipunktlagern 62 getragen, jedocl können auch die Walzenlager selbst verwendet werdei wenn keine Gefahr besteht daß die bei der Funken erc sion entfernten Partikeln die Lager erreichen und ver unreinigen können. Die Werkzeugelektrodensegment

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ίο

63 sind an einem der Träger 64 starr befestigt. Der Träger 64 ist unterhalb der Walze angeordnet und verläuft parallel zur Walzenachse. Eine Bewegung ist nur senkrecht in den Führungen 65 möglich, die am Maschinenbett oder am Maschinensockel verankert sind. Ein am Träger befestigtes Gleitglied 66 wirkt mit den Führungen 65 zusammen und verhindert ein Verkanten des Trägers 64.

Zum senkrechten Einstellen des Trägers 64 wird vorzugsweise ein hydraulischer Zylinder 67 verwendet. Die Längen des senkrechten Gleitgliedes und des Zylinders werden weitgehend von den verschiedenen Walzendurchmessern bestimmt, für die die Maschine eingerichtet ist da der Träger 64 zum Einsteilen nur über eine kleine Strecke bewegi werden muß. Der Zylinder selbst wird geeigneterweise an den Führungen 65 befe stigt, während der Kolben 68 am Träger 64 befestigt ist und diesen anhebt oder absenkt Für diesen Zweck können jedoch auch andere hydraulische, mechanische oder elektrische Einrichtungen benutzt werden.

Zum Herstellen eines guten elektrischen Kontaktes mit der Walze sind die Bürsten 69 vorgesehen, die an einem Teil der Halsabschnitte der Wilze an beiden Enden anliegen und eine Verbindung mit der gemeinsamen oder der Erdanschlußklemme der Impulsquelle herstellen. Die gesamte Walzenlagerung und der Antrieb wird vorzugsweise auf Erdpotential gehalten; jedoch sind die Bürsten für eine Erdung wegen des geringeren elektrischen Widerstandes geeigneter als die Maschine selbst

Die Anordnung der Elektrodensegmente nach der F i g. 8 ist genauer in den F i g. 9 und 10 dargestellt. Die Segmente 63 müssen von einander isoliert sein und weisen gesonderte Verbindungen mit der Spannungsquelle auf. Wie aus der F i g. 9 zu ersehen ist, wird zu diesem Zweck jedes Elektrodensegnient S3 an der Gebrauchssteile gegen einen Isolatorstreifen 70 und eine obere Schulter 71 am Träger 64 mittels einer isolierten Schraube 72 festgehalten. Wie in der F i g. 10 dargestellt sind die Segmente mit einander überlappenden abgeschrägten Enden versehen, wodurch zwischen den Segmenten schräg verlaufende isolierende Spalte gebildet werden. Der Anfang des Spaltes zwischen dem einen und dem folgenden Segment am vorderen Teil der Elektrodenanordnung liegt gegenüber dem Ende des Spaltes zwischen dem einen und dem vorhergehenden Segment an der Rückseite der Elektrodenanordnung. Die wirksame Dicke der Elektrode wird daher innerhalb der gesamten Länge der Anordnung aufrechterhalten, obwohl die Dicke zum Teil von dem einen und zum Teil von einem anderen Segment bestimmt wird. Jede Schraube 77 ist in ein Segment eingeschraubt wobei der Kopf der Schraube zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem betreffenden Segment dient Ein isolierendes Abstandselement 73 unter jedem Segment verhindert ein Ausscheren des Segmentes aus der Reihe der Abstandselemente, die geeigneterweise mit einer Schulter 74 versehen werden, an der die untere waagerechte Kante der Segmente anliegt Die Abstandselemente 73 werden vorzugsweise kürzer bemessen als die Segmente und überdekken nicht die Spalte zwischen den Segmentea wodurch das Entfernen von Abfällen aus den Spalten ermöglicht wird.

Um die Anordnung der Elektrodensegmente 63 herum erstreckt sich eine Wanne 74, die die dielektrische Flüssigkeit für den Bearbeitungsspalt enthält. Die Wandüngen der Wanne werden geeigneterweise am Elektrodenträger 64 befestigt und so hoch bemessen, daß der Spiegel der Flüssigkeit oberhalb der Unterseite der Walze gelegen ist so daß der Bearbeitungsspalt mit Sicherhei* und beständig von der Flüssigkeit überschwemmt wird. Am oberen Teil der Seitenwandungen der Wanne können Abstreifer 75 angebracht werden, die überschüssige Flüssigkeit und Abfälle von der WaI-zenfläche abstreifen, wenn die Walze in die Wanne eintaucht oder diese verläßt, wobei ferner Fremdstoffe ferngehalten werden. Zum Herausspülen der Bearbeitungsrückstände aus dem Spalt können verschiedene, an sich bekannte Mittel verwendet werden.

Wie aus der F i g. 9 ferner zu ersehen ist, steht jedes Elektrodensegment mit der einen Anschlußklemme einer Impulsquelle 80 in Verbindung, während die anderen Anschlußklemmen der Impulsquellen geerdet und mit den Bürsten 69 verbunden sind. Dem Spalt zwischen der Walze und jedem Elektrodensegment können daher periodisch Spannungsimnulse mit der gewünschten Polarität gleichzeitig zugeführt werden. Die Spannungsimpulsquellen müssen natürlich den Umständen entsprechend von einander getrennt oder isoliert werden. Gesonderte Spannungsimpulsquellen können aus einer einzelnen Spannungsquelle mit einem geringen Innenwiderstand abgezweigt werden, wenn die gesonderten Schalt- und Kopplungskreise für die Elektroden einen ausreichenden Isolierwiderstand aufweisen, so daß die Entladung an einer Elektrode nicht zu einem Abfall der Spannung führt, mit der eine andere Entladung an einer anderen Elektrode eingeleitet werden soll. Die Vorrichtung mit dem hydraulischen Zylinder wird vorzugsweise von einer selbsttätigen elektro-hydraulischen Servosteuerung 76 betätigt, die über ein Fühlnetzwerk 77 auf die durchschnittliche Spannung am Spalt anspricht Wie bei der Verwendung einer gemeinsamen Servoeinrichtung zusammen mit mehreren Spannungsque'len üblich, ist maßgeblich dasjenige Segment an dem die durchschnittliche Spannung am Spalt (und damit der Spalt) am kleinsten ist

Da das zu entfernende Material nur eine sehr geringe Dicke aufweist so ist die Servoeinrichtung in erster Linie von Nutzen bei der Zurichtung der Elektrode und während der Anfangsbearbeitung der Walze. Wenn gewünscht kann eine Handzustellung verwendet werden:

jedoch wird hierbei im allgemeinen die Bearbeitungsgeschwindigkeit herabgesetzt, um die Gefahr zu vermeiden, daß durch Abfälle im Spalt ein Kurzschluß verursacht wird.

Es können zusammen mit demselben Elektrodenhai· ter mehrere Reihen von Elektroden verwendet werden wie die in der F i g. 11 dargestellten doppelten Reiher 78 und 79 von in Segmente unterteilten Elektroden. Mh Hilfe dieser Anordnung kann die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöbt werden, da eine größere Anzah von Spannungsimpulsquellen verwendet werden kann ohne die axiale Länge der Elektrodensegmente weitei verkürzen zu müssen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bearbeitung einer aus gehärtetem Stahl bestehenden Walze mittels Elektroerosion, wobei die Walze um ihre Achse rotiert, dadurch gekennzeichnet, daß" parallel zur Walzenachse eine langgestreckte Elektrode angeordnet wird, daß die Elektrode zunächst unter Verwendung der rotierenden Walze als Werkzeug auf deren Umriß zugerichtet wird und daß die elektroerosive Endbearbeitung der Walze durch die Elektrode mit solchen Verfahrensparametern erfolgt, die eine ausreichend große Oberflächenrauhigkeit ergeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zurichtung der Elektrode in an sich bekannter Weise durch Elektroerosion erfolgt

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Zurichtung der aus weichem Metall bestehenden Elektrode durch mechanischen Abrieb an der Walze erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder nach der Elektroerosionsbearbeitung der Walze mechanisehe Schleif- bzw. Polierarbeitsgänge durchgeführt werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine um ihre Achse drehbare Lagerung für die Walze mit einem Antrieb, durch eine langgestreckte, parallel zur Werkstückachse angeordnete Elektrode, durch eine Vorschubsteuerung zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Spaltes zwischen Elektrode und Walzenumfangsfläche, durch eine Zuleitung dielektrischer Flüssigkeit zum Spalt und eine Auffangwanne und durch einen Generator für Hochspannungsentladungen im Spalt

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode in Längsrichtung in an sich bekannter Weise in voneinander isolierte, getrennt gespeiste Abschnitte unterteilt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenabschnitte in an sich bekannter Weise schräg zur Elektrodenlängsrichtung verlaufen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Schleifscheibe um eine zur Walzenachse parallele Achse drehbar und mittels eines Schlittens längs dieser verschiebbar angeordnet ist.