DE2754904A1

DE2754904A1 - Verfahren und vorrichtung zur elektrischen bearbeitung einer werkstueckelektrode mittels einer werkzeugelektrode

Info

Publication number: DE2754904A1
Application number: DE19772754904
Authority: DE
Inventors: Jean-Paul Briffod
Original assignee: Ateliers des Charmilles SA
Current assignee: Ateliers des Charmilles SA
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1977-12-09
Publication date: 1978-07-06
Also published as: FR2374997A1; US4134807A; CH594478A5; JPS5378499A; GB1595485A; FR2374997B1

Description

Dip!.-!ng. Dr. rer. pn!.; !^inz Agular

Pu. .-.'!t'-iv.vsit

8 München 2, Gerottete 3Θ

ADC-Q 9. Dezember 1977

ATELIERS DES CHARHILLES S.A., Genf, Schweiz

Verfahren und Vorrichtung zur elektrischen Bearbeitung einer Werkstückelektrode mittels einer Werkzeugelektrode

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Bearbeitung einer Werkstückelektrode mittels einer Werkzeugelektrode, gemäß dem in einer ersten Bearbeitungsphase zwischen diese Elektroden quer durch eine dielektrische Flüssigkeit erzeugte erosive Entladungen angelegt wer-

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den an! in einer zweiten Bearbeitungsphase die dielektrische Flüssierkeit durch eine Elektrolytlösung ersetzt wird, durch die hindurch das Fließen eines vorbestimmten Stromes veranlaßt wird.

Es ist bekannt, elektrolytisches Polieren eines Werkstücks zu bewirken, das zuvor durch Funkenerosion mittels eines Werkzeugs derselben Form bearbeitet worden ist. Ein solches Verfahren, das in der US-Patentschrift 3 689 387 beschrieben ist, verwendet zum Polieren der Innenfläche eines Werkstücks eine Kathode mit Abmessungen, die mit Bezug auf die Abmessungen (3er Elektrode kontraktiv verkürzt sind, die zur Bearbeitung dieses Werkstücks mit Funkenerosion gedient hat. Die Unterbemessung dieser Kathode ist notwendig, um einen konstanten und ausreichenden Abstand zwischen dem Werkzeug und allen zu polierenden Teilen des Werkstücks zu erhalten.

Es ist offensichtlich, daß die Kathode mit Bezug auf das Elektroerosionswerkzeug überdimensioniert werden muß, wenn sich die zu bearbeitende Oberfläche auf der Außenseite des Werkstücks befindet. Um eine gute Qualität und eine große Regelmäßigkeit der Polierung zu erhalten, muß dieser Abstand in der Größenordnung des Zehnfachen der Funkenstrecke während der Bearbeitungsphase des Werkstücks sein, wodurch die Verwendung einer für die Polierphase speziell bemessenen Kathode erforderlich wird. Die Herstellung eines neuen Werkzeugs mit unterschiedlichen Abmessungen für diese Bearbei-

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tungrphase ist ein großer Nachteil dieses Bearbeitungsverfahrens.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, diesen Nachteil zu beseitigen, und ermöglicht die Verwendung desselben Werkzeugs oder eventuell eines Werkzeugs derselben Abmessungen, um diese Polierphase zu bewirken, wobei ein ausreichender und konstanter Abstand zwischen der Kathode und dem Werkstück gewährleistet wird. Das neue Bearbeitungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß während der ersten Bearbeitungsphase die Elektroden mit Bezug zueinander in an sich bekannter Weise gemäß einer Translationsbewegung verschoben werden, die wenigstens nach dem Eindringen des Werkzeugs in das Werkstück in einer zu der Richtung dieser Eindringung senkrechten Ebene bis zu einer begrenzten Exzentrizität dieser Translation bewirkt wird, und daß die zweite Bearbeitungsphase, nachdem wenigstens teilweise diese Exzentrizität vermindert und das Werkzeug von dem Werkstück zurückgezogen worden ist, längs der Achse dieser Eindringung um eine Strecke bewirkt wird, die der Verhinderung dieser Exzentrizität weitgehend gleich ist·

Das im Lauf dieser zwei Bearbeitungsphasen verwendete Werkzeug wird unterdimensioniert, so daß es dem Werkstück die gewünschten Abmessungen nach Ablauf der Erosionsbearbeitung der ersten Bearbeitungsphase gibt, in deren Verlauf die Elektroden mit Translation verschoben werden, wobei die zweite Bearbeitungsphase die Wirkung hat, die Rauheiten

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auf den bearbeiteten Flächen des Werkstücks wegzunehmen, um an'' diese Weise beispielsweise ausgehend von einem Oberflächenzustand CH-30 einen Oberflächenzustand CII-18 zn erhalten, ohne daß ein Wechsel des Werkzeugs notwendig ist. Dieses Verfahren hat somit den Vorteil, eine einfache und wirtschaftliche Bearbeitung eines Werkstücks zu bewirken, dessen Oberflächenzustand hohe Qualität haben soll.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt als Beispiel das elektrische und hydraulische Schema einer Anlage, welche die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ermöglicht.

Eine Maschine zur Funkenerosionsbearbeitung besteht aus einer Werkzeugelektrode 1, die zum Bearbeiten einer Werkstückelektrode 2 bestimmt ist. Zwischen den Elektroden werden Stroraimpulse angelegt, die von einer Gleichstromquelle 3 und einem Impulsgenerator 4- geliefert werden. Während einer ersten Bearbeitungsphase wird durch einen in dem Werkzeug 1 angeordneten Kanal 5 ein flüssiges Dielektrikum mittels einer Pumpe 6 eingeführt, die von einem mit der dielektrischen Flüssigkeit gefüllten Behälter 7 gespeist wird, wobei ein Zweiwegschieber 8 in einer Position angeordnet ist, die den Durchfluß dieser Flüssigkeit von der Pumpe 6 zu dem Werkzeug ermöglicht.

Im Lauf dieser ersten Bearbeitungsphase wird das zu bearbeitende Werkstück gemäß einer Translationebewegung verschoben, wobei es einer vorbestimmten, beispielsweise kreis- oder strahlförmigen, Bahn folgt. Diese Bewegung wird

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durch einen Kreuzbewegungstisch erhalten, der einen festen Teil 9 und eine Zwischenplatte 10 aufweist, die so angeordnet ist, daß sie mit Bezug auf den festen Teil 9 in einer bestimmten Richtung mittels Gleitschienen 11 gleitet, wobei die lineare Verschiebung der Platte 10 durch einen Motor 12 erfolgt.

Der Kreuzbewegungstisch weist noch einen beweglichen Teil 13 auf, der dazu dient, mit Bezug auf die Platte 10 in einer anderen bestimmten Richtung zu gleiten, wobei die Verschiebung des beweglichen Teils 13 von einem Motor 14 und einer Schraube 15 bewirkt wird. Das zu bearbeitende Werkstück 2 ist an dem beweglichen Teil 13 mittels eines Keiles 13' befestigt. Der Motor 12 und der Motor 14, die beispielsweise Schrittmotore sind, werden von einer Steuerschaltung 16 so gesteuert, daß das Werkstück 2 mit Bezug auf das Werkzeug 1 gemäß einer zyklischen Translationsbewegung verschoben wird, deren Amplitude von einem Signal gesteuert wird, das von einer Schaltung 17 hergestellt und an die Schaltung 16 über die Leitung 18 übertragen wird. Die Schaltung 17 vergleicht ein von der Leitung 19 geliefertes Bezugssignal mit einem Signal, das von einem Positionsanzeiger 20 erzeugt und an die Schaltung 17 über eine Leitung 21 übertragen wird. Der Anzeiger 20 mißt die Verschiebung einer Stange 22, die an einem Kolben 23 befestigt ist, der von einem Servomotor 24 so gesteuert wird, daß die Verschiebung der Elektrode 1 längs der Eindringungsachse des Werkzeugs in das Werkstück gewährleistet ist.

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Die Schaltuns: 17 ist so ausgebildet, daß sie Änderung der Exzentrizität der Translationsbewegung des Werkstücks 2 proportional zu der Verschiebung der Elektrode 1 ausgehend von einer relativen Position dieser Elektroden veranlaßt, die mittels eines Bezugssignals der Leitung 19 eingestellt ist. Der Servomotor 24- wird von einer Schaltung

25 gesteuert, die einerseits unter der Abhängigkeit der zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 2 gemessenen Bearbeitungsspannung und andererseits unter der Kontrolle der zwei Signale plaziert ist, die von einer Prograramierschaltung

26 über die Leitungen 27 und 28 übertragen werden.

Die Überwachung des Fortschreitens der Bearbeitung wird von einer Schaltung 29 durchgeführt, die den Wert des Signals 21 mit einem Bezugssignal 30 vergleicht und ein Signal an die Programmierschaltung 26 mittels einer Leitung 31 liefert, wenn diese zwei Signale gleich sind.

Die Anlage weist eine zweite Pumpe 32 auf, die dazu bestimmt ist, zwischen die Elektroden eine in einem Behälter 33 untergebrachte Elektrolytlösung einzuführen, wenn der Schieber 8 in einer Stellung ist, in der er die Pumpe 32 mit dem Kanal 5 der Elektrode 1 verbindet. Die Pumpen 6 und 23» deren Arbeitsweise umkehrbar ist, und der Schieber 8 werden über die Leitungen 3^-» 35 bzw. 36 von der Programmierschaltung 26 gesteuert.

Die Programmierung der zwei Bearbeitungsphasen geschieht in der folgenden Weise:

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Während der ersten Phase wird das Werkstück 2 in kreisförmiger Translation durch die Motore 12 und 14- ausgehend von einer relativen Anfangsposition, die durch das Bezugssignal der Leitung 19 fixiert ist, mit einer Exzentrizität verschoben, die sich proportional mit der axialen Eindringung des Werkzeugs in das Werkstück ändert. Wenn diese Eindrtngung den Wert des Bezugssignals 30 erreicht, wirkt das Signal der Leitung 31 auf die Programmierschaltung 26, die ein Signal auf der Leitung 27 abgibt, um das Werkzeug von dem Werkstück zurückzuziehen, bis das Signal der Leitung 18 Null zu dem Zeitpunkt wird, zu dem die relative Anfangsposition der Elektroden erreicht wird.

Von diesem Zeitpunkt an werden die Elektroden in dieser Stellung gehalten, wobei eine Verbindung zwischen den Signalen der Leitungen 27 und 21 gemäß einem Verfahren hergestellt wird, das in der deutschen Patentanmeldung P 26 14 765.9 vom 6.April 1976 beschrieben ist.

Zu diesem Zeitpunkt bringt die Programmierschaltung 26 den Schieber 8 in Verbindung mit der Pumpe 6 und veranlaßt die Ansaugung von dielektrischer Flüssigkeit aus der Bearbeitungszone und ihre Rückleitung in den Behälter 7· Danach bringt die Programmierschaltung 26 den Schieber 8 in Verbindung mit der Pumpe 32 und bewirkt, daß diese Pumpe die in dem Behälter 33 enthaltene Elektrolytlösung in die Bearbeitungszone bringt. Wenn dieser Vorgang beendet ist, wirkt die Programm!erschaltung 26 über eine Leitung 37 so auf den

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Generator 4, daß dieser das Fließen eines Gleichstroms von vorbestimmtem Wert durch den Elektrolyten hindurcbfveranlaßt.

Im Lauf dieser zweiten Bearbeitungsphase, während der das Polieren des Werkstücks erfolgt, veranlaßt die Programm erschaltung 26 aufeinanderfolgende Rückzüge des Werkzeugs 1 mittels des Signals von der Leitung 28, das einerseits auf die Steuerschaltung 25 des Servomotors 24 wirkt, um diesen Rückzug zu bewirken, und andererseits auf den Generator 4 wirkt, um den Bearbeitungsstrom während dieses Vorgangs zu unterbrechen.

Diese Rückzüge, die ausgehend von der Anfangsposition der Elektroden bewirkt werden und denen ein Vorschub bis zu dieser Position folgt, können periodisch oder in asynchroner Weise so durchgeführt werden, daß ein mittlerer Strom für maximale Bearbeitung aufrechterhalten wird.

In abgeänderter Weise könnte auch eine Translationsbewegung mit sehr schwacher Amplitude während der Polierphase des Werkstücks aufrechterhalten werden.

Die relative Verschiebung der Elektroden während dieser Phase des elektrolytischen Polierens kann Riefen auf der Oberfläche des Werkstücks infolge laminarer Verschiebung des Elektrolyten hervorrufen. In diesem Fall können solche Markierungen sehr schnell beseitigt werden, indem eine neue

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Phase der Funkenerosionsbehandlung bewirkt wird, in deren Verlauf die Elektroden von neuem mit Translation verschoben werden.

Mittels dieser Aufeinanderfolge von Bearbeitungsphasen erhält man einen wesentlichen Zeitgewinn gegenüber den herkömmlichen Polierverfahren,

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AU Leerse ite

Claims

p Dr.rcr.: : Agu'ar 8 Μϋπο..ώη A osiroltstr. 39 Patentansprüche

1. '/erfahren zur elektrischen Bearbeitung einer Werkstückelektrode mittels einer Verkzeugelektrode, gemäß dem in einer ersten Bearbeitringsphase zwischen diese Elektroden quer durch eine dielektrische Flüssigkeit erzeugte erosive Entladungen angelegt werden und in einer zweiten Bearbeitungsphase die dielektrische Flüssigkeit durch eine Elektrolytlösung ersetzt wird, durch die hindurch das Fließen eines vorbestimmten elektrischen otromes veranlaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der ersten Bearbeitungsphase die Elektroden mit Bezug zueinander in an

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sic ti iiekanuLer ./eine <xe:nä:} einer li-anslal i.onsbewegung verschoben we Tu. en, aie wenigstens nach dem Eindringen des Werkzeurr in .Sir ' 'er!:n t'icK in ei nor ?u der Ilir.htunc· dieser Einirln^unr .senkrechten ^bene bin zu einer begrenzten Exzentrizität '"lieber Translation bewirkt wi >d , und daß die zweite Be- p> rbe i tunesohase , nach·:: erri weni.Tr, tens teilweise diese Exzentrizität vermindert und das Werkzeug von '"em Werkstück zurückgezorren '.-.'orden ist, lances der Achse dieser Eindringens um eine Strecke bewirkt wird, die der Verminderung dieser Exzentrizität v/eitcrehend gleich ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch n-ekennzeichnet, daß im Lauf der zweiten Bearbeitunarsphase der Bearbeitunprsstron vjahrend eines Zeitintervalls unterbrochen wird, in dessen Verlauf in an sich bekannter V/eise ein Rückzug des Werkzeugs bewirkt wird, dem ein neuer Vorschub des Werkzeugs in wenigstens der crenannten Fiichtun?? folgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter V/eise Änderung der Exzentrizität der Translation proportional zu der axialen Eindringung des Werkzeugs in das Werkstück ausgehend von einer relativen Anfangsposition der Elektroden zugelassen wird und daß die zweite Bearbeitungsphase bewirkt wird, nachdem die Elektroden in diese relative Anfangsposition zurückgeführt worden sind.

4-. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß nach der zweiten Bearbeitungsphase eine dritte Bearbeitungsphase bewirkt wird, in deren Verlauf eine Endbearbeitung durch Fun^iu^ego^iaivei^fglgt, indem die Elektroden

gemäß ler Tran^letionsbeweffunr: verschoben werden.

S. Vorrichtung zum Durchführen des Bearbeitungsverfahrenc nacti Anspruch 1, bestehend aus Mitteln, um die Elektro-en mir, Bezug zueinander einerseits längs der Achse der windrinc-une; des Werkzeugs in das Werkstück und andererseits «remäß einer in einer zu dieser Achse senkrechten Ebene bewirkten Translationsbeweruner zu verschieben, Mitteln, um zwischen die Elektroden erosive Entladungen zu lernen, die quer durch eine dielektrische Flüssigkeit erzeugt werden, und Mitteln, um diese Verschiebungen fo zu steuern, daß
eine bestimmte Funkenstrecke zwischen den Elektroden aufrechterhalten wird, gekennzeichnet durch Mittel (20), um
ein elektrisches Signal zu erzeugen, wenn die axiale Eindrinecung des Werkzeue-s (1) in das Werkstück (2) bzw. die
Exzentrizität der Translafcionsbewegung ein vorbestimmtes
Maß erreicht, Mittel (26), die von dem genannten elektrischen Signal gesteuert werden, um das Werkzeug (1) von dem Werkstück (2) längs der Achse dieser Eindringung und in
einer zu der Achse senkrechten Richtung bis in eine relative Position der Elektroden (1, 2) zurückzuziehen, für die alle Teile der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks (2) sich im wesentlichen in demselben Abstand von dem Werkzeug befinden, Mittel (8), um wenigstens teilweise die dielektrische Flüssigkeit durch eine Elektrolytlösung zu ersetzen, und Mittel (3), um das Fließen eines vorbestimmten elektrischen .'jtroraes durch diese Lösung hindurch zu veranlassen.

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6. Vo.rri cihtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Mittel (26), um aufeinander!'olgend ausgehend von der genannten relativen Position der Elektroden (1, 2) Rückzüge de? Werkzeugs (1) zu bewirken, denen ein neuer Vorschub des Werkzeugs (1) bis zu dieser relativen Position folprt, und Mittel (26, 4), um den genannten elektrischen Strom während dieser Verschiebungen zu unterbrechen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Mittel (8), um danach die Elektrolytlösung durch eine dielektrische Flüssigkeit zu ersetzen, und Mittel (26), um die Translationsbewegung wieder herzustellen und erosive Entladungen schwacher Energie zu erzeugen.

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