DE2830791C2

DE2830791C2 - Verfahren und Vorrichtung zur elektroerosiven Erzeugung aufgerauhter, satinierter Oberflächen an zylindrischen Werkstücken

Info

Publication number: DE2830791C2
Application number: DE2830791A
Authority: DE
Inventors: Kobun Asakawa; Tetsuhiro Nagoya Asamoto; Kunihiko Owari-Asahi Nagoya Sato; Haruo Fukuyama Taguchi; Takeo Uebayshi; Tetsuro Urata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 1978-07-13
Filing date: 1978-07-13
Publication date: 1983-05-11
Also published as: DE2830791A1; FR2430818B1; FR2430818A1; GB2024077A; US4219718A; GB2024077B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahre" und eine Vorrichtung zur elektroerosiven Erzeugung aufgerauhter, satinierter Oberflächen an zylindrischen Werkstükken unter Verwendung mehrerer entlang der Rotationsachse des zylindrischen Werkstückes bewegbarer Arbeitsköpfe, von denen jeder mit mehreren dem rotierenden Werkstück gegenüberliegenden Elektroden versehen ist.

Bei bekannten derartigen Verfahren und Vorrichtungen kann die Möglichkeit nicht ausgeschlossen werden, daß Oberflächenbereiche mit unterschiedlicher Rauhigkeit oder Stufen entstehen. Dies ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß nicht alle Elektroden gleichzeitig zu arbeiten beginnen, andererseits jedoch die Bewegung der Arbeitsköpfe parallel zur Längsachse des Werkstückes beginnt, sobald festgestellt wird, daß die elektroerosive Bearbeitung der Walze an einem der Köpfe beginnt. Dies führt zu einem ungleichmäßigen Abtrag mit dem Ergebnis der vorerwähnten Ungleichmäßigkeiten am fertigen Werkstück, Entsprechendes gilt auch dann, wenn die Arbeitsköpfe in der Anfangs-Arbeitsphase solange stationär sind, bis die letzte Elektrode bzw, der letzte Ständer seine Arbeit begonnen hat. Auch hier sind bei nicht gleichzeitigem Arbeitsbeginn aller Elektroden Unregelmäßigkeiten am fertigen Werkstück unvermeidbar.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtung der eingangs beschriebenen Avt so auszugestalten, daß Unregelmäßigkeiten im elektroerosiven Abtrag während der Anfangs-Arbeitsphase vermieden oder doch merklich reduziert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Betriebsbedingungen für die Anfangs-Arbeitsphase bei stehenden Arbeitsköpfen festgelegt werden entsprechend einer Anfangs-Arbeitsgeschwindigkeit, die kleiner ist als eine vorherbestimmte gewünschte Arbeitsgeschwindigkeit bei normalen oder ständigen Betriebsbedingungen, daß der Beginn der Entladung zwischen jeder der Elektroden und dem Werkstück festgestellt wird, um die anfänglich eingestellten Betriebsbedingungen in die normalen oder ständigen Betriebsbedingungen zu ändern und gleichzeitig die Bewegung der Arbeitsköpfe entlang der Rotationsachse des zylindrischen Werkstückes auszulösen.

Das Festlegen und Ändern der Arbeitsgeschwindigkeit kann durch Steuern der Wellenform der Spannungsimpulse an u'en Elektroden und dem Werkstück bewirkt werden. Dabei kann es zweckmäßig sein, das Einstellen und Ändern der Arbeitsgeschwindigkeit durch Steuern der Impulspause zu bewirken.

Die Elektroerosionsvorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens ist vorteilhaft dadurch gekennzeichnet, daß Steuereinrichtungen für die Erhöhung der Energie der Arbeitsimpulse und Einrichtungen zum Erzeugen eines Steuerbefehls am Beginn der Entladung zwischen jeder der Elektroden und dem Werkstück vorgesehen sind, der die genannten Steuereinrichtungen sowie den Antrieb für den Quervorschub der Arbeitsköpfe entlang- der Rotationsachse des Werkstückes einschaltet.

In der Zeichnung sind eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 die schematische Teildarstellung einer Elektroerosionsvorrichtung, anhand welcher die Ursache des Entstehens von Stufen auf den Oberflächen einer Walze bei Anwendung bekannter Behandlungsverfahren erläutert werden,

F i g. 2 im Schema eine Elektroerosionsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist mit 10 eine rotierbar gehaltene Walze bezeichnet, der mehrere Elektroden 12 und 14 einer Elektroerosionsvorrichtung zugeordnet sind, die der Oberfläche der Walze 10 unter Beibehaltung eines Entiadungsspaltes gegenüberliegen. Die Elektroden werden von Elektrodenhaltern 20 bzw. 22 unter Zwischenschaltung von Isolatoren 24 bzw. 26 getragen. Die vier Elektroden 12 sind in bestimmten Abständen am Elektrodenhalter 20 angebracht. Auch die vier Elektroden 14 werden unabhängig davon vom Elektrodenhalter 22 getragen. Ferner sind Kopfständer 16 und 18 vorhanden, an denen jeweils die Elektrodenhalter 20 und 22 angebracht sind. Diese Kopfständer 16 und 18 sind entlang der Achse der Walze 10 mittels einer eine Querverschiebung bewirkenden Einheit, die nicht dargestellt ist, verschiebbar. Wenn angenommen wird.

daß die Elektroden an dem einen oder dem anderen der beiden Kopfstsnder 16 bzw, 18, z, B. die Elektroden 12 am Kopfständer 16, während der Anfangs-Arbeitsphase mit der Entladung beginnen, wird der Beginn der Entladung an den Elektroden 12 festgestellt, so daß die Bewegung der Kopfständer 16 und 18 durch Betätigung einer die Ständer quer verschiebenden Antriebseinrichtung begonnen wird. Dies hat zur Folge, daß die am Kopfständer 18 angebrachten Elektroden 14 zur Entladung kommen, nachdem die Kopfständer 16 und 18 mit der Bewegung begonnen haben. Wenn also der Beginn der Entladung der Elektroden 12 am Kopfständer 16 unterschiedlich ist von dem der Elektroden 14 am Kopfständer 18, gibt es aufgrund der Tatsache, daß die Kopfständer 16 und 18 in Abhängigkeit vom Beginn der Entladung an den Elektroden des einen oder des anderen Kopfständers 16 bzw. 18 bewegt werden. Unterschiede bezüglich der Anzahl der Arbeitsgänge zwischen den Oberflächenbereichen der Walze 10, die den Elektroden 12 bzw. 14 gegenüberliegen, wodurch gestufte Bereiche 30 auf der Oberfläche der Walze 10 entstehen.

Die Elektroden 12 sind am Kopfständer 16 so angebracht, daß die Entladung zwischen jeder Elektrode 12 und der Walze 10 gleichzeitig erfolgt Dies gilt auch für die Elektroden 14 des Kopfständers 18.

F i g. 2 zeigt eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mittels Elektroerosion unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung umfaßt zwei Kopfständer wie bei der bekannten Vorrichtung gemäß F i g. 1.

Die Vorrichtung gemäß Fig.2 weist weiterhin ein Untergestell 38 mit Lagern 40 und 42, die eine Walze 10 in horizontaler Lage tragen, eine Klaue 44, mittels welcher ein Ende der Walze 10 eingespannt wird, und eine Antriebseinheit 46, die auf dem Untergestell 38 angeordnet ist und die Walze 10 über die Klaue 44 mit konstanter Geschwindigkeit in Rotation versetzt, auf. Weiterhin ist ein bewegbarer Grundkörper 48, der über ein Gewinde mit einer Vorschubspindel 50 verbunden ist, vorhanden. Letztere wird durch eine einen Quervorschub bewirkende Antriebseinheit 52 angetrieben, die den verschiebbaren Grundkörper 48, der auf dem Bett 38 in Längsrichtung der Rotationsachse der Walze 10 gleitbar angeordnet ist, verschiebt. Die beiden Kopfständer 16 und 18 sind fest am bewegbaren Grundkörper 48 angebracht. Die Kopfständer 16 und 18 tragen jeweils Elektrodenhalter 20 bzw. 22, an denen jeweils Elektroden 12 bzw. 14, unter Zwischenschaltung von Isolatoren 24 bzw. 26 angebracht sind. Jede der Elektroden 12 bis 14 besteht aus einer Gruppe von vier Plattenelektroden. Die Elektroden sind so angeordnet, daß sie gruppenweise mit der Entladung gleichzeitig beginnen.

Die Vorrichtung irt mit Stromquellen 70 und 72 für die elektroerosive Bearbeitung versehen. Die Stromquelle 70 ist so ausgebildet, daß sie einen Spannungsimpuls aufbringt, der eine Entladung zwischen den Elektroden 12 des Kopfständers 16 und der Walze 10 verursacht. Weiterhin enthält die Einheit 70 eine Einrichtung zum Steuern der Wellenform des Spannuiigsimpulses, insbesondere der Impulspause, um die Arbeitsgeschwindigkeit während der Anfangs-Arbeitsphase zu verringern. Die Vorrichtung ist mit einer Einrichtung 74 versehen, die dann, wenn alle Elektroden 12 und 14 an den Kopfständern 16 und 18 mit der Entladung begonnen haben, ein Signal erzeugt und an die Einheiten 70 und 7? anlegt Es dient als Steuerbefehl, um die Arbeitsbedingungen zu ändern. Die Arbeitsgeschwindigkeit, die anfänglich auf eine Größe festgesetzt war, die kleiner ist als die ständige Arbeitsgeschwindigkeit, wird nun auf die ständige Arbeitsgeschwindigkeit gebracht Das Ausgangssignal der Detektoreinrichtung 74 wird auch als Betätigungssignal für die den Quervorschub der Ständer 16, 18 bewirkenden Antriebseinheit 52 verwendet, so daß, sobald alle an den Kopfständern 16 und 18 angebrachten Elektroden 12 und 14 mit der Entladung begonnen haben, die Antriebseinheit 52 eingeschaltet wird und die Kopfständer 16 und 18 von Seite zu Seite hin- und herverschoben werden.

ii Zum Zwecke der Feststellung, ob die Elektroden 12 und 14 mit der Entladung begonnen haben, überwacht die Einrichtung 74 Spannung oder Strom der Elektroden 12 und 14. Das Auftreten der Entladung an allen Elektroden gleichzeitig wird durch logische UND-Vei-

-" knüpfung dei Einzel-Entladungs-Signale der Elektroden festgestellt. Die Vorrichtung ist wei.rhin mit einem Tank 76 versehen, der oberhalb de: Walze 10 angeordnet und mit einer Arbeitsflüssigkeit 78 gefüllt ist, die mittels einer nicht dargestellten Pumpe zugeführt

-5 wird. Es handelt sich dabei um eine isolierende Flüssigkeit z. B. Petroleum, in welche die Elektroden 12 und 14 eingetaucht werden. Die aus dem Betriebstank 76 überfließende Flüssigkeit 78 wird gefiltert und in den Betriebstank 76 zurückgeführt.

"ι Die positiven Klemmen der Stromquellen 70 und 72 sind mit den Elektroden 12 und 14 verbunden, wohingegen die negativen Klemmen mit der Walze 10 verbunden sind. Es ist jedoch auch die umgekehrte Schaltung möglich. Der Vorschub der Spindeln der

s> Elektroden 12 und 14 radial zur Walze 10 ist für jeden der beiden Kopfständer 16 und 18 getrennt steuerbar.

Im folgenden wird das elektroerosive Bearbeitungsverfahren gemäß der Erfindung beschrieben. Zunächst werden die Elektroden 12 und 14 jeweils an den

■•ο Elektrodenhaltern 20 und 24 in Abständen angebracht, die der Arbeitsbreite der Walze entsprechen. Die Arbeiisflüssigkeit 78 wird dann in den Betriebstank 76 gegeben; die Walze 10 wird durch die Antriebseinheit 46 mit konstanter Geschwindigkeit in Rotation "ersetzt, > wobei die Arbeitsbedingungen der Stromquellen 70 und 72 so festgelegt werden, daß die Arbeitsgeschwindigkeit niedriger ist als die gewünschte Größe bei der ständigen bzw. normalen Bearbeitung. Wenn die Überwachungseinheit 74 feststellt, daß alle Elektroden 12 und 14 an den

>° Kopfständern 16 und 18 mit der Entladung begonnen haben, steuert das resultierende Signal die Arbeitsbedingungen der beiden Stromquellen 70 und 72, um die Arbeitsgeschwindigkeit auf die gewünschte Größe für nomal.'ii jnd Dauerbetrieb zu bringen. Zur selben Zeit

" wird die Antriebseinheit 52 für den Quervorschub der Ständer wirksam, so oaß sich die Kopfständer Vi und 18 entlang der Rotationsachse der Walze 10 zu bewegen beginnen.

Danach werden die Kopfständer 16 und 18 wiederholt

M» über eine Entfernung, die dem Elektrodenabstand entspricht, hin- und herbewegt, bis die gesamte äußere Oberfläche der Walze 10 mit einem satinierten Finish versehen ist. Bei einer derartigen Bearbeitung der Walze ist es möglich, ein Arbeitsergebnis zu erzielen, bei

^h> welchem die Walze einheitlich und gleichmäßig satiniert worden ist, ohne daß irgendwelche gestuften Bereiche vorhanden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektroerosiven Erzeugung aufgerauhter, satinierter Oberflächen an zylindrischen Werkstücken unter Verwendung mehrerer "· entlang der Rotationsachse des zylindrischen Werkstückes bewegbarer Arbeitsköpfe, von denen jeder mit mehreren dem rotierenden Werkstück gegenüberliegenden Elektroden versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsbedingungen für die Anfangs-Arbeitsphase bei stehenden Arbeitsköpfen festgelegt werden entsprechend einer Anfangs-Arbeitsgeschwindigkeit, die kleiner ist als eine vorherbestimmte gewünschte Arbeitsgeschwindigkeit bei normalen oder ständigen Betriebsbedingungen, daß der Beginn der Entladung zwischen jeder der Elektroden und dem Werkstück festgestellt wird, um die anfänglich eingestellten Betriebsbedingungen in die normalen oder ständigen Betriebsbedingungen zu ändern und gleichzeitig die Bewegung der Arbeitsköpfe entlang der Rotationsachse des zylindrischen Werkstückes auszulösen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlegen und Ändern der Arbeitsgeschwindigkeit durch Steuern der Wellenform der Spannungsimpulse an den Elektroden und dem Werkstück bewirkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellen und Ändern der Arbeitsgeschwindigkeit durch Steuern der Impulspause bewirkt werden.

4. Elektrcerosionsvorrichtung zum Satinieren der äußeren Oberfläche eines r-lindrischen Werkstükkes mit mehreren, entlang der Rotationsachse des J5 Werkstückes bewegbaren ArMtsköpfen, von denen jeder mehrere dem Werkstück gegenüberliegende Elektroden trägt, dadurch gekennzeichnet, daß Steuereinrichtungen für die Erhöhung der Energie der Arbeitsimpulse und Einrichtungen zum Erzeugen eines Steuerbefehls am Beginn der Entladung zwischen jeder der Elektroden (12, 14) und dem Werkstück (10) vorgesehen sind, der die genannten Steuereinrichtungen sowie den Antrieb (52) für cien Quervorschub der Arbeitsköpfe (54,56) entlang der Rotationsachse des Werkstückes (10) einschaltet.