DE3045783A1 - Anordnung zum bearbeiten konischer innenflaechen von werkstuecken - Google Patents
Anordnung zum bearbeiten konischer innenflaechen von werkstueckenInfo
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- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
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- B23H2200/00—Specific machining processes or workpieces
- B23H2200/20—Specific machining processes or workpieces for making conical bores
Description
Motorpal Jihlava, närodnl podnik
Jihlava, CSSR
Anordnung zum Bearbeiten konischer Innenflächen von Werkstücken
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Bearbeiten konischer Innenflächen von Werkstücken, mit einem Hohlraum
mit hohem Schlankheitsgrad, der durch eine gleichachsige
zylindrische Fläche gebildet wird, die mit einer konischen Fläche endet, mit einer Elektrode zum Bearbeiten,
die an einen Pol einer Abgabevorrichtung von Brennimpulsen angeschlossen ist und mit einem ihr gegenüber isolierten
konischen Brennteil endet sowie mit einem leitenden Teil versehen ist, mit einer durch den zylindrischen
Hohlraum des Werkstücks gebildeten Führung, in der die
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Elektrode eingelegt und die an. den zweiten Pol der Abgabevorrichtung
von Brennimpulsen geschaltet ist, wobei die Elektrode in Eingriff mit Mitteln zum Erzeugen einer Rotationsbewegung
steht, gleichzeitig jedoch auch mit Mitteln für deren Schnellvorschub und/oder Mikrovorschub.
Das genaue Bearbeiten konischer Innenflächen von Werkstücken, die einen Hohlraum mit hohem Schlankheitsgrad
abschließen, z. B. das Schleifen der Ventilsitze von Brennstoffeinspritzdüsen für Dieselmotoren, bereitet
große Schwierigkeiten.
Es sind zwar Verfahren zum genauen Bearbeiten konischer Innenflächen von Werkstücken dieser Art bekannt, sie haben
jedoch wesentliche Nachteile.
So ist z. B. das Verfahren der sogenannten Abrasionstechnologie bekannt, bei dem eine kleine Schleifscheibe verwendet
wird, die mit hoher Geschwindigkeit in der Größenordnung von 70 000 U/min rotiert. Der aktive Teil der
Schleifscheibe ist konisch, die Schleifscheibe ist mit der geschliffenen konischen Fläche in Berührung und vollführt
außer der erwähnten Drehbewegung eine geradlinige Umkehrbewegung in Richtung einer Mantellinie der geschliffenen
konischen Fläche.
Dieses Schleifverfahren erfordert eine Einrichtung zum Erzeugen hoher Drehzahlen, was bei geforderter Schleifgenauigkeit
besondere Probleme mit sich bringt. Es verlangt genaue Schleifscheiben hoher Güte und birgt auch vom
Standpunkt des Arbeitsschutzes ein gewisses Risiko in sich. Die Bedienung und Wartung ist sehr anspruchsvoll
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- insbesondere hinsichtlich des Einsteilens - und die
Spindeln mit hohen Drehzahlen haben kurze Lebensdauer. Zu diesen ungünstigen Faktoren kommt als weiterer Nachteil,
daß das erwähnte Verfahren bei genauem Schleifen konischer Innenflächen mit einem hohen Schlankheitsgrad, der
größer ist als 1:8, praktisch nicht anwendbar ist. In diesen Fällen versagt das erwähnte bekannte Verfahren, da
bei Anwendung einer relativ langen Spindel nicht nur Probleme mit deren Lagerung und Antrieb mit hohen Drehzahlen
auftreten, sondern es kommt auch zu einer unerwünschten Deformation der Spindel und damit zu einer Beeinträchtigung
der erforderlichen Geometrie der konischen Fläche.
Ein weiteres bekanntes Verfahren verwendet das Prinzip elektrischer Erosion, bei dem das Bearbeiten konischer
Flächen mittels einer Elektrode erfolgt, wobei das Werkstück rotiert und die Elektrode eine TJmkehrbewegung entlang
einer Mantellinie der konischen Fläche ausführt. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß es bei einem Schlankheitsgrad
-1:6 nicht mehr fähig ist, verläßlich zu arbeiten, und zwar wegen Raummangels, vor allem aber wegen Federung
und Dauerdeformation der Elektrode, Schwierigkeiten beim Einstellen, außerordentlicher Ansprüche auf Bedienung
usw. Das Ergebnis ist eine Beeinträchtigung der erforderlichen Geometrie der geschliffenen Fläche.
Es ist auch eine Anordnung zum Schleifen konischer Innenflächen von Werkstücken mit einem Hohlraum mit großem
Schlankheitsgrad bekannt, wo der Hohlraum als gleichachsige zylindrische Fläche gestaltet ist, die mit einer
konischen Fläche endet und wo zum Bearbeiten eine Elektrode verwendet wird, die an eine Abgabevorrichtung für
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Brennimpulse geschaltet ist und wo die Elektrode, deren Kern als ein konischer Brennteil endet, mit einem gegenüber
dem Kern isolierten und in der durch eine zylindrische Fläche des Hohlraumes im Werkstück gebildeten Elektrodenleitung
eingelegten Leitungsteil versehen ist, und mittels eines elektrisch leitfähigen Metallteiles an
einem Mitnehmerherz befestigt ist, während der Elektrodenkern an einen Pol einer Abgabevorrichtung für Brennimpulse
und das Werkstück an den zweiten Pol angeschlossen ist. Dabei ist an einer in Eingriff mit einem Gerät für
den Schnellvorschub stehenden vertikal verschiebbaren Brücke ein Antrieb für die Rotation der Elektrode und
eine Antriebsquelle für deren Hikrovorschub angeordnet.
Es hat sich gezeigt, daß diese Anordnung, obwohl sie einen bedeutenden Portschritt beim Bearbeiten konischer
Innenflächen von Werkstücken brachte, verhältnismäßig kompliziert ist, soweit es sich um die Lösung des
Schnell- und Mikrovorschubs handelt, und daß sie ferner kein augenblickliches Anhalten in den Fällen ermöglicht,
wo infolge elektrisch nicht leitender Verunreinigungen zwischen der Elektrode und der bearbeiteten Fläche kein
elektrischer Kontakt der Elektrode mit eier bearbeiteten Fläche zustandekommt. Es hat sich gleichfalls gezeigt,
daß es wünschenswert ist, das Spülsystem zum Entfernen
von Verbrennungsprodukten zu verbessern.
Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, die erwähnten
Nachteile zu beseitigen und eine Anordnung mit einem einfachen, jedoch vollkommen verläßlichen System zum Erzielen
des Schnell- und Mikrovorschubs zu schaffen, mit der Möglichkeit des Ausschaltens, wenn beim Auftreten von
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Verunreinigungen zwischen der Elektrode und der "bearbeiteten Fläche die richtige Wirkungsweise der Elektrode
nicht gewährleistet ist,sowie auch mit der Möglichkeit einer Verbesserung des Spülsystems.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch gekennzeichneten
Merkmale.
Die Unteransprüche kennzeichnen zweckmäßige weitere Ausbildungsformen.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in teilweisem Längsschnitt.
An einem, sn dem nicht dargestellten Maschinenrahmen befestigten
Halter 1 ist z. B. durch Einpressen ein hydraulischer Arbeitszylinder 2 befestigt und zu dessen beiden
Seiten ein hydraulischer Zylinder 3 für den Schnellvorschub und ein hydraulischer Zylinder 4· für den Mikrovorschub,
die gleichfalls im Halter 1 eingepreßt sind.
Der hydraulische Zylinder 3 für den Schnellvorschub ist an seinem linken Ende durch einen Sicherungskolben 30
verschlossen, gegenüber welchem sich ein Ausschalter 51
einer programmierbaren Steueranordnung 5 befindet. Im hydraulischen Zylinder 3 für den Schnellvorschub ist eine
Druckfeder 31 und ferner ein Kolben 32 gelagert, gegen
welchen sich eine auf einer Schraube 34 angeordnete und
gegen Verdrehen gesicherte Mutter 33 stützt.
Die Schraube 3^· ist mittels einer Kupplung 35 mit einem
Getriebe 36 und einem Elektromotor 37 für den Schnell-
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Vorschub in Verbindung, der an die erwähnte Steueranordnung 5 geschaltet ist.
Der Raum des hydraulischen Zylinders 3 für den Schnellvorschub
ist in der rechten Grenzlage des Kolbens 32 mit einem Vorratsbehälter 38 verbunden.
Der hydraulische Zylinder 4 für den Mikrovorschub ist an dessen linkem Ende durch einen Spülkolben 40 verschlossen,
gegenüber welchem sich eine Stange 41 befindet, die sich gegen einen Nocken 410 auf der Welle eines Elektromotors
411 stützt, der an die programmierbare Steueranordnung 5 geschaltet ist. Die linke Grenzlage der Stange
41 wird durch einen Hebel 412 gesichert, der sich gegen
einen Anschlag 413 stützt.
einen Anschlag 413 stützt.
Im hydraulischen Zylinder 4 für den Mikrovorschub ist
eine Druckfeder 42 gelagert, an welcher der zweite Kolben 43 anliegt, gegen den sich eine zweite Mutter 44 stützt, die an einer Schraube 45 für den Antrieb des Mikrovorschubs angeordnet ist, der durch ein Getriebe 46 und
einen Elektromotor 47 gebildet wird. Die Schraube 45 ist mit der Austrittswelle des Getriebes 46 über eine Kupplung 48 verbunden. Auch die zweite Mutter 44 ist gegen
Verdrehen gesichert, so daß sie nur eine Axialbewegung
ausführen kann.
eine Druckfeder 42 gelagert, an welcher der zweite Kolben 43 anliegt, gegen den sich eine zweite Mutter 44 stützt, die an einer Schraube 45 für den Antrieb des Mikrovorschubs angeordnet ist, der durch ein Getriebe 46 und
einen Elektromotor 47 gebildet wird. Die Schraube 45 ist mit der Austrittswelle des Getriebes 46 über eine Kupplung 48 verbunden. Auch die zweite Mutter 44 ist gegen
Verdrehen gesichert, so daß sie nur eine Axialbewegung
ausführen kann.
Aus dem Getriebe 46 ist eine Welle 49 herausgeführt, die mit einem Flügel 490 endet, an welchem ein Endschalter
491 angeschlossen ist, der eine Angabe über die Bewegung des zweiten Kolbens 43 mit einer Genauigkeit von 0,01 mm übermittelt.
491 angeschlossen ist, der eine Angabe über die Bewegung des zweiten Kolbens 43 mit einer Genauigkeit von 0,01 mm übermittelt.
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Der Raum des hydraulischen Zylinders 3 für den Schnellvorschub, des hydraulischen Zylinders für den Mikrovorschub
und des hydraulischen Arbeitszylinders 2 sind miteinander über einen Kanal 10 verbunden.
Im hydraulischen Zylinder 2 ist ein Stützkolben 20 verschiebbar gelagert, in dessen Bohrung eine Zugfeder 21
vorgesehen ist, die den Stützkolben 20 nach rechts zieht. Der Stützkolben 20 ist an seinem Stirnende mit
einem Anschlag 22 aus Hartmetall versehen.
Das zum Bearbeiten bestimmte Werkstück 6 - im gegebenen Fall eine Einspritzdüse für Dieselmotoren - ist an einem
Werkstückspanner- 7 mittels einer Mutter 70 befestigt. Der
Werkstückspanner 7 besitzt eine Bohrung 71 zur Flüssigkeitszufuhr in dem Hohlraum 60 des Werkstücks 6, der eine
konzentrische öffnung 61 zur Ableitung dieser Flüssigkeit besitzt.
Durch den Werkstückspanner 7 führt kontaktlos eine Elektrode
8, die einen Stahlschaft besitzt, der in einem kupfernen konischen Brennteil endet, dessen Form der resultierenden
konischen Fläche zwischen der konzentrischen öffnung 61 und dem Hohlraum 60 entspricht, die mittels
Elektrofunkenbearbeitung gebildet werden soll. Der leitende Teil der Elektrode 8, das ist ein Teil der Oberfläche
des Stahlschaftes, ist mit einer Isolation 80 versehen, mittels deren äußerer zylindrischer Oberfläche die
Elektrode 8 genau in der zylindrischen Fläche 62 des Werkstückes 6 geführt wird.
Am Stahlschaft der Elektrode 8 ist ein Mitnehmerherz 9
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mit einer Spannschraube 90 befestigt, die sich gegen einen Mitnehmerbolzen 91 eines Zahnrades 32 stützt, das
mit einem Ritzel 93 auf der Welle eines Elektromotors 94-zum
Übertragen der Rotationsbewegung der Elektrode 8 kämmt.
Das Mitnehmerherz 9 ist elektrisch und mechanisch mittels
einer Feder 95 mit dem Zahnrad 9? verbunden, die mittels
ihrer Zugkraft die Elektrode 8 gegen den Anschlag 22 drückt und gleichzeitig einen elektrisch verläßlichen
Kontakt zwischen der Elektrode 8 und dem Zahnrad 9? sichert, gegen dessen mit einem Kupferring 96 versehenen
zylindrischen Absatz ein Kohlekontakt 97 angedrückt wird, der an den negativen Pol einer Brennimpulsquelle 98 geschaltet
ist. Der positive Pol der Brennimpulsquelle 98 ist elektrisch leitend mit dem Werkstückspanner 7 "und
derart auch mit dem Werkstück 6 verbunden.
Die Brennimpulsquelle 98 ist an das programmierbare Steuergerät 5 geschaltet.
Die beschriebene Anordnung arbeitet folgendermaßen: Die Elektrode 8 wird in das Werkstück 6 eingeschoben, das
mittels der Mutter 70 am Werkstückspanner 7 befestigt ist. An das herausragende Elektrodenende wird das Mitnehmerherz
9 aufgesetzt und gesichert. Am Steuergerät wird das Bearbeitungsprogramm eingestellt, d. h. die Brennbedingungen
- Stromintensität, Brenndauer, die Frequenzzahl, die Geschwindigkeit des Schnellvorschubes und des
Mikrovorschubes udgl.
Nach Anlassen der Einrichtung, wobei über die Bohrung 71
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von einer nicht dargestellten Pumpe Flüssigkeit in den Hohlraum 60 des Werkstückes 6 zu strömen beginnt, wird
die Elektrode 8 unter Mitwirkung der Feder 95 gegen den Anschlag 22 gedrückt. Anschließend beginnt der Schnellvorschub
zu wirken, und nachdem der Kolben 52 die Verbindung mit dem Vorratsbehälter 38 schließt, beginnt der
eigentliche Schnellvorschub der Elektrode 8, d. i., deren schnelle Annäherung an die zum Bearbeiten bestimmte Fläche
des Werkstückes 6.
Sobald infolge dieser Bewegung der erste Kontakt des kupfernen konischen Brennteils der Elektrode 8 mit der
erwähnten Fläche zustande kommt, erfolgt ein kurzzeitiges Reversieren des Elektromotors 37 für den Schnellvorschub,
die Elektrode 8 entfernt sich von der erwähnten Fläche des Werkstückes 6 und diese so entstandene Unterbrechung
des elektrischen Kontaktes ist ein Impuls einerseits zum Drehen der Elektrode 8 durch den Elektromotor 94 mit gewählter
Drehzahl, andererseits zum Anlassen des Elektromotors 47, d. i. zum Einleiten des Mikrovorschubes der
Elektrode 8 nach vorgewählten Parametern.
Der Flügel 490 und der Endschalter 491 ermöglichen in gewählten
Intervallen, z. B. nach Erzielen eines Abbrandes-. der Elektrode 8 von je 0,02 mm, ein wirksames Spülen, das
ist ein Entfernen der Abbrandprodukte im Werkstück 6 dadurch, daß durch programmiertes kurzzeitiges Anlassen des
Elektromotors 411 der Nocken 410 mittels des Bolzens 41 es ermöglicht, daß sich der Spülungskolben 40 kurzzeitig
nach links und zurück verschiebt, wodurch ein plötzliches Verschieben der Elektrode 8 von der bearbeiteten Fläche
eintritt und es der Flüssigkeit ermöglicht wird, die
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erwähnten Abbrandprodukte mit erhöhter Intensität aus dem Werkstück 6 zu entfernen.
Nach Erzielen des vorbestimmten Bearbeitungswertes kommt
die beschriebene Anordnung selbsttätig zum Stillstand und Mikrovorschub und Schnellvorschub, d. h. die Organe für
deren Tätigkeit, kommen in ihre Ausgangslage, worauf nach Herausnehmen des bearbeiteten und Einspannen eines nicht
bearbeiteten Werkstückes 6 sich der beschriebene Zyklus wiederholt.
Falls es beim Anlassen oder auch während des Bearbeitens des Werkstückes 6 zu keinem leitenden Kontakt der Elektrode
mit der bearbeiteten Fläche kommen sollte, gegebenenfalls zu keinem Annähern, welches Elektrofunkenentladungen
ermöglichen würde, könnte durch Druckanstieg in den hydraulischen Zylindern 2, 3 und 4- eine Gefährdung
der Anordnung zustande kommen. Um dem vorzubeugen, kommt es bei Übersteigen eines bestimmten voraus eingestellten
Druckwertes zu einem Herausschieben des Sicherungskolbens 30, der mittels des Ausschalters 51 die Einrichtung
augenblicklich ausschaltet.
Ein Einstellen des Druckes, bei welchem das beschriebene Ausschalten der Einrichtung erfolgt, kann vorteilhaft
durch geeignete Anordnung des Sicherungskolbens erzielt werden, was mittels auf eine nicht dargestellte Feder
wirkender Stellelemente ausgeführt werden kann.
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Leerseite
Claims (6)
- Patent ansprüche/ 1.ι Anordnung zum Bearbeiten konischer Innenflächen von —' Werkstückenmit einem Hohlraum mit hohem Schlankheitsgrad, der durch eine gleichachsige zylindrische Fläche gebildet wird, die mit einer konischen Fläche endet,mit einer Elektrode zum Bearbeiten, die an einen Pol einer Abgabevorrichtung von Brennimpulsen angeschlossen ist und mit einem ihr gegenüber isolierten konischen Brennteil endet sowie mit einem leitenden Teil versehen ist,mit einer durch den zylindrischen Hohlraum des Werkstücks gebildeten Führung, in der die Elektrode eingelegt und die an den zweiten Pol der Abgabevorrichtung von Brennimpulsen geschaltet ist, wobei die Elektrode in Eingriff mit Mitteln zum Erzeugen einer Rotationsbewegung steht, gleichzeitig jedoch auch mit Mitteln für deren Schnellvorschub und/oder Mikrovorschub,dadurch gekennzeichnet ,130024/0866daß an einem Halter (1) ein hydraulischer Arbeitszylinder (2), ferner ein hydraulischer Zylinder (3) für den SchneiIvorschub und ein hydraulischer Zylinder (4·) für den Mikrovorschub befestigt ist, wobei die Zylinder miteinander durch einen Kanal (10) in Verbindung stehen und im hydraulischen Arbeitszylinder (2) ein Stützkolben (20) vorgesehen ist, gegen den sich die Elektrode (8) stützt, und im hydraulischen Zylinder (3) für den Schnellvorschub ein Kolben (32) vorgesehen ist, gegen welchen sich eine an einer Schraube (34-) für den Antrieb (36, 37) des Schnellvorschubs angeordnete Mutter (33) stützt, und im hydraulischen Zylinder (4) für den Nikrovorschub ein zweiter Kolben (43) vorgesehen ist, gegen den sich eine an einer Schraube (4-5) des Antriebs (46, 47) für den Mikrovorschub angeordnete zweite Mutter (44) stützt, wobei in den Zylindern (3, 4) Druckfedern (31> 42) und im hydraulischen Arbeitszylinder (2) eine Zugfeder (21) angeordnet sind.
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,- daß im hydraulischen Zylinder (3) für den Schnellvorschub an der gegenüberliegenden Seite des Kolbens (32) ein Sicherungskolben (30) angeordnet ist, gegenüber welchem sich ein Ausschalter (51) befindet, und- daß im hydraulischen Zylinder (4) für den Mikrovorschub an der gegenüberliegenden Seite des130024/0866Kolbens (43) ein Spülkolben (40) angeordnet ist, gegen den sich eine Stange (4-1) stützt, die mit einem Nocken (410) eines Elektromotors (411) in Kontakt steht.
- 3· Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Raum des hydraulischen Zylinders (3) für den Schnellvorschub in der Ruhelage des Kolbens (32) mit einem Vorratsbehälter (38) in Verbindung steht.
- 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (8) durch einen Stahlschaft gebildet wird, in den ein kupferner konischer Brennteil eingesetzt ist.
- 5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß am linken Stirnende des Stützkolbens (20) ein Anschlag (22) aus Hartmetall eingesetzt ist.
- 6. Anordnung nach Anspruch 1 Ms 5i gekennzeichnet durch eine programmierbare Steueranordnung (5)i an der die Abgabevorrichtung für die Brennimpulse (98), die Elektromotoren (37, 47, 94, 411) und die Schalter (51, 491) angeschlossen sind.130024/0866
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