DE3513278C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 genannten Art zur funkenerosiven Bearbeitung der Oberfläche eines Werkstückes.

Durch US-PS 37 54 873 ist ein Verfahren zur Herstel­ lung einer satinierten oder matt bearbeiteten Walze zum Kaltwalzen von Stahlblech zur Texturierung der Oberfläche des fertigen Produkts bekannt. Die Texturierung wird dabei durch eine Bearbeitungsmethode mit elektrischer Funkenent­ ladung erzielt.

Durch US-PS 38 00 117 und 38 78 353 ist es bekannt, die Funkenentladungsstrecke zwischen der Walze und der Entladungselektrode in einem dielektrischen Fluid anzuord­ nen. Es ergeben sich mehrere Nachteile. Die Steuerung der Gleichförmigkeit der Textur oder des Musters, das auf die Oberfläche der Walze aufgebracht wird, ist schwierig. Außerdem ist es schwierig, den Bearbeitungsvorgang selbst durch Steuerung der Stärke, Dauer und des Ortes der elek­ trischen Entladungsimpulse zu steuern.

Durch DD 36 143 ist eine Vorrichtung der betreffenden Art bekannt, bei der die Elektrode als flache Scheibe aus­ gebildet ist. Mit einer solchen Scheibe ist der Bearbei­ tungsvorgang nicht exakt steuerbar, da die Scheibe unver­ meidlich Taumelbewegungen ausführt, die die Stärke der elektrischen Entladung in unerwünschter Weise beeinflußt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der betreffenden Art zu schaffen, mit der eine höhere Gleichförmigkeit der Textur erreichbar ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge­ löst.

Aufgrund der Ausbildung der Elektrode als Zylinder werden Taumelbewegungen vermieden, so daß die Entladungs­ strecke genauer definiert ist. Dadurch ergibt sich eine größere Gleichmäßigkeit der Funkenentladung. Außerdem ist die Elektrode gemäß der Erfindung abwechselnd aus leiten­ den und nichtleitenden Scheiben gebildet, die jeweils Schlitze in ihrer Umfangsfläche aufweisen, die einen Win­ kel zu einer Ebene quer zu einer Elektrodenachse bilden. Dadurch wird erreicht, daß das dielektrische Fluid aus dem Spalt gepumpt und ein kontinuierlicher Strom zur Bearbei­ tung der Oberfläche von den leitenden Scheiben zu dem Werkstück fließt. Da die Schlitze schräg sind, wird dabei gleichzeitig der Vorteil eines Abtransports des abgearbei­ teten Materials aus dem Spalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück bewirkt. Hierdurch wird die Wirkung des Be­ arbeitungsvorganges deutlich verbessert.

Durch die schräge Form der Schlitze ist sicherge­ stellt, daß wenigstens ein Teil jeder leitenden Elektrode zu jeder Zeit in dichter Nähe zu dem Werkstück vorhanden ist. Die geneigten Schlitze bewirken dadurch neben der Punktwirkung auch eine konstante Entladung von jeder lei­ tenden Scheibe zu dem Werkstück, da die Entfernung zwi­ schen der leitenden Scheibe und dem Werkstück in einem konstanten Abstand gehalten wird, obwohl sich die Elektro­ de dreht. Diese Verhältnisse würden sich nicht bei Schlit­ zen ergeben, die ganz einfach parallel zur Achse der zy­ lindrischen Elektrode verlaufen würden. Die erfindungsge­ mäßen Schlitze verlaufen nicht parallel zur Achse der Elektrode. Dadurch ist sichergestellt, daß immer die ge­ wünschte Pumpwirkung und gleichzeitig eine konstante elek­ trische Entladung bewirkt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht der Ein­ richtung,

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die verbesserte Ein­ richtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ist eine vergrößerte Draufsicht auf die zy­ lindrische Elektrode gemäß Fig. 2,

Fig. 4 ist ein Querschnitt der Elektrode gemäß Fig. 2,

Fig. 5 ist eine vergrößerte Draufsicht auf die Elektrodenoberfläche der Einrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 6 ist eine vergrößerte Teildraufsicht auf die zylindrische Elektrode,

Fig. 7 ist eine schematische Draufsicht auf eine verbesserte Einrichtung der vorliegenden Erfindung und ver­ deutlicht die Halterung und die Steueranordnung für die Entladungs­ elektrode,

Fig. 8 ist ein elektrisches Blockschaltbild für die elektrische Entladungssteuerung der Elektrode für die Einrichtung der Erfindung,

Fig. 9 ist eine vergrößerte Draufsicht einer anderen Ausführungsform der zylindrischen Elektrode, und

Fig. 10 ist eine vergrößerte Draufsicht einer anderen Ausführungsform der zylindrischen Elektrode.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles

Die folgende Beschreibung bezieht sich besonders auf die spezielle Konstruktion der Entladungselektrode der Ein­ richtung für Bearbeitung durch elektrische Entladung wie auch auf die Einrichtung zur Halterung dieser Entladungs­ elektrode und zur Steuerung der elektrischen Entladung von dieser Elektrode. Der Rest der Anordnung ist für jeden Fach­ mann klar, da eine solche Anlage auf dem Markt erhältlich und in vielen der eingangs genannten Literaturstellen be­ schrieben ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in einer schematischen Ansicht die Gesamteinrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Ein­ richtung weist ein Reservoir oder einen Tank 10 auf, in dem in bekannter Weise ein dielektrisches Fluidum angeordnet ist.

In einer passenden Lagereinrichtung 12 ist drehbar eine Walze 14 mit einer Oberfläche 16 gehalten, die texturiert werden soll. Die Walze 14 weist Lager 18 auf, die auf der Lagereinrichtung 12 aufliegen und die während des Bearbei­ tungsvorganges über eine Welle 15 mit einem Antrieb 19 verbunden sind, der durch einen Motor 17 angetrieben ist, so daß die Walze 14 mit der gewünschten Geschwindigkeit und in der gewünschten Richtung um eine Längsachse 20 der Walze 14 rotiert. Die Walze 14 ist wenigstens teilweise in das Fluidum 11 in dem Tank 10 wenigstens während eines Teils der Drehung der Walze 14 um ihre Achse 20 eingetaucht, obwohl die Walze 14 auch etwas über dem Reservoir gehalten sein kann.

Gegenüber der Walze 14 ist eine Elektrode 22 ange­ ordnet, von der ein Strom über eine Strömung 21 eines dielektrischen Fluids aus einem Rohr 23 entladen wird. Strom wird gegen die Oberfläche 16 der Walze 14 zum Zwecke der wirksamen Bearbeitung gerichtet, um so die Oberfläche 16 mit einem gewünschten matten oder satinierten Muster zu versehen. Die Elektrode 22 ist physikalisch auf einer Halteplattform oder -anordnung 24, 24A, 81 gehalten, die ein kontrolliertes Spiel von drei Grad hat. Die Elektrode 22 kann sich so auf die Oberfläche 16 zu und von ihr weg bewegen (Richtung A). Sie kann sich in eine Richtung (Richtung B) parallel zur Achse 20 der Walze 14 bewegen. Sie kann sich (Richtung C) um einen Punkt wie Mittelpunkt 26 der Elektrode 22 drehen. Mittelpunkt 26 liegt auf einer vertikalen Linie, die sich nach oben durch eine Drehachse 28 der im allgemeinen zylindrischen Elektrode 22 erstreckt. Der Mittelpunkt 26 liegt somit auf einer Linie, die sich in gleichem Abstand zu den gegenüberliegenden Flächen der zylindrischen Elektrode 22 befindet.

Die Fig. 3, 4, 5 und 6 zeigen genauer die Konstruktion der Elektrode 22. Fig. 7 und 8 verdeutlichen genauer die Merkmale der Konstruktion und der Steuerung der Elek­ trode 22 und ihrer Halteplattform 24. Es sei daher zu­ nächst auf Fig. 3 Bezug genommen, aus der zu ersehen ist, daß die Elektrode 22 eine im allgemeinen zylindrische Form hat. Sie besteht aus einer Anzahl von abwechselnd leitenden und nicht-leitenden Scheiben 30 und 32. Diese Scheiben 30, 32 sind in einer kompakten Zylinderform ange­ ordnet und um die Drehachse 28 drehbar. Die nicht-leitenden Scheiben 32 erstrecken sich in Richtung auf die äußere Peripherie des Zylinders und isolieren die leitenden Schei­ ben 30 voneinander. Die leitenden Scheiben 30 weisen Schlitze 34 auf, die ein V-förmiges, grätenförmiges Muster in der Anordnung der leitenden Scheiben 30 bilden. Die Spitze des V′s mag sich im wesentlichen in der mittleren Querebene des Zylinders 22 befinden, wie das in Fig. 3 ersichtlich ist, und entgegengesetzt zur Drehrichtung des Zylinders 22 um seine Drehachse 28 gerichtet sein. Ein Öffnungswinkel 36 in Fig. 5 ist durch die gegenüberliegenden Seiten des V′s definiert, das durch die Schlitze 34 defi­ niert ist, und hat vorzugsweise einen Winkel kleiner als 180°. Vorzugsweise haben die Schlitze 34 über den Umfang jeder der leitenden Scheiben einen gleichen Abstand, ob­ wohl die Schlitze 34 in Ausbildung, Tiefe und Anordnung in der Oberfläche des Zylinders 22 variieren können.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist jede der leitenden Scheiben vorzugsweise gesondert mit einem elektrisch lei­ tenden Ring 38 über eine Verbindung 39 verbunden. Jeder Ring 38 führt zu einer Stromversorgungsquelle.

Bei Betrieb wird die Elektrode 22 um ihre Achse 28 angetrieben. Während sich die Elektrode 22 dreht, erzeugen die durch die Schlitze 34 gebildeten Kanäle eine Pump­ wirkung, die das dielektrische Fluidum von der Oberfläche 16 insbesondere in der Nähe des Spalts zwischen der Elek­ trode 22 und der Walze 14 wegbewegt. Somit wird durch die leitenden Scheiben 30 durch elektrische Entladung ab­ genommenes Material schnell und einfach von der Ober­ fläche 16 wegtransportiert, um so die Wirkung der Ein­ richtung zu verbessern.

Der gewinkelte Schlitz 34 in den Scheiben 30 stellt sicher, daß wenigstens ein Teil der leitenden Oberfläche jeder einzelnen Scheibe 30 sich gegenüber dem Werk­ stück 14 befindet. Das bedeutet, daß ein nicht geschlitzter Teil der Außenfläche der Scheibe 30 zwischen aufeinander­ folgenden Schlitzen 34 sich immer benachbart zu der Ober­ fläche der Walze 14 befindet. Z.B. liegt ein Teil eines Bereichs 42 gegenüber der Oberfläche der Walze 14, oder ein Teil von Bereich 44 befindet sich gegenüber Ober­ fläche 16, und zwar immer entlang einer dichtesten An­ näherung zwischen dem Zylinder 22 und Walze 14. Zu keiner Zeit liegt ein Schlitz 34 allein vollständig gegenüber der Oberfläche 16, da der Schlitz 34 geneigt ist.

In der Praxis sind die leitenden Scheiben 33 aus einem leitenden Material wie beispielsweise Messing, Kupfer oder Graphit hergestellt. Die nicht-leitenden Scheiben 32 können aus einem isolierenden Material wie Bakelit oder einem anderen isolierenden Material herge­ stellt sein. Außerdem ist es vorteilhaft, daß die nicht- leitenden Scheiben 32 so dünn wie möglich gehalten werden, um die Bildung von Spalten auf der Oberfläche des bearbei­ teten Gegenstandes zu vermeiden.

Fig. 7 verdeutlicht die Weise, auf die der rotierende Zylinder oder die Elektrode 22 in einer wirkungsvollen Lage gegenüber der zu bearbeitenden Walze 14 (Richtung C in Fig. 2) gehalten wird. Es ist ein gewünschter Aspekt der Erfindung, den äußeren Umfang oder die Oberfläche der Walze 22 in einer Lage zu halten, in der im allgemeinen ein Linie-zu-Linie-Kontakt oder eine Schnittzwischenfläche mit der Walze 14 definiert ist, wobei die Walze 14 aller Wahrscheinlichkeit nach eine gekrümmte oder zusammen­ gesetzt gekrümmte Form hat. Die Drehachse 28 wird daher nahezu parallel zur Längsachse 20 sein, jedoch etwas ge­ neigt, um eine ordnungsgemäße Ausrichtung der Elektrode 22 relativ zur Oberfläche 16 aufrechtzuerhalten.

Um eine solche Ausrichtung zu schaffen, sind Sen­ soren 60, 62 über einen elektrischen Schaltkreis äußersten, leitenden Scheiben 64, 66 der Elektrode 22 zugeordnet. Der Spannungsabfall der zugehörigen Scheiben 64, 66 wird abgetastet, verglichen und dazu verwendet, die Halteplatt­ form 24, 24A, 81 für die Elektrode 22 anzutreiben, um die Elektrode 22 im allgemeinen parallel zur Oberfläche der Walze 14 zu halten. Die Halteplattform 24, 24A, 81 wird somit so angetrieben, um den Spannungsabfall über die Scheiben 64, 66 gleichzumachen. Die spezielle Schaltung und der Tastmechanismus, die dieses erreichen, liegen für Fachleute auf der Hand.

Eine spezielle Halteanordnung ist nachfolgend be­ schrieben und in den Fig. 1 und 2 dargestellt : Wie aus Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, gibt es drei unabhängige Bewegungen, mit denen die Halteplattform beaufschlagt werden kann. Die erste Bewegung in Richtung A in Fig. 1 wird mit Hilfe eines servogesteuerten hydraulischen Zylin­ ders 71 bewirkt, der die Halteplattform 24 entlang von Führungsschienen 73, 75 auf die Walze 14 zu und von ihr wegbewegt.

Die zweite Bewegung in Richtung B, die im allgemeinen parallel zu der Längsachse 20 liegt, wird durch eine Be­ wegung der Plattform 24A auf parallelen Führungsschienen 77, 79 bewirkt, die mit einem Mutter- und Spindelmecha­ nismus zusammenwirken, der an dem Boden der Plattform 24A befestigt ist.

Die dritte Bewegungsrichtung der Elektrode 22, nämlich die Richtung C in Fig. 2, wie sie vorher in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben worden ist, wird durch einen servo­ gesteuerten Zahnstangentrieb bewirkt, wie er in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Eine Plattform 81 weist eine umlaufende Zahnstange oder ein Zahnrad 83 auf, in das ein Ritzel 85 eingreift, das von einem Servomotor 87 an­ getrieben ist. Der Servomotor 87 wird gemäß der Beschrei­ bung in Verbindung mit Fig. 7 gesteuert.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Merkmal der Erfindung, nämlich eine Schaltung, die aufeinanderfolgende Strom­ impulse zu den leitenden Scheiben 30 liefert. Eine Puls­ steuerquelle 70 sendet ein Signal gleichzeitig zu verschie­ denen Taktschaltungen 72, 74, 76, die jeweils getrennten, leitenden Scheiben 30 zugeordnet sind. Die einzelnen Takt­ schaltungen 72, 74, 76 verzögern um einen vorbestimmten Betrag die Arbeitsweise von zugehörigen Gattern 78, 80, 82 zur Steuerung des Stromflusses von jeweils zugeordneten Energiequellen 84, 86, 88. Mit einer solchen Anordnung ist es möglich, jede der getrennten, leitenden Scheiben 30 die Seite an Seite getrennt nebeneinander angeordnet sind, so nacheinander zu speisen, daß z. B. benachbarte Scheiben 30 aufeinanderfolgend Stromimpulse erhalten. Die spezielle Folge und Auswahl der Folge der Impulse kann zur Verände­ rung des elektrischen Bearbeitungsmusters durch Einstellung der Taktschaltungen 72, 74, 76 eingestellt werden.

Fig. 9 und 10 zeigen abgewandelte Konstruktionen der Elektrode 22. Fig. 9 stellt eine Elektrodenkonstruktion dar mit einer Drehachse 28, die im wesentlichen die gleiche ist wie die Konstruktion gemäß den Fig. 6, 3 und 5. Die Konstruktion gemäß Fig. 9 sieht jedoch eine äußere Scheibe 30 auf jeder Seite der Elektrode 22 vor, die eine Breite hat, die zweimal so groß ist wie die Breite der Scheiben, die das Innere der Elektrode bilden.

Fig. 10 zeigt eine Art, in der die Elektrode gemäß Fig. 9 modifiziert werden kann, um die Beziehung der ge­ trennten Scheiben 30 in bezug zu der Achse 28A in Fig. 10 zu zeigen. Die in der Fig. 10 gezeigte Anordnung von Elek­ troden ermöglicht die Sicherstellung der Schaffung einer gleichmäßig texturierten Oberfläche. Sie verhindert die Bildung nicht-texturierter Streifen aufgrund der nicht- leitenden Räume auf der Elektrode.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur funkenerosiven Bearbeitung der Ober­ fläche eines Werkstückes (14), das um eine Längsachse (20) drehbar gegenüber einer zylindrischen Elektrode (22) an­ geordnet ist, mit Mitteln (23), die einen Strom eines di­ elektrischen Fluids (11) in den Arbeitsspalt zwischen Werkstück (14) und Elektrode (22) leiten, wobei die Elek­ trode (22) drehbar um eine Drehachse (28) so gelagert ist, daß sich ihre Oberfläche im Abstand eines Arbeitsspaltes gegenüber der Oberfläche des Werkstückes (14) befindet und die Drehachsen (20, 28) parallel sind und die Elektrode (22) und das Werkstück (14) gegensinnig gedreht werden, wobei die elektrische Entladung über den Arbeitsspalt durch Kontrollmittel aufrechterhalten wird, um das Werk­ stück (14) zu bearbeiten, wenn elektrischer Strom an die Elektrode (22) gelegt wird, wobei die Vorrichtung weiter eine Halteplattform (24) zur Bewegung der Elektrode axial entlang der Oberfläche (16) des Werkstückes (14) und zu dem Werkstück (14) hin und davon weg aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (22) aus abwechselnd leitenden und nicht-leitenden Scheiben (30, 32) gebildet ist, daß die die Oberfläche der zylindrischen Elektrode (22) bildenden Scheiben (30, 32) jeweils Schlitze (34) in ihrer Umfangsfläche aufweisen, und daß die Richtung der Schlitze (34) einen Winkel quer zu der Drehachse (28) der Elektrode (22) bildet, wodurch das dielektrische Fluid aus dem Arbeitsspalt gepumpt wird und eine gleichmäßige Be­ arbeitung der Oberfläche (16) des Werkstücks (14) statt­ findet, da wegen der schrägen Schlitze (34) wenigstens ein Teil von ungeschlitzter Umfangsfläche einer leitenden Scheibe (30) unter Bildung des Arbeitsspaltes der Werk­ stückoberfläche (16) zur funkenerosiven Bearbeitung gegen­ überliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abwicklung der Umfangsfläche der zylindrischen Elektrode die Schlitze (34) auf einer geraden Linie ange­ ordnet sind;

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden, auf einer geraden Linie liegenden Schlit­ ze ein V-förmiges Muster in der Abwicklung der Oberfläche der Elektrode (22) bilden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze der V-Form der Schlitze entgegen der Dreh­ richtung der Elektrode (22) gerichtet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Scheiben (30, 32), die relativ zu der Achse (28) der Elek­ trode (22) geneigt sind.