DE3528195A1 - Vorrichtung zur elektroerosiven bearbeitung von symmetrischen rotationswerkstuecken - Google Patents

Description

VUMA Vyskumny ustav mechanizäcie a automat!zäcie, Vyskumno vyrobnä jednotka Nove Mesto nad Vähom, CSSR

Vorrichtung zur elektroerosiven Bearbeitung von symmetrischen Rotationswerkstücken

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektroerosiven Bearbeitung von Rotationswerkstücken großer Durchmesser, z. B. von den Walzen der Walzgerüste, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Die funkenerosive Abtragung von Metallu/erkstoffen findet in der technischen Praxis wegen ihrer Vorteile immer breitere Anwendung. Ein Vorteil liegt in der Fähigkeit, die Oberfläche ohne die für die Drehbearbeitung charakteristischen Riefen auszubilden. Die durch elektroerosive Bearbeitung erhaltenen Werkstückoberflächen sind durch eine nicht orientierte Struktur von sich überdeckenden Grübchen und Vorsprüngen einer

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gewählten Rauhigkeit gekennzeichnet. Eine derartige Oberflächenbeschaffenheit hat Vorteile beim Walzen von den Tiefzieh- und Karosserieblechen. Die elektroerosiv bearbeiteten Walzen ermöglichen bei der Blechherstellung die Verminderung von Maßabweichungen, eine Verbesserung der Verformbarkeit beim Umformen, eine bessere Haftfähigkeit für Anstriche und Beschichtungen sowie eine höhere Stufe der Oberflächenbehandlung als es mit einem anderen Verfahren, z. B. durch Bestrahlung, erzielt werden kann.

Es sind bereits verschiedene elektroerosive Bearbeitungsmaschinen vorgeschlagen worden, mit denen z. B. Walzen mit hervorragend gleichmäßigen Oberflächen bearbeitet wurden. Durch geeignete Optimierung der elektrischen Parameter bei der Bearbeitung können bei einer einfachen Steuerung gewünschte Oberflächenrauhigkeiten in einem breiten Bereich erhalten werden. Bei der funkenerosiven Bearbeitung von Metallwalzen wird regelmäßig auch die Zylindrizität der Walzen verbessert, was die Toleranzen der gewalzten Bleche und die Walzen-Ausschußquote vermindert.

Trotz den angeführten Vorteilen weist die herkömmliche funkenerosive Bearbeitung von Walzen verschiedene Nachteile auf. Hierzu zählt z. B. die relativ geringe Bearbeitungsleistung, die im wesentlichen durch die kleine geforderte Oberflächenrauhigkeit begrenzt wird, welche die Energie der den Elektroden während der Bearbeitung zugeführten elektrischen Impulse limitiert. Dieser Nachteil tritt besonders bei großen

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Werkstücken in den Vordergrund, deren Länge und Umfang über 1000 mm liegen. Der Nachteil einer ungenügenden Bearbeitungsleistung kann durch sogenannte Mehrkanalbearbeitung gemindert werden, bei der gleichzeitig mit mehreren Elektroden gearbeitet wir ei, die gegeneinander isoliert in einem gemeinsamen Träger befestigt sind. Der Träger wird durch einen gemeinsamen Servomechanismus vorgeschoben und die Elektroden werden über mehrere gesonderte Stromzuführungen von einem gemeinsamen Impulsgenerator gespeist. Diese Maßnahmen ergeben jedoch insgesamt keine markante Steigerung der Bearbeitungsleistung, weil z. B. ein Kurzschluß nur einer der Elektroden Anlaß zum Wechsel des gesamten Elektrodensatzes ist.

Ein weiterer Nachteil besteht in der schwierigen Einstellung von mehreren in einem gemeinsam cm Träger befestigten Elektroden in eine optimale Arbeitslage zur Ausbildung eines konstant breiten Arbeitsspalts, um gleich von Anfang an den günstigen Einfluß der Mehrkanal-Bearbeitung auszunutzen. Eine unvollkommene Elektrodeneinstellung führt u. a. zu einer ungleichmäßigen Arbeitsleistung über die Länge der leistenförmigen Elektroden, und zwar so lange, bis die näher zum Werkstück liegenden Elektroden genügend abgebrannt sind. Es erfolgt daher mit Verspätung eine ununterbrochene Bearbeitung mit allen in einem Träger befestigten Elektroden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur elektroerosiven Bearbeitung von großvolumigen

Rotationskörpern zu schaffen, die unter Überwindung

der Nachteile bekannter Lösungen die Arbeitsproduktivität steigert und eine sehr genaue Positionierung der Elektroden vor und während des Betriebs ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß die Träger mit den Werkstückelektroden durch gesonderte Vorschubeinheiten eingestellt und/oder vorgeschoben werden. Die Träger sind in einer ?ur Werkstückachse senkrechten Ebene drehbar und können sich somit auf einfache Weise an die Werkstückkontur anpassen. Ihre verschiebbare Anordnung ermöglicht gleichmäßige Zustellbewegungen. Die Lücken zwischen den Elektroden sind gleich oder größer als ihre Dicke, wodurch elektrische Überschläge vermieden werden.

Die Träger sind zweckmäßig in Nuten von Haltern gelagert, die z. B. durch Tragbalken an in Führungen gelagerten Stangen befestigt sind. Die Halter können auch an schwenkbar unter dem Werkstück gelagerten Schwinghebeln befestigt sein. Die oberen Enden der SchwinqheboJ sind mittels Zugstangen an den Vorschubeinheiten angeschlossen.

Die Halter können ferner an Hebeln befestigt sein, deren obere Enden mit Verbindungsstangen fest verbunden sind, die mit im Eingriff mit den Vorschub-

einheiten untergebrachten Zahnsegmenten verbunden sind. Die Verbindungsstangen mit dem Halter und dem Träger können mit oberen Bolzen mit Exzentern in der Höhe fein einstellbar sein. Der obere Bolzen wird in der eingestellten Lage durch eine Sicherungsschraube fixiert.

Mittels der Vorrichtung zur Funkenerosion von Rotationskörpern großer Durchmesser wird eine Vereinfachung der Oberflächenbearbeitung besonders bei großen Werkstücken und eine Erhöhung der Bearbeitungsproduktivität erzielt. Einen Vorteil bildet auch die Einsparung der elektrischen Energie als Folge der verbesserten Steuerung des Bearbeitungsprozesses und der Verminderung der Zahl von Kurzschlüssen zwischen den Elektroden und dem Werkstück.

Im folgenden M/erden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur elektroerosiven

Oberflächenbearbeitung einer Walze mit. zwei geradlinigen Führungsmechanismen im Querschnitt;

Fig. 2 eine Vorrichtung mit zwei schwenkbaren Führungsmechanismen unter dem Werkstück;

Fig. 3 eine Vorrichtung mit einem schwenkbaren Führungsmechanismus neben dem Werkstück;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Elektrodenträger;

Fig. 5 einen einstellbaren Zapfen der Vorrichtung mit schwenkbarem Führungsmechanismus .

Die Vorrichtung zur funkenerosiuen Bearbeitung von rotationssymmetrischen Werkstücken großer Durchmesser enthält eine Wanne 3 (Fig. 1), über der das Werkstück

I drehbar so gelagert ist, daß sein Unterteil in die in der Wanne 3 befindliche dielektrische Flüssigkeit 4 eintaucht. Unter dem Werkstück 1 sind in der dielektrischen Flüssigkeit 4 zwei Träger 6 symmetrisch zur längRachse der Wanne 3 angeordnet. Auf jedem Träger 6 sind auf einer elektrischen Isoliereinlage 7 vier Elektroden 5 mit gegenseitigen Zwischenabständen 2 angeordnet. An jedem Träger 6 sind untere Pratzen 8 befestigt, in welchen Schrauben 9 eingeschraubt sind. Mittels dieser Schrauben 9 sind die Träger 6 in Nuten

II von Haltern 10 verstellbar gelagert. Die Halter 10 sind an den unteren Enden von abgewinkelten Tragbalken 17 befestigt. In Buchsen am oberen Ende der Tragbalken 17 sind Stangen 18 eingepaßt, deren untere Teile in Wälzlagern 20 in ortsfesten Führungsbuchsen 19 gelagert sind. An den Tragbalken 17 bzw. den Stangen 18 sind - in Fig. 1 nicht dargestellte - Vorschubbzw. St öl 1 vorrich Lungen angeschlossen.

Die zweite Einrichtung nach Fig. 2 weist Träger 6 mit den Elektroden 5 zu beiden Seiten der Wannen-

längsachse auf, die der Ausführung nach Fig. 1 entsprechen. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist je ein Träger 6 mit den Elektroden 5 über Pratzen 8 schwenkbar an einem Träger 10 und an Schwinghebeln 23 derart befestigt, daß die Mittelachse der Elektroden 5 etwa radial zum drehangetriebenen Werkstück 1 verläuft. Die Halter 10 sind an den Schwinghebeln 23 befestigt, die mit einem horizontalen Arm unterhalb des Werkstückes 1 um zentrale Bolzen 25 an Konsolen 24 auf dem Boden der Wanne 3 schwenkbar gelagert sind. Die oberen Enden der Schwinghebel 23 sind oberhalb der Wanne 3 mittels Bolzen 12 an Zugstangen 14 gelenkig verbunden, die über Zwischenglieder 13 an Kolbenstangen 15 von Vorschubeinheiten 16 angelenkt sind. Die Vorschubeinheiten 16 sind durch Winkeleisen 26 an der Wanne 3 befestigt.

Bei der dritten Vorrichtung nach Fig. 3 und 5 entsprechen die Träger 6 mit den Elektroden 5 den vorherigen Ausführungen, wobei die zur Achse 2 parallelen Halter 10 im Bad an Hebeln 22 starr befestigt sind. Am horizontal abgewinkelten oberen Ende der Hebel 22 ist eine mit einem Zahnsegment 21 fest verbundene Verbindungsstange 29 befestigt. In der Verbindungsstange 29 sind einstellbare Tragbolzen 27 drehbar gelagert, die in der eingestellten Lage durch die Sicherungsschrauben 30 fixiert sind. Ein Endteil jedes Bolzens 27 bildet einen Exzenter 31, der in einem an der Wanne 3 befestigten Steg 28 gelagert ist. Das Zahnsegment steht im Eingriff mit einer Zahnspindel der Vorschubeinheit 16.

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Die Funktion der Einrichtung zur Funkenerosion von rotationssymmetrischen Werkstücken großer Durchmesser ist folgende: Die Elektroden 5 werden außerhalb der Einrichtung in der elektroisolierenden Einlage 7 des Trägers 6 so befestigt, daß ihre aktiven Kanten dem Umriß des Werkstückes 1 folgen, was durch Anlage der Elektroden 5 an die Oberfläche des Werkstückes 1 kontrolliert wird. Die Träger 6 mit den Elektroden 5 werden mittels der Schrauben 9 in die Nuten 11 des Halters 10 eingelegt und die Schrauben 9 werden leicht angezogen. Dann wird das Werkstück 1 in die Einrichtung eingelegt, die Schrauben 9 werden gelöst und die Lage der Elektroden 5 wird durch Andruck auf die Träger 6 so eingestellt, daß alle Elektroden 5 die ganze Länge der Oberfläche des Werkstückes 1 berühren. In dieser Lage werden durch das Anziehen der Schrauben 9 die Träger 6 mit dem Halter 10 verbunden. Durch das beschriebene vorgehen wird sichergestellt, daß möglichst alle Elektroden 5 nach der Einrichtung ihre Bearbeitungstätigkeit über die gesamte Länge gleichzeitig beginnen. Die Wanne 3 wird mit der dielektrischen Flüssigkeit 4 bis zum dargestellten Niveau gefüllt, das Werkstück 1 wird in eine Drehbewegung gesetzt und Strom wird den Elektroden 5 und dem Werkstück 1 von nicht dargestellten Mehrkanal-Generatoren zugeführt, worauf die funkenerosive Bearbeitung beginnt. Wenn trotz diesem Einstellvorgang die Bearbeitung durch die Elektroden 5 nicht auf der ganzen Länge des Werkstückes 1 beginnt, werden sie an der Nichtarbeitsseite zusammen mit dem Träger 6 und dem Halter 10 durch eine feine Verdrehung des Bolzens 27 während des Betriebes angenähert

und der Bolzen 27 wird anschließend in der eingestellten Lage durch die Sicherungsschraube 30 fixiert. Selbstverständlich wird während der Bearbeitung der Walze der notwendige Arbeitsspalt zwischen den Elektroden und der Walzenfläche eingehalten. Zum Ausgleich des Elektrodenabbrandes während der Bearbeitung und damit auch zur Konstanthaltung des Arbeitsspaltes werden die außerhalb der Wanne 3 angeordneten Vo!'schubeinrichtungen 16 entsprechend betätigt, die über die Winkelarme 17 oder die Schwinghebel 22 bzw. 23 eine entsprechende Annäherung der Elektroden 5 bewirken.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So können beispielsweise die Elektroden 5 mit ihren Trägern 6 auch durch andere Befestigungs- und Einstellmittel wie z. B. Stellschrauben an den Haltern 10 festgelegt sein. Ferner können auch Führungsmittel an den Stirnseiten der Wannen vorgesehen sein, um die Einstell- und Vorschubbewegungen der Halter 10 mit den Elektroden ^l> zu vereinfachen und zu stabilisieren. Schließlich kann bei den Ausführungen nach Fig. 1 und 2 auch eine Einstellvorrichtung zwischen den oberen Enden der Arme 17 bzw. der Schwinghebel 23 und der Vorschubeinrichtung 16 vorgesehen sein, deren Wirkungsweise derjenigen nach Fig. entspricht und die eine Feineinstellung mit Fixierung der Elektrodenlage ermöglicht. Zu diesem Zweck können z. B. die Zwischenstücke 14 der Ausführung nach Fig. 2 als Stellspindeln ausgebildet sein bzw. an den Stangen 18 der Ausführung nach Fig. 1 können Stellmittel angreifen, die eine genaue Lagepositionierung der Trag-

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balken ermöglichen. Um von Beginn an mit vollem Effekt arbeiten zu können, empfiehlt es sich, die Elektroden nach ihrer Befestigung auf dem gemeinsamen Träger 6 so zu bearbeiten, daß sie eine der Kontur des Werkstücks 1 angepaßte Stirn haben und der Arbeitsspalt zwischen jeder Elektrode 5 und dem Werkstück 1 gleich groß ist.

- ty.

Leerseite

Claims (8)

Ansprüche

1. Vorrichtung zur elektroerosiven Bearbeitung von rotationssymmetrischen rotierenden Werkstücken großer Durchmesser, die mehrere gesondert gespeiste und auf einem gemeinsamen Träger gegeneinander isoliert befestigte Elektroden aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Träger (6) mit den Elektroden (5) an autonome Vorschubeinheiten (16) angeschlossen sind, und daß die Träger (6) in der zur Achse des Werkstückes (1) senkrechten Ebene schwenkbar sowie in der mit der Arnse des Wrrkstückos (1) parallelen Ebene verschiebbar tj e 1 a g e r t sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Träger (6) an mindestens einem Halter (10) einstellbar und um eine zur Werkstückachse (2a) parallele Achse (9) schwenkbar angeordnet ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens zwei Halter (10) mit sich über die gesamte Werkstücklänge erstreckenden leistenförmigen Elektroden (5) symmetrisch zur vertikalen Mittelebene im Flüssigkeitsbad angeordnet und auf Tragbalken (17) montiert sind, die mit ihren Enden seitlich vom Werkstück (1) aus dem Flüssigkeitsbad (4) herausragen und mittels einer Vorschubvorrichtung (16) etwa quer zur Werkstückachse (2a) verschiebbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß Halter (10) auf schwenkbar unter dem Werkstück (1) gelagerten Schwinghebeln (23) befestigt sind, deren obere Enden durch Zwischenstücke (14) an Vorschubeinheiten (16) gelenkig angeschlossen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß Halter (10) an Hebeln (22) befestigt sind, deren obere Enden über Verbindungsstangen (29) mit Zahnsegmenten (21) drehfest verbunden sind, welche mit den Vorschubeinheiten (16) in Eingriff stehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Verbindungsstangen (29) mit den Hebeln (22), dem Halter (10) und dem Träger (6) durch Exzenterbolzen (27) einstellbar sind, während der obere Bolzen (27) in der eingestellten Lage durch eine Sicherungsschraube (30) fixierbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Abstände zwischen den achsparallel auf dem Träger (6) befestigten leistenförmigen Elektroden (5) größer als die Dicke der Elektroden (5) ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Stirn der Elektroden (5) der Form des Werkstückes (1) angepaßt ist und die Abstände zwischen jeder Flektrode (5) und dem Werkstück (1) gleich sind.