DE970754C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Schraubengewindes od. dgl. in einem Werkstueck mittels Funkenerosion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Funkenerosionsverfahren zur Herstellung einer mit einem Gewinde versehenen Bohrung in einem Hartmetall.

Wenn sehr hartes Metall oder metallisches Material als Werkzeugspitze, beispielsweise als Gesenkspitze oder als verschleißfeste Fläche usw., Verwendung findet, ist der aus hartem Metall bestehende Teil auf einer Unterlage aus weicherem Material befestigt. Dies kann durch Hartlöten, Klemmen oder durch Verschrauben des Teiles mit seiner Unterlage erfolgen. In gewissen Fällen ist dieses Verfahren zufriedenstellend. Es gibt jedoch viele Fälle, wo es infolge Größe oder Feinheit der Teile nicht wünschenswert oder auch nicht möglich ist, zur Hartlötung zu greifen. In anderen Fällen ist eine glatte Oberfläche erforderlich und daher ein Zusammenklemmen der Teile nicht zulässig.

In diesen Fällen ist es vorteilhaft, den harten Teil mittels Schrauben zu befestigen, die in konische Bohrungen im Hartmetallteil oder Werkstück angebracht sind. Es war jedoch infolge der extremen Härte der erwähnten Metallteile bisher nicht in wirtschaftlicher Weise möglich, Bohrungen zu erzeugen, die ein Innengewinde oder besondere innere Konturen aufwiesen.

Bei der Herstellung von Land- und Schiffsgeschützen war es bisher üblich, ein hartes Metall

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zur Herstellung des Geschützrohres selbst zu verwenden und in dieses Geschützrohr dann eine Auskleidung aus einem weicheren Metall einzusetzen, so daß die Züge in diese Auskleidung eingearbeitet werden können. Nach einer bestimmten Anzahl von Abschüssen muß ein auf diese Weise hergestelltes Geschütz neu ausgekleidet werden. Die militärischen und wirtschaftlichen Vorteile, die sich ergeben, wenn derartige Geschütze mit ίο Auskleidungen versehen werden, in die bereits Züge eingearbeitet sind und die aus extrem harten Legierungen, Metallen oder metallischen Materialien bestehen, sind für den Fachmann ohne weiteres erkennbar.

Es sind bereits Verfahren bekannt, bei denen auf einer der Drehbank ähnlichen Maschine vermittels Funkenerosion ein Gewinde geschnitten wird. Eine fertige Bohrung mit Innengewinde würde bei diesen bekannten Verfahren also zwei getrennte Arbeitsgänge erfordern. Da es sich beim Funkenerosionsverfahren an und für sich um eine Bearbeitungsmethode handelt, die längere Zeit in Anspruch nimmt, so spielt der Zeitaufwand hier eine besonders große Rolle.

Es ist andererseits bekannt, Bohrungen in Hartmetallen vermittels Funkenerosion herzustellen, jedoch waren die Wände dieser Bohrungen glatt und hatten keine besonderen Konturen. Wollte man in eine solche Bohrung ein Gewinde einschneiden, so mußte dies in einem weiteren Arbeitsgang erfolgen. Gemäß der Erfindung erfolgt die Herstellung einer Bohrung und das Anbringen eines Innengewindes in dieser Bohrung gleichzeitig, wodurch gegenüber den bekannten Verfahren erhebliche Zeitersparnis erzielt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß man bei dem Funkenerosionsverfahren zum Gewindeschneiden, bei dem an die Pole eines Kondensators und eines Entladekreises eine Elektrode und das Werkstück angeschlossen sind und der Kondensator wiederholt aufgeladen und die Elektrode längs ihrer Achse relativ zum Werkstück verschoben wird, um den Entladekreis laufend durch Funken zu entladen, die durch ein dielektrisches, zwischen Elektrode und Werkstück angeordnetes Medium übergehen, gemäß der Erfindung eine Elektrode mit schraubenförmigem Umriß verwendet und mit dieser Elektrode eine Bohrung in dem Werkstück herstellt und gleichzeitig ein Gewinde in diese Bohrung einschneidet, 5<j indem unter Beibehaltung eines Abstandes zwischen Elektrode und Werkstück diese entsprechend dem Gewinde relativ gegeneinander verschoben und verdreht werden.

Dieses Verfahren kann nicht unmittelbar aus den bekannten Verfahren abgeleitet werden, da es nicht vorauszusehen war, wie der Materialabbau in dem verhältnismäßig komplizierten elektrischen Feld, das zwischen der schraubenförmigen Elektrode und dem Werkstück auftritt, vor sich geht. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Elektrode in an sich bekannter Weise hohl ausgebildet, wobei das dielektrische Medium im Kreislauf durch sie hindurchgeführt und durch den Spalt zwischen Elektrode und Werkstück herausgeführt wird.

Besonders einfach wird die Führung der Elektrode, wenn man die Elektrode sowohl hohl ausbildet als auch in diesem Hohlraum ein Innengewinde vorsieht.

Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Energieabgabe pro Funkenentladung reduzierbar auszubilden, da man durch eine solche Regulierung in bekannter Weise die Oberflächenfeinheit und die Genauigkeit des im Werkstück erzeugten Profils verbessern kann.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich insbesondere eine Vorrichtung, bei der eine gegen Drehung gesicherte Gewindemutter im Abstand vom Werkstück angeordnet ist und zur Aufnahme einer mit einem Gewinde versehenen Elektrode dient, wobei Mittel vorgesehen sind, durch welche die Elektrode in der Schraubenmutter in eine schraubenförmige Drehung versetzt wird. Auf diese Weise wird die Elektrode mit der Steigung, die das im Werkstück auszubildende Schraubengewinde haben soll, dem Werkstück genähert.

Zur Bearbeitung vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich alle Hartmetalle, z. B. Wolframkarbid, Borkarbid oder Hartstahllegierungen.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben.

Fig. ι zeigt eine Ansicht, teilweise im Schnitt, in der das neue Verfahren und eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt sind,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht, in der Einzelheiten des Aufbaus und eine Anwendungsmöglichkeit der Erfindung dargestellt sind,

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich wie in Fig. 2 mit einer anderen Anwendungsform der Erfindung, Fig. 4 eine Ansicht in Richtung 4-4 der Fig. 1, Fig. 5 eine Ansicht längs der Linie 5-5 der Fig. 1, wobei sowohl Fig. 4 als auch Fig. 5 vergrößert dargestellt sind,

Fig. 6 und 7 vergrößerte Teilansichten, teilweise im Schnitt, die zeigen, wie man Außengewinde nach der Erfindung herstellt;

Fig. 8 ist ein vergrößerter Teilschnitt, der vertikal durch das in Fig. 1 gezeigte Werkstück und die Elektrode verläuft und der schematisch die Beziehung zwischen der erzeugten und der erzeugenden Kontur zeigt.

Die dargestellte Vorrichtung weist ein Fußgestell 10 auf, das mit einem Ständer 12 versehen ist. Auf dem Fußgestell 10 sitzt ein Trog 14, der mit der dielektrischen Flüssigkeit gefüllt sein kann und der vom Fußgestell mittels eines Polsters 16 aus Gummi oder anderem Isolationsmaterial elektrisch isoliert ist. Am Boden des Troges 14 befindet sich ein metallischer, elektrisch leitender Block 20 zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstückes 22. Das Werkstück ist auf dem Lagerblock durch Klemmen 23 und Schrauben 24 befestigt, die beide

gute elektrische Leiter sind, wodurch der auf die Klemme 23 übertretende elektrische Strom auch das Werkstück 22 und den Lagerblock 20 erreicht. Der Ständer 12 trägt einen unteren Gleitkragen 26 und einen oberen Gleitkragen 28, die jeweils am Ständer durch eine übliche Klemmvorrichtung, welche durch die Hebel 29 bedient wird, befestigt sind. Durch jeden dieser Kragen 26 und 28 kann die daran befestigte Vorrichtung in einer gewünschten Höhe über dem Fußgestell eingestellt werden.

Der untere Kragen 26 trägt einen radialen und nach unten gebogenen Arm 30, an dessen unterem Ende eine geschlitzte Führungsmutter 32 mit einer Gewindebohrung 34 abnehmbar befestigt ist. Die Enden der geschlitzten Führungsmutter werden durch eine Schraube 35 erfaßt, wodurch die Mutter um ein Werkzeug 36, das ein Außengewinde aufweist und durch die mit Innengewinde versehene Bohrung 34 läuft, geklemmt werden kann. Der obere Kragen weist einen Arm 38 auf, der in einem Kopf 39 endigt. Dieser Kopf weist eine senkrechte Bohrung 40 zur Aufnahme eines Rohres 42 auf, das von einem Betätigungsknopf oder Handrad 44 getragen wird. Damit eine flüssigkeitsdichte Verbindung entsteht und trotzdem das Hohlrohr 42 frei in der Bohrung gleiten kann, wird eine übliche Dichtpackung 46 sowie eine weitere Dichtung 46 a vorgesehen, die abnehmbar am Fußteil des Kopfes 39 befestigt ist und das Rohr 42 sich frei bewegen läßt. Das Handrad 44 ist mit einer Elektrodenhalterung und einer polygonalen Aussparung 4S versehen, die mit dem Inneren des Rohres 42 in Verbindung steht.

Von einer Gleichstromquelle 50 wird elektrische Energie über einen Stromkreis geliefert, der einen veränderlichen Widerstand 51 umfaßt, einen veränderlichen Kondensator 52 oder eine Batterie einzeln gesteuerter Kondensatoren und einen

no Kontrollschalter 54. Die negative Seite des Stromkreises ist vermittels eines Drahtes 57, durch den Ständer 12, den Arm 30 und die Führungsmutter 32 mit dem Stab 36 verbunden, der die Kathode bildet. Die positive Seite des Stromkreises ist vermittels des Drahtes 58 über die Klemme 23 mit dem Werkstück 22 verbunden, das die Anode bildet..

Der Stab 36 hat eine Kontur, die einem Schraubengewinde entspricht und die etwa der Kontur gleicht, die in dem Werkstück hergestellt werden soll. Bei dem vorliegenden Beispiel weist der Stab 36 eine axiale öffnung 60 auf, durch die an deren oberem Ende ein polygonaler Schaft 61 eingefaßt ist, der in eine polygonale Aussparung 48 in einem Handrad 44 paßt und dort vermittels geeigneter Schrauben gehalten wird. Bei dieser Anordnung wird Flüssigkeit in das Rohr 42 eingeführt, die auch durch den Schaft 61 und durch den Stab 36 fließt.

Der Behälter 14 wird mit einem geeigneten dielektrischen Fludium 62 so weit aufgefüllt, daß der Arbeitsteil des Stabes 36 in dieses Fludium eintaucht und ein Teil des Werkstückes 22 von dem Stab geschnitten wird. Eine Pumpe 64 ist vorgesehen, um die Flüssigkeit aus dem Behälter 14 durch eine flexible Leitung 66 aus elektrischem Isolationsmaterial abzuziehen und Flüssigkeit an eine flexible Leitung 67, die ebenfalls aus Isoliermaterial besteht, bis zum oberen Teil des Rohres 42 weiterzugeben, wie es schematisch in Fig. 1 dargestellt ist.

Das Werkstück 22 wird auf dem Block 20 festgeklemmt und der Kragen 26 am Ständer 12 so eingestellt, daß die geschlitzte Führungsmutter 32 unmittelbar über der oberen Oberfläche des Werkstückes zu liegen kommt. Der Kragen 28 wird nunmehr gelöst, und der Arm 38, der Kopf 39 und das Handrad 44 werden so hoch gehoben, daß das Einsetzen des Schaftes 61 des Werkzeuges 36 in die Aussparung 48 im Handrad 44 vorgenommen werden kann.

Der Kragen 28 wird dann auf dem Ständer 12 gesenkt, bis das untere Ende des Werkzeuges 36 durch die Bohrung 34 in der Mutter 32 hindurchgeht, ohne jedoch das Werkstück 22 zu berühren. Der Kragen 28 wird nunmehr am Ständer 12 festgeklemmt und die Schraube 35 gedreht, um die Mutter 32 um das Werkzeug 36 anzuziehen. Befinden sich Teile in dieser Stellung, so wird der Schalter 54 geschlossen und die Pumpe 64 in Betrieb genommen. Durch Drehung des Rades 44 in einer Richtung, in der das Werkzeug gesenkt wird, wird das untere Ende des Werkzeuges dicht genug in die Nähe des Werkstückes gebracht, so daß sich der Kondensator unter Funkenbildung entlädt, wobei der Funke durch das dielektrische Fludium zwischen dem unteren Ende des Werkzeuges und dem Werkstück überschlägt. Unmittelbar nach dieser Entladung beginnen sich die Kondensatoren wieder zu laden, und nach Erreichen ihrer vollen Aufladung entladen sie sich wieder, worauf sich der ganze Vorgang wiederholt. Durch einen einstellbaren Widerstand 51 kann die Ladegeschwindigkeit der Kondensatoren gesteuert werden. Jede Entladung verursacht die Ablösung eines Teilchens des Werkstückes an der Stelle, an der der Funke überspringt. Das so abgelöste Material wird durch das dielektrische Fludium weggeschwemmt oder weggewaschen, das durch die Bohrung im Werkzeug in die Bohrung 71 gepumpt wird, welche sich im Lagerblock 20 befindet. Die Flußrichtung des dielektrischen Fludiums ist durch die Pfeile in Fig. 3 oben und in Fig. 2 unten angedeutet. Da sich das Werkstück und das Werkzeug auflösen, muß das Rad 44 oder eine andere entsprechende Vorschubrichtung betätigt werden, um das Werkzeug zu senken und den Spalt zwischen Werkzeug und Werkstück im wesentlichen konstant zu halten.

Wenn die Auflösung des Werkstückes beginnt, bildet der flache Fußteil des Werkzeuges, der dem Werkstück gegenüberliegt, zuerst eine Aussparung in der Werkstückoberfläche. Da jedoch bei jedem Vorrücken des Werkzeuges bezüglich des Werkstückes das Werkzeug einer zusätzlichen Rotationsbewegung um seine Achse unterworfen wird, so wird durch den Materialabbau an dem Werkstück ein Gewinde gebildet, das etwa komplementär zu

dem Gewinde des Werkzeuges ist, wie deutlich aus den Zeichnungen hervorgeht. Dies ergibt sich daraus, daß die Funken nacheinander an denjenigen Stellen des Gewindes der Elektrode übergehen, an denen der kürzeste Abstand zwischen Elektrode und Werkstück auftritt.

Fig. 8 stellt einen vergrößerten Teilschnitt durch Werkstück und Elektrode dar, wobei der Schnitt axial durch die Elektrode verläuft. Es sei bemerkt, ίο daß das Gewinde an der Elektrode vom Gewinde im Werkstück einen Abstand hat, der der Funkenstrecke entspricht und der im folgenden mit G bezeichnet wird. Dieser Abstand tritt an allen Punkten an beiden Gewinden auf mit Ausnahme derjenigen Punkte, die in der Nähe des tiefsten Teiles des in der Elektrode angebrachten Gewindes liegen. Da die Funkenentladungen über den Spalt G normalerweise zwischen den nebeneinanderliegenden Oberflächen der Elektrode und des Werk-Stückes übergehen, so finden diese Entladungen über die Funkenstrecke an anderen Punkten des Elektrodengewindes statt als an den Punkten, die unmittelbar in der Nähe des tiefsten Teiles des Gewindes liegen, wo die Funkenstrecke den Wert G überschreitet. Der Funkenüberschlag vom Grat des Elektrodengewindes hat die Tendenz, am unteren Teil des Gewindes am Werkstück einen Bogen F zu beschreiben, dessen Radius gleich der Funkenstrecke G ist, wobei der Kreis um den Grat des in der Elektrode angeordneten Gewindes geschlagen wird. Die Abrundung bei F wird in dem Werkstück ausgebildet, selbst wenn der Grat am Gewinde der Elektrode genau V-förmig ist, weil, wenn man den inneren Teil des Gewindes des Werk-Stückes ebenfalls genau V-förmig ausbilden wollte, die Funkenstrecke eine Entfernung überbrücken müßte, die größer als G wäre, wie in Fig. 8 dargestellt ist.

Wie bereits früher gezeigt, werden die Kontüren des bearbeiteten Werkstückes durch die Elektrode ausgebildet, wobei sich ein ähnliches, jedoch nicht genau gleiches komplementäres Bild des an der Elektrode angebrachten Gewindes ergibt. Aus der Fig. 8 ersieht man, daß man bei verhältnismäßig großen Werten von G, wie man sie beispielsweise beim Vorschneiden verwendet, der Bogen bei F verhältnismäßig groß wird, weshalb das Gewinde im Werkstück nur annähernd ein genaues komplementäres Bild des Gewindes in der Elektrode ergibt. Nimmt dagegen der Wert der Funkenstrecke G so weit ab, daß er sich dem Werte Null nähert, was beispielsweise bei leichtem Polieren der Fall sein kann, so bildet das Gewinde im Werkstück ein für alle praktischen Zwecke ausreichend genaues komplementäres Bild des Elektrodengewindes. Es sei jedoch bemerkt, daß mechanische und elektrische Einflüsse eine gewisse minimale Funkenstrecke G erforderlich machen, die etwa bei 0,012 mm liegt.

Offensichtlich kann durch Veränderung der Steigung des Gewindes oder der schraubenförmigen Kontur am Werkzeug das im Werkstück erzeugte Gewinde entsprechend geändert werden, und es lassen sich somit Gegenstände von einem Maschinenschraubengewinde bis zu einem gezogenen Geschützlauf herstellen.

Beim Gewindeschneiden in einer Bohrung 68, die bereits im Werkstück 22 existiert (vgl. Fig. 2), wurde gefunden, daß der Fuß teil des Werkzeuges und der danebenliegende Teil der Bohrung, die mit einem Gewinde versehen werden soll, so weit, wie das Werkstück abgenutzt ist, etwa konisch zuläuft., wie es bei 69 angedeutet ist. Zur Vervollständigung des Gewindes der Bohrung 68 ist es notwendig, daß das Werkzeug durch das Werkstück läuft, bis ein ganzer, noch nicht abgenutzter Teil des Werkzeuges mit dem vollen Durchmesser die Fuß ■■ kante der Bohrung 68 ausbohrt.

Damit das Werkzeug bis zur gewünschten Länge durch das Werkstück geführt werden kann, muß der Block 20 eine ausreichende Dicke aufweisen (oder er wird oberhalb des Bodens des Behälters gelagert), und er muß mit einer Bohrung oder mit einer Aussparung 71 versehen sein.

Es ist selbstverständlich, daß, wenn ein Teil der Bohrung mit einem Gewinde versehen ist, wie bei 70, der Spalt oder Spielraum zwischen den übereinstimmenden Oberflächen des Werkzeuges und der Bohrung so groß sein muß, daß zwischen ihnen kein weiterer Funkenüberschlag stattfinden kann. Infolgedessen muß zur Vervollständigung des Gewindes der Bohrung das Werkzeug durch die konisch zulaufende Bohrung geleitet werden, bis der Funkenüberschlag zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück aufhört, zu einem Zeitpunkt also, wo die Funkenstrecke zwischen Werkzeug und Werkstück an allen Stellen die gleiche Länge aufweist. Dies ist dadurch bedingt, daß der Funkenübergang, abgesehen von dem Fall, daß er durch eine Öffnung des Kontrollschalters 54 unterbrochen wird, so lange an dem Punkt, an dem der geringste Abstand zwischen Werkzeug und Werkstück auftritt, erfolgt und so lange Teilchen von dem Werkstück abgelöst werden, bis alle Punkte des Werkstückes, die in Wechselwirkung mit der Elektrode stehen, von dieser einen Abstand G aufweisen. Dieser Abstand ist der größte, bei dem das zwischen Elektrode und Werkstück angeordnete Dielektrikum durch die Potentialdifferenz durchschlagen werden kann.

Selbstverständlich findet die Übertragung der Funkenenergie vorwiegend an der Stelle statt, wo die Funkenstrecke am kürzesten ist. Diese Stelle wird dadurch von der Spannung bestimmt, auf welche der Kondensator 52 aufgeladen wird, bevor u-5 er sich über diese kürzeste Funkenstrecke entladen kann. Wenn das Steuerrad 44 für den Vorschub laufend nachgestellt wird, um eine Funkenstrecke konstanter Länge bei oder neben dem Teil der Elektrode aufrechtzuerhalten, der die für den Schneidvorgang wirksamsten Entladungen liefert, so wird der Spalt zwischen der Elektrode und den abgeschrägten äußersten Teilen der Bohrung nicht größer als diese konstante Funkenstrecke. Dadurch ist es möglich, die Länge der Funkenstrecke Steuerbar auf einen Wert zu begrenzen, der geringer ist

als die maximale Funkenstrecke, die bei gegebenem Dielektrikum und bei gegebener, von der Stromquelle 50 lieferbarer Potentialdifferenz auftritt.

Die soeben beschriebene Erscheinung kann deshalb zur Steuerung der Abstände zwischen der mit einem Gewinde versehenen und in dem Werkstück ausgebildeten Bohrung und dem Teil der Elektrode, welcher die Verteilung der Funkenentladungen bewirkt, verwendet werden, indem man den Platzwechsel desjenigen Punktes innerhalb der Funkenstrecke festlegt, der den kürzesten Weg bestimmt. Der Widerstand 51 begrenzt dazu die Energieübertragung von der Stromquelle 50 auf eine Geschwindigkeit, die wesentlich geringer ist als die geringste Entladegeschwindigkeit der Energie an der Funkenstrecke. Wenn beispielsweise eine Funkenentladung eingeleitet ist, so sinkt das Potential über die Funkenstrecke kontinuierlich ab, bis es einen Wert erreicht, der zu gering ist, um ao die Strecke in einem ionisierten und leitenden Zustand zu erhalten, worauf der Kondensator 52 wieder Ladung ansammelt und dadurch die an seinen Enden herrschende Spannung anwächst. Dadurch wird an der immer noch ionisierten Funkenstrecke Energie schneller verbraucht, als sie durch den Widerstand 51 nachgeliefert werden kann, wodurch eine Lichtbogenbildung über die Funkenstrecke vermieden wird. Auf diese Weise entsteht eine Form getrennter Funkenentladungen, wobei jede Entladung von der folgenden durch ein zeitliches Intervall getrennt ist, das genügt, daß ein Teil des zuletzt durchbrochenen Dielektrikums entionisiert wird, um einen späteren Funkenübertritt an dem Punkt vorzubereiten, der der minimalen Spaltlänge entspricht.

In den Fällen, wo ein Abbau der Werkzeugelektrode während des Abbaus des Werkstückes stattfindet und wenn eine kurze Schraube Verwendung findet, kann der Gewindeschneidvorgang unterbrochen werden, bevor die Bohrung vollständig durch das Werkstück hindurchreicht, weil die erwähnte kurze Schraube in das obere, voll ausgebildete Gewinde eingreift und es häufig unwesentlich ist, ob der untere Teil der Bohrung vollständig bis zum Boden einer sogenannten Blindbohrung (vgl. Fig. 3) mit einem Gewinde versehen ist. Wenn dies gewünscht ist, kann das abgenutzte Ende von einer gebrauchten Werkzeugelektrode abgeschnitten werden, und das neue und noch nicht abgenutzte Ende kann an dessen Stelle eingesetzt werden, oder eine neue Elektrode kann verwendet werden, um die innersten Gewindegänge in dem Werkstück endgültig fertigzustellen.

Wenn es erwünscht ist, gleichzeitig eine Bohrung zu schneiden und mit einem Gewinde zu versehen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, schneidet das Werkzeug eine Bohrung 72, die der Bohrung im Werkzeug entspricht, so daß ein zylindrischer Kern 74 verbleibt, der nach Vollendung des Bohr- und Gewindeschneidevorganges ausgebrochen wird.

Es ist möglich, die Bohrung 68 nach Fig. 2 mit einem Gewinde zu versehen oder wie in Fig. 3 auszuschneiden und mit einem Gewinde zu versehen mit einem vollen Werkzeug, das keine Durchbohrungen aufweist. Wenn aber das Werkzeug eine Bohrung aufweist, kann das dielektrische Fludium konstant zirkulieren, wie es durch die Pfeile angedeutet ist, um die vom Auflösungsprozeß sich ergebenden Teilchen wegzuspülen. Bei gleichzeitigem Schneiden und Gewindebohren, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, ist eine weitere Bohrung in der Werkzeugelektrode zur Abführung des durch den elektrischen Abbau aus dem Kern 74 abgelösten Materials nicht erforderlich.

Die Erfindung hat auch noch andere Anwendungsmöglichkeiten als das Gewindeschneiden oder das Bohren und Gewindeschneiden von Löchern. Beispielsweise kann die Auskleidung eines Schiffsoder Landgeschützes aus irgendeinem der erwähnten Hartmetalle hergestellt und gezogen oder mit einer schraubenförmigen Ausfräsung gemäß der Erfindung versehen werden. Eine solche Auskleidung überdauert häufigeres Feuern als eine ähnliche Auskleidung, die, durch übliche mechanische Mittel gebohrt, aus verhältnismäßig weichem Metall bestehen muß, welches mit den vorhandenen Werkzeugen geschnitten werden kann.

Manchmal ist übermäßige Genauigkeit oder eine sehr glatte Oberfläche nicht erforderlich, und in diesem Fall kann die Durchschnittstromstärke und Spannung pro Kondensatorentladung verhältnismäßig hoch sein. Mit anderen Worten, bei groben Gewinden und beim Schneiden grober Gewinde können bekanntlich die Durchschnittsstromstärke und Spannung gesteigert werden, und die bei jeder Entladung entfernten Teilchen sind größer und hinterlassen eine rauhere Oberfläche. Wenn umgekehrt eine glatte Oberfläche erwünscht ist, werden Stromstärke und Spannung gesenkt, und die bei jedem Funken entfernten Teilchen sind entsprechend kleiner und ergeben eine glattere Oberfläche. Dieser Wechsel in den Arbeitsbedingungen beeinflußt natürlich die Abstände zwischen Werkzeugelektrode und dem im Werkstück auszubildenden Gewinde und dadurch auch dessen Durchmesser.

Während das Werkzeug, d. h. die Werkzeugelektrode, nur mit einem einzigen Gewinde gegebener Steigung dargestellt wurde, ist es selbstverständlich, daß es auch ein Mehrfachschraubengewmde aufweisen kann und daß die Steigung des Gewindes nach Wunsch gewählt werden kann. Ferner ist es offensichtlich, daß, obwohl die Erfindung nur in ihrer Anwendung auf das Schneiden von Schraubengewinden od. dgl. dargestellt ist, auch andere Formen im Werkstück durch Verwendung geeignet geformter Werkzeuge 36 hergestellt werden können. In den Fig. 6 und 7 ist dargestellt, wie Außengewinde geschnitten werden können.

Zur Herstellung einer Stiftschraube findet nach der Erfindung ein Hohlwerkzeug 36 a Verwendung, das ein Außengewinde aufweist, welches mit der geschlitzten Führungsmutter 32 in der oben beschriebenen Weise im Eingriff steht und ein Innengewinde 76 aufweist. Der Schaft 78, auf dem das Gewinde eingeschnitten werden soll, hat einen Durchmesser von mindestens dem Kerndurchmesser

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des Gewindes im Werkzeug und sitzt auf einem geeigneten Träger 79, der den Platz des Blockes 20 der Fig. 1 einnimmt. Wenn der Schaft 78 an die Stelle des Werkstückes 22 der Fig. 1 und das Werkzeug 36 α an die Stelle des Werkzeuges 36 der Fig. ι gesetzt wird und wenn schließlich das Werkzeug 36a- über den Schaft 78 teleskopartig gesenkt wird, wobei die Verbindungen, die Anordnungen und die Wirkungsweise die gleichen wie in Fig. 1 bleiben, wird ein Teil des Schaftes 78 in die Gewindebohrung der Werkzeugelektrode 36« eingeführt, und ein Gewinde 30 wird an einem derartigen Teil des Schaftes 78 eingeschnitten. Soll das Gewinde über die ganze Länge des Schaftes 78 geschnitten werden, dann wird das Werkzeug 36 a gesenkt, bis seine Unterkante unterhalb des unteren Endes der Stiftschraube liegt, wie es übertrieben in gestrichelten Linien in Fig. 6 dargestellt ist.

In Fig. 7 weist der Schaft 78a einen größeren Durchmesser als der Innenteil des Werkzeuges 36 a auf, und infolgedessen wird, wenn der Schneidvorgang vor dem Ende des Schaftes 78 a eingestellt wird, ein Bolzen mit einem Kopf 82 erzeugt. Wenn das Werkzeug 36 a der Fig. 6 oder 7 an die Stelle des Werkzeuges 36 in Fig. 3 gesetzt wird, wird das Werkstück 22 mit einem Innengewinde versehen, und gleichzeitig erhält der Kern 74 ein Außengewinde, wobei Innen- und Außengewinde die gleiche Stellung aufweisen.

Die vorliegende Erfindung wurde in der Praxis vielfach erprobt, um den Umfang der Betriebserfordernisse zu finden, die auf Grund der früher bekannten, mit Schneidstählen arbeitenden Maschinen zu erwarten waren, wobei bei diesen Maschinen das Werkstück mechanisch durch Berührung mit dem Werkzeug geschnitten wird. Wenn es beispielsweise gewünscht ist, die gleiche Arbeit zu machen wie beim Grobschneiden, bei dem das Material des Werkstückes rasch in großen Teilen entfernt wird und auf die Maßgenauigkeit des fertigen Werkstücks oder auf eine besondere Oberflächenglättung keine Rücksicht genommen wird, dann wird die größtmögliche Kapazität des Kondensators 52 verwendet. Gleichzeitig wird eine verhältnismäßig große Funkenstrecke, beispielsweise 0,5 mm angewandt, wodurch eine verhältnismäßig große Entladegeschwindigkeit ermöglicht wird, ohne daß die Gefahr einer Bogenbildung über die Funkenstrecke besteht. Dies wird durch Einstellen des Widerstandes 51 auf einen verhältnismäßig niedrigen Wert des Wechselstromwiderstandes im Entladekreis erreicht. Das Zusammenwirken dieser Bedingungen ergibt eine maximale Energieabgabe pro Funkenentladungen, und wenn der Stromkreis mit der höchstmöglichen Frequenz betrieben wird, so ergibt sich die höchstmögliche Geschwindigkeit für den Materialabbau vom Werkstück.

Wenn es gewünscht ist, eine genauere komplementäre Abbildung der Werkzeugelektrode auf das Werkstück zu erzielen, dann kann der Stromkreis für eine verhältnismäßig geringere Energieabgabe pro Funkenentladung eingestellt werden. Dies wird durch Verminderung der Kapazität des Kondensators 52 und gegebenenfalls durch Verminderung der Entladegeschwindigkeit durch Vergrößerung des Widerstandes 51 erreicht, wobei eine Verringerung der kleinsten Spaltlänge zwischen Werkzeugelektrode und Werkstück möglich wird. Dadurch kann die Spannung an den Elektroden gesenkt werden, damit die Gefahr, daß eher ein Bogen als ein Funken auftritt, vermieden wird. Bei derartigen Bedingungen kann die Funkenspaltlänge in der Größenordnung von 0,13 mm liegen.

Wenn es gewünscht ist, den größtmöglichen Wert der Oberflächenglättung und in gleicher Weise eine möglichst treue komplementäre Abbildung der Elektrode auf das Werkstück zu erzielen, dann wird ein Kondensator mit minimaler Kapazität und eine minimale Funkenstrecke, die beispielsweise bei 0,13 mm liegen kann, verwendet. Bei den Arbeitsbedingungen, wie sie bei verminderter Länge der Funkenstrecke auftreten, ist es nicht unbedingt erforderlich, eine entsprechende Verminderung der Entladegeschwindigkeit vorzunehmen, weil die Geschwindigkeit der Energieabgabe nicht proportional abnimmt. Dies ist der Fall, weil wegen der stark erhöhten Frequenz der Funkenübergänge jeder Übergang eine stark verringerte Energiemenge pro Funken aufweist. Obwohl die Geschwindigkeit des Materialabbaus dann nicht so stark vermindert wird — die Bedingung für eine genaue komplementäre Beziehung zwischen Werkzeug und Werkstück —, so kommt man ihr dadurch näher, als wenn man bei größerer Länge der Funkenstrecke arbeiten würde.

Bei dieser Überlegung wird angenommen, daß das oben beschriebene Verfahren und die Vorrichtung zur Funkenerosion eine Mehrzahl von Steuervorrichtungen mit einschließt, von denen jede eine Mehrzahl der sich auf den elektrischen Stromkreis beziehenden Größen beeinflußt. Es wurde gezeigt, wie sowohl die Geschwindigkeit des Abbaus des metallischen Materials als auch die Genauigkeit und die Einheiten der fertigbearbeiteten Oberfläche des Werkstückes geändert werden, wenn diese Steuervorrichtungen für die erforderlichen Kombinationen der Größen des Stromkreises eingestellt werden, von dem das gewünschte Ergebnis abhängt.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Funkenerosionsverfahren zum Gewindeschneiden, bei dem an die Pole eines Kondensators und eines Entladekreises eine Elektrode und das Werkstück angeschlossen sind und der Kondensator wiederholt aufgeladen und die Elektrode längs ihrer Achse relativ zum Werkstück verschoben wird, um den Entladekreis laufend durch Funken zu entladen, die durch ein dielektrisches, zwischen Elektrode und Werkstück angeordnetes Medium übergehen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode mit schraubenförmigem Umriß verwendet und daß mit dieser Elektrode eine Bohrung in dem Werkstück hergestellt und gleichzeitig ein Gewinde in diese Bohrung eingeschnitten wird, indem

   unter Beibehaltung eines Abstandes zwischen Elektrode und Werkstück diese entsprechend dem Gewinde relativ gegeneinander verschoben und verdreht werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hohlelektrode verwendet wird und daß das dielektrische Medium im Kreislauf durch sie hindurchgeführt und durch den Spalt zwischen Elektrode und Werkstück herausgeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hohlelektrode mit Innengewinde verwendet wird.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gewindemutter, gegen Drehung gesichert, im Abstand vom Werkstück angeordnet ist, welche die mit einem Gewinde versehene Elektrode aufnehmen kann, und daß ferner Mittel vorgesehen sind, um diese Elektrode in diese Mutter einzuschrauben und ao dadurch die Elektrode mit einer Steigung, wie sie für das im Werkstück auszubildende Schraubengewinde gewünscht ist, dem Werkstück zu nähern.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschriften Nr. 637793, 637872; USA.-Patentschrift Nr. 2 385 665;
   Zeitschrift »American Machinist«, 18. 12. 1947, S. 120. .

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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