DE972889C

DE972889C - Funkenerosionsverfahren zur Herstellung von Bohrungen mit stillstehender oder rotierender Elektrode

Info

Publication number: DE972889C
Application number: DEN9189A
Authority: DE
Inventors: Karl-Eberhard Dipl-Ing Baldauf
Original assignee: NASSOVIA MASCHINENFABRIK HANNS
Current assignee: NASSOVIA MASCHINENFABRIK HANNS
Priority date: 1954-07-15
Filing date: 1954-07-15
Publication date: 1959-10-22

Description

Funkenerosionsverfahren zur Herstellung von Bohrungen mit stillstehender oder rotierender Elektrode Bei der Metallbearbeitung durch Funkenerosion ist es mit bisher bekannten Einrichtungen und Verfahren nicht möglich, ganz genau zylindrische Bohrungen herzustellen. Durch den Funkenüberschlag an dem Schaf+ der Elektrode, die beim Bearbeitungsvorgang immer weiter in das Werkstück eindringt, wird der Bohrungseingang in unerwünschtem Maße erweitert. Wie die Erfahrung gezeigt hat, ist das Maß der Erweiterung abhängig von der Art der Bearbeitung, z. B. Schruppen oder Schlichten, von der Metallstärke des Werkstückes, von dem Elektrodenmaterial und von den elektrischen Bedingungen. Zweck der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der der Nachteil der Erweiterung des Bohrungseinganges vermieden wird und es außerdem möglich ist, neben rein zylindrischen Bohrungen auch beliebig kegelige, hinterschnittene, ballige oder anders geformte Bohrungen, Durchbrüche, Aussparungen usw. herzustellen. Die Erfindung betrifft demnach ein Funkenerosionsverfahren zur Herstellung von Bohrungen, Durchbrüchen, Aussparungen usw. mit nicht rotierender oder um die Längsachse rotierender Elektrode, und die Erfindung besteht darin, daß eine Elektrode von kleinerem Durchmesser oder kleineren Abmessungen als der herzustellende Bohrungsdurchmesser oder Durchbruch bzw. die Aussparung verwendet wird und@daß der Längsachse der Elektrode unter Verwendung von übereinander gelagerten einstellbaren Exzentern in an sich bekannter Weise eine nach einem Zylinder- oder Kegelmantel verlaufende Drehbewegung erteilt wird. Dadurch wird erreicht, daß die Elektrode etwa auf einem ideellen Kegelmantel umläuft, dessen Spitze auf der Werkstückoberfläche liegt und dessen Neigung der üblicherweise entstehenden Erweiterung des Bohrungseinganges entspricht. Wird die Kegelspitze nach oben oder unten verlegt und wird die Kegelneigung vergrößert, können neben rein zylindrischen Bohrungen auch beliebig hinterschnittene, ballige oder anders geformte Bohrungen hergestellt werden: An sich ist eine solche Werkzeugbewegung, und zwar unter Anwendung eines Exzenters und zusätzlicher Getriebeeinrichtungen, von Spezial-Fräsmaschinen her bekannt, jedoch dient sie dabei durchweg nicht dem Bohren von Löchern aus dem vollen Material.
Die Einrichtung zur Erzeugung des Funkenüberschlages an der Elektrode zum Werkstück ist als bekannt vorausgesetzt: Da sie nicht zum Gegenstand der Erfindung gehört, ist von einer Darstellung und Beschreibung abgesehen worden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung als Beispiel dargestellt. Es zeigt Fig. i einen senkrechten Mittelschnitt durch die Vorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung und Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung.
Die Vorrichtung besteht aus einem nur teilweise dargestellten Gestell i mit einer im senkrechten Abstand zueinander liegender Ober- und Unterplatte 2 und 3, die mit sich gegenüberliegenden Durchbrüchen 4 und 5 versehen sind. Oberhalb der Durchbrüche ist je eine mit einem äußeren Zahnkranz ausgerüstete runde Exzenterscheibe, 6 und 7 mit Hilfe einer der bekannten Möglichkeiten auf der Ober- und Unterplatte waagerecht drehbar gelagert. Die Mittelpunkte der Exzenterscheiben liegen auf einer gemeinsamen senkrechten Achse B. Durch einen in Richtung des Pfeiles A umlaufenden Zahnradtrieb 9 werden beide Exzenterscheiben gemeinsam angetrieben. In einem rechteckigen Mittelausschnitt 1o bzw. ii der Exzenterscheiben ist je eine etwa quadratische Lagerschale 12 bzw. 13, z. B. durch Nut und Feder 14 und eine Stellspindel 15, verschiebbar und feststellbar gelagert, die mit einer zentralen bulligen Bohrung versehen ist. Die Ausschnitte io und ii sind in ihrer Länge so bemessen, daß in der inneren Endstellung der Lagerschalen deren Mittelpunkt 16 mit der Mittelachse 8 der Exzenterscheiben zusammenfällt. Durch seitliche Verstellung werden die Lagerschalen exzentrisch verlagert. In der Bohrung der Lagerschale 12 ist das obere ballig ausgeführte Ende 17 eines Teleskoprohres 18 und in der Bohrung der Lagerschale 13 das untere ebenfalls ballig ausgeführte Ende ig des Teleskoprohres beweglich (pendelnd) aufgenommen. Mit Hilfe eines Gestänges 2o; 21, das an einem am Gestell i verstellbar angeordneten Lagerbock 22 und am inneren Teleskoprohr bei 23 angelenkt ist, ist das Teleskoprohr 18 gegen, Drehung gesichert. Eine rohrförmige Hülse 24 durchdringt das Teleskoprohr, in dem sie durch Rollkörper 25 im oberen und unteren Ende zentral abgestützt ist. Die Hülse ist mit einer längs verlaufenden Zahnstange 26 ausgerüstet, in die ein von einer biegsamen Welle 27 angetriebenes Ritzel 28 eingreift. Mit Hilfe dieser Anordnung ist die Hülse 24 nach oben und unten in axialer Richtung verschiebbar. Die Hülse 24 ist Träger einer von einer biegsamen Welle 29 in Pfeilrichtung B angetriebenen Spindel 3o, die an ihrem unteren Ende mit einer Halterung 31 für die Elektrode 32 versehen ist. Durch den Ritzel- und Zahnstangenantrieb 26, 28 wird die Elektrode entsprechend ihrem Abbrand und der Arbeitsgeschwindigkeit laufend nachgestellt und in ein Werkstück 33, in dem eine Bohrung durch Funkenerosion hergestellt werden soll, eingeführt.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Sind die Lagerschalen 12 und 13 genau senkrecht auf der Mittelachse 8 übereinanderlaufend eingestellt, so wird aus dem Werkstück 33 durch den Funkenüberschlag, der in bekannter Weise in der Funkenerosionstechnik erzeugt wird, von der Elektrode 32 zum Werkstück 33 eine Bohrung hergestellt, deren Eingang durch den Funkenüberschlag vom Elektrodenschaft aus über das Sollmaß hinaus unerwünscht erweitert wird. Mit Hilfe der exzentrischen Verlagerung der Lagerschalen 12 und 13 in den Exzenterscheiben 6 und 7 kann nun die Elektrode 32 in einem bestimmten Winkel eingestellt und die gewünschte Bohrungsform erzielt werden. Wird beispielsweise ein zylindrisches rundes Loch gewünscht, wird die Neigung der Spindel 30 so gewählt, wie sie sich aus der Winkelneigung des Loches ohne diese Einrichtung, durch Funkenerosion hergestellt, ergibt. Das Resultat ist eine völlig zylindrische runde Bohrung. Die Spindel 3o rotiert hierbei, und durch die umlaufenden Exzenterscheiben läuft die Spindel auf einem Kegelmantel um, dessen Spitze auf der Oberseite des Werkstückes liegt. Wird die Spindel stärker geneigt, so entsteht ein entsprechender Hinterschnitt, wie etwa in der Fig. i dargestellt. Wird die Neigung während des Bearbeitungsvorganges verändert, so entstehen entsprechende Bohrungen. Dadurch, daß jede Lagerschale für sich eingestellt werden kann, ist eine genaue Einstellmöglichkeit vorhanden, um stats die Spitze des ideellen Kegels, auf dessen Mantel die Spindel mit der Elektrode umläuft, auf den gewünschten Ort justieren zu können.
Die Lagerschalen können auch zueinander so eingestellt werden., daß die Kegelspitze nicht auf der Werkstückoberfläche liegt. Liegt sie z. B. unterhalb der Werkstückoberfläche, so können keglige. Bohrungen mit erweitertem Bohrungseingang mit einer zylindrischen Elektrode geschnitten werden. Liegt die Kegelspitze dagegen auf der Unterseite des Werkstückes, so entsteht eine Bohrung mit kegligem Eingang .und einem Bohrungsausgang, der um die Funkenlänge größer ist als die Elektrode. Liegt die Spitze des ideellen .Kegels über der Werkstückoberfläche, können mit dünner Elektrode größere Bohrungen hergestellt werden, als die Elektrode normalerweise liefern würde. Außerdem sind die Bohrungen hinterschnitten.
Es ist also möglich, mit Hilfe der Erfindung mit einer dünneren Elektrode größere Bohrungen herzustellen. Durch .die ständige Rotation der Elektrode um ihre eigene Achse ist ein gleichmäßiges Arbeiten und Abnutzen derselben gewährleistet. Dieser Fall gilt für die Herstellung runder Bohrungen.
Liegt die Spitze des ideellen Kegels im Unendlichen (Zylinder), so können mit einer schwachen Elektrode kreisrunde Löcher ausgeschnitten werden. Die Schnittbreite entspricht dabei dem Elektrodendurchmesse-r, während der herausgeschnittene Butzen den Durchmesser des eingestellten Zylinders hat, vermindert um zwei halbe Elektrodendurchmesser. Es ist sogar möglich, mit dieser Vorrichtung Bohrsingen herzustellen, die in ihrem oberen Teil zylindrisch und ihrem unteren Teil hinterschnitten sind. Dieser Fall spielt im Schnitt- und Stanzenbau eine Rolle. Hierbei wird so verfahren, daß zuerst ein zylindrisches Stück mit einer dünnen Elektrode und einem gewissen Exzenterradius ausgebrannt wird. Die Elektrode hat dabei noch eine zusätzliche geringe Neigung, damit die Bohrung genau zylindrisch wird. Nach Herstellung des zylindrischen Teiles wird die Spindel mit Hilfe der Lagerschalen so eingestellt, daß die Spitze des ideellen Kegels auf die untere Ebene des zylindrisch hergestellten Teiles fällt oder axial parallel verschoben ist. Dadurch wird beim weiteren Arbeitsvbrgang mit kegeligem Hinterschnitt weiter gearbeitet. Es ist jedoch notwendig, daß die Elektrode kleiner ist als die Bohrung, damit der zylindrische Teil nicht beschädigt wird.
Sollen Bohrungen mit beliebigem Querschnitt hergestellt werden, darf die Spindel nicht umlaufen, sondern muß festgeklemmt sein; es ist dann wichtig, daß sich die Elektrode in keiner Weise dreht. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also erreicht, daß der Bohrungseingang das Maß der Elektrode erhält zuzüglich dem elektrisch bedingten Aufmaß und zuzüglich einem geringen Aufmaß, das durch die veränderliche Neigung der Elektrode hervorgerufen wird. Da letzteres aber bei nicht zu großen Maßunterschieden als nicht wesentlich angenommen werden kann, z. B. bei i'-Neigung und io mm Elektrodenradius etwa o,ooi mm beträgt, wirkt es sich als Schwundmaß aus, das bei groben Bearbeitungsstufen vernachlässigt werden kann: Bei Eindringen der Elektrode in das Werkstück bleiben diese Verhältnisse bestehen. Die Stirnfläche erzeugt dabei einen um die Winkelneigung größeren Einbrand.
Es ist auch möglich, durch periodische Verstellung der Lagerschalen während des Umlaufes bestimmte Profile herzustellen, beispielsweise Ellipsen, K-Profile, Dreiecke, Vier- oder Mehrecke sowie andere ähnliche Profildurchbrüche. In Sonderfällen kann die rotierende runde Elektrode auch zur Herstellung eines Außenschliffs von Wellen usw. in der oben angedeuteten Weise verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Funkenerasionsverfahren zur Herstellung von Bohrungen, Durchbrüchen, Aussparungen usw. mit nicht rotierender oder um die Längsachse rotierender Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode von kleinerem Durchmesser oder kleineren Abmessungen als der herzustellende Bohrungsdurchmesser oder Durchbruch bzw. die Aussparung verwendet wird, und daß der Längsachse. der Elektrode unter Verwendung von übereinander gelagerten einstellbaren Exzentern in an sich bekannter Weise eine nach einem Zylinder- oder Kegelmantel verlaufende Drehbewegung erteilt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 368 175. deutsche Patentschriften Nr. 686819, 710o67, 832 256, 858 521; Zeitschrift »Fertigungstechnik«, März 1953,S. 94; Zeitschrift »Werkstatt-Technik und Maschinenbau«, Mai 19.53, S. 236 bis 242; Zeitschrift »Fertigungstechnik«, Juni 1954 S. 265 bis 268.