WO1987000782A1 - Process for sparkerosion or electrochemical machining of tapered gears with hypoid tooth profile or similar parts - Google Patents

Process for sparkerosion or electrochemical machining of tapered gears with hypoid tooth profile or similar parts Download PDF

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WO1987000782A1
WO1987000782A1 PCT/CH1986/000113 CH8600113W WO8700782A1 WO 1987000782 A1 WO1987000782 A1 WO 1987000782A1 CH 8600113 W CH8600113 W CH 8600113W WO 8700782 A1 WO8700782 A1 WO 8700782A1
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WO
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workpiece
electrode
tooth
machining
movements
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PCT/CH1986/000113
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English (en)
French (fr)
Inventor
Laszlo Rabian
Original Assignee
Laszlo Rabian
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/003—Making screw-threads or gears
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S204/00—Chemistry: electrical and wave energy
    • Y10S204/09—Wave forms

Definitions

  • the invention relates to a method for spark-erosive and / or electrochemical machining, in particular of bevel gears with curved teeth from a workpiece, the workpiece to be machined being in an electrode having its negative shape of a machine operating in a spark-erosive or electrochemical way by means of a screw-shaped machine relative to the electrode Movement is lowered.
  • Bevel gears with curved teeth are mainly used in vehicle and helicopter transmissions. They are manufactured from high-alloy steels in a soft state on special gear cutting machines in rolling or in part processes with profiled cutting tools. Then they are hardened.
  • a cylindrical or conical thread can only be produced with a constant thread pitch. If the thread pitch on the entire spiral changes more than the technologically determined width of the working gap, which is between the electrode and the workpiece, a positive connection will occur when the workpiece is screwed into the electrode. If the thread pitch along the entire thread spiral changes as little as the technologically determined width of the working gap, the thread is partially damaged when the workpiece is screwed into the electrode. It should also be noted here that in all three cases the workpiece and the electrode are equidistant in the end position.
  • the bevel gears with curved teeth are complex three-dimensional bodies.
  • the other data and properties of the bevel gears are determined by the generating machines.
  • the required vibration and noise tolerances require that the geometrical accuracies have to be kept in the order of a few pm. It is not possible to machine bevel edges with curved teeth by screwing them into the electrode, which has the negative shape of the bevel gear, although the electrode would be equidistant from the bevel gear in the end position.
  • the tooth flanks are partially or more severely damaged along the tooth width during the insertion of the workpiece into the electrode, and in the less favorable cases even a positive fit occurs.
  • the invention solves the problem of creating a method for spark erosion and / or electrochemical machining of bevel gears with curved teeth or similar parts, in which the electrode is designed so that the negative tooth flanks against the The middle of the negative tooth gaps are screwed in at such a large angle that while the workpiece is being sunk into the electrode with a first spiral screwing movement, according to the gradient curve of the dental arch, between the electrode and the tooth flanks along the entire dental arch, at least there is such a large distance that no material is removed on the tooth flanks; the teeth are only pre-machined, positive locking and / or flank damage can no longer take place, and then the tooth flanks are rotated counterclockwise with a second rotation and clockwise with a third rotation. In the clockwise direction, separately depending on the direction of rotation, finished that the parameters of the machining generator are continuously adjusted during the movements depending on the distance still to be covered in order to obtain the desired surface without structural changes.
  • the method according to the invention also allows the production of bevel gears with curved teeth from hard metals and other materials which are difficult to machine.
  • the method according to the invention also allows the production of negative forms of bevel gears with curved teeth, which are used as very precise forging tools, die casting tools and as electrodes.
  • FIG. 2 shows an electrode on the same scale, which has the exact negative shape of the workpiece and on which, according to the invention, the screwing in of the negative tooth flanks against the center of the negative tooth gap is indicated by dash-dot lines;
  • Electrode with turned tooth flanks and
  • FIG. 4 shows a spark-erosive machine for processing the workpieces shown in FIG. 1 by means of the electrode of FIGS. 2 and 3.
  • an electrode 1 which is suitable for machining a workpiece 2 with the aid of relative movements between the electrode and the workpiece.
  • the electrode and the workpiece are e.g. arranged on a spark erosion or electrochemical machine.
  • the electrode 1 is designed such that the negative tooth flanks 3 are screwed in against the center 4 of the negative tooth gaps 5 with a large angle y.
  • the angle / is selected such that while the workpiece 2 is sunk into the electrode 1 with a first spiral screw movement, which takes place according to the gradient curve of the dental arch, there is a distance between the screwed-in negative tooth flanks 7 and the tooth flanks 8 am entire dental arch. This distance is so large that material can no longer be removed from the tooth flanks 8.
  • the teeth 9 are only pre-processed. Form locking or flank damage can no longer take place.
  • the tooth flanks 8 are then finished with a second clockwise rotation and a third counterclockwise rotation, separated in time depending on the direction of rotation.
  • the parameters of the machining generator such as ignition voltage, pulse shape, pulse current, pulse duration, pause, mean current value, working voltage, flushing pressure, flushing quantity, are continuously adapted depending on the distance still to be covered in order to achieve the desired surface without structural changes to obtain.
  • the electrode 1 can also carry out the following alternative processing.
  • the workpiece 2 is moved into the electrode 1 only to a depth at which the gap at the tooth head 9 and at the tooth base 10 is reduced to such an extent that material removal could also begin at these points under roughing conditions .
  • This depth is referred to as the neutral position, because in this position neither the tooth flanks 8 nor the tooth base 10 nor the tooth head 9 can be damaged under roughing conditions.
  • the tooth flanks 8, processed according to the direction of rotation are processed in a clockwise direction with a second movement sequence, which can be composed of screwing and rotating movements as desired.
  • the workpiece 2 is returned to the neutral position with a third movement sequence. and finished with a fourth movement in the counterclockwise direction.
  • the order of processing clockwise and counterclockwise can also be reversed.
  • the parameters of the machining generator have to be continuously adapted as a function of the distance traveled, in order to obtain the desired surface without structural changes.
  • the electrode 1 is expediently composed of a large number of parts which are electrically insulated from one another. Each electrode part is electrically connected to the spark erosion or electrochemical generator by its own cable. This enables multichannel machining with significantly shorter machining times.
  • Electrodes 1 When machining bevel gears with curved teeth from the full piece or with too much material addition, it is expedient to use several electrodes 1 according to the invention in order to machine a workpiece with high accuracy. These electrodes can have the same or different spatial dimensions to have.
  • FIG. 4 shows an electrical discharge machine 11 with which the workpiece 2 of FIG. 1 is produced.
  • the workpiece can also be produced by an electrochemical machine tool.
  • the dielectric container 13, in which the workpiece 2 is mounted is fastened on the machine table 12.
  • the container 13 is drawn cut open for better illustration.
  • the workpiece 2 is immersed in dielectric, which is a liquid.
  • the suction cup 14 which sucks the dielectric through the working gap, which separates the electrode 1 and the workpiece 2 from one another during machining and is indispensable for spark machining.
  • the dielectric is conveyed via the suction openings 15 and via lines, not shown, to a pump, not shown, and is pumped back into the container 13 after it has been cleaned.
  • a gas escapes from the dielectric, which is removed by the symbolically drawn gas extraction system 16.
  • the machine head 23, to which the electrode 1 is fastened as a tool for machining the workpiece, is slidably attached to the electrical discharge machine 11. Its displacements take place via the electric drive motor 27, which receives the control commands from the NC or CNC control system 29.
  • the tachogenerator 28 transmits the rotations of the drive motor 27 to the control system 29.
  • the control system receives the information about the executed movements of the machine head 23 via the linear scale 17 and measuring sensor 18 for the Z-axis 21
  • the Z-axis is used for the feed and lift-off movements of the electrode 1.
  • the electrode 1 can also move in the C-axis, whose circular directions of movement are represented by the arrows 20. These movements are carried out by the control system 29 by means of the electric drive motor 25.
  • the tachometer generator 26 transmits the information about the executed rotations of the drive motor to the control system 29.
  • the measuring system 23 transmits the executed movements of the electrode 1 in the C-axis to the control system 29.
  • the spark erosion generator 30 generates the necessary for the current processing Ignition voltage, working voltage, pulse shape, pulse duration, pause between the pulses, pulse current, average current and gives the electrical machining parameters to the electrode 1 via the slip rings 22 and to the workpiece 2 via the machine table 12.
  • the values of these electrical machining parameters change continuously during the machining of the workpiece 2 by the electrode 1.
  • the Values of the pressure and the amount of the liquid dielectric The control system 29 always controls the spark erosion generator 30 in such a way that these electrical parameters are optimally adapted to the path still to be covered during the entire machining process.
  • the control system also controls the flushing system, not shown, so that the dielectric liquid is optimally adapted to the conditions prevailing in the working gap during the machining process, the distance still to be covered being taken into account.
  • the electrode 1 is advanced in the direction of the workpiece 2 and works the tooth flanks 8 of the teeth out of the full material.
  • the finished workpiece 2 has been drawn in FIG. 4 because of the better overview.
  • the movements in the Z and C axes are controlled in the manner described in connection with FIGS. 1, 2 and 3.

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Description

Verfahren zur funkenerosiven bezw. elektrochemischen Bear¬ beitung von Kegelrädern mit Bogenverzahnung oder ähnlichen Teilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur funkenerosiven und/oder elektrochemischen Bearbeitung insbesondere von Kegelrädern mit Bogenverzahnung aus einem Werkstück, wo¬ bei das zu bearbeitende Werkstück in eine seine Negativ¬ form aufweisende Elektrode einer auf funkenerosivem oder elektrochemischem Weg arbeitenden Maschine mittels einer relativ zur Elektrode schraubenförmigen Bewegung einge¬ senkt wird.
Kegelräder mit BogenVerzahnung werden hauptsächlich in Fahrzeug- und Helikopter-Getrieben verwendet. Hergestellt werden sie aus hochlegierten Stählen in weichem Zustand auf speziellen Verzahnungsmaschinen in Wälz- oder in Teil- Verfahren mit profilierten Schneidwerkzeugen. Anschliessend werden sie gehärtet.
Wegen den unvermeidlichen Härtungsverzügen verlie en sie ihre ursprüngliche Genauigkeit. Um sie für die Fahrzeug¬ getriebe wieder brauchbar zu machen, werden sie paarweise auf speziellen Läppmaschinen zusammengeläppt. Für jedes Radpaar wird beim Läppen auch die günstigste Einbaulage bestimmt. In der Getriebemontage muss der Einbau der Rad¬ paare auf diese vorbestimmte Einbaulage mit massgeschlif¬ fenen UnterlagsScheiben und/oder besonderen Lagerbüchsen eingespielt werden. Man hätte gerne diese aufwendige Handhabung vermieden und auch höhere Genauigkeiten sowie Oberflächen in "geschlif¬ fenerer Qualität" gewünscht. Leider haben die Kegelräder mit BogenVerzahnung eine sehr komplexe Zahngeometrie. Die Flankenlinien in der Wälzebene können Spiralen, Zykloiden, Hypoiden, Kreisbogen oder Evolenten sein. Die engen Krüm¬ mungen der Zähne und die engen Zahnlücken lassen nur Schleif erkzeuge, welche in der Grössenordnung einer Bleistiftspitze liegen, oder nur in Ausnahmefällen dünn¬ wandige TopfScheiben, zu. Diese Schleifwerkzeuge schlies- sen schon die Möglichkeit, auch bei mit "Schleifzugäbe" vorgeschnittenen oder vorgeschmiedeten Kegelrädern wirt¬ schaftlich zu schleifen, aus.
Es ist aus dem Werkzeugbau her bekannt, komplexe dreidi¬ mensionale Werkstücke funkenerosiv und/oder elektroche¬ misch zu bearbeiten. Bekanntlich entfällt bei dieser Be¬ arbeitungsart das nachträgliche Härten und somit die un¬ gewollten Härtungsverzüge. Der neuste Stand der Technik der Funkenerosion ist in Prospekt EDM 3374, Robofil/Robo- form, von Char illes Technologies SA, 109, rue de Lyon, CH-1211 Genf 13, vom 05.84 D, beschrieben. Auf Seite 12 und 13 sind die möglichen Bearbeitungsformen der Senk- erosionsmaschine dargestellt und kurz beschrieben.
Zur funkenerosiven Bearbeitung von Kegelrädern mit Bogen- verzahnung liegt die "spiralförmige Bearbeitung von Gewin¬ den und spiralförmigen Einstichen" am nächsten. Bei dieser Bearbeitungsart wird das Werkstück, mit einer relativen Schraubbewegung zwischen Werkstück und Elektrode, in die Elektrode, welche die negative Form des Werkstücks besitzt, eingesenkt. Mit dieser Bearbeitungsart sind nur diejenigen Werkstücke bearbeitbar, bei welchen die folgenden Bedin¬ gungen erfüllt sind: - dass während des Einschraubens kein For schluss auf¬ tritt, und
- dass während des Einschraubens die technologisch be¬ dingte Arbeitsspaltbreite am ganzen Spiralbogen ent¬ lang nirgends unterschritten wird.
Mit dieser Bearbeitungsart ist z.B. ein zylindrisches oder konisches Gewinde nur bei einer konstanten Gewindesteigung herstellbar. Wenn sich die Gewindesteigung an der gesamten Spirale mehr ändert als die technologisch bedingte Breite des Arbeitsspaltes, welcher zwischen der Elektrode und dem Werkstück ist, wird während des Einschraubens des Werkstük- kes in die Elektrode ein Formschluss auftreten. Wenn sich die Gewindesteigung an der gesamten Gewindespirale entlang so wenig ändert wie die technologisch bedingte Breite des Arbeitsspaltes, wird das Gewinde während des Einschraubens des Werkstückes in die Elektrode partiell beschädigt. Es ist hier noch zu beachten, dass in allen drei Fällen das Werkstück und die Elektrode in der Endlage aequidistant sind.
Die Kegelräder mit Bogenverzahnung sind komplexe dreidimen¬ sionale Körper. Die Steigung der Zähne, die Zahnbreite und die Flankennormalen ändern sich nach höheren Ordnungen an der Zahnbreite entlang. Sie werden daher in praktischer Weise mit dem Teilkegelwinkel o , mit der Kegeldistanz R, mit der Zahnbreite b, mit dem Zahnbogenwinkel in Funktion der Zahnbreite ß = f (b) , mit dem Modul m und mit dem Nor¬ maleingriffswinkel ot , kurz beschrieben.
Die weiteren Daten und Eigenschaften der Kegelräder werden durch die erzeugenden Maschinen bestimmt. Die geforderten Schwingungs- und Geräusch-Toleranzen verlangen, dass die geometrischen Genauigkeiten in Grössenordnung von einigen pm gehalten werden müssen. Die Bearbeitung von Kegelrändern mit Bogenverzahnung durch die Einschraubung in die Elektrode, welche die negative Form des Kegelrades besitzt, ist nicht möglich, obwohl die Elektrode in der Endlage aequidistant zum Kegelrad wäre. Je nach Variation des obenerwähnten Parameters des Kegel¬ rades mit Bogenverzahnung, werden die Zahnflanken während der Einführung des Werkstücks in die Elektrode partiell an der Zahnbreite entlang mehr oder weniger stark beschädigt, und in den ungünstigeren Fällen tritt sogar Formschluss auf.
Es ist auch nicht möglich und könnte auch nicht wirtschaft¬ lich sein, erstens wegen der engen Aenderung der Flächen¬ normalen, zweitens wegen der auf sehr kleiner Fläche kon¬ zentrierten Erosionsfront, eine Elektrode mit regelmässig erweitertem Arbeitsspalt und Planetärbewegungen bekannter. Art anzuwenden. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, ein Verfahren zur funkenerosiven und/oder elektrochemischen Bearbeitung von Kegelrädern mit Bogenverzahnung oder ähnlichen Teilen zu schaffen, bei dem die Elektrode so gestaltet ist, dass die negativen Zahn¬ flanken gegen die Mitte der negativen Zahnlücken mit einem so grossen Winkel eingedreht sind, dass während das Werk¬ stück mit einer ersten spiralförmigen Schraubbewegung, nach der Steigungskurve des Zahnbogens in die Elektrode eingesenkt wird, zwischen der Elektrode und den Zahnflan¬ ken, am ganzen Zahnbogen entlang, mindestens ein so gros- ser Abstand entsteht, dass an den Zahnflanken nirgends Materialabtragung stattfindet; so werden die Zähne nur vorbearbeitet, Formschluss und/oder Flankenbeschädigung können nicht mehr stattfinden, und anschliessend werden die Zahnflanken mit einer zweiten Drehbewegung im Gegen¬ uhrzeigersinn und mit einer dritten Drehbewegung im Uhr- zeigersinn, getrennt je nach Drehsinn, fertigbearbeitet, dass während der Bewegungen die Parameter des Bearbeitungs- generators in Abhängigkeit des noch zurückzulegenden Ab¬ Stands laufend angepasst werden, um die gewünschte Ober¬ fläche ohne Gefügeänderungen zu erhalten.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesent¬ lichen darin zu sehen, dass die Elektrode mit den einge¬ drehten negativen Zahnflanken im Zusammenwirken mit den drei Relativbewegungen zwischen Werkstück und Elektrode und mit der laufenden Anpassung der Parameter des Bear- beitungsgenerators in Abhängigkeit des zurückzulegenden Abstands eine wirtschaftlichere alternative Feinbearbei¬ tung von Kegelrädern mit Bogenverzahnung gegenüber des Schleifens ermöglicht.
Vorallem die Bearbeitung von mit "Schleifzugäbe" geschnit¬ tenen oder geschmiedeten, anschliessend gehärteten Kegel¬ rädern, kann mit dem erfindungsgemässen Verfahren wirt¬ schaftlicher als mit Schleifen in der gewünschten Genauig¬ keit ausgeführt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt aber auch die Her¬ stellung von Kegelrädern mit Bogenverzahnung aus Hartmetal¬ len und anderen schwerbearbeitbaren Materialien. Ebenfalls erlaubt das erfindungsgemässe Verfahren die Herstellung von negativen Formen von Kegelrädern mit Bogenverzahnung, welche als sehr genaue Schmiedewerkzeuge, Druckgusswerk- zeuge und als Elektroden verwendet werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen näher er¬ läutert. Es zeigen: Figur 1 in perspektivischer Darstellung ein typisches Werkstück, nämlich ein bogenverzahnter Ritzel, an welchem für die bessere Uebersicht, nur ein Zahn und die beiden benachbarten Zahn¬ flanken bearbeitet sind;
Figur 2 in gleichem Masstab eine Elektrode, welche die genaue negative Form des Werkstücks be¬ sitzt und an welcher erfindungsgemäss die Eindrehung der negativen Zahnflanken gegen die Mitte der negativen Zahnlücke mit Strich-Punkt-Linien angedeutet ist;
Figur 3 in gleichem Masstab die erfindungsgemässe
Elektrode mit eingedrehten Zahnflanken: und
Figur 4 eine funkenerosive Maschine zur Bearbeitung des in der Figur 1 gezeigten Werkstücke mit¬ tels der Elektrode der Figuren 2 und 3.
In den Figuren 1, 2 und 3 ist eine Elektrode 1 dargestellt, welche geeignet ist, ein Werkstück 2 mit Hilfe von relati¬ ven Bewegungen zwischen Elektrode und Werkstück zu bear¬ beiten. Die Elektrode und das Werkstück sind z.B. auf einer Funkenerosions- oder Elektrochemischen-Maschine angeordnet.
Erfindungsgemäss ist die Elektrode 1 so gestaltet, dass die negativen Zahnflanken 3 gegen die Mitte 4 der negati¬ ven Zahnlücken 5 mit einem grossen Winkel y eingedreht sind. Der Winkel / ist so gewählt, dass während das Werk¬ stück 2 mit einer ersten spiralförmigen Schraubenbewegung, welche gemäss der Steigungskurve des Zahnbogens erfolgt, in die Elektrode 1 eingesenkt wird, ein Abstand zwischen den eingedrehten negativen Zahnflanken 7 und den Zahnflan¬ ken 8 am gesamten Zahnbogen entsteht. Dieser Abstand ist so gross, dass an den Zahnflanken 8 kein Materialabtrag mehr stattfinden kann. So werden die Zähne 9 nur vorbear¬ beitet. Formschluss oder Flankenbeschädigung können nicht mehr stattfinden. Anschliessend werden die Zahnflanken 8 mit einer zweiten Drehbewegung im Uhrzeigersinn und mit einer dritten Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn, zeitlich getrennt je nach Drehsinn, fertigbearbeitet.
Während der Bewegungen werden die Parameter des Bearbei¬ tungsgenerators, wie Zündspannung, Impulsform, Impuls¬ strom, Impulsdauer, Pause, Strommittelwert, Arbeitsspan¬ nung, Spüldruck, Spülmenge in Abhängigkeit des noch zu¬ rückzulegenden Weges laufend angepasst, um die gewünschte Oberfläche ohne Gefügeänderungen zu erhalten.
Erfindungsgemäss kann die Elektrode 1 auch die folgende alternative Bearbeitung durchführen. Mit der ersten spi¬ ralförmigen Schraubbewegung wird das Werkstück 2 in die Elektrode 1 nur bis zu einer solchen Tiefe bewegt, bei welcher der Spalt am Zahnkopf 9 und am Zahnfuss 10 soweit vermindert wird, dass unter Schruppbedingungen auch an die¬ sen Stellen Materialabtrag beginnen könnte.
Diese Tiefe wird als neutrale Position bezeichnet, weil in dieser Position weder die Zahnflanken 8 noch der Zahnfuss 10, noch der Zahnkopf 9 unter Schruppbedingungen beschä¬ digt werden können.
Anschliessend werden aus dieser neutralen Position die Zahnflanken 8, getrennt je nach Drehsinn, mit einem zwei¬ ten Bewegungsablauf, welcher beliebig aus Schraub- und aus Dreh-Bewegungen zusammengesetzt sein kann, im Uhrzeiger¬ sinn bearbeitet. Mit einem dritten Bewegungsablauf wird das Werkstück 2 in die neutrale Position zurückgeführt. und mit einem vierten Bewegungsablauf im Gegenuhrzeiger¬ sinn, fertigbearbeitet.
Die Reihenfolge der Bearbeitung im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn kann auch vertauscht werden. Hier müs¬ sen die Parameter des Bearbeitungsgenerators in Abhängig¬ keit des zurücklegenden Abstands laufend angepasst werden, um die gewünschte Oberfläche ohne Gefügeänderungen zu er¬ halten.
Um kürzere Bearbeitungszeiten gemäss der Erfindung zu er¬ halten, wird die Elektrode 1 zweckmässigerweise aus einer Vielzahl von Teilen zusammengesetzt, die zueinander elek¬ trisch isoliert sind. Jeder Elektrodenteil ist durch ein eigenes Kabel elektrisch mit dem Funkenerosions- bzw. elektrochemischen Generator verbunden. Hierdurch wird eine Vielkanal-Bearbeitung mit wesentlich kürzeren Be¬ arbeitungszeiten ermöglicht.
Bei Bearbeitung von Kegelrädern mit Bogenverzahnung aus dem vollen Stück oder mit zuviel Materialzugabe ist es zweckmässig, mehrere Elektroden 1 gemäss Erfindung zu ver¬ wenden, um ein Werkstück mit hoher Genauigkeit zu bearbei¬ ten. Diese Elektroden können die gleichen oder unterschied¬ liche räumliche Abmessungen haben.
Die Figur 4 zeigt eine funkenerosive Maschine 11, mit der das Werkstück 2 der Figur 1 hergestellt wird. Das Werk¬ stück kann auch durch eine elektrochemische Werkzeugma¬ schine hergestellt werden. Gemäss Figur 4 ist auf dem Maschinentisch 12 der Dielektrikumbehälter 13 befestigt, in welchem das Werkstück 2 angebracht ist. Der Behälter 13 ist zur besseren Darstellung aufgeschnitten gezeichnet. Das Werkstück 2 ist in Dielektrikum, das eine Flüssigkeit ist, untergetaucht. Zur Verbesserung der Spülverhält- nisse während der funkenerosiven Bearbeitung ist das Werk¬ stück auf einem Absaugtopf 14 angeordnet, der das Dielektri¬ kum durch den Arbeitsspalt, der während der Bearbeitung die Elektrode 1 und das Werkstück 2 voneinander trennt und zur Funkenbearbeitung unumgänglich ist, saugt. Das Dielektrikum wird über die Absaugöffnungen 15 und über nicht gezeichnete Leitungen zu einer nicht dargestellten Pumpe befördert, und nach seiner Reinigung wieder in den Behälter 13 gepumpt. Während der Bearbeitung entweicht aus dem Dielektrikum ein Gas, das durch das symbolisch gezeichnete Gasabsaugsystem 16 entfernt wird. Der Maschinenkopf 23, an dem die Elektrode 1 als Werkzeug zur Bearbeitung des Werkstücks befestigt ist, ist an der funkenerosiven Maschine 11 gleitbar angebracht. Seine Verschiebungen erfolgen über den elektrischen Antriebs¬ motor 27, der die Steuerbefehle aus der NC- oder CNC-Steuer- anlage 29 erhält. Der Tachogenerator 28 übermittelt die aus¬ geführten Drehungen des Antriebsmotors 27 an die Steueran¬ lage 29. Die Steueranlage erhält die Information der ausge¬ führten Bewegungen des Maschinenkopfes 23 über den Linear¬ masstab 17 und Messsensor 18 für die Z-Achse 21. In dieser Z-Achse erfolgen die Zustell- und Abheb-Bewegungen der Elektrode 1. Die Elektrode 1 kann sich auch in der C-Achse bewegen, deren kreisförmige Bewegungsrichtungen durch die Pfeile 20 dargestellt sind. Diese Bewegungen werden durch die Steueranlage 29 mittels des elektrischen Antriebsmo¬ tors 25 vollzogen. Der Tachogenerator 26 gibt die Informa¬ tion der ausgeführten Drehungen des Antriebsmotors an die Steueranlage 29. Das Messsystem 23 übermittelt die ausge¬ führten Bewegungen der Elektrode 1 in der C-Achse an die Steueranlage 29. Der Funkenerosionsgenerator 30 erzeugt die für die augenblickliche Bearbeitung erforderliche Zündspannung, Arbeitsspannung, Impulsform, Impulsdauer, Pause zwischen den Impulsen, Impulsstrom, Strommittelwert und gibt die elektrischen Bearbeitungsparameter über die Schleifringe 22 an die Elektrode 1 und über den Maschinen¬ tisch 12 an das Werkstück 2. Die Werte dieser elektrischen Bearbeitungsparameter ändern sich laufend während der Bear¬ beitung des Werkstücks 2 durch die Elektrode 1. Ferner ändern sich die Werte des Druckes und der Menge des flüs¬ sigen Dielektrikums. Die Steueranlage 29 steuert den Fun¬ kenerosionsgenerator 30 immer so an, dass diese elektri¬ schen Parameter während des gesamten Bearbeitungsvorganges optimal an den noch zurückzulegenden Weg angepasst sind. Die Steueranlage steuert ebenfalls das nicht gezeichnete Spülsystem an, sodass die dielektrische Flüssigkeit wäh¬ rend des Bearbeitungsvorganges optimal an die Bedingungen, die im Arbeitsspalt herrschen, angepasst sind, wobei der noch zurückzulegende Weg berücksichtigt wird.
Die Elektrode 1 wird in Richtung Werkstück 2 zugestellt und arbeitet aus dem vollen Material die Zahnflanken 8 der Zähne heraus. In der Figur 4 ist das fertig bearbeitete Werkstück 2 wegen der besseren Uebersicht gezeichnet worden. Hierbei werden die Bewegungen in den Z- und C-Achsen in der Weise gesteuert, wie im Zusammenhang mit den Figuren 1, 2 und 3 beschrieben wurde.

Claims

P A T E N T A N S P R U E C H E
1. Verfahren zur funkenerosiven und/oder elektrochemischen Bearbeitung insbesondere von Kegelrädern mit Bogenver¬ zahnung aus einem Werkstück, wobei das zu bearbeitende Werkstück in eine seine Negativform aufweisende Elek¬ trode einer auf funkenerosivem oder elektrochemischem Weg arbeitenden Maschine mittels einer relativ zur Elektrode schraubenförmigen Bewegung eingesenkt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als Elektrode (1) eine solche verwendet wird, bei der ihre Zahnflanken (3) gegen die Mitten (4) ihrer Zahnlücken (5) mit einem Winkel v eingedreht sind, der einen die Materialabtragung an den auszubildenden Zahnflanken (8) des Werkstückes (2) vermeidenden Abstand aufweist, dass anschliessend daran die Zahnflanken (8) des Werk¬ stücks (2) durch mindestens zwei zueinander gegenläufige Drehbewegungen fertigbearbeitet werden, und dass wäh¬ rend aller Bewegungen an der Maschine der Funkengene¬ rator (30) die Zündspannung, Impulsform, Impulsdauer, die Pause zwischen zwei Impulsen, Impulsstrom, Strom¬ mittelwert, Arbeitsspannung sowie ferner der Druck und die Menge der bei der Bearbeitung verwendeten Spülflüs¬ sigkeit in Abhängigkeit des noch zurückzulegenden Weges laufend angepasst werden, wobei die Anpassung mittels einer Steueranlage (29) der Werkzeugmaschine (11) durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1 d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass die Elektrode (1) und das Werkstück (2) mit einer ersten spiralförmigen Dreh¬ bewegung entsprechend der Steigungskurve des Zahnbogens zueinander bewegt werden, und anschliessend eine zweite Drehbewegung im Uhrzeigersinn und danach eine dritte Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn relativ zueinander ausführen.
3. Verfahren nach Patentanspruch 2 d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass der dritten Drehbewegung ein vierter Bewegungsablauf im Gegenuhrzeigersinn zwi¬ schen Elektrode (1) und Werkstück (2) folgt.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1 d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass mit der ersten spiral¬ förmigen Drehbewegung in das Werkstück (2) die Elek¬ trode (1) nur bis zu einer vorbestimmten Tiefe bewegt wird, bei welcher der Spalt am Zahnkopf (9) und am Zahn¬ fuss (10) des Werkstückes (2) soweit vermindert wird, dass unter Schruppbedingungen auch an diesen Stellen Materialabtragungen beginnen könnten, und dass, an¬ schliessend die Zahnflanken (8) , zeitlich getrennt je nach Drehsinn, mit einem zweiten Bewegungsablauf im Uhrzeigersinn nach einer beliebigen Kurve mit einem dritten Bewegungsablauf nach einer beliebigen Kurve die Elektrode (1) in die vorbestimmte Tiefe zurückge¬ führt wird, wobei das Werkstück (2) mittels einem vier¬ ten Bewegungsablauf nach beliebiger Kurve im Gegenuhr¬ zeigersinn fertigbearbeitet wird.
5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zeitlich auf¬ einander folgenden Bewegungen zwischen der an der Funkenerosions-Maschine (11) befestigten Elektrode (1) und dem Werkstück (2) durch die Steueranlage (29) ge¬ steuert werden und der Funkenerosionsgenerator (30) die Zündspannung, Impulsform, Impulsdauer, die Pause zwi¬ schen zwei Impulsen, Impulsstrom, Strommittelwert, Ar¬ beitsspannung dem augenblicklichen Zustand im Arbeits¬ spalt zwischen der Elektrode (1) und dem Werkstück (2) anpasst.
6. Einrichtung nach Patentanspruch 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Elektrode (1) aus einer Vielzahl von Teilen besteht, welche gegenein¬ ander elektrisch isoliert sind, wobei jedes Elektroden¬ teil mit einem eigenen Kabel elektrisch am Funkenero¬ sionsgenerator (30) angeschlossen ist.
7. Einrichtung nach Patentanspruch 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mehrere Elektroden zur Durchführung von zeitlich aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten am Werkstück (2) herangezogen werden, wobei jede der Elektrode gleiche oder unter¬ schiedliche räumliche Abmessungen besitzt.
PCT/CH1986/000113 1985-08-08 1986-08-08 Process for sparkerosion or electrochemical machining of tapered gears with hypoid tooth profile or similar parts WO1987000782A1 (en)

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