DE1690763C2 - Verfahren zur elektroeroslven Bearbeitung von metaNischen Werkstücken mittels einer Elektrode - Google Patents

Description

wenigstens einem sämtliche Teile der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstückes erfassenden Bearbeitungsvorgang der Abstand der Mittelstellung der Elektrode von den durch sie nacheinander

1. Verfahren zur elektroerosiven Bearbeitung von metallischen Werkstücken, bei dem eine in der Form der endgültigen Werkstücksform entsprechende Elektrode in Richtung auf das Werkstück vorgeschoben und ohne jede Drehung senkrecht zur Vorschubrichtung translatorisch bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für den gesam- ten Bearbeitungsprozeß (Grob- bis Feinstbearbeitung) nur eine einzige Elektrode mit einer dem fertig bearbeiteten Werkstück geometrisch ähnlichen Form, jedoch für die Herstellung von Innenkonturen mit kleineren bzw. für Außenkonturen mit größeren Abmessungen als die endgültige Werkstücksform, verwendet wird, daß die Elektrode eine derartige translatorische und von ihrer Form unabhängige Bewegung erfährt, daß sie nacheinander eine Reihe

von gleichmäßig um die Mittelstellung der Elektrode 20 das Werkstück eine beträchtliche Materialabtragung verteilten und von dieser Mittelstellung gleich vom Werkstück in Form dieser Elektrode erzielen kann, entfernten Lagen einnimmt, so daß sich jeder Teil Es ist bereits durch die US-PS 29 02 584 bekannt, die der Elektrodenseitenflächen nacheinander der zu elektrcerosive Bearbeitung metallischer Werkstücke bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks nähert derart durchzuführen, daß eine Elektrode in Richtung und sich dann wieder von ihr entfernt, daß nach 25 auf das Werkstück vorgeschoben und ohne jede

Drehung senkrecht zur Vorschubrichtung translatorisch

bewegt wir-J.
Bei der elektroerosiven Bearbeitungsweise kann

zwar die bearbeitete Stelle des Werkstücks exakt die

eingenommenen Lagen während der Bearbeitung 30 Form der Elektrode aufweisen, aber die bearbeitete derart stufenweise geändert wird, daß der minimale Stelle hat dann nicht genau die gleichen Abmessungen Abstand zwischen der zu bearbeitenden Werkstück- wie die Elektrode. Die Abmessungen des bearbeiteten oberfläche und der Elektrodenseitenfläche kleiner Teiles des Werkstückes sind bei einer Hohlkontur wird, und daß entsprechend der stufenweisen größer und bei einer Außenkontur kleiner als die Verkleinerung des längs der Werkstückoberfläche 35 Abmessungen der Elektrode, und zwar um den Betrag wandernden Minimalabstandes zwischen Werkstück der Funkenüberschlagsstrecke, deren Länge wiederum und Elektrode auch die Bearbeitungsenergie stufenweise vermindert wird, so dab der Zustand der
Werkstückoberfläche nach und nach verbessert
wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode jedesmal geradlinig translatorisch von der Mittelstellung aus in acht gleichmäßig entfernte Lagen (Di bis Dg) bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode zunächst in einer bestimmten Richtung ^V,) geradlinig und translatorisch bis in eine Ausgangslage verschoben wird und

dann von dieser Ausgangslage aus eine translator!- 50 dadurch eine hohe Materialablragungsgeschwindigkeit sehe Kreisbewegung ausführt, deren Radius dem erzielen kann. Die Forderung nach großen Funkenüber-Abstand der Ausgangslage von der Mittelstellung Schlagsstrecken harmoniert im übrigen mit der Notwenentspricht. digkeit, große Materialmengen über das flüssige

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch geKenn- Dielektrikum abzuführen; dafür ist aber die bearbeitete zeichnet, daß während der Bearbeitung der Radius 55 Oberfläche von großer Rauhigkeit, weil jeder der der translatorischen Kreisbewegung der Elektrode starken Funkenüberschläge auf der Oberfläche des

Werkstückes einen erheblichen Krater erzeugt.

Um die Oberflächengüte zu verbessern, verwendet man daher anschließend Funkenüberschläge mit mehr und mehr verkleinerter Energie und muß deshalb auch die Funkenüberschlagsstrecke mehr und mehr verklei-

nern. Mit geringer werdender Funkenenergie und

kleinerem Abstand zwischen Elektrode und Werkstück werden die durch den Funkenüberschlag erzeugten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur 65 Krater immer kleiner, so daß sich schließlich eine :ktroerosiven Bearbeitung von metallischen Werk- Oberfläche von sehr geringer Rauhigkeit erzielen läßt,
icken, bei dem eine in der Form der endgültigen Um der Veränderung der Länge der Funkenüber-

erkstückform entsprechende Elektrode in Richtung schlagsstrecke entsprechend der aufgewendeten Fun

40

45

abhängig ist von der jeweiligen Arbeitsweise, d. h. im wesentlichen von der je Funkenüberschlag aufgewendeten elektrischen Energie.

Will man bei einem solchen funkenerosiven Verfahren optimale Ergebnisse erzielen, dann muß man während der Bearbeitung des Werkstückes die Funkenüberschlagsstrecken und dementsprechend die aufgewendeten Energien je Funkenüberschlag ändern.

Zu Beginn der Bearbeitung, wenn es runächst einmal darum geht, in groben Umrissen die Kontur der zu bearbeitenden Fläche herauszubearbeiten, verwendet man im Prinzip die größtmögliche Funkenüberschlagsstrecke und die größte Funkenintensität, weil man

nach und nach so geändert wird, daß sich der längs des Werkstücks wandernde Mänirnalab-iand zwischen Werkstück und Elektrode immer mehr verkleinert.

kenenergie Rechnung zu tragen, ist man bisher so vorgegangen, daß man für die Bearbeitung von Werkstücken mit wohldefinierten Oberflächenformen eine ganze Reihe von untereinander ähnlichen Elektroden nacheinander benutzte, deren Abmessungen der jeweils verwendeten Funkenübertchlagsstrecke angepaßt waren (siehe Zeitschrift »Feingerätetechnik« 1957, Seite 405 bis 409).

Solange die Form der Elektroden einfach ist u;id man sie auf den üblichen Werkzeugmaschinen leicht herstelle, kann, z. B. durch Drehen und Fräsen, ist es verhältnismäßig einfach, wenn auch umständlich, eine solche Reihe von Elektroden gleicher Form, aber unterschiedlicher Abmessungen herzustellen.

Wenn aber die Form der Elektroden sehr kompliziert ist dann wird es sehr schwierig, sehr langwierig und umständlich, eine Serie von in ihrer Form einander gleichen, in ihren Abmessungen aber nach einer gewünschten Gesetzmäßigkeit größer bzw. kleiner werdenden Elektroden herzustellen, sei es nun, daß man bei kleinen Elektroden, ausgehend von einer Grundform, immer größer werdende Elektroden herstellt, sei es, daß man bei großen Elektroden, ausgehend von einer Grundform, immer kleiner werdende Elektroden herstellt, wobei in beiden Fällen eine dieser Elektroden unverändert bleibt und entweder die erste oder die letzte einer solchen Elektrodenserie ist.

Durch die vorliegende Erfindung sollen diese schwerwiegenden Nachteile, insbesondere bei komplizierten Elektrodenformen, vermieden werden. Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur elektroerosiven Bearbeitung aufzuzeigen, durch das es möglich ist, mit einer einzigen Elektrode während des gesamten Bearbeitungsvorganges auszukommen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß für den gesamten Bearbeitungsprozeß (Grob- bis Feinstbearbeitiing) nur eine einzige Elektrode mit einer dem fertig bearbeiteten Werkstück geometrisch ähnlichen Form, jedoch für die Herstellung von Innenkonturen mit kleineren bzw. für Außenkonturen mit größeren Abmessungen als die endgültige Werkstücksform, verwendet wird, daß die Elektrode eine derartige translatorische und von ihrer Form unabhängige Bewegung erfährt, daß sie nacheinander eine Reihe von gleichmäßig um die Mittelstellung der Elektrode verteilten und von dieser Mittelstellung gleich entfernten Lagen einnimmt, so daß sich jeder Teil der Elektrodenseitenflächen nacheinander der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks nähert und sich dann wieder von ihr entfernt, daß nach wenigstens einem sämtliche Teile der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks erfassenden Bearbeitungsvorgang der Abstand der Mittelstellung der Elektrode von den durch sie nacheinander eingenommenen Lagen während der Bearbeitung derart stufenweise geändert wird, daß der minimale Abstand zwischen der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche und der Elektrodenseitenfläche kleiner wird, und daß entsprechend der stufenweisen Verkleinerung des längs der Werkstückoberfläche wandernden Minimalabstandes zwischen Werkstück und Elektrode auch die Bearbeitungsenergie stufenweise vermindert wird, so daß der Zustand der Werkstückoberfläche nach und nach verbessert wird.

Die Elektrode wird also nacheinander in eine Reihe von gleichmäßig um eine Mittelstellung verteilten und vor dieser gleich entfernten Lagen gebracht. In jeder der so definierten Lagen der Elektrode gibt es ein punkt- oder linienförmiges Flächenelement auf der Elektrode, dessen Abstand von der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche ein Minimum ist. Dort findet die elektroerosive Bearbeitung des Werkstückes statt. Das gleiche gilt für die sich beiderseits dieses Flächenelementes anschließenden Flächenteile der Bearbeitungselektrode, weil sich die Elektrode wegen ihrer geometrischen Ähnlichkeit mit der endgültigen Form des Werkstückes unter Berücksichtigung ihres Minimalabstandes vom Werkstück dessen endgültiger Form anschmiegt Deshalb findet auch in den Nachbarbereichen des betrachteten Flächenelementes der Elektrode eine Bearbeitung des Werkstückes im Sinne einer Annäherung an die gewünschte endgültige Form statt.

Der nächste Bearbeitungsschritt entspricht dem soeben beschriebenen, betrifft aber ein benachbartes Flächenelement der Elektrode und des Werkstückes. Ist auf die beschriebene Weise durch eine Folge von Bearbeitungsschritten der gesamte Umfang des zu bearbeiten Werkstückes wenigstens einmal bei gleichbleibender Minimalentfernung zwischen Werkstück und Elektrode bearbeitet worden, dann wird der Bearbeitungsvorgang wiederholt, jedoch mit der Maßgabe, daß nunmehr die bei den nächstfolgenden Bearbeitungsschritten gleichbleibende Minimalentfernung zwischen Werkstück und Elektrode verringert und in durch die Zeitschrift »Feingerätetechnik« 1957, Seite 405 bis 409, bekannter Weise die Bearbeitungsenergie herabgesetzt wird; d. h., daß sich die Elektrode örtlich so verhält wie eine Elektrode mit größeren Abmessungen. Jeder folgende, mit kleinerem Minimalabstand zwischen Elektrode und Werkstück und mit verminderter Bearbeitungsenergie durchgeführte Bearbeitungszyklus ersetzt also die Verwendung einer neuen Elektrode, die zwar auch der endgültigen Form des Werkstückes geometrisch ähnlich ist, deren zum fertigen Werkstück äquidistante Kontur aber einen geringeren Abstand von der Kontur des fertigen Werkstückes haben muß als. die vorhergehende Elektrode. Das gleiche gilt auch für die folgenden Bearbeitungszyklen, bei denen nach dem durch die Zeitschrift »Feingerätetechnik» 1957, Seite 405 bis 409, bekannten Verfahren weitere Bearbeitungselektroden eingesetzt werden müssen, deren Konturen einen zunehmend kleiner werdenden Abstand von der Kontur des fertigen Werkstückes aufweisen.

Damit die einzige Elektrode gemäß der Erfindung die Aufgabe mehrerer abgestufter Elektroden zu übernehmen vermag, müssen bezüglich der Lagezuordnung von Elektrode und Werkstück bestimmte, von der Form der Elektrode und des Werkstücks unabhängige Bedingungen erfüllt sein. Die vorliegende Erfindung offenbart zwei mögliche Lösungen:

Beim ersten Vorschlag wird die Elektrode von einer Mittelstellung aus der Reihe nach längs einer Reihe von gleichmäßig um den Mittelpunkt verteilten Radialstrahlen um jeweils gleichbleibende Beträge verschoben, se daß nach und nach einander überlappende Teilstücke der Elektrodenfläche bis auf Bearbeitungsabstand ar das zu bearbeitende Werkstück herangeführt werden Dabei kann man, ausgehend von einer zentralen Lage der Elektrode, mit einer beschränkten Anzahl vor sternförmigen, translatorischen Verschiebungen in dei Praxis mit acht im Winkelabstand gleichen, sternförmi gen Verschiebungen auskommen, weil man dabei ein« Hüllfläche erzeugt, die fast exakt der äquidistanter Zwischenfläche zwischen Elektrodenoberfläche und zi bearbeitender Werkstückoberfläche entspricht.

Bei dem zweiten Lösungsvorschlag gemäß dei

Erfindung wird die Relativverschiebung zwischen der Elektrode und dem Werkstück durch eine translatorische Kreisbewegung erzeugt. Die Elektrode wird dazu zunächst durch Radialverschiebung aus ihrer Mittelsteilung in Arbeitsstellung gebracht und vollführt ausgehend von dieser Arbeitsstellung die translatorische Kreisbewegung, ohne zwischendurch in die Mittelstellung zurückzukehren.

Da die an der Bearbeitung des Werkstückes teilnehmenden Bereiche der Elektrode längs des Elektrodenumfanges wandern, verteilt sich der bei der Bearbeitung unvermeidbare Verschleiß der Elektrode gleichmäßig auf die gesamte Umfangsfläche. Die Form der Elektrode bleibt daher auch bei zahlreichen aufeinanderfolgenden Bearbeitungsgängen stets zu der gewünschten endgültigen Form des Werkstückes geometisch ähnlich. Das bei dem durch die Zeitschrift »Feingerätetechnik« 1957, Seite 405 bis 409, bekannten Verfahren notwendige Auswechseln der erodierten Elektroden oder das zusätzliche Auftragen von Material auf ihre Oberfläche, um ihnen die ursprüngliche Abmessung wiederzugeben, kann damit unterbleiben. Die gleichmäßig erfolgende Querschniüsabnahme der Elektrode, insbesondere während der Grobbearbeitung, kann leicht dadurch kompensiert werden, daß der Minimalabstand zwischen Werkstück und Elektrode entsprechend verringert wird.

Es ist zweckmäßig, eine Elektrode zu benutzen, für die der mittlere Abstand zwischen der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche und der Elektrode größer ist als der Bearbeitungsabstand, so daß man jeweils dem Werkstück bzw. der Elektrode eine Relativverschiebung geben muß. damit das Werkstück überhaupt bearbeitet werden kann. Auf diese Weise kann man sehr genau den Ort festlegen, wo in jedem Augenblick das elektrische Feld am stärksten ist, so daß die bei der Bearbeitung auftretenden Unregelmäßigkeiten, die eine Folge der Dispersion der elektrischen Feldlinien im elektrolytischen Bad sind, auf ein Minimum reduziert werden. Dagegen erfolgt bei den bisher bekannten Bearbeitungsmethoden die elektrische Bearbeitung in jedem Augenblick an irgendeinem Punkt und die Wirkung ist daher nur statistisch, so daß zahlreiche Unregelmäßigkeiten in der Verteilung und im Verbrauch des elektrischen Stromes entstehen.

Bei der erfindungsgemäßen Bearbeitung hat man es außerdem in der Hand, die Bearbeitungsdauer in jedem der aufeinderfolgenden Arbeitspunkte gleich groß zu machen.

Nachstehend wird die erfindungsgemäße Bearbeitung an Hand vor, Beispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Werkstückes und einer Arbeitselektrode, mit der das Werkstück ausgehöhlt wird, zur Erläuterung des Grundprinzips der erfindungsgemäßen Bearbeitung,

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Darstellung für ein Werkstück und eine Elektrode, die das Werkstück von außen her bearbeitet,

Fig.3 und 3a in schematischer Darstellung die möglichen Formen der Relatiwerschiebungen der Elektrode,

Fig.4 in schematischer Darstellung den Zusammenbau einer Vorrichtung zur Durchführung der Elektroerosion und

Fig. 5 eine Variante, bei der die Elektrode feststeht während der Träger for das Werkstück eine translatorische Kreisbewegung aasfähren kann.

An Hand von F i g. 1 soll das erfindungsgemäße Verfahren im Prinzip erläutert werden. Mit 1 ist die Draufsicht auf ein Werkstück bezeichnet, das entsprechend der Kontur 2 mit Hilfe einer Elektrode 3 auf funkenerosivem Weg durchbrochen werden soll. Dies geschieht prinzipiell durch Annäherung der Elektrode 3 an das Werkstück in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene. Die Kontur 2 kann die Schnittlinie eines unrunden Zylinders mit der Zeichenebene sein, dessen Mantellinien senkrecht auf der Zeichenebene stehen und der das Werkstück 1 vollständig durchdringt, so daß in das Werkstück 1 eine öffnung entsprechend dieser Zylinderform geschnitten wird. Selbstverständlich braucht es sich hierbei nicht um eine vollständige Durchbrechung des Werkstücks 1 zu handeln, es kann auch eine mehr oder minder große Vertiefung sein. Ebensogut kann die Kontur 2 die Schnittlinie eines unrunden Kegels oder eines Kegelstumpfes mit der Zeichenebene sein. Dementsprechend entsteht im Werkstück 1 eine kegelige oder kegelstumpfförmige Durchbrechung oder Vertiefung.

Um die der Kontur 2 entsprechende Oberfläche zu bearbeiten, wird eine Elektrode 3 mit einer Kontur 4 verwendet, die äquidistant zu der zu bearbeitenden Kontur 2 ist. Um die Kontur 2 durch Funkenerosion zunächst grob herauszuarbeiten, verwendet man Funkenüberschläge hoher Energie, die im dielektrischen Bad den Abstand E zwischen der Kontur 4 der Elektrode 3 und der Kontur 2 des Werkstücks zu überbrücken vermögen und dabei Material vom Werkstück 1 längs der Kontur 2 abtragen.

Für das Grobherausarbeiten einer Werkstücksoberfläche entsprechend der Kontur 2 ist es zweckmäßig, daß die Abmessungen der Elektrode 3 auf ihrem Gesamtumfang überall um die Größe der Funkenüberschlagsstrecke E bei der Grobbearbeitung kleiner sind als die Abmessungen der Kontur 2. Anders ausgedrückt heißt dies, daß die Kontur 4 der Elektrode 3 äquidistant zu der zu erzeugenden Kontur 2 ist und daß der Abstand überall E = Länge der Funkenüberschlagsstrecke bei der Grobbearbeitung ist.

Wenn man auf diese Weise grob die gewünschte Oberfläche entlang der Kontur 2 im Werkstück 1 erzeugt hat, ist es notwendig, die noch vorhandene große Oberflächenrauhigkeit zu beseitigen. Zu diesem Zweck wird die Oberfläche 2 in einem oder mehreren weiteren Arbeitsgängen durch Funkenerosion weiterbearbeitet, wobei nun aber die Funkenenergie wesentlich geringer sein muß und dementsprechend auch die Funkenüberschlagstrecke kleiner werden muß.

Es sei der Einfachheit halber angeommen, daß ein einziger weiterer Arbeitsgang genüge, um die Endbearbeitung der erzeugten Oberfläche 2 durchzuführen. Die dabei verwendete kleinere Funkenüberschlagsenergie bedingt nunmehr einen Elektrodenabstand e, der als halb so groß angenommen werden soll wie der ursprüngliche Elektrodenabstand £ Man müßte daher — und dies hat man bisher auch getan — erae neue Elektrode ähnlicher Form, aber mit der Konöff 7 verwenden. Gemäß der Erfindung wird aber ein anderer Weg beschriften, der nachstehend erläutert werdea söD.

Be· der funkenerosiven Bearbeitung eines WeA-stücks wie im vorliegenden Beispiel sind die Ftanfcenuberschlagstrecken £ und e in Wirklichkeit sehr Idein (um einen Anhalt zu geben: In der GrößenordaWg *öfl Bruchteilen eines Millimeters). Wenn man be» die Elektrode 3 mit ihrer Kontor 4 parallel za sich se&sl ffl einer beliebigen Richtung verschiebt, and zwar so weit.

daß ein Teilstück der Kontur 4 die Kontur 7 berührt, so daß die Kontur 4 mit ihrem betrachteten Teilstück tangential zur benötigten Kontur 7 ist, dann kann man das Werkstück 1 in diesem Bereich, in dem die Kontur 4 mit der Kontur 7 zusammenfällt, mit der kleineren Funkenüberschlagsenergie feinbearbeiten. Wird beispielsweise die Elektrode 3 parallel zu sich selbst verschoben, so daß sie die Lage Aa einnimmt, dann fällt ein ziemlich großes Bogenstück der Kontur 4, nämlich das Bogenstück A ß, mit der Kontur 7 praktisch vollständig zusammen. Man kann nun die Oberfläche 2 im Bereich des Bogenstückes Au B\ feinbearbeiten.

Anschließend kann die Elektrode 3 so verschoDen werden, daß nunmehr ein anderes Bogenstück der Kontur 4 mit der für die Feinbearbeitung benötigten Kontur 7 zusammenfällt, wobei vorzugsweise uie Elektrode 3 nach der Bearbeitung des Bogenstückes A\B\ in die Lage Ab gebracht wird, in der das anschließende Bogenstück BC mit der Kontur 7 zusammenfällt, so daß eine Feinbearbeitung des Bogenstückes B]Q ermöglicht wird. In dieser Weise kann man nacheinander den gesamten Umfang der Oberfläche 2 des Werkstückes feinbearbeiten. Es bedarf dazu nur einer Folge von Relativverschiebungen der Elektrode zum Werkstück, wobei die Elektrode wenigstens in der Endphase parallel zu ihrer Ausgangslage liegt.

Im Fall der F i g. 1 wird mit der Elektrode 3 eiue Innenkontur des Werkstücks 1 bearbeitet. In ähnlicher Weise läßt sich auch eine Außenkontur eines Werkstücks bearbeiten, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist. Dort wird mit Hilfe der Elektrode 8 mit einer Hohlkontur 9 die Außenkontur 10 eines Werkstücks 11 bearbeitet.

Für die Grobbearbeitung diene wieder die Funkenüberschlagsstrecke E und für die Feinbearbeitung die Funkenüberschlagsstrecke e, wobei wieder angenommen ist, daß eine einzige Feinbearbeitung ausreichend sei. Man brauchte also für die Feinbearbeitung eine Elektrode mit einer Kontur 12.

Es sei wieder angenommen, daß in der in Fig.2 dargestellten Lage von Werkstück und Elektrode die Grobbearbeitung durchgeführt sei. Betrachtet man nun zwei beliebige Punkte F und G der Elektrodenkontur, dann wandern diese beiden Punkte bei einer translatorischen Verschiebung der Elektrode 8 entsprechend dem Vektor V_t nach Fi und Gy Die Kontur 9 der Elektrode 8 kommt damit in die Position 9i, in der die Elektrodenkontur im Punkt Fi sich tangential an die Kontur 12 anschmiegt. Man kann nun ein erstes Teilstück der Kontur 10 des Werkstücks feinbearbeiten. Danach wird die Elektrode in ihre Ausgangsposition zurückgeführt und dann entsprechend dem Vektor V₂ verschoben, so daß sich ihre Kontur 9 im Punkt G₁ tangential an die Kontur 12 anschmiegt, so daß eine Feinbearbeitung eines weiteren Teilstückes der Kontur 10 des Werkstücks 11 möglich ist Die Elektrodenkontur 9 hat hierbei die Lage 92. Die Punkte G und F sind nach Gi und F₂ gewandert Verwendet man nur die beiden eben erwähnten Elektrodenverschiebungen nach den Vektoren Vl und V₂, dann ergibt sich eine Abweichung von der gewünschten Werkstückskontur 10, die durch das schraffierte Bogendreieck zwischen den Konturen 9 und 10 dargestellt ist Es ist aber leicht einzusehen, daß die Fläche diese Bogendreiecks und damit die Abweichung von der Sollkontur des Werkstücks um so kleiner ist, je kleiner die Größen E und e sind, d. k, je kleiner ihre Differenz ist, und daß diese Fläche außerdem um so kleiner wird, je kleiner der Winkel « zwischen den Verschiebungsvektoren V] und V₂ gemacht wird. Verkleinert man den Winkel « auf 60° verwendet man also insgesamt sechs sternförmige Verschiebungsmöglichkeiten, oder verkleinert man ihn sogar auf 45°, was acht Verschiebungsrichtungen entspricht, dann wird die Bodendreiecksfläche vernachlässigbar klein. Außerdem kann man nach der Verschiebung Elektrode 9 entsprechend dem Vektor Vi, die Elektrode anschließend entlang dem Vektor V3 kurvenförmig verschieben, so daß sie nach dieser Verschiebung die gleiche Verschiebung erfahren hat wie nach Rückkehr in ihre Ausgangslage und anschließender Verschiebung entsprechend dem Vektor V₂. In diesem Fall hüllt die Kontur 9 der Elektrode 8 die Idealkontur 12 ein. Das Fehlerdreieck kann in diesem Fall überhaupt nicht entstehen.

Unter allen Möglichkeiten der Verschiebung einer Kontur parallel zu sich selbst in der Weise, daß diese Kontur eingehüllt wird durch eine äquidistante Kontur

ϊο in geringem Abstand, verdienen zwei Möglichkeiten den Vorzug. Diese beiden Möglichkeiten sind in den F i g. 3 und 3a schematisch dargestellt. Nach F i g. 3 wird die Kontur aus einer mittleren Position der Reihe nach entlang den Radialstrahlen D\ bis D₈ verschoben.

In der Mehrzahl aller Fälle, d. h., wenn die Kontur der Elektrode konvex ist, können die Vektoren Dj bis D₈ untereinander gleich groß sein. Bei der Änderung der Arbeitsbedingungen, d. h. bei Änderung der Größe der Funkenüberschlagsstrecke, ist jeder der Vektoren Di bis De gleich der Differenz der beiden Funkenüberschlagsstrecken, vermehrt einerseits um die Abnutzung der Elektrode und andererseits um die Dicke des während des folgenden Vearbeitungsvorganges abzutragenden Materials. Auch wenn man diese Vergrößerung der Verschiebungsamplitude in Betracht zieht, bleibt die Größe der Verschiebung immer kleiner als einige Millimeter.

In Fig. 3a soll die Elektrodenkontur 4 so bewegt werden, daß die Kontur 7 die Einhüllende sämtlicher Lagen der Kontur 4 bildet. Zu diesem Zweck wird die Kontur 4 zunächst translatorisch entsprechend dem Vektor Vj nach einer beliebigen Richtung verschoben, so daß sie die Lage 4a annimmt in der die Kontur 4 sich an die Kontur 7 anschmiegt. Bei dieser translatorischen Verschiebung gelangen zwei beliebige Punkte Mund N nach Mi und /VV Es genügt nun, die Punkte Mi und M auf kreisförmigen Bahnen gleichzeitig um jeweils gleich große Winkelbeträge um ihre Ursprungslagen Mund N herumzuführen, wobei der Radius dieser Kreisbahn der

jo Länge des Vektors Vi entspricht Bei dieser Bewegung werden sämtliche von der Kontur 4 der Elektrode eingenommenen Lagen durch die einhüllende Kontur 7 umfaßt Jeder einzelne Punkt der Kontur 7 wird nach und nach Schmiegungspunkt für die Kontur 4. Bei dieser translatorischen Kreisbewegung bleibt die Kontur 4 bzw. 4a parallel zu sich selbst und jeder beliebige Punta der Kontur, z. B. der Punkt K, beschreibt einen Kreis 14, der mit den von den Punkten M, und N, beschriebenen Kreisen übereinstimmt und der außerdem die Kontur 7 berührt

Wird außerdem die Rotationsgeschwindigkeit konstant gehalten, dann ist die Zeit, in der ein Bogenstück konstanter Länge der Kontur 4 mit der Kontur 7 zusammenfällt, praktisch für den ganzen Umfang dei

⁶S Kontur 4a gleich groß, so daß auch die Bearbeitung de; Werkstücks längs seiner gesamten Bearbeitungsfläch« gleichmäßig ist, und dadurch auch die Abnutzung dei Elektrode und die Menge des abgetragenen Material!

609 653/411

h 916g

¹ ■ · _» tiM^-jmm

gleichmäßig ist

In F i g. 4 ist eine die Elektrodenverschiebungen, wie sie schematisch in Fig.3 oder 3a gezeigt sind, gestattende Vorrichtung K an einem Vorschubträger Γ befestigt, der der Vorrichtung K und der Elektrode V eine Vorschubbewegung auf das Werkstück W zu erteilt. Dann wird jeder Punkt Zder Elektrodenoberfläche wegen der translatorischen Bewegung, welche die Vorrichtung K der Elektrode erteilt, in Richtung des Vektors ZZi und wegen der Vorschubbewegung durch den Träger 7Ίη Richtung des senkrecht dazu stehenden Vektors ZZ2 verschoben. Die resultierende Verschiebung ist somit durch den Vektor ZZ3 darstellbar. Die schräg zur Vorschubrichtung der Elektrode verlaufenden Teile der Elektrodenkontur werden durch diese resultierende Verschiebung in Richtung ZZ3 etwa senkrecht auf die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks herangeführt, wodurch sich eine größere Güte der bearbeiteten Oberflächen des Werkstücks erzielen läßt.

In verschiedenen Fällen, vorzugsweise im Fall der Funkenerosion, kann es vorteilhaft sein, der Elektrode nur die Vorschubbewegung, die translatorische Bewegung aber dem Werkstück zu erteilen, und zwar deswegen, weil es möglich ist, daß der Antriebsmotor für die translatorische Bewegung der Elektrode beispielsweise durch Erschütterungen eine ungünstige Wirkung auf die Vorschubbewegung dieser Elektrode ausüben kann. In diesem Fall geht man, wie in Fig.5 schematisch dargestellt, vor. Die Bearbeitungsmaschine ist auf einem sehr starren Gestell 175 aufgebaut, das den Kopf Tträgt, durch den die Elektrode '/eine senkrecht nach unten gerichtete Vorschubbewegung erhält. Die dargestellte Elektrode ist dazu bestimmt, im Werkstück Weine Aushöhlung bestimmter Form zu erzeugen. Das Werkstück ruht mit seiner planen Unterfläche auf einer Lage von Kugeln 176, die sich gegen eine plane Auflagefläche abstützen, so daß das Werkstück nach allen Seiten hin leicht verschiebbar ist. Es ist mit Hilfe einer Befestigungseinrichtung 177 an einer die translatorische Bewegung erzeugenden Vorrichtung K befestigt. Der obere Teil dieser Vorrichtung ist mit dem Gestell 175 fest verbunden, und zwar durch einen Tragarm 178. Das Werkstück ist innerhalb eines Behälters 179 angeordnet, der im Fall der funkenerosiven Bearbeitung oder der Bearbeitung mit unterbrochenen Lichtbogen ein Dielektrikum enthält bzw. einen Elektrolyten im Fall einer elektrolytischen Bearbeitung des Werkstücks.

Wenn das Werkstück W große Abmessungen hat, dann kann man seine translatorische Bewegung durch mehrere Vorrichtungen K gemeinsam erzeugen. In Fig.5 ist dieser Fall gezeigt. Die beiden einander gleichen Vorrichtungen K und Ki bewegen das Werkstück gemeinsam, und zu diesem Zweck werden beide Vorrichtungen synchron angetrieben.

Wenn die Verbindung zwischen der die Transiationsbewegung erzeugenden Vorrichtung K und dem Werkstück W bei der Ausführung nach Fig.5 vollständig starr ist, dann ergibt sich eine ebenso gute Bearbeitungsgenauigkeiten wie für den Fall, daß man nicht dem Werkstück, sondern der Elektrode die translatorische Bewegung erteilt.

Das Schutzbegehren ist ausgerichtet auf die Merkmale des Anspruches 1 in ihrer Gesamtheit und auf die Merkmale der Unteransprüche in Verbindung mit Anspruch 1.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

16

763

Patentansprüche:

auf das Werkstück vorgeschoben und ohne jede Drehung senkrecht zur Vorschubrichtung translatorisch bewegt wird Ein solches Verfahren ist durch die US-PS 29 02 584 bekannt

Die elektroerosive Bearbeitung von Werkstücken kann durch eine Folge von Funkenüberschlägen oder durch periodisch unterbrochene Lichtbögen erfolgen und wird im allgemeinen zur Materialabtragung benutzt

Man kann allgemein sagen, daß sich die elektroerosive Bearbeitung des Werkstückes stets dort vollzieht, wo der Abstand zwischen der Elektrode und dem Werkstück am kleinsten ist, d. h_ wo das elektrische Feld am stärksten ist

Eine der am meisten interessierenden Möglichkeiten der Bearbeitung von Werkstücken durch Elektroerosion und hier vorzugsweise bei der Bearbeitung durch Funkenerosion besteht darin, daß man durch Annäherung einer beliebig geformten Elektrode in Richtung auf