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Elektrode zum Ab tragen eines gekrümmten Kanals durch Funkenerosion
Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugelektrode zum Ab tragen eines kreisbogenförmigen
Kanals auf einem Werkstück durch Funkenerosion.
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Bisher ist eine Werkzeugelektrode zum Abtragen durch Funkenerosion
an einem Ende eines Rohrs befestigt, durch das das Arbeitsmedium (isolierende Flüssigkeit)
strömt. Um das Abtragen
eines kreisbogenförmig gekrümmten Kanals
durch Funkenerosion unter Verwendung einer solchen Elektrode durchführen zu können,
hat das Rohr die gleiche Krümmung wie der gekrümmte Kanal, während die Werkzeugelektrode
zylindrisch ist und in den Querschnitt des gekrümmten Kanals paßt, wobei die Außenseiten
der Elektrode senkrecht zur Stirnfläche der zylindrischen Elektrode verlaufen.
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Wenn infolgedessen ein kreisbogenförmiger Kanal durch Funkenerosion
abzutragen ist, muß der Vorschub der Elektrode selbstverständlich kreisbogenförmig
sein. Der zwischen der Innenwand des gekrümmten Kanals und der Seitenfläche der
Elektrode gebildete Spalt wird jedoch ungleichmäßig, weil der Querschnitt der Elektrodenseitenfläche
linear ist. In diesem Fall ist die Herstellung des gekrümmten Kanals von einer gewünschten
Form schwierig, was eine verminderte Abtragsleistung zur Folge hat. Wenn der zwischen
der Werkzeugelektrode und dem gekrümmten Kanal gebildete sehr kleine Bearbeitungsspalt
mit Abtragsgut verstopft wird, kann ein Kurzschluß auftreten, der Beschädigungen
der Innenwandfläche des gekrümmten Kanals bewirkt. Beim Bearbeiten eines Gegenstands,
der im späteren Betrieb hohen Druckschwankungen an der Innenwandfläche des Kanals
ausgesetzt ist, z. B. bei einem Hochdruckverdichter, können aus den durch den Kurzschluß
hervorgerufenen kleinen Beschädigungen Ermüdungserscheinungen entstehen, so daß
die Gefahr eines Versagens gegeben ist. Da ferner die genannten Nachteile die Verwendung
relativ kurzer Werkzeugelektroden bedingen, ergeben sich insofern Nachteile, als
die Innendurchmesser-Unterschiede des gekrümmten Kanals zwischen der Ausgangs
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und der Endbearbeitungsstelle aufgrund des Verschleißes der Werkzeugelektrode durch
die Funkenerosion größer werden.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Elektrode zum genauen
Abt ragen eines kreisbogenförmigen Kanals durch Funkenerosion mit erhöhter Abtragsleistung.
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Die erfindungsgemäße Elektrode zum Abtragen eines kreisbogenförmigen
Kanals mit hoher Genauigkeit durch Funkenerosion ist dadurch gekennzeichnet, daß
ein als Strömungskanal für ein Arbeitsmedium dienendes Rohr die gleiche Krümmung
wie der durch Funkenerosion abzutragende Kreisbogenkanal hat, daß eine Elektrode,
in deren Innerem voneinander getrennte Strömungskanäle zum Ausblasen des Arbeitsmediums
am gekrümmten Kanal ausgebildet sind, an einem Endabschnitt des Rohrs befestigt
ist, wobei die äußere Form der Elektrode die gleiche Krümmung wie der abzutragende
Kanal hat, und daß die Spitze der Elektrode mit einem vorgegebenen Neigungswinkel
ausgebildet ist.
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Durch die Erfindung wird also eine Elektrode zum Abtragen eines kreisbogenförmigen
Kanals durch Funkenerosion geschaffen mit einem Rohr, in dessen Innerem ein Strömungskanal
für ein isolierendes Arbeitsmedium vorgesehen ist und das die gleiche Krümmung wie
der abzutragende Kanal hat, und mit einer Werkzeugelektrode, in deren Innerem mehrere
Strömungskanäle zum Ausblasen des durch das Rohr zugeführten Arbeitsmediums an einem
im gekrümmten Kanal abzutragenden Abschnitt ausgebildet sind und
deren
äußere Form derjenigen des gekrümmten Kanals entspricht, wobei das Rohr und die
Werkzeugelektrode fest miteinander verbunden sind.
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Bei der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß die Länge der Werkzeugelektrode
unter Berücksichtigung ihres Verschleißes in geeigneter Weise so bestimmbar ist,
daß Unterschiede des Innendurchmessers des gekrümmten Kanals, die sich bei der Bearbeitung
durch die Funkenerosion zwischen dem Beginn und dem Ende des Abtraevorgangs ergeben,
auf weniger als 0,2 mm verringert werden können, wodurch die Abtragsgenauigkeit
verbessert wird. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch Vermeidung von möglichen
Kurzschlüssen bei der Funkenerosion aufgrund der besseren Abtragsleistung.
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Durch einen geeignet gewählten Neigungswinkel der Spitze der Werkzeugelektrode
ist die Abtragsleistung etwa um das Zehnfache der Abtragsleistung bereits entwickelter
Vorrichtungen zu steigern.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführung der erfindungsgemäßen Elektrode
zum Schruppen durch Funkenerosion;
Fig. 2 einen Querschnitt durch
die Elektrode nach Fig. 1; Fig. 3 eine Draufsicht auf eine andere Ausführung der
Elektrode zum Schlichten durch Funkenerosion; Fig. 4 einen Querschnitt durch die
Elektrode nach Fig. 3; Fig. 5 eine Einrichtung zum funkenerosiven Bohren eines gekrümmten
Kanals unter Verwendung der erfindungsgemäßen Elektrode; Fig. 6 die Beziehung zwischen
dem Neigungswinkel der Elektrodenspitze und der Abtragszeit beim Schruppen; und
Fig. 7 die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel der Elektrodenspitze und der Abtragszeit
beim Schlichten.
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Fig. 1 und 2 zeigen eine zum Schruppen durch Funkenerosion geeignete
Elektrode, wobei keine allzu große Genauigkeit verlangt wird; Fig 3 und 4 zeigen
eine zum Schlichten geeignete Elektrqde, bei der große Genauigkeit verlangt wird.
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Eine Werkzeugelektrode 4 zum Schruppen bzw. eine Werkzeugelektrode
5 zum Schlichten sind an- den Enden gekrümmter Rohre 6 befestigt. Im Inneren des
gekrümmten Rohrs 6-ist ein Strömungskanal
6a für eine Isolationsflüssigkeit
ausgebildet, und das Äußere des Rohrs 6 hat die gleiche Krümmung wie ein abzutragender
Kanal mit kreisförmigem Querschnitt und Kr-eisbogenform.
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Nach Fig. 2 und 4 sind die Elektroden 4 und 5 zylindrisch.
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Ihre Längskrümmung ist gleich der Krümmung des durch Funkenerosion
abzutragenden Kanals. In den Elektroden 4 bzw. 5 sind mehrere Strömungskanäle 4b
bzw; 5b ausgebildet, durch die die vom Rohr~6 zugeführte Isolationsflüssigkeit am
gekrümmten Kanal ausgeblasen wird. Nach Fig. 2 ist die zum Schruppen dienende Werkzeugelektrode
4 an ihrer Spitze als Kegel bzw. Konus 4a ausgebildet, dessen Spitzenwinkel zwischen
60 und 700 liegt und dessen Vorderende 4d kugelförmig mit einem Radius R ausgebildet
ist. Wie in Fig. 6 gezeigt, kann die Abtragsleistung durch einen Neigungswinkel
der Elektrodenspitze innerhalb eines Bereichs von 35-70° beträchtlich gesteigert
werden. Zusätzlich ist das Vorderende 4d der Elektrode kugelig ausgebildet, wodurch
eine erhöhte Stabilität der Bearbeitung zu Beginn des Bearbeitungsvorgangs erzielt
wird.
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Wenn nach dem Schruppen mit der Elektrode 4 die Bearbeitungsgenauigkeit
des gekrümmten Kanals erhöht werden soll, wird zum Schlichten die Werkzeugelektrode
5 nach Fig. 4 eingesetzt.
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Diese hat eine runde Außenform und ist an ihrer Spitze 5a als kreisförmiger
Kegelstumpf ausgebildet, dessen Neigungswinkel
im Bereich von 35-70°
liegt und dessen Vorderende 5d eben ist. Wie aus Fig. 7 ersichtlic-h ist, wird der
Neigungswinkel der Elektrode im Bereich von ca. 35-70° gewählt, wodurch die Abtragsleistung
beträchtlich gesteigert wird. Ferner ist das Vorderende 5d der Elektrode eben, da
der Durchbruch für den gekrümmten Kanal bereits durch die zum Schruppen verwendete
Elektrode 4 hergestellt wurde und es unnötig ist, zwischen dem zu bearbeitenden
Werkstück und dem Elektrodenvorderende einen vorgegebenen Bearbeitungsspalt aufrechtzuerhalten.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird eine Ausführung einer Einrichtung
zum Herausarbeiten eines Kreisbogenkanals 30 durch Funkenerosion aus einem metallischen
Werkstück 8 unter Verwendung der erfindungsgemäßen Elektrode erläutert. Das Einspannen
des Werkstückes auf einem Arbeitstisch 7 erfolgt mittels eines Stellstifts 11 durch
eine Spannvorrichtung 10.
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Unter Ausnutzung einer Ausnehmung 9 des Werkstücks 8 wird am unteren
Teil der Spannvorrichtung 10 eine Leitplatte 12 mittels Bolzen 13 befestigt. In
einer Ausnehmung der Spannvorrichtung 10 ist ein Bolzen 14 vorgesehen, dessen eines
Ende am Arbeitstisch 7 anliegt und der das Werkstück 8, die Leitplatte 12 und die
Spannvorrichtung 10 durchsetzt. Der Bolzen 14 wird dann über ein oberhalb der Spannvorrichtung
10 liegendes Abstandsglied 16 mittels einer Mutter 15 angezogen, wodurch die Spannvorrichtung
10 und das Werkstück 8 sicher am Arbeitstisch 7 festgelegt sind. Die Spannvorrichtung
10 hat eine Elektrodenführung 17 mit gleicher Krümmung wie die des gekrümmten Kanals
30, die mittels einer Halterung 18 befestigt
ist. Ferner ist am
Arbeitstisch 7 eine Ständerplatte 19 mit Riemenscheiben 20 und 21 montiert. An der
Welle 22 der Riemenscheibe 21 greift ein Arm 23 mit einem Elektrodenhalter 24 an,
der eine Elektrode 25a und ein Rohr 25 haltert, die beide die gleiche Krümmung haben
wie der Kanal 30. An einem über die Riemenscheiben 20 und 21 verlaufenden Drhtseil
26 ist ein Ende einer Platte 27 befestigt, die mittels eines Bolzens 28 fest an
einer Hauptantriebswelle 29 einer die Riemenscheiben 20 und 21 antreibenden Maschine
gesichert ist. Die Stromversorgung und die Arbeitsmediumzufuhr sind nicht dargestellt.
Wenn mit der vorstehend erläuterten Einrichtung das Werkstück 8 funkenerosiv so
bearbeitet wird, daß der kreisbogenförmige Kanal 30 entsteht, wird die Hauptantriebswelle
29 der Maschine abwärts bewegt, so daß das Drahtseil 26 in dem entsprechenden Sinn
umläuft. Die Riemenscheiben 20 und 21 drehen sich im Uhrzeigersinn und verschwenken
den an der Riemenscheibe 21 befestigten Arm 23 zusammen mit der Elektrode 25a und
dem Rohr 25 im Uhrzeigersinn, wodurch ein Abtragen des Werkstücks 8 erfolgt und
der gekrümmte Kanal 30 entsteht.