DE2644888A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die elektroerosion zur erzeugung von innenhohlraeumen in massiven metallwerkstuecken - Google Patents
Verfahren und vorrichtung fuer die elektroerosion zur erzeugung von innenhohlraeumen in massiven metallwerkstueckenInfo
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Description
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D-1 BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE 68 D-8 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE
Europäische Atomgemeinschaft
EURATOM
MÜNCHEN: DIPL.-1NG. HANS-HEINRICH WEY DIPL.-1NG. EKKEHARD KÖRNER
Berlin, 1. Oktober 197b
Verfahren und Vorrichtung für die Elektroerosion zur Erzeugung von Innenhohlräumen in massiven
Metallwerkstücken
(Luxemburg, Nr. 73 ^98 vom 2. Oktober 1975)
9 Seiten Beschreibung 0 Patentansprüche Ί Blatt Druckzeichnungen
709825/0613
Rü - 27 020
— ty —
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
für die Elektroerosion im Inneren eines massiven, insbesondere elektrisch leitenden Werkstückes.
Ein bekanntes Verfahren der elektroerosiven Metallbearbeitung besteht darin, daß man nach den "Patrize/
Matrizew-Prinzip ein gegebenes Hohlprofil in dem zu bearbeitenden
Werkstück erzeugt. Man erhält dabei eine eindeutige Übereinstimmung zwischen dem Endwerkstück und der
Formelektrode. Das setzt offensichtlich voraus, daß man
für jeden zu profilierenden Hohlraum vorher die Elektrode
mit ihrem bestimmten Relief anfertigen muß. Üblicherweise wird die Elektrode zum zu bearbeitenden Werkstück
hin und im Werkstück streng geradlinig bewegt; man kennt aber auch die nichtgeradlinige Bewegung, wenn es sich
darum handelt, in einem Werkstück einen gebogenen, kreisrunden Kanal auszuhöhlen (US-PS 3 306 838).
Neben dem nPatrize/MatrizeM-Verfahren benutzt man die
Elektroerosion auch zum Zuschneiden und Trennen von Werkstücken. Handelt es sich z. B. darum, einen vorgeschnittenen
Kern aus einem Werkstück zu entnehmen (hierzu FR-PS 1 506 733), so wird die Elektrode durch eine Leitbohrung
bis zur Wurzel des vorgeschnittenen Kerns in das Werkstück eingeführt. Dann wird der Kern durch einen
radialen Sägevorgang vom Rest getrennt; man erhält dabei einen Zylinder. Die bei diesen Beispielen für den
bisherigen Stand der Technik durch den eigentlichen Elektroerosionsvorgang erhaltenen Hohlräume überschreiten
hinsichtlich Form und Abmessung niemals Form und Abmessung der Elektroden und sind im Grunde einfach mehr oder
weniger profilierte Kanäle oder auch Schlitze und Nuten.
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.5·
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektroerosions-Verfahren
und eine damit zusammenhängende Elektrodenvorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die
Abtragungswirkung durch Elektroerosion mit einem außergewöhnlichen Grad an Freiheit der Elektrodenbewegung erfolgt,
so daß die Abmessungen der erhaltenen Hohlräume in massiven Werkstücken nicht mehr von der Elektrodengeometrie
abhängen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß einerseits
vorgeschlagen, daß man den Leitkanal im Werkstück mit einem Querschnitt fertigt, der gleich dem üffnungsquerschnitt
des herzustellenden Hohlraums ist, und eine gelenkige Stiftelektrode in den Kanal einführt, deren
Durchmesser beträchtlich geringer ist als der Querschnitt des Kanals, und dadurch, daß man dann das Material des
zu erzeugenden Hohlraums in der Arbeitsweise einer Dentalbohrmaschine, jedoch gesteuert, abträgt. Mit anderen
Worten ist also das neue Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß man nach einem beliebigen Verfahren eine Zugangsaussparung in dem Werkstück hat, indem man in der Zone
des auszuhöhlenden Hohlraums einen Offnungsquerschnitfc
vorsieht, der gleich dem Öffnungsquerschnitt des gewünschten Hohlraums ist, dadurch, daß man in die Zugangsaussparung das
Elektrodensystem einführt, das an seinem Ende in ausgerichteter und steuerbarer Weise eine bewegliche und gelenkige
Stiftelektrode geringer als die Breite der Aussparung
trägt, und dadurch, daß man die Stiftelektrode auf
der Oberfläche der eingearbeiteten Aussparung in gelenkte Bewegung setzt und damit bis zu den äußersten Raumkoordinaten
des fortschreitend zu erzeugenden Hohlraums fortschreitet·
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Andererseits wird für die zur Ausführung dieses Verfahrens bestimmte Elektrodenvorrichtung erfindungsgeniiiß vorgeschlagen,
daß sie aus einem feststehenden Teil in Form eines Hohlzylinders besteht, in dessen Innerem und
koaxial eine Steuerstange angeordnet ist, die an ihrem unteren Teil einen Antriebsvierkant umfaßt, an den die
Elektrode angelenkt ist, die um eine rechtwinklig zur Achse des feststehenden Teils liegende Achse schwenken
kann, wobei sich die Gesamtheit feststehender Teil und Elektrode je nach den durchzuführenden Bearbeitungen
längs der Achse dieses feststehenden Teils und rechtwinklig
zur letzteren bewegen und sich um diese Achse drehen kann.
Die Elektrode wird also gleichsam in analoger Weise wie eine Dentalbohrmaschine verwendet.
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Anwendungen und Vorteile der Erfindung sind nachstehend anhand in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. i die erfindungsgemäße Vorrichtung in Betriebsstellung j
Fig. 2 die Elektrodensteuerung im Längsschnitt; und
Fig. 3-ii verschiedene erhaltene Formen. Die Pfeile geben die Bewegungen der Elektrode an. Der üiuweis a)
gibt die zu erzeugende Form innerhalb des massiven Werkstücks an; der Hinweis b) die
Bewegungen der Elektrode in ihrer Gesamtheit.
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In Fig. 1 ist die Vorrichtung für die Elektroerosion im
Inneren eines massiven Werkstücks dargestellt, bestehend aus einem feststehenden Teil in Form eines Hohlzylinders,
in dessen Innerem und koaxial eine Steuerstange angeordnet ist, die an ihrem unteren Ende einen Antriebsvierkant
umfaßt, an den die Elektrode angelenkt ist, wobei diese Elektrode um eine Achse rechtwinklig zur Achse des feststehenden
Teils schwenken kann. Die Gesamtheit feststehender Teil und Elektrode kann sich je nach der durchzuführenden
Bearbeitung längs der Achse des feststehenden Teils oder rechtwinklig zur letztern bewegen und sich um
diese Achse drehen.
Im vorliegenden Fall sind die möglichen Bewegungen die folgenden:
- Geradlinige Vertikal- und Horizontalbewegung in beiden Richtungen der gesamten Vorrichtung;
- Drehung der Elektrode um eine rechtwinklig zur Achse des feststehenden Teils verlaufende Achse; und
- Geradlinige Drehung und Bewegung des zu bearbeitenden Werkstücks.
Anstelle der Drehung und geradlinigen Bewegung des Werkstücks könnte man auch die Gesamtheit der Elektrode
sich in umgekehrter Richtung drehen lassen und dasselbe Resultat erhalten. Im übrigen hat die Richtung der Bewegung
in den beiden letzten Fällen keinerlei Bedeutung; wichtig ist lediglich die Relativbewegung.
In Fig. 1 ist die Vorrichtung 1 in Betriebsstellung gezeigt zur Erzeugung eines kugelförmigen Hohlraumes 2 in
einem massiven Werkstück 3> das mit Hilfe eines Futters h
auf einer Grundplatte 5 befestigt ist, die sich um ihre vertikale Achse drehen kann, hier verkörpert durch den
feststehenden Teil 6 der Vorrichtung 1, Zur Erzeugung
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bestimmter Hohlräume, insbesondere von Rotationsvolumina (Kugel, Zylinder, Kegel usw.), ist eine relative Drehbewegung
zwischen Elektrode und Werkstück erforderlich. Es ist gegebenenfalls vorzuziehen, die Elektrode feststehend
zu halten und das Werkstück sich drehen zu lassen.
Der feststehende Teil der Vorrichtung 1 bestellt aus einem zylindrischen Metallmantel 6, in dem eine Steuerstange
S der Elektrode 9 verschoben werden kann. Der Teil 6 sitzt senkrecht im Körper 10, durch den er hindurchgeht,
der horizontal vermittels der Bolzen 12 auf den Stützen 11 befestigt ist.
In der Fig. 2 ist die Vorrichtung 13 zum Steuern der Bewegung der beweglichen Elektrode im Detail gezeigt.
Der im Ilauptteil des feststehenden Teils 6 untergebrachte
durch eine nicht dargestellte Kurvenscheibe gesteuerte Stössel Ik überträgt die Bewegung über einen
durch die Achse 17 geführten Hebel 15 auf einen Antriebs— vierkant 16, an den die Elektrode 9 angeachst ist. Diese
besteht aus einem quaderförmigen Graphitstab einfacher
Länge (Fig. 2) oder doppelter Länge (Fig. l), der un
die Querachse 18 des Elektrodenhalters schwenkt, die im Antriebsvierkant sitzt und auf der Länge eines Radius
arbeitet (einfacher Fall) oder gleichzeitig auf der Länge zweier Radien (doppelter Fall von Fig. l).
In Fig. 3 bis 11 sind verschiedene Anwendungen der Elektrode gezeigt, um verschiedene Ausführungen von
Rotations-, Quader-, Polyeder- usw. -Hohlräumen zu erhalten. Fig. 3 stellt die Erzeugung einer Kugel dar.
Die Elektrode 9 schwenkt um ihren Mittelpunkt um 0 bis 90°, während sich das massive Werkstück um seine Vertikalachse
dreht. Während der Bearbeitung führt man durch den Zwischenraum 7 eine dielektrische Flüssigkeit wie Wasser
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Kerosin usw. zu, die dazu dient, die bei der Erosion freigemachten Metallteilchen zu entfernen. Flüssigkeit
und Teilchen treten dann durch das Vorloch 19 aus.
Wie man auf allen Figuren sehen kann, genügt es, wenn das Vorloch 19, wenn es nicht unbedingt benötigt wird,
genügend groß ist, um die Elektrode in ihrer am wenigsten sperrigen Position durchzulassen.
In Fig. k ist die Ausführung eines Zylinders gezeigt.
Abweichend von der vorstehend als Beispiel erwähnten Kugel gibt man der Elektrode mit rechtwinklig zur Vertikalachse
angeordnetem, beweglichen Teil eine Längsbewegung, während sich das Werkstück um seine Vertikalachse dreht.
Wie die Fig. 5 zeigt, kann man bei bestimmtem Vorschub
durch Kombination der Dreh- und Abwärtsbewegung des beweglichen Teils einen kegelförmigen Hohlraum mit
flachem oder sphärischem Boden erzeugen.
Zur Ausführung einer Halbkugel benutzt man nur einen Halbarm als Elektrode, wie dies in Fig. 6 veranschaulicht
ist.
In Fig. 7 ist die Erzeugung eines Zylinders mit horizontaler Achse gezeigt, wobei man zunächst die Elektrode
sich um ihre horizontale Achse drehen läßt und dabei das Werkstück feststehend hält und dann durch eine
geradlinige Bewegung den zylindrischen Hohlraum erhält.
In der Fig. 8 ist die Erzeugung eines rechteckigen oder
quaderförmigen Raumes dargestellt, wobei man abweichend
vom vorstehend beschriebenen Zylinder die Elektrode rechtwinklig zur Vertikalachse stellt und das Ganze
längs oder vertikal verschiebt.
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-S-
Auf Fig. 9 ist die Ausführung eines trapezförmigen Kohlraumes
mit ebenem Boden a) und mit gekrümmtem Boden a') dargestellt. Man verfährt dabei wie für Fig. 5»jedoch
wird hier das Werkstück nicht zu einer Drehbewegung angeregt.
Fig. 10 und 11 schließlich veranschaulichen die Ausführung von zwei Hohlräumen, die von der herkömmlichen
geometrischen Form abweichen und zeigen, daß die erfindungsgemäße
Elektrode für jede beliebige Form oder jeden beliebigen Hohlraum benutzt werden kann, der gewünscht
wird.
Wenn ein großes Metallvolumen abzutragen ist, so ist es stets möglich, den größten Teil davon schnell abzutragen,
wobei eine rauhe Oberfläche erhalten wird, und dann eine langsame Fertigbearbeitung der Oberfläche durchzuführen.
Das abgetragene Metallvolumen hängt natürlich von einer Vielzahl von Faktoren ab, wie der Art des
Metalls, der Elektrode, den Abmessungen des Systems, den elektrischen Parametern usw. und kann in der Größenordnung
von Kubikzentimetern pro Minute liegen. Die Arbeitsspannung kann zwischen 100 und 120 Volt liegen
und der Strom zwischen 10 und 20 A betragen, wobei die Werte eine Funktion der Elektrode und des zu bearbeitenden
Werkstoffs sind.
Um einen Hohlraum bestimmter Form zu erzeugen, erfolgt die Steuerung der Bewegungen der Elektrode und des
Werkstücks durch Kurvenscheiben. Ebenfalls möglich ist es, mit der Steuerung der Bewegungen einen Rechner zu
betrauen, was insbesondere für sehr komplizierte Hohlräume angebracht erscheint.
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Es versteht sich von selbst, daß die hier in ihrer
Gesamtheit beschriebene Elektrode nicht auf die beschriebenen Anwendungen beschränkt ist, sondern daß auch andere Anwendungen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Gesamtheit beschriebene Elektrode nicht auf die beschriebenen Anwendungen beschränkt ist, sondern daß auch andere Anwendungen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Patentansprüche:
MB/Rü - 27 020
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Claims (1)
- PatentansprücheVorrichtung für die Elektroerosion im Innern eines massiven Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem feststehenden Teil in der Form eines Hohlzylinders (6) besteht, in dessen Innerem und koaxial eine Steuerstange (S) angeordnet ist, die an ihrem unteren Teil einen Antriebsvierkant (l6) umfaßt, an den die Elektrode (9) angelenkt ist, wobei diese Elektrode um eine rechtwinklig zur Achse des feststehenden Teils liegende Achse (18) schwenken kann und die Gesamtheit feststehender Teil und Elektrode je nach der auszuführenden Bearbeitung sich längs der Achse dieses feststehenden Teils oder rechtwinklig zur letzteren bewegen und sich um diese Achse drehen kann.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (9) mit dem Antriebsvierkant (l6) an einem seiner Enden verbunden ist.3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (9) in ihrer Mitte mit dem Antriebsvierkant (l6) verbunden ist.k. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen dem Außenzylinder (6) und der Steuerstange (S) in Richtung zum Innern des zu bearbeitenden Werkstücks von einer dielektrischen Flüssigkeit zum Ausputzen der Erosionsabfälle durchströmt wird.709825/06135. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodensteuerstange (8) an ihrem oberen Teil durch das Profil einer Kurvenscheibe gesteuert wird.6. Verfahren für die Elektroerosion im Innern eines massiven elektrisch leitenden Wertstücks, dadurch gekennzeichnet, daß man den Leitkanal im Werkstück mit einem Querschnitt fertigt, der gleich dem Üffnungs— querschnitt des herzustellenden Hohlraums ist, und eine gelenkige Stiftelektrode in den Kanal einführt, deren Durchmesser beträchtlich geringer ist als der Querschnitt des Kanals, und dadurch, daß man dann das Material des zu erzeugenden Hohlraums in der Arbeitsweise einer Dentalbohrmaschine, jedoch gesteuert, abtragt.jMB/Bü - 27 020709825/0813
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