DE3222586C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Werkzeugelektroden für die elektroerosive Bearbeitung der formgebenden Flächen des Stempels und der Matrize eines Stanzwerkzeugs, bei dem die Werkzeugelektroden in Form eines Positiv-Negativ-Paares mit Oberflächen hergestellt werden, deren Querschnittsformen in der rechtwinklig zu diesen Oberflächen liegenden Ebene den Querschnittsformen der entsprechenden formgebenden Flächen des Stempels und der Matrize geometrisch ähnlich sind, wobei diese Flächen mittels bearbeitender Werkzeuge unter Zugabe eines Schleifpulvers auf die Oberfläche der Werkstücke der Werkzeugelektroden bearbeitet werden, sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Außer den formgebenden Flächen eines Stempels und einer Matrize eines Stanzwerkzeugs können so aneinander angepaßte Flächen verschiedener Verbindungen, insbesondere Keilwellen-, Keil- oder Evolventenverbindungen hergestellt werden.

Ein dem vorstehend genannten Verfahren ähnliches Verfahren zur Fertigung von Werkzeugelektroden für die elektroerosive Bearbeitung formgebender Flächen eines Stempels und einer Matrize eines Stanzwerkzeugs ist aus N. K. Foteev, "Technologie der elektroerosiven Bearbeitung", Moskau, Verlag Mashinostrojenie, 1980, S. 137 bekannt.

Bei Fertigung des Stempels und der Matrize für ein Stanzwerkzeug stellt eine der Werkzeugelektroden des Paars ein Muster der geforderten Form und der Abmessungen dar. Diese Werkzeugelektrode fertigt man mit einer geringen Genauigkeit. Die andere Werkzeugelektrode bestimmt dann die Sollgröße des Paarungsspiels zwischen Stempel und Matrize und für die gewünschte Genauigkeit der Paarung. Dementsprechend wird diese Werkzeugelektrode mit hoher Genauigkeit ausgeführt. Die Paarungsgenauigkeit, die zu erreichen ist, hängt ab von der geforderten Güte der ausgestanzten Teile und der Dicke des Blechmaterials, das mit dem Stanzwerkzeug auszustanzen ist.

Wünschenswert ist bei Stanzwerkzeugen auch die Austauschbarkeit von Stempeln und Matrizen mehrerer Stanzwerkzeuge, was durch Einhalten einer bestimmten Paarungsgenauigkeit gewährleistet werden kann. Dann braucht bei einem Bruch eines Paarungsteils oder bei verschiedener Abnutzung derselben, wenn das eine Teil aus einer Hartlegierung und das andere Teil aus Werkzeugstahl hergestellt ist, nur das jeweils nicht mehr brauchbare Teil ersetzt zu werden, was den Arbeitsaufwand für die Herstellung und Reparatur vermindert.

Um die Austauschbarkeit mehrerer Stempel oder Matrizen, die mittels eines Positiv-Negativ-Paares von Werkzeugelektroden bearbeitet sind, sicherzustellen, muß eine Möglichkeit gegeben werden, das ganze Los von Paarungsteilen des Stanzwerkzeugs mit Hilfe eines Positiv-Negativ- Paares von Werkzeugelektroden oder mehrerer Paare von Positiv- und Negativ-Werkzeugelektroden, die mit einer höheren Genauigkeit ausgeführt sind, zu bearbeiten.

Somit muß man bei der Fertigung eines Positiv-Negativ- Paares von Werkzeugelektroden, die bei der Fertigung der Paarungsteile von Stanzwerkzeugen verwendet werden, eine vorgegebene Differenz zwischen den Maßen der Werkzeugelektroden des Paares und eine hohe Genauigkeit gewährleisten, die bei der Herstellung einer vorbestimmten Anzahl von Stempeln und Matrizen erhalten bleibt.

Beim bekannten Verfahren sucht man diese Aufgabe wie folgt zu lösen:

Man fertigt in beliebiger Weise die Muster-Werkzeugelektrode, die zur elektroerosiven Bearbeitung der formgebenden Fläche eines der Paarungsteile des Stanzwerkzeugs, und zwar desjenigen bestimmt ist, bei dem die zu bearbeitende Fläche die Außenfläche ist, d. h. die des Stempels. Die Werkzeugelektrode wird als eine Platte gefertigt, die eine formgebende Innenfläche aufweist, d. h. einen durchgehenden Hohlraum hat, der den vorgegebenen Flächen der Paarungsteile geometrisch ähnlich ist. Dann nimmt man mit Hilfe dieser Werkzeugelektrode die elektroerosive Bearbeitung der Fläche der zweiten Werkzeugelektrode vor. Diese Fläche ist geometrisch ähnlich der formgebenden Fläche der ersten Elektrode, stellt aber ein Negativ derselben dar. Auf diese Weise nimmt die zweite Werkzeugelektrode die Form eines Stabs mit einer formgebenden Außenfläche an.

Dabei wird die Differenz zwischen den Maßen der Werkzeugelektroden des hergestellten Paares durch die Größe des Elektrodenabstandes bestimmt, der sich während der elektroerosiven Bearbeitung zwischen der formgebenden Fläche der bearbeitenden Elektrode und der durch diese Fläche bearbeiteten Fläche des Werkstückes der zweiten Elektrode bildet.

Durch Änderung der elektrischen Betriebsart der Bearbeitung wird der Elektrodenabstand geändert. Beim bekannten Verfahren können zur Sicherung einer hohen Genauigkeit und Bearbeitungsgüte der formgebenden Fläche der Negativ- Werkzeugelektrode nur elektrische Betriebszustände des Schlichtens verwendet werden. Bei Änderung dieser Betriebszustände erfährt die Größe des Elektrodenabstandes unbedeutende Änderungen, die sich auf einige hundertstel Millimeter beschränken.

Infolgedessen kann das Positiv-Negativ-Paar der nach dem bekannten Verfahren hergestellten Werkzeugelektroden nur zu Stanzwerkzeugen führen, bei denen das Paarungsspiel zwischen Stempel und Matrize einige hundertstel Millimeter nicht übersteigt. In der Praxis werden jedoch auch Stanzwerkzeuge gefordert, bei denen das Paarungsspiel in der Größenordnung von Zehntelmillimetern liegt. Mit dem bekannten Verfahren kann somit kein genügend weiter Bereich der Größe des Paarungsspiels zwischen Stempel und Matrize gewählt werden.

Darüber hinaus findet bei der elektroerosiven Fertigung der Negativ-Werkzeugelektrode mit Hilfe der Positiv- Werkzeugelektrode eine ungleichmäßige und beträchtliche Abnutzung der formgebenden Fläche der letzteren statt, die dadurch bedingt ist, daß die beiden Werkzeugelektroden aus Werkstoffen gefertigt werden, die eine ungefähr gleiche Beständigkeit gegen elektroerosive Abnutzung aufweisen. Die Abnutzung der Positiv-Werkzeugelektrode führt zu einem Verlust der Formtreue ihrer formgebenden Fläche. Die Abweichungen übertragen sich auf die Fläche der Negativ-Werkzeugelektrode, was zur Verminderung der Paarungsgenauigkeit des Stempels und der Matrize führt.

Wegen der erheblichen Abnutzung der Werkzeugelektroden ist es praktisch nicht möglich, unter Verwendung des bekannten Verfahrens Positiv- und Negativ-Werkzeugelektroden mit genauen Abmessungsdifferenzen zu fertigen, die während der Bearbeitung einer erforderlichen Anzahl von austauschbaren Stempeln und Matrizen erhalten bleibt.

Aus der genannten Veröffentlichung (a. a. O., S. 112) ist eine Einrichtung zur Fertigung von Werkzeugelektroden bekannt, die zur elektroerosiven Bearbeitung von formgebenden Flächen des Stempels und der Matrizen von Stanzwerkzeugen verwendet werden. Die Einrichtung hat ein Gehäuse, in dem eine abnehmbare Vorrichtung zur Aufnahme eines Werkzeugs und von Werkstücken für Werkzeugelektroden eines Negativ-Positiv-Paars eingebaut ist. Auf dem Gehäuse ist ein Bad für dielektrische Flüssigkeit angeordnet. Innerhalb des Bades ist ein Maschinentisch untergebracht. Am Gehäuse der Einrichtung ist ein Mechanismus zur Regelung des Elektrodenabstandes befestigt, der mit einer beweglichen Spindel versehen ist.

Die Vorrichtung zur Aufnahme eines Werkzeugs und von Werkstücken für die Werkzeugelektroden besteht aus zwei Teilen. Der eine Teil wird auf dem Maschinentisch angeordnet und der andere Teil an der Spindel des Mechanismus zur Regelung des Elektrodenabstandes befestigt. Diese Merkmale bedingen die Verwendung der bekannten Einrichtung nur zur elektroerosiven Bearbeitung; für andere Bearbeitungsarten hingegen ist diese Einrichtung praktisch nicht geeignet. Deshalb können mit der bekannten Einrichtung in vielen Fällen keine Positiv- und Negativ-Werkzeugelektroden hergestellt werden, die eine genaue Differenz zwischen ihren Maßen aufweisen, wobei diese hohe Genauigkeit bei Bearbeitung einer vorgegebenen Anzahl von Stempeln und Matrizen aufrechterhalten bleibt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Werkzeugelektroden für die elektroerosive Bearbeitung der formgebenden Flächen eines Stempels und einer Matrize eines Stanzwerkzeugs und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, welche die Fertigung von Positiv- Negativ-Paaren der Werkzeugelektroden ermöglichen, die eine genaue vorgegebene Differenz ihrer Maße aufweisen, wobei diese Genauigkeit der Maßdifferenz auch bei der Herstellung einer Mehrzahl von Stempeln und Matrizen aufrechterhalten bleibt.

Die gestellte Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man zur Fertigung der einen Werkzeugelektrode des Paares als bearbeitendes Werkzeug ein Hilfsteil nimmt, das eine Fläche aufweist, deren Querschnittsform in der rechtwinklig zu dieser Fläche liegenden Ebene der Querschnittsform der formgebenden Fläche des Stempels bzw. der Matrize geometrisch ähnlich ist, ein Werkstück für diese Werkzeugelektrode benutzt und diesem Werkstück und dem Hilfsteil eine relative Vorschubbewegung in Richtung des Eindringens des Hilfsteils in das Werkstück sowie eine Hin- und Herbewegung erteilt, die in Richtung des Vorschubs überlagert wird, und daß man zur Fertigung der anderen Werkzeugelektrode des Paares als bearbeitendes Werkzeug einen Abdruck verwendet, der von der genannten Fläche des Hilfsteils genommen wurde, ein Werkstück für die andere Werkzeugelektrode benutzt und diesem Werkstück und dem Abdruck eine relative Vorschubbewegung in Richtung des Eindringens des Abdrucks in das Werkstück sowie eine Hin- und Herbewegung erteilt, die in Richtung des Vorschubs überlagert wird.

An sich ist die mehrstufige Herstellung von Werkzeugen in ähnlicher Art bekannt. So ist aus der FR-OS 22 43 774 bekannt, zunächst mittels eines Mutterwerkzeugs ein Kohlemodell durch Elektroerosion mit überlagerter Orbitalbewegung herzustellen. Dieses Kohlemodell dient dann zur Herstellung eines Stahlteils, mittels dessen dann wieder eine größere Anzahl von Kohlelektroden hergestellt werden, die bei diesem Verfahren die Zielwerkstücke darstellen.

Bei diesem Stand der Technik geht es jedoch nur um die Herstellung jeweils eines Werkzeugs für sich. Hinzu kommt die größere Kompliziertheit des bekannten Verfahrens, und vor allem fehlt diesem die für die vorliegende Erfindung charakteristische Zweigleisigkeit, die speziell zu einem Stanzwerkzeug aus einander entsprechenden Stempeln und Matrizen führt.

Ähnliches gilt für ein aus der AT-PS 2 50 130 bekanntes Verfahren zur materialabtragenden Bearbeitung von Werkstücken; auch hier geht es nicht um die oben erläuterten speziellen Probleme, die zur vorliegenden Erfindung geführt haben.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung der gestellten Aufgabe entfällt eine elektroerosive Bearbeitung bei der Fertigung der Werkzeugelektroden und die mit einer elektroerosiven Bearbeitung verbundenen Nachteile werden vermieden. Die Bearbeitung stellt vielmehr ein mechanisches Kopieren dar, welches in Anwendung auf die gestellte Aufgabe weitgehende technologische Möglichkeiten besitzt.

Das Hilfsteil wird als Muster für ein anschließend zweigleisig verlaufendes Verfahren verwendet. Die Forderungen an die Genauigkeit der formgebenden Flächen des Musters sind nicht hoch. Mittels des Hilfsteils, das aus einem verhältnismäßig harten Werkstoff besteht, z. B. aus Stahl, kann man je nach der Kombination mechanischer Werkstoffeigenschaften des Hilfsteils und des Werkstücks der Werkzeugelektrode ein paar bis mehrere Dutzende von identischen Werkzeugelektroden fertigen. Der genommene Abdruck der Fläche des Hilfsteils stellt praktisch eine identische Negativkopie der formgebenden Fläche des Hilfsteils dar. Dies gewährleistet eine hohe Genauigkeit der geometrischen Ähnlichkeit der genannten Flächen und ist eine Voraussetzung für die Gewährleistung der hohen Genauigkeit der geometrischen Ähnlichkeit der formgebenden Flächen des Positiv-Negativ- Paares der Werkzeugelektroden und damit auch der hohen Paarungsgenauigkeit des Stempels und der Matrize, weil man von einem Hilfsteil eine praktisch unbegrenzte Anzahl von identischen Abdrücken nehmen kann, ohne daß dies zu Änderungen der Abmessungen oder anderer Eigenschaften des Hilfsteils führt.

Somit kann man mit Hilfe eines einzigen Hilfsteils und mehrerer Abdrücke desselben mehrere identische Paare von Werkzeugelektroden fertigen, die ihrerseits mehrere Paare von zueinander präzise passenden Stempeln und Matrizen führen, welche sich auch noch durch völlige Austauschbarkeit auszeichnen.

Durch das mechanische Kopieren unter Verwendung von Relativbewegungen der Werkstücke der Werkzeugelektroden, des Hilfsteils und des Abdrucks und die Verwendung eines Schleifpulvers können die kinematischen und dynamischen Parameter der Bearbeitung so eingestellt werden, daß ein genügend weiter Bereich für die Auswahl der Größe des Paarungsspiels zwischen Stempel und Matrize möglich wird.

Es ist zweckmäßig, den Abdruck der Fläche des Hilfsteils durch Umgießen dieser Fläche mit einer selbsterstarrenden Gießmasse zu nehmen, weil die Aufbereitung der Gießmasse und das Begießen selbst sehr einfache und wenig arbeitsintensive Vorgänge sind.

Vorteilhafterweise verwendet man als Werkstoff für das Werkstück der Werkzeugelektroden eine Kohle-Graphit-Zusammensetzung, weil sich dieses Material leicht bearbeiten läßt und seine elektroerosive Abnutzung gering ist.

Die zur Durchführung des Verfahrens dienende Einrichtung hat ein Gehäuse, in dem eine abnehmbare Vorrichtung zur Aufnahme der bearbeitenden Werkzeuge und der Werkstücke der Werkzeugelektroden montiert ist, die eine auf dem Gehäuse angebrachte Grundplatte und eine Traverse enthält, die mechanisch miteinander so gekoppelt sind, daß sie einander entgegen bewegbar sind, und Bauelemente zur Ausrichtung und Befestigung der Werkstücke und der bearbeitenden Werkzeuge aufweisen, wobei die Einrichtung eine im Gehäuse untergebrachte Vorrichtung aufweist, die dem bearbeitenden Werkzeug und dem Werkstück Relativbewegungen erteilt, sowie einen Mechanismus zur Zuführung des Schleifpulvers zu den zu bearbeitenden Flächen der beiden Werkstücke und eine Vorrichtung zur Sammlung des verbrauchten Schleifpulvers, wobei erfindungsgemäß die mechanische Kopplung der Grundplatte mit der Traverse ausgebildet ist in Form von an der Grundplatte befestigten Führungssäulen, in der Traverse befestigten Führungsbuchsen und zwischen den Säulen und Buchsen angeordneten Kugeln, die in eimem Käfig untergebracht sind.

Zweckmäßigerweise besteht die Vorrichtung zur Erzeugung von Relativbewegungen aus einer Schwingungsquelle für die Traverse, deren auf das bearbeitende Werkzeug in Richtung zum Werkstück wirkende Vorschubkraft und deren Amplitude der der Vorschubbewegung überlagerten Hin- und Herbewegung einstellbar sind. Die Schwingungsquelle ist dabei vorteilhafterweise eine Niederfrequenzschwingungsquelle.

Durch diese Ausbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird ermöglicht, die Werkstücke der Werkzeugelektroden präzise vom Hilfsteil bzw. vom von diesem genommenen Abdruck zu kopieren und mechanisch zu bearbeiten, wobei Positiv-Negativ-Paare von Werkzeugelektroden erhalten werden können, die zu Stempeln und Matrizen führen, deren Paarungsspiel in ziemlich weiten Bereichen wählbar ist.

Die Einrichtung ist von einfacher Herstellung und erfüllt dennoch alle Forderungen an die Genauigkeit, Steifigkeit und Leichtbeweglichkeit der Traverse. Wenn die Schwingungsquelle eine Niederfrequenzschwingungsquelle ist, können auch große Werkstücke der Werkzeugelektroden aus porigen Materialien, wie z. B. Kohle-Graphit-Zusammensetzungen, befriedigend bearbeitet werden. Bei niedrigen Schwingungsfrequenzen bleibt die Schwingungsabsorption in porigen Materialien gering und vermindert nicht die Bearbeitungsleistung.

Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigelegten Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Werkzeugelektroden in Form eines Negativ- Positiv-Paares (Längsschnitt);

Fig. 2 schematische Darstellung der Fertigung einer ersten Werkzeugelektrode mit innenliegender zu bearbeitender Fläche mittels eines Hilfsteils;

Fig. 3 schematische Darstellung der Abnahme eines Abdrucks vom Hilfsteil;

Fig. 4 schematische Darstellung der Fertigung der zweiten Werkzeugelektrode mit außenliegender zu bearbeitender Fläche mittels des Abdrucks;

Fig. 5 schematische Darstellung der Einrichtung zur Fertigung der Werkzeugelektroden für elektroerosive Bearbeitung;

Fig. 6 die Vorrichtung zur Aufnahme von Werkzeugelektroden und Werkstücken;

Fig. 7 dieselbe Vorrichtung mit einem auf ihrer Grundplatte angeordneten Mechanismus zur Orbitalbewegung;

Fig. 8 dieselbe Vorrichtung mit einem auf ihrer Traverse angeordneten Mechanismus zur Orbitalbewegung.

Das vorgeschlagene Verfahren zur Fertigung von Werkzeugelektroden für die elektroerosive Bearbeitung formgebender Flächen von Stempeln und Matrizen für Stanzwerkzeuge hat als Zielwerkstücke die Werkzeugelektroden 1 und 2 in Form eines Positiv-Negativ-Paares. Diese weisen Flächen 3 bzw. 4 auf, deren Formen den jeweiligen Sollformen der formgebenden Flächen der Paarungsteile des Stanzwerkzeugs, d. h. des Stempels und der Matrize (nicht gezeigt) geometrisch ähnlich sind. Zur Fertigung der ersten Werkzeugelektrode 1 dient ein Hilfsteil 5 als bearbeitendes Werkzeug. Dieses Teil 5 hat eine formgebende Arbeitsfläche 6, deren Form der Form der gewünschten formgebenden Fläche des Stempels bzw. der Matrize des Stanzwerkzeugs geometrisch ähnlich ist.

Das Hilfsteil 5 kann entweder ein Stab mit äußerer Arbeitsfläche oder eine Platte sein, deren Arbeitsfläche ein in dieser Weise ausgeführter Ausschnitt ist. Die Ausführung des Hilfsteils 5 ist nicht von Bedeutung und wird nur durch die Bequemlichkeit seiner Herstellung bestimmt. Als Hilfsteil 5 kann man einen Stempel, eine Matrize, einen Ausstoßer oder einen Auswerfer verwenden, die früher für ein nach Bauart und Zweckbestimmung ähnliches Stanzwerkzeug hergestellt worden waren.

Die Forderungen an die Fertigungsgenauigkeit des Hilfsteils 5 sind nicht hoch und vergleichbar mit den Forderungen an das Teil, das mit dem herzustellenden Stanzwerkzeug ausgestanzt werden soll.

Als Werkstoff für das Hilfsteil 5 verwendet man einen ausreichend harten Werkstoff, z. B. Stahl.

Zur Fertigung der Werkzeugelektrode 1 geht man von einem Werkstück 7 aus, das ebenfalls in Form einer Platte oder eines Stabes ausgebildet wird. Um die Fertigungszeit der Werkzeugelektrode zu verkürzen, ist es zweckmäßig, das grobe Schruppen des Werkstücks, z. B. durch Fräsen durchzuführen, wobei man zur Bearbeitung mittels des Hilfsteils eine Zugabe von einigen Zehntelmillimetern bis mehreren Millimetern stehen läßt.

Als Werkstoff zur Fertigung von Werkzeugelektroden sind Kohle-Graphit-Zusammensetzungen am geeignetsten, weil diese gleichzeitig ausgezeichnete elektroerosive Eigenschaften aufweisen. Befriedigende technologische Eigenschaften haben auch verschiedene pulverförmige Kupfer-Graphit-Zusammensetzungen.

Zur eigentlichen Bearbeitung erteilt man den Teilen eine relative Vorschubbewegung in Richtung des Eindringens des Hilfsteils 5 in das Werkstück 7 sowie eine Hin- und Herbewegung, die in Richtung des Vorschubs überlagert wird. Dabei wird Schleifpulver 12 zugegeben (Fig. 2).

Zur Fertigung der zweiten Werkzeugelektrode 2 des Paares nimmt man einen Abdruck 8 der Fläche 6 des Hilfsteils 5 (Fig. 3). Dieser wird dann das bearbeitende Werkzeug bei der Herstellung der zweiten Werkzeugelektrode darstellen. Für den Abdruck 8 sind viele metallische und nichtmetallische Materialien geeignet, sofern sie eine ausreichende Härte haben und die Abnahme eines exakten Abdrucks der betreffenden Fläche gestatten. Hier sind am geeignetsten selbsthärtende Zusammensetzungen, z. B. auf der Basis von Epoxidharzen.

Die Abdrucknahme unter Verwendung dieser Materialien hat keine Wirkungen auf das Hilfsteil, so daß man von einem Hilfsteil eine prarktisch unbegrenzte Anzahl von Abdrücken nehmen kann.

Zur Fertigung der zweiten Werkzeugelektrode 2 geht man aus von einem Werkstück 9. Diesem Werkstück 9 und dem Abdruck 8 erteilt man eine relative Vorschubbewegung in Richtung des Eindringens des Abdrucks 8 in das Werkstück 9 sowie eine Hin- und Herbewegung, die in Richtung des Vorschubs überlagert wird. Auch hierbei wird der zu bearbeitenden Fläche 11 des Werkstücks 9 ein Schleifpulver 12 zugeführt (Fig. 4).

Bei der Fertigung von Werkzeugelektroden 1 und 2 mit dünnen Rippen, Stegen oder anderen biegeweichen Elementen bleibt es bei diesen Bewegungen aus einer Hin- und Herbewegung und einer Vorschubbewegung, deren Richtungen zusammenfallen. Muß man die Werkzeugelektroden 1 und 2 in Form von dünnen Plättchen fertigen, so kann der Vorschubbewegung eine Orbitalbewegung überlagert werden, die in einer Ebene erfolgt, die senkrecht zur Vorschubrichtung ist. Bei der Bearbeitung großer Werkstücke oder von Werkstücken mit einer großen Zugabefläche können sich die Relativbewegungen aus der Summe dieser aufgezählten Bewegungen zusammensetzen. Welchem der Teile - dem Werkstück oder dem Hilfsteil - welche der Bewegungen erteilt wird, ist von keiner wesentlichen Bedeutung.

Während der Bearbeitung treten zwischen der formgebenden Fläche 6 des Hilfsteils 5 und der durch dieses gebildeten Fläche 10 bzw. 11 der Werkzeugelektrode 1 bzw. 2 Spalte 13 und 14 auf, die eine bestimmte und über den Bearbeitungsumfang gleiche Größe haben. Diese Spalte bedeuten eine Differenz zwischen den Maßen der Werkzeugelektroden des Paares und von dieser hängt dann das Paarungsspiel der mit den Werkzeugelektroden hergestellten Stempel und Matrize ab. Die Größe der Spalte bzw. der Paarungsspiele wird beeinflußt durch geeignete Wahl der folgenden veränderbaren Parameter: Wert der Amplitude der Hin- und Herbewegung und eventuell der Orbitalbewegung, Korngröße des Schleifpulvers und Vorschubkraft. Zwischen der Vorschubkraft und der Spielgröße besteht eine umgekehrt proportionale Abhängigkeit, während die übrigen Parameter und die Spielgröße in direkt proportionaler Beziehung stehen.

Das beschriebene Verfahren zur Fertigung von Werkzeugelektroden zur elektroerosiven Bearbeitung von Stempeln und Matrizen wird mit Hilfe einer Einrichtung durchgeführt, die gemäß Fig. 5 ein Gehäuse 15 hat, das eine abnehmbare Vorrichtung 16 zur Aufnahme von Werkzeugen bzw. Werkstücken der Werkzeugelektroden 1 bzw. 2 trägt.

Das Gehäuse 15 ist eine hohle Schweißkonstruktion zum Aufstellen auf dem Boden oder einem Tisch.

Die Vorrichtung 16 besteht aus einer Grundplatte 17 und einer Traverse 18, die sich relativ zueinander geführt bewegen können. Sowohl Grundplatte 17 als auch Traverse 18 haben Befestigungselemente 19 und 20 zur Ausrichtung und Befestigung der Werkstücke 7 und 9 und der Werkzeuge, nämlich des Hilfsteils 5 bzw. des von diesem genommenen Abdrucks 8.

Eine Vorrichtung 18 erteilt dem Werkstück 7 und dem Hilfsteil 5 bzw. dem Werkstück 9 und dem Abdruck 8 Relativbewegungen.

Die Einrichtung hat auch einen oder mehrere Mechanismen 22 zur Zuführung von Schleifpulver zu den zu bearbeitenden Flächen beider Werkstücke und ein Mittel 23 zur Sammlung von verbrauchtem Schleifpulver. Die Verbindung der Grundplatte 17 und der Traverse 18 kommt zustande durch in der Grundplatte 17 befestigte Führungssäulen 24, die mit Führungsbuchsen 25 in der Traverse 18 über Kugeln 26 in Käfigen 27 zusammenwirken.

Der Mechanismus 22 zur Zuführung von Schleifpulver 12 ist im Oberteil des Gehäuses 15 befestigt und besteht aus einem Schleifpulver-Behälter 28, einem Zuteiler 29 zur Einstellung der Schleifpulverdurchsatzmenge und einer biegsamen Rohrleitung 30, die das Schleifpulver zur Bearbeitungszone leitet.

Die Vorrichtung 23 zur Sammlung von verbrauchtem Schleifpulver 12 ist ein Bunker 31 im unteren Teil des Gehäuses 15. Dieser ist über eine Rohrleitung 32 mit der Grundplatte 17 der Vorrichtung 16 verbunden. Die Rohrleitung 32 ist mit der Bearbeitungszone über einen Kanal 33 in der Grundplatte verbunden.

Die Relativbewegungsvorrichtung besteht aus einer Schwingungsquelle 34 für die Traverse 18, die mittels eines über Rollen 36 laufenden Zugelements 35 an ein Gegengewicht 37 gehängt ist, durch das die Größe der Vorschubkraft des Werkzeugs in Richtung des Eindringens in das Werkstück geändert wird. Die Größe des Gegengewichtes 37 wird durch Auflegen oder Abnehmen von zusätzlichen Gewichten 38 eingestellt. Die Vorschubkraft ergibt sich aus der Differenz zwischen dem Gegengewicht 37 mit den zusätzlichen Gewichten 38 einerseits und dem Gewicht der Schwingungsquelle 34 mit der Traverse 18, an der das Werkstück 7 bzw. 9 oder das Werkzeug 5 bzw. 8 befestigt sind.

Zur Verschiebung der Traverse 18 unter der Wirkung der Vorschubkraft kommt nach Maßgabe dessen, wie der Werkstoff des Werkstückes während der Bearbeitung entfernt wird. Es ist selbstverständlich auch eine andere Erzeugung der Vorschubkraft möglich, die sowohl abhängig als auch selbständig sein kann.

Die Schwingungsquelle 34 ist eine Niederfrequenzschwingungsquelle, und zwar ein elektromagnetischer Schwinger, dessen Anker 39 mit einer Frequenz von 100 Hz schwingt und dessen Schwingungsamplitude von Null bis 1 mm geändert werden kann. Im allgemeinen ist die Verwendung einer beliebigen Schwingungsquelle zulässig, die Schwingungsfrequenzen bis 2 kHz erzeugen kann und die Einstellung der Größe der Schwingungsamplitude in den angegebenen Grenzen ermöglicht. Dabei ist es notwendig, daß die Masse des unbeweglichen Teils 40 der Schwingungsquelle 34 die Summe der Massen von Anker 39, Traverse 18 und Werkstück 7 bzw. 9 bzw. Werkzeug 5 bzw. 8 übersteigt.

Soll dem Werkstück oder dem Werkzeug eine Orbitalbewegung erteilt werden, so ist auf der Grundplatte 17 der Vorrichtung 16 ein Mechanismus 41 zur Orbitalbewegung vorgesehen, an dessen Spindel 42 das Werkzeug 5 bzw. 8 oder das Werkstück 7 bzw. 9 befestigt wird. Der Orbitalbewegungsmechanismus kann eine beliebige Bauart haben, die eine ausreichende Beständigkeit gegen Schwingungsbelastungen aufweist und staubgeschützt ausgeführt ist.

Zur Entfernung des verbrauchten Schleifpulvers ist die Vorrichtung 23 mit einer Rohrleitung 43 verbunden, die aber ein Ventil 44 zu einem Absaugsystem führt.

Will man kleine Werkzeugelektroden unter Verwendung einer Orbitalbewegung fertigen, so kann die Anordnung des Orbitalbewegungsmechanismus 41 auf der Grundplatte 17 die Verbindung der Bearbeitungszone mit der Schleifpulversammelvorrichtung 23 stören. Dann wird der Mechanismus 41 gemäß Fig. 8 besser auf der Traverse 18 montiert.

Der Betrieb der beschriebenen Einrichtung verläuft wie folgt:
Man befestigt das Werkzeug 5 entweder mit Hilfe der Elemente 19 an der Traverse 18 oder mit Hilfe der Elemente 20 auf der Grundplatte 17 der Vorrichtung 16. Das Werkstück 7 der Elektrode 1 wird gegenüber an den frei gebliebenen Elementen 19 bzw. 20 befestigt. Die Auswahl der Spannstelle für das Werkzeug bzw. für das Werkstück hängt von der Bequemlichkeit der Zuführung von Schleifpulver zur Bearbeitungszone ab. Üblicherweise werden auf der Traverse 18 Werkzeuge oder Werkstücke befestigt, welche die Form eines Stabes mit äußeren bearbeitenden bzw. zu bearbeitenden Flächen haben.

Nach dem Aufspannen werden Werkzeug und Werkstück gegeneinander so ausgerichtet, daß die Stirnfläche des Werkzeuges auf dem gesamten Bearbeitungsumfang gegenüber abzutragendem Material des Werkstücks liegt. In dieser Lage werden das Werkzeug und das Werkstück auf der Traverse 18 und der Grundplatte 17 endgültig befestigt.

Durch Wahl der erforderlichen Anzahl zusätzlicher Gewichte 38 wird die gewünschte Vorschubkraft eingestellt. Die Traverse 18 bewegt sich dabei in Richtung zur Grundplatte 17 bis das Werkzeug zur Anlage am Werkstück kommt. Dann stellt man in der Schwingungsquelle 34 die erforderliche Schwingungsamplitude ein.

Die biegsamen Rohrleitungen 30 werden derart gebogen, daß eine gleichmäßige Zuführung von Schleifpulver 12 zum gesamten Bearbeitungsumfang gewährleistet ist. Die Behälter 28 werden mit einem Schleifpulver 12 erforderlicher Korngröße gefüllt. Die Zuteiler 29 sind dabei noch geschlossen.

Jetzt kann der Bearbeitungsbetrieb beginnen, wozu man die Schwingungsquelle 34 einschaltet, und die Zuteiler 29 und das Ventil 44 so öffnet, daß sich eine optimale Betriebsweise für die Zuführung von Schleifpulver zur Bearbeitungszone und für das Entfernen von verbrauchtem Schleifpulver aus dieser Zone einstellt. Während des Bearbeitungsvorganges fließt das Schleifpulver 12 aus den Behältern 28 über die Zuteiler 29 und Rohrleitungen 30 zur Bearbeitungszone, wo es zwischen die sich reibenden Flächen des Werkzeuges 5 und des Werkstückes 7 gerät, so daß dieses schleifend bearbeitet wird. Nach Durchlaufen der Bearbeitungszone wird das Schleifpulver 12 zusammen mit dem während der Bearbeitung entstehenden staubförmigen Abrieb in den Bunker 31 geleitet. Das Schleifpulver 12 setzt sich im Bunker 31 ab, während der staubförmige Abrieb über die Rohrleitung 43 in das äußere pneumatische Absaugsystem entfernt wird.

Nach Maßgabe dessen, wie der Schleifvorgang fortschreitet, dringt das Werkzeug in das Werkstück ein. Der Vorgang ist dann abgeschlossen, wenn das Werkzeug und das Werkstück vollständig oder bis in eine vorgegebene Tiefe ineinander eingedrungen sind. Die fertige Werkzeugelektrode wird von der Vorrichtung 16 gelöst.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Werkzeugelektroden (1, 2) für die elektoerosive Bearbeitung der formgebenden Flächen des Stempels und der Matrize eines Stanzwerkzeugs, bei dem die Werkzeugelektroden (1, 2) in Form eines Positiv-Negativ-Paares mit Oberflächen hergestellt werden, deren Querschnittsformen in der rechtwinklig zu diesen Oberflächen liegenden Ebene den Querschnittsformen der entsprechenden formgebenden Flächen des Stempels und der Matrize geometrisch ähnlich sind, wobei diese Flächen mittels bearbeitender Werkzeuge (5, 8) unter Zugabe eines Schleifpulvers ( 12) auf die Oberfläche der Werkstücke (7, 9) der Werkzeugelektroden bearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß man zur Fertigung der einen Werkzeugelektrode (1) des Paares als bearbeitendes Werkzeug ein Hilfsteil (5) nimmt, das eine Fläche (6) aufweist, deren Querschnittsform in der rechtwinklig zu dieser Fläche (6) liegenden Ebene der Querschnittsform der formgebenden Fläche des Stempels bzw. der Matrize geometrisch ähnlich ist, ein Werkstück (7) für diese Werkzeugelektrode (1) benutzt und diesem Werkstück (7) und dem Hilfsteil (5) eine relative Vorschubbewegung in Richtung des Eindringens des Hilfsteils (5) in das Werkstück (7) sowie eine Hin- und Herbewegung erteilt, die in Richtung des Vorschubs überlagert wird,
und daß man zur Fertigung der anderen Werkzeugelektrode (2) des Paares als bearbeitendes Werkstück einen Abdruck (8) verwendet, der von der genannten Fläche (6) des Hilfsteils (5) genommen wurde, ein Werkstück (9) für die andere Werkzeugelektrode (2) benutzt und diesem Werkstück (9) und dem Abdruck (8) eine relative Vorschubbewegung in Richtung des Eindringens des Abdrucks (8) in das Werkstück (9) sowie eine Hin- und Herbewegung erteilt, die in Richtung des Vorschubs überlagert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Abdruck (8) der Fläche (6) des Hilfsteils (5) durch Umgießen dieser Fläche (6) mit einer selbsterstarrenden Gießmasse nimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Werkstoff für die Werkstücke (7, 9) der Werkzeugelektrode (1, 2) eine Kohle- Graphit-Zusammensetzung verwendet.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, in deren Gehäuse (15) eine Vorrichtung (16) zur Aufnahme der bearbeitenden Werkzeuge und der Werkstücke (7, 9) der Werkzeugelektroden (1, 2) montiert ist, die eine auf dem Gehäuse (15) angebrachte Grundplatte (17) und eine Traverse (18) enthält, die mechanisch miteinander so gekoppelt sind, daß sie einander entgegen bewegbar sind, und Bauelemente (19, 20) zur Ausrichtung und Befestigung der Werkstücke (7, 9) und der bearbeitenden Werkzeuge aufweisen, wobei die Einrichtung eine im Gehäuse (15) untergebrachte Vorrichtung (21) aufweist, die dem bearbeitenden Werkzeug und dem Werkstück Relativbewegungen erteilt, sowie einen Mechanismus (22) zur Zuführung des Schleifpulvers (12) zu den zu bearbeitenden Flächen (10, 11) der beiden Werkstücke (7, 9) und eine Vorrichtung (23) zur Sammlung des verbrauchten Schleifpulvers (12), dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kopplung der Grundplatte (17) mit der Traverse (18) ausgebildet ist in Form von an der Grundplatte befestigten Führungssäulen (24) in der Traverse (18) befestigten Führungsbuchsen (25) und zwischen den Säulen (24) und den Buchsen (25) angeordneten Kugeln (26), die in einem Käfig ( 27) untergebracht sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (21) zur Erzeugung von Relativbewegungen aus einer Schwingungsquelle (34) für die Traverse (18) besteht, deren auf das bearbeitende Werkzeug (5, 8) in Richtung zum Werkstück (7, 9) wirkende Vorschubkraft und deren Amplitude der der Vorschubbewegung überlagerten Hin- und Herbewegung einstellbar sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsquelle (34) eine Niederfrequenzschwingungsquelle ist.