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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Fertigung von Werkzeugelektroden (1, 2) für elektroerosive Bearbeitung formgebender Trennschnitt-Flächen eines Stempels und einer Matrize, bei dem mittels eines Bearbeitungswerkzeuges die Werkzeugelektroden (1, 2) in Form eines Positiv-Negativ-Paares und mit Flächen (3, 4) gefertigt werden, deren Formen den jeweiligen Sollformen formgebender Flächen des Stempels und der Matrize geometrisch ähnlich sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigung einer der Werkzeugelektroden (1 oder 2) des Paares als Bearbeitungswerkzeug ein Hilfsteil (5) dient, das eine Fläche (6) aufweist, deren Form der Form der vorausbestimmten formgebenden Fläche des Stempels bzw. der Matrize geometrisch ähnlich ist, und dass ein Werkstück (7 bzw. 9) für diese Werkzeugelektrode (1 bzw. 2) benutzt wird und diesem Werkstück (7 bzw.
9) und dem Hilfsteil (5) Relativbewegungen erteilt werden, welche zueinander entgegengesetzt gerichtet sind, wobei zur Fertigung der anderen Werkzeugelektrode (1 bzw. 2) des Paares als zu bearbeitendes Werkstück ein Abdruck dient, der von der genannten Fläche (6) des Hilfsteils (5) genommen und ein Werkstück (7 bnv. 9) der anderen Werkzeugelektrode (1 bzw. 2) benutzt wird, wonach diesem Werkstück (7 bzw. 9) und dem Abdruck (8) Relativbewegungen erteilt werden, die zueinander entgegengesetzt gerichtet sind, wobei im Laufe der Relativbewegungen den zu bearbeitenden Flächen (10, 11) der beiden Werkstücke (7, 9) ein Schleifpulver (12) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdruck (8) der Fläche (6) des Hilfsteils (5) durch Begiessen dieser Fläche (6) mit einer selbsterstarrenden Giessmasse erstellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff für die Werkstücke (7, 9) der Werkzeugelektroden (1, 2) eine Kohle-Graphit-Zusammensetzung verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegungen der Werkstücke (7, 9) der Werkzeugelektroden (1, 2), des Abdruckes (8) und des Hilfsteils (5) aus einer Hin- und Herbewegung und einer Vorschubbewegung bestehen.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegungen der Werkstücke (7, 9) der Werkzeugelektroden (1, 2), des Abdruckes (8) und des Hilfsteils (5) aus einer Orbitalbewegung und einer Vorschubbewegung bestehen.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegungen der Werkstücke (7, 9) der Werkzeugelektroden (1, 2), des Abdruckes (8) und des Hilfsteils (5) aus einer Hin- und Herbewegung, einer Orbitalbewegung und einer Vorschubbewegung bestehen.
7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, in deren Gehäuse (15) eine abnehmbare Vorrichtung (16) zur Aufnahme der bearbeitenden Werkzeuge und der Werkstücke (7, 9) der Werkzeugelektroden (1, 2), deren Positiv-Negativ-Paares montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (16) zur Aufnahme der zu bearbeitenden Werkzeuge (5, 8) und der Werkstücke (7, 9) eine auf dem Gehäuse (15) angeordnete Grundplatte (17) und eine Traverse (18) enthält, die mechanisch miteinander so gekoppelt sind, dass sie einander entgegengesetzt bewegbar sind, und Bauelemente (19, 20) zur Ausrichtung und Befestigung der Werkstücke (7, 9) und der zu bearbeitenden Werkzeuge aufweist, von denen das eine das Hilfsteil (5) ist und das andere einen Abdruck (8) desselben darstellt,
und dass die Einrichtung - im Gehäuse (15) untergebracht - ein Mittel (21) umfasst, das dem einen Werkstück (7) und dem Hilfsteil (5), dem anderen Werkstück (9) und dem Abdruck (8) Relativbewegungen erteilt, die paarweise entgegengesetzt gerichtet sind, und dass ein Mechanismus (22) zur Zuführung des Schleifpulvers (12) zu den zu bearbeitenden Flächen (10, 11) der beiden Werkstücke (7, 9) sowie ein Mittel (23) zur Sammlung von verbrauchtem Schleifpulver (12) vorhanden sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kopplung der Grundplatte (17) mit der Traverse (18) in Form von Führungssäulen (24) erfolgt, die in der Grundplatte festgemacht sind und Führungsbuchsen (25) aufweisen, die in der Traverse (18) befestigt sind, wobei zwischen den Säulen (24) und Buchsen (25) Kugeln (26) angeordnet und in einem Käfig (27) untergebracht sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (21) zum Erteilen von Relativbewegungen eine Schwingungsquelle (34) für die Traverse (18) enthält, die mittels einer flexiblen Verbindung (35) an ein Gegengewicht (37) aufgehängt ist, das die Grösse der Vorschubkraft des bearbeitenden Werkzeuges (5, 8) in Richtung zum Werkstück (7, 9) ändert.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwingungsquelle (34) eine Niederfrequenzschwingungsquelle vorhanden ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundplatte (17) oder auf der Traverse (18) ein Orbitalbewegungsmechanismus (41) angeordnet ist, an dessen Spindel (42) das bearbeitende Werkzeug (5 bzw. 8) oder das Werkstück (7 bzw. 9) befestigt ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (23) zur Sammlung von verbrauchtem Schleifpulver (12) mit einem pneumatischen Absaugsystem in Verbindung steht, das das Entfernen von verbrauchtem Schleifpulver (12) aus der Bearbeitungszone bewirkt.
Die vorliegende Erfindung betrifft die elektroerosive Metallbearbeitung und bezieht sich auf ein Verfahren zur Fertigung von Werkzeugelektroden für die elektroerosive Bearbeitung formgebender Trennschnitt-Flächen eines Stempels und einer Matrize und auf eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Erfindung kann mit grösstem Erfolg zur Fertigung formgebender Flächen von Paarungsteilen, insbesondere zur Fertigung formgebender Flächen eines Stempels und einer Matrize für Trennschnitte, aneinander angepasster Flächen verschiedener Verbindungen, insbesondere Keilwellen-, Keil-, Evolventenverbindungen, eingesetzt werden.
Bekannt ist ein Verfahren zur Fertigung von Werkzeugelektroden für die elektroerosive Bearbeitung formgebender Flächen eines Stempels und einer Matrize für Trennschnitte, bei welchem mittels eines bearbeitenden Werkzeugs die Fertigung dieser Werkzeugelektroden in Form deren Positiv Negativ-Paars vorgesehen ist, welche die Flächen haben, deren Formen geometrisch den jeweiligen Sollformen formgebender Flächen des Stempels und der Matrize ähnlich sind.
(N. K. Foteev Technologie der elektroerosiven Bearbeitung , M., Mashinostrojenie 1980, S. 137).
Bei Fertigung des Stempels und der Matrize für einen Trennschnitt stellt eine der Werkzeugelektroden des Paars ein Vorgabeelement mit Merkmalen dar, die eine geforderte Form und Abmessungen für das durch den Trennschnitt ausgestanzte Werkstück gewährleisten. Diese Werkzeugelektrode wird mit einer geringen Genauigkeit hergestellt. Die andere Werkzeugelektrode weist Merkmale auf.
welche für die Sollgrösse des Spiels zwischen Stempel und
Matrize massgebend sind und für die Einhaltung der gewünschten Genauigkeit sorgen. Dementsprechend wird diese Werkzeugelektrode mit hoher Genauigkeit ausgeführt.
Als Hauptparameter, durch den die Arbeitsfähigkeit des Trennschnittes und die Güte der darauf ausgestanzten Teile bestimmt werden, dient die Paarungsgenauigkeit der formgebenden Flächen des Stempels und der Matrize. Der Begriff Paarungsgenauigkeit schliesst in sich die Gewährleistung des Sollmasses des Spiels zwischen den formgebenden Flächen des Stempels und der Matrize sowie die der hohen Genauigkeit der Spielgrösse am gesamten Paarungsumfang.
Die Grösse des Paarungsspiels hängt von der Dicke desjenigen Blechmaterials ab, für dessen Ausstanzen der herzustellende Trennschnitt bestimmt ist.
Bei elektroerosiver Formgebung von Paarungsteilen mit Hilfe eines Positiv-Negativ-Paares von Werkzeugelektroden ist die Grösse des Paarungsspiels in erster Linie auf die Differenz zwischen einem jeden Mass der formgebenden Fläche der Positiv-Werkzeugelektrode und dem entsprechenden Mass der geometrisch ähnlichen formgebenden Fläche der Negativ-Werkzeugelektrode zurückzuführen. Im weiteren wird der verständlicheren und einfacheren Darlegung halber die genannte Differenz als Differenz der Masse der Werkzeugelektroden des Negativ-Positiv-Paares bezeichnet.
Die Genauigkeit, mit der das Paarungsspiel ausgeführt ist, hängt von der Genauigkeit der geometrischen Ähnlichkeit der formgebenden Flächen der Werkzeugelektroden des Paares ab.
Beim Einsatz von Trennschnitten entsteht, wie die Praxis zeigt, in einigen Fällen die Notwendigkeit, die Austauschbarkeit von Stempeln und Matrizen mehrerer Trennschnitte unter Erhaltung der geforderten Paarungsgenauigkeit zu sichern, z. B. bei Reparatur des Trennschnittes infolge eines Bruchs der Paarungsteile oder wegen verschiedener Abnutzung derselben, wenn das eine Teil aus einer Hartlegierung und das andere Teil aus Werkzeugstahl hergestellt ist. Die Möglichkeit, in einem ähnlichen Fall nur ein Teil und nicht die ganze Paarung auszutauschen, vermindert den Arbeitsaufwand für die Herstellung und Reparatur des Trennschnittes.
Um die Austauschbarkeit mehrerer Stempel oder Matrizen, die mittels des Positiv-Negativ-Paares der Werkzeugelektroden bearbeitet sind, sicherzustellen, muss eine Möglichkeit gegeben werden, das ganze Los von Paarungsteilen des Trennschnittes mit Hilfe eines Positiv-Negativ-Paares von Werkzeugelektroden oder mehrerer Paare von Positivund Negativ-Werkzeugelektroden, die mit einer höheren Genauigkeit als die bei einem Paar ausgeführt sind, zu bearbeiten.
Somit muss man bei der Fertigung eines Positiv-Negativ Paares von Werkzeugelektroden, die bei der Fertigung von Paarungsteilen der Trennschnitte verwendet werden, eine vorgegebene Differenz zwischen den Massen der Werkzeugelektroden des Paares und ihre hohe Genauigkeit, die bei der Bearbeitung einer vorbestimmten Anzahl von Stempeln und Matrizen erhalten bleibt, gewährleisten.
Beim bekannten Verfahren ist diese Aufgabe zum Teil wie folgt gelöst:
Man fertigt in beliebiger Weise ein Vorgabeelement , d.h. eine Werkzeugelektrode, die zur elektroerosiven Bearbeitung der formgebenden Fläche eines der Paarungsteile des Trennschnittes, und zwar desjenigen bestimmt ist, bei dem die zu bearbeitende Fläche eine Aussenfläche ist, d.h.
eine solche beim Stempel. Die genannte Werkzeugelektrode wird als eine Platte gefertigt, die eine formgebende Innenfläche ausweist, 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 solche 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 eines Elektrodenabstandes bestimmt, der sich während der elektroerosiven Bearbeitung zwischen der formgebenden Fläche der bearbeitenden Elektrode und der durch diese Fläche bearbeitenden Fläche des Werkstückes der zweiten Elektrode bildet.
Durch Änderung der elektrischen Betriebsart der Bearbeitung wird der Elektrodenabstand geändert. Beim bekannten Verfahren ist es jedoch zur Sicherung einer hohen Genauigkeit und Bearbeitungsgüte der formgebenden Fläche der Negativ-Werkzeugelektrode zulässig, lediglich elektrische Betriebszustände des Schlichtens zu verwenden. Bei Änderung dieser Betriebszustände erfährt die Grösse des Elektrodenabstandes unbedeutende Änderung, die sich auf einige hundertstel Millimeter beschränken.
Infolgedessen kann das Positiv-Negativ-Paar der nach dem bekannten Verfahren hergestellten Werkzeugelektroden die Herstellung nur solcher Trennschnitte gewährleisten, bei denen die Sollgrösse des Paarungsspiels zwischen Stempel und Matrize einige hundertstel Millimeter übersteigt. Wie jedoch die Praxis der Herstellung von Trennschnitten zeigt, übersteigt in vielen Fällen die Sollgrösse des Paarungsspiels ein Zehntelmillimeter.
Somit sichert der Grenzwert der Differenz zwischen den Massen der Werkzeugelektroden des im bekannten Verfahren hergestellten Positiv-Negativ-Paars keinen genügend weiten Bereich für die Auswahl der Grösse des Paarungsspiels zwischen Stempel und Matrize des Trennschnittes.
Darüber hinaus findet bei elektroerosiver Fertigung der Negativ-Werkzeugelektrode mit Hilfe der Positiv-Werkzeugelektrode eine ungleichmässige und beträchtliche Abnutzung der formgebenden Fläche der letzteren statt, der 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 einer Verzerrung der Geometrie deren formgebender Fläche. Diese Verzerrungen werden auf der Fläche der Negativ-Werkzeugelektrode kopiert, was letzten Endes zur Verminderung der Paarungsgenauigkeit des Stempels und der Matrize führt.
Die Anwendung von verschiedenen Massnahmen, die auf die Behebung dieser Verzerrungen gerichtet sind, hat eine sprunghafte Vergrösserung des Arbeitsaufwandes für die Fertigung der Werkzeugelektroden des Paares zur Folge und garantiert in vielen Fällen nicht die erforderliche Paarungsgenauigkeit des Stempels und der Matrize.
Wegen erheblicher Abnutzung der Werkzeugelektroden ist es praktisch nicht möglich, unter Verwendung des bekannten Verfahrens Positiv- und Negativ-Werkzeugelektroden zu fertigen, die eine hohe Genauigkeit der Differenz ihrer Masse gewährleisten, die während der Bearbeitung einer erforderlichen Anzahl von austauschbaren Stempeln und Matrizen erhalten bleibt.
Es ist eine Einrichtung zur Fertigung von Werkzeugelektroden bekannt, die bei der elektroerosiven Bearbeitung von formgebenden Flächen des Stempels und der Matrizen für Trennschnitte verwendet werden. Die Einrichtung enthält ein Gehäuse, in dem eine abnehmbare Vorrichtung zur Aufnahme eines Werkzeuges und von Werkstücken für Werkzeugelektroden eines Negativ-Positiv-Paars eingebaut ist (N. K. Foteev Technologie der elektroerosiven Bearbei tung , M., Mashinostrojenie , 1980, S. 112). Auf dem Gehäuse dieser Einrichtung 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 Werkzeuges 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. Derartige konstruktive Merkmale besitzen die meisten bekannten Modelle von Kopier-Durchräummaschinen.
Diese Merkmale bedingen die Verwendung der bekannten Einrichtungen nur in Operationen der elektroerosiven Bearbeitung, für die anderen Bearbeitungsarten hingegen sind diese Einrichtungen praktisch nicht geeignet. Infolgedessen gestatten die bekannten Einrichtungen in vielen Fällen es nicht, Positiv- und Negativ-Werkzeugelektroden.zu fertigen, die eine vorbestimmte Differenz zwischen ihren Massen und eine hohe Genauigkeit dieser Differenz mit Möglichkeit der Beibehaltung dieser Genauigkeit bei Bearbeitung einer vorgegebenen Anzahl von Stempeln und Matrizen aufweisen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fertigung von Werkzeugelektroden für die elektroerosive Bearbeitung formgebender Flächen eines Stempels und einer Matrize von Trennschnitten und eine Einrichtung zur Durchführung desselben Verfahrens zu schaffen, welche die Fertigung von Positiv-Negativ-Paaren für Werkzeugelektroden ermöglichen, die eine vorgegebene Differenz ihrer Masse und deren hohe Genauigkeit aufweisen und es gestatten, die Genauigkeit der genannten Massdifferenz bei Bearbeitung einer vorausbestimmten Anzahl von Stempeln und Matrizen konstant zu halten.
Die gestellte Aufgabe wird mit dem Verfahren zur Fertigung von Werkzeugelektroden für die elektroerosive Bearbeitung formgebender Trennschnitt-Flächen eines Stempels und einer Matrize gelöst, welches die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist.
Diese Lösung ermöglicht den Verzicht auf die elektroerosive Bearbeitung bei der Fertigung der Werkzeugelektroden und damit die Vermeidung von mit der elektroerosiven Bearbeitung verbundenen Nachteilen. Die genannte Bearbeitung wird durch eine Art der mechanischen Kopierung ersetzt, die in Anwendung auf die gestellte Aufgabe weitgehendere technologische Möglichkeiten besitzt.
Das Hilfsteil wird als Vorgabeelement verwendet, deswegen werden bei dessen Herstellung keine besonderen Anforderungen an die Genauigkeit dessen formgebender Fläche gestellt. 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 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 - letzten Endes - der hohen Paarungsgenauigkeit des Stempels und der Matrize, weil man von einem Hilfsteil eine praktisch unbegrenzte Anzahl von identischen Abdrücken nehmen kann. Dabei ruft die Operation der Abdrucknahme keine Änderung der Abmessungen oder anderer Eigenschaften des Hilfsteils hervor.
Somit kann man mit Hilfe eines einzigen Hilfsteils und mehrerer Abdrücke desselben mindestens mehrere identische Paare von Werkzeugelektroden fertigen, die zur Herstellung mehrerer Paare von aneinander angepassten Teilen (Stempeln und Matrizen) bestimmt sind, die sich durch völlige Austauschbarkeit auszeichnen.
Dadurch, dass bei der Fertigung der Werkzeugelektroden eine mechanische Kopierung unter Verwendung von Relativbewegungen der Werkstücke der Werkzeugelektroden, des Hilfsteils und des Abdrucks und ein Schleifpulver verwendet werden, wird ermöglicht, durch eine in bestimmten Grenzen erfolgende Änderung kinematischer und dynamischer Parameter der Relativbewegung und der Korngrösse des Pulvers Werkzeugelektroden eines Positiv-Negativ Paares mit einem Grenzwert der Differenz zwischen ihren Massen zu fertigen, der einen genügend weitgehenden Bereich für die Auswahl der Grösse des Paarungsspiels zwischen Stempel und Matrize gewährleistet.
Es ist zweckmässig, den Abdruck der Fläche des Hilfsteils durch Begiessen dieser Fläche mit einer selbsterstarrenden Giessmasse zu nehmen, weil die Aufbereitung der Giessmasse und das Begiessen selbst und die Erstarrung der Giessmasse in technologischer Hinsicht ausreichend einfache und nichtarbeitsintensive Vorgänge sind.
Vorteilhaft ist, dass man als Werkstoff für das Werkstück der Werkzeugelektroden eine Kohle-Graphit-Zusammensetzung verwendet, weil sich dieses Material leicht bearbeiten lässt und daneben einen hohen Widerstand gegen elektroerosive Abnutzung leistet.
Bei der Fertigung der Werkzeugelektroden, die dünne Rippen, Stege und andere nichtsteife Elemente aufweisen, ist zweckmässig, dass sich die Relativbewegungen der Werkstücke der Werkzeugelektroden, des Abdrucks und des Hilfsteils aus einer Hin- und Herbewegung und einer Vorschubbewegung zusammensetzen. Dadurch wirkt die Schnittkraft nur längs dieser Elemente, d. h. in Richtung deren maximaler Steifigkeit. Dies macht es möglich, die Amplitude der Hin- und Herbewegung und die Vorschubkraft ohne Risiko eines Bruchs der genannten Elemente furchtlos zu ändern, um eine optimale Bearbeitungsleistung und die Sollmasse der formgebenden Fläche der Werkzeugelektrode sicherzustellen.
Sollten die Werkzeugelektroden als dünne Plättchen hergestellt werden, so ist es zweckmässig, dass sich die Relativbewegungen der Werkzeugelektroden, des Abdrucks und des Hilfsteils aus einer Orbitalbewegung und einer Vorschubbewegung zusammensetzen, weil in diesem Fall keine sprunghaften dynamischen Belastungen auftreten, die eine Biegung des Plättchens verursachen und öfters zum Bruch desselben führen könnten.
Bei der Bearbeitung von grossen Werkstücken der Werkzeugelektroden oder von Werkstücken mit einer grossen Zugabefläche ist zweckmässig, dass sich die Relativbewegungen der Werkstücke der Werkzeugelektroden, des Abdrucks und des Hilfsteils aus einer Hin- und Herbewegung, einer Orbitalbewegung und einer Vorschubbewegung zusammensetzen. Eine solche Lösung garantiert eine erhöhte Leistung der Bearbeitung dank besserer Verhältnisse für die Schnittarbeit und für das Entfernen von verbrauchten Produkten.
Die gestellte Aufgabe wird auch mit einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gelöst, welche die im Anspruch 7 aufgeführten Merkmale aufweist.
Dadurch, dass in der vorgeschlagenen Einrichtung ein Mittel, das den Werkstücken, dem Abdruck und dem Hilfsteil Relativbewegungen erteilt, und ein Mittel zur Sammlung von verbrauchtem Schleifpulver vorhanden sind, wird ermöglicht, die Werkstücke der Werkzeugelektroden durch Kopieren formgebender Flächen des Hilfsteils oder des Ab drucks auf diesem Werkstück mechanisch zu bearbeiten.
Dabei wird ermöglicht, Positiv-Negativ-Paare von Werkzeugelektroden mit einem Grenzwert der Differenz zwischen deren Massen zu fertigen, der einen genügend weitgehenden Bereich für die Auswahl der Grösse des Paarungsspiels zwischen Stempel und Matrize liefert. Die in der angemeldeten Einrichtung vorgesehene Vorrichtung zur Aufnahme der Werkstücke und der bearbeitenden Werkzeuge und zu deren präziser gegenseitiger Bewegung während der Bearbeitung gewährleistet in konstruktiver Hinsicht eine ausreichende Steifigkeit des gesamten Systems, und ihrerseits die Fertigung der Werkzeugelektroden mit hoher Genauigkeit garantiert.
Die mechanische Kopplung der Grundplatte mit der Traverse kann in Form von Führungssäulen, die in der Grundplatte festgemacht sind, Führungsbuchsen, die in der Traverse befestigt sind, und von zwischen den Säulen und den Buchsen angeordneten Kugeln, die in einem Käfig untergebracht sind, ausgebildet sein. Dies gewährleistet bei ausreichend einfacher Herstellung dieser Kopplung die Erfüllung notwendige Forderungen an die Vorrichtung hinsichtlich deren Genauigkeit, Steifigkeit und der Leichtbeweglichkeit der Traverse.
Es ist zweckdienlich, dass das Mittel zum Erteilen von Relativbewegungen eine Schwingungsquelle für die Traverse enthält, die mittels einer flexiblen Verbindung an ein Gegengewicht aufgehängt ist, das die Grösse der Vorschubkraft des bearbeitenden Werkzeuges in Richtung zum Werkstück ändert.
Durch eine solche Lösung werden die Führungen in der Vorrichtung zur Aufnahme von Werkstücken und Werkzeugen nur durch eine Vorschubkraft belastet, die längs der Achse der Führungen wirkt, was zur Verbesserung der Fertigungsgenauigkeit der Werkzeugelektroden beiträgt.
Es ist vorteilhaft, als Schwingungsquelle eine Niederfrequenzschwingungsquelle zu verwenden, was eine befriedigende Bearbeitung grosser Werkstücke der Werkzeugelektroden aus porösen Materialien, wie z. B. Kohle-Graphit Zusammensetzungen sichert. Das ist dadurch bedingt, dass mit der Erhöhung der Schwingfrequenz und der Vergrösserung der Abmessungen des schwingenden Werkstücks der Schwingungsabsorptionsfaktor für poröse Materialien zunimmt, was zur Verminderung der Bearbeitungsleistung führt.
Es ist zweckmässig, auf der Grundplatte oder auf der Traverse einen Orbitalbewegungsmechanismus anzuordnen, an dessen Spindel das Werkzeug oder ein Werkstück befestigt ist. Dadurch wird die Bearbeitung plattenförmiger Werkstücke der Werkzeugelektroden und eine ausreichend hohe Leistung des Prozesses bei der Bearbeitung grosser Werkstücke der Werkzeugelektroden oder von Werkstücken mit einer grossen Zugabefläche sichergestellt.
Es ist technologisch zweckmässig, das Mittel zur Sammlung von verbrauchtem Schleifpulver mit einem pneumatischen Absaugsystem in Verbindung zu setzen, das das verbrauchte Schleifpulver aus der Bearbeitungszone entfernt.
Dadurch werden die Bedingungen verbessert, unter denen das verbrauchte Schleifpulver in der Bearbeitungszone durch das dieser zugeführte Schleifpulver ersetzt werden, das der Bearbeitungszone zugeführt wird. Dies schliesst die Bildung von toten Zonen mit verbrauchtem Schleifpulver aus, die sich auf die Fertigungsgenauigkeit der Werkzeugelektroden negativ auswirken.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Werkzeugelektroden im Längsschnitt in Form eines Negativ-Positiv-Paares gemäss der Erfindung;
Fig. 2 die schematische Darstellung der Operation der Fertigung einer Negativ-Positiv-Paar Werkzeugelektrode mit Hilfe eines Hilfsteils, gemäss der Erfindung im Querschnitt;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Operation im Querschnitt bei welcher ein Abdruck eines Hilfsteils genommen wird, gemäss der Erfindung;
Fig. 4 die schematische Darstellung der Fertigung der anderen Werkzeugelektrode des Negativ-Positiv-Paares mit Hilfe des Abdrucks ebenfalls im Querschnitt;
Fig. 5 die schematische Darstellung einer Einrichtung zur Fertigung von Werkzeugelektroden für elektroerosive Bearbeitung in Gesamtansicht bzw. im Querschnitt;
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Fig. 6 einen Ausschnitt zu Fig. 5 mit einer Vorrichtung zur Aufnahme von Werkzeugelektroden und Werkstücken in Gesamtansicht bzw. im Querschnitt;
Fig. 7 dieselbe Vorrichtung in Gesamtansicht mit einem auf ihrer Grundplatte angeordneten Mechanismus zur Orbitalbewegung und
Fig. 8 dieselbe Vorrichtung in Gesamtansicht mit einem auf ihrer Traverse angeordneten Mechanismus zur Orbitalbewegung.
Das vorgeschlagene Verfahren zur Fertigung von Werkzeugelektroden für die elektroerosive Bearbeitung formgebender Trennschnitt-Flächen von Stempeln und Matrizen, bei welchem die Reihenfolge von technologischen Arbeitsgängen in Fig. 1, 2, 3, 4 schematisch dargestellt ist, besteht darin, dass man mittels eines Bearbeitungs-Werkzeuges Werkzeugelektroden 1 und 2 in Form eines Positiv-Negativ Paares fertigt. Die genannten Werkzeugelektroden 1 und 2 weisen Flächen 3 bzw. 4 auf deren Formen den jeweiligen Sollformen der formgebenden Flächen der Paarungsteile eines Trennschnittes, d. h. des Stempels und der Matrize (nicht gezeigt) geometrisch ähnlich sind.
Erfindungsgemäss nimmt man zur Fertigung einer Werkzeugelektrode 1 bzw. 2 (im konkreten Fall, wie in Fig. 2 gezeigt ist, zur Fertigung der Werkzeugelektrode 1) des genannten Paares als Bearbeitungs-Werkzeug ein Hilfsteil 5. Dieses Teil 5 weist eine formgebende Arbeitsfläche 6 auf deren Form der Form der vorausbestimmten formgebenden Fläche des Trennschnittes des Stempels bzw. der Matrize geometrisch ähnlich ist. Das Hilfsteil 5 kann zweierlei ausgeführt werden: entweder in Form eines Stabes mit äusserer Arbeitsfläche oder in Form einer Platte, deren Arbeitsfläche als durchgehender Hohlraum ausgebildet ist. Die Art der Ausführung des Hilfsteils 5 ist für das erfindungsgemässe Verfahren nicht von Bedeutung und wird nur durch die Bequemlichkeit der Herstellung bestimmt.
Als Hilfsteil 5 kann man einen Stempel, eine Matrize, einen Ausstosser oder einen Auswerfer verwenden, die früher für einen nach der Bauart und Zweckbestimmung ähnlichen Trennschnitt hergestellt worden sind.
Die Forderungen an die Fertigungsgenauigkeit des Hilfsteiles 5 sind nicht hoch und vergleichbar mit den Forderungen an das Teil, das auf dem herzustellenden Trennschnitt ausgestanzt wird.
Als Werkstoff für die Fertigung des Hilfsteils 5 verwendet man einen ausreichend harten Werkstoff, z. B. Stahl.
Darüber hinaus benutzt man bei der Fertigung der Werkzeugelektrode 1 ein Werkstück 7 dieser Werkzeugelektrode, welches ebenfalls in Form einer Platte oder eines Stabes ausgebildet sein kann.
Um die Fertigungszeit der Werkzeugelektrode zu verkürzen, ist es zweckmässig, die Grobbearbeitung des Werkstücks, z. B. durch Fräsen durchzuführen, wobei eine Bearbeitungszugabe in der Grössenordnung von einigen Zehntelmillimeter bis mehreren Millimetern bestehen bleibt. Die technologiegerechtesten Werkstoffe zur Fertigung von Werkzeugelektroden nach dem erfindungsgemässen Verfah ren sind Kohle-Graphit-Zusammensetzungen, die gleichzeitig ausgezeichnete elektroerosive Eigenschaften aufweisen.
Über befriedigende technologische Eigenschaften verfügen auch verschiedene pulverförmige Kupfer-Graphit-Zusammensetzungen.
Dem erfindungsgemässen Verfahren entsprechend werden anschliessend dem Werkstück 7 und dem Hilfsteil 5 Relativbewegungen erteilt, die zueinander entgegengesetzt gerichtet sind.
Zur Fertigung der anderen Werkzeugelektrode 2 des Paares nimmt man einen Abdruck 8 der Fläche 6 des Hilfsteils 5 (Fig. 3), welcher ebenfalls ein Bearbeitungswerkzeug darstellt. Für den Abdruck 8 können viele metallische und nichtmetallische Materialien benutzt werden, die eine ausreichende Härte aufweisen und die Fähigkeit besitzen, einen Abdruck einer betreffenden Fläche exakt zu nehmen. Zu diesem Zwecke eignen sich am besten selbsthärtende Zusammensetzungen, z. B. auf der Basis von Epoxidharzen. Die Abdrucknahme unter Verwendung dieser Materialien ruft keine Änderungen der Masse oder anderer Eigenschaften des Hilfsteils hervor. Daher kann man von einem Hilfsteil eine praktisch unbegrenzte Anzahl von Abdrücken nehmen.
Die technologischen Besonderheiten der Fertigung von Abdrücken sind ausführlich in den Nachschlagwerken und Informationsdruckschriften dargelegt und sind dem Fachmann gut bekannt, deswegen wird auf ihre ausführliche Behandlung nicht eingegangen.
Zur Fertigung der Werkzeugelektrode 2 benutzt man ein Werkstück 9 (Fig. 4) der Werkzeugelektrode 2. Diesem Werkstück 9 und dem Abdruck 8 erteilt man Relativbewegungen, die zueinander entgegengesetzt gerichtet sind.
Während der Relativbewegungen der beiden Werkstücke 7 und 9, des Hilfsteils 5 und des Abdrucks 8 wird den zu bearbeitenden Flächen 10 (Fig. 10) bnv. 11 (Fig. 4) der Werkstücke 7 und 9 ein Schleifpulver 12 (Fig. 2) zugeführt.
Bei der Fertigung von solchen Werkzeugelektroden 1 und 2, die dünne Rippen, Stege und andere nicht steife Elemente aufweisen, setzen sich diese Bewegungen aus einer Hin- und Herbewegung und einer Vorschubbewegung zusammen, die zueinander entgegengesetzt gerichtet sind und parallel verlaufen. Bei der Fertigung von Werkzeugelektroden 1 und 2 in Form von dünnen Plättchen setzen sich diese Bewegungen aus einer Vorschubbewegung und einer Orbitalbewegung zusammen, wobei die letztere in einer Ebene senkrecht zur Vorschubrichtung erfolgt. Bei der Bearbeitung von grossen Werkstücken oder von Werkstücken mit grosser Zugabefläche setzen sich die Relativbewegungen derselben aus der Summe der aufgezählten Bewegungen zusammen.
Welchem der Teile - dem Werkstück oder dem Hilfsteil welche der Bewegungen erteilt wird, ist nicht von wesentlicher Bedeutung und wird im konkreten Fall durch technologische Bequemlichkeit bestimmt.
Während der Bearbeitung verbleiben zwischen der formgebenden Fläche 6 des Hilfsteils 5 und der durch dieses gebildeten Fläche 10 bzw. 11 der Werkzeugelektroden 1 bzw. 2
Spielräume 13 und 14, die eine bestimmte und am Bearbei tungsumfang gleiche Grösse haben. Diese Spielräume be stimmen diejenigen Differenz zwischen den Abmessungen der Werkzeugelektroden des Paares, von der die Grösse des
Spiels zwischen einem Stempel- und Matrizenpaar abhängt.
Zur Sicherung des erforderlichen Spielraumes wird bei der
Fertigung der Werkzeugelektrode eine Bearbeitungsart an gewendet, welche im allgemeinen folgende veränderbare Pa rameter einschliesst: Wert der Amplitude der Hin- und Her bewegung und der Orbitalbewegung, Korngrösse des
Schleifpulvers und Vorschubkraft. Zwischen der Vorschub kraft und der Grösse des Spielraumes besteht eine umge kehrt proportionale Abhängigkeit, während die übrigen Parameter in einer direkt proportionalen Beziehung zur Grösse des Spielraumes stehen.
Das vorgeschlagene Verfahren zur Fertigung von Werkzeugelektroden für elektroerosive Bearbeitung formgebender Trennschicht-Flächen eines Stempels und einer Matrize wird mit Hilfe einer Einrichtung nach Fig. 5 durchgeführt.
Die vorgeschlagene Einrichtung enthält ein Gehäuse 15 (Fig. 5), mit einer abnehmbaren Vorrichtung 16 zur Aufnahme von Werkzeugen bzw. Werkstücken der Werkzeugelektroden 1 bzw. 2 eines Positiv-Negativ-Paares.
Das Gehäuse 15 der Einrichtung ist mit einem Boden 15' und mit einer Tragplatte 15" ausgerüstet, ist hohl ausgebildet und als eine Schweisskonstruktion ausgeführt. Je nach den konkreten Verhältnissen für die Fertigung und den Betrieb der Einrichtung kann das Gehäuse 15 in konstruktiver und technologischer Hinsicht anders, z. B. als Tisch ausgebildet und gegossen usw. ausgeführt sein.
Erfindungsgemäss enthält die Vorrichtung 16 eine Grundplatte 17 (Fig. 6), die auf der Tragplatte 15" des Gehäuses 15 angeordnet ist, sowie eine Traverse 18, wobei die Grundplatte 17 und die Traverse 18 so miteinander mechanisch verbunden sind, dass sie einander gegenüber bewegen können.
Wie aus der Fig. 6 hervorgeht, enthält die Vorrichtung 16 auch Bauelemente 19 und 20 zur Ausrichtung und Befestigung der Werkstücke 7 und 9 und der Werkzeuge, von denen das eine das Hilfsteil 5 ist und das andere einen Abdruck 8 des letzteren darstellt. Je nach der konstruktiven Ausführung der Bauelemente 19 und 20 kann die Ausrichtung mechanisch und von Hand vorgenommen werden.
Auf dem Gehäuse 15 sind ferner Mittel 21 zum Bewegen des Werkstücks 7 und des Hilfsteils 5 relativ zueinander vorhanden, durch welche die genannten Teile gegenläufig bewegt werden. Dem Werkstück 9 und dem Abdruck 8 werden ähnliche Bewegungen erteilt.
Die Einrichtung enthält auch einen oder mehrere Mechanismen zur Zuführung von Schleifpulver zu den zu bearbeitenden Flächen beider Werkstücke und ein Mittel 23 zur Sammlung von verbrauchtem Schleifpulver.
Die Bauelemente 19 und 20 zur Ausrichtung und Befestigung von Werkzeugen und Werkstücken sind als Spannelemente ausgebildet, die ihrerseits an der Grundplatte 17 und der Traverse 18 befestigt sind. Diese Bauelemente können beliebig gestattet sein, so dass dabei eine ausreichende Steifigkeit und Sicherheit der Befestigung der Werkstücke und Werkzeuge in der Vorrichtung 16 und deren gegenseitige Ausrichtung erreicht wird die im Laufe der Fertigung der Elektroden das Entfernen des Zugabematerials von den Werkstücken auf dem gesamten Bearbeitungsumfang ge währleistet.
Die mechanische Kopplung der Grundplatte 17 und der Traverse 18 erfolgt durch in der Grundplatte 17 festgemachten Führungssäulen 24, die in Führungsbuchsen 25 der Traverse 18 gelagert sind. Die Führungsbuchsen 25 weisen Kugeln 26 auf, die zwischen den Säulen 24 und Buchsen 25 angeordnet und in Käfigen 27 untergebracht sind.
In der Vorrichtung 16 kann eine beliebige andere Führung vorhanden sein, die die Traverse 18 und die Grundplatte 17 direkt oder mittelbar verbindet, z. B. über das Gehäuse
15 der Einrichtung, das eine ausreichende Steifigkeit, Bewegungsgenauigkeit und Leichtbeweglichkeit gewährleistet.
Im Oberteil des Gehäuses 15 ist ein Mechanismus 22 (Fig. 5) zur Zuführung von Schleifpulver 12 befestigt. Dieser Mechanismus enthält einen Schleifpulver-Behälter 28, einen Zuteiler 29, durch den die Schleifpulverdurchsatzmenge geregelt wird, und eine biegsame Rohrleitung 30, die zur Zuführung von Schleifpulver an die Bearbeitungszone durch
Selbstfluss dient. Zu diesem Zwecke könnten auch andere Vorrichtungen verwendet werden, z. B. mit zwangsläufiger Zuführung von Schleifpulver.
Zur Sammlung von verbrauchtem Schleifpulver 12 dient der Bunker 31, der im unteren Teil des Gehäuses 15 angeordnet ist und über eine Rohrleitung 32 mit der Grundplatte 17 der Vorrichtung 16 in Verbindung steht. Die Rohrleitung 32 wird mit der Bearbeitungszone über einen Kanal 33 verbunden, der in der Grundplatte vorgesehen ist.
Das Mittel 21 zum Erteilen von Relativbewegungen enthält eine Schwingungsquelle 34 für die Traverse 18, die mittels einer nachgiebigen Verbindung 35 und Rollen 36 an ein Gegengewicht 37 aufgehängt ist, durch das die Grösse der Vorschubkraft des Werkzeuges in Richtung zum Werkstück geändert wird. Die Masse des Gegengewichtes 37 wird durch Zugabe oder Abnehmen von zusätzlichen Gewichten 38 reguliert. Die Vorschubkraft wird bestimmt durch die Differenz zwischen der Masse des Gegengewichtes 37 mit zusätzlichen Gewichten 38 und der Masse der Schwingungsquelle 34, zusammengebaut mit der Traverse 18, an der das Werkstück 7 bzw. 9 oder das Werkzeug 5 bzw. 8 befestigt sind.
Dabei erfolgt die Verschiebung der Traverse 18 unter der Wirkung der Vorschubkraft in Abhängigkeit davon, wie der Werkstoff des Werkstückes während dessen Bearbeitung entfernt wird. Bei der vorgeschlagenen Einrichtung ist die Verwendung von anderen Systemen zur Erzeugung der Vorschubkraft möglich, die sowohl abhängig als auch selbständig sein können.
Als Schwingungsquelle 34 dient eine Widerfrequenzschwingungsquelle in der Form eines elektromagnetischen Schwingers, dessen bewegliches Teil 39 mit einer Frequenz von 100 Zh schwingt und der die Möglichkeit bietet, die Schwingungsamplitude von Null bis auf 1 mm zu ändern. Im allgemeinen ist die Verwendung einer beliebigen Schwingungsquelle zulässig, die eine Schwingungsfrequenz bis 2 kHz erzeugt und die Regelung der Grösse der Schwingungsamplitude in den angegebenen Grenzen ermöglicht.
Dabei ist es notwendig, dass die Masse des unbeweglichen Teils 40 der Schwingungsquelle 34 die Massensumme ihres beweglichen Teils 39, der Traverse 18 und des Werkstückes 7 bzw. 9 oder des Werkzeuges 5 bzw. 8 übersteigt, die an der Traverse 18 befestigt sind.
Falls das Werkstück oder das Werkzeug eine Orbitalbewegung ausführen sollte, so wird auf der Grundplatte 17 (Fig. 7) der Vorrichtung 16 ein Mechanismus 41 (Fig. 8) zur Orbitalbewegung montiert, an dessen Spindel 42 das Werkzeug 5 bzw. 8 oder das Werkstück 7 bzw. 9 befestigt ist. Der Orbitalbewegungsmechanismus kann beliebig gestaltet sein, sofern eine ausreichende Beständigkeit gegen Schwingungsbelastungen und Schutz gegen Staub gewährleistet ist.
Zur Entfernung des verbrauchten Schleifpulvers ist das Mittel 23 (Fig. 5) mit einer Rohrleitung 43 verbunden, die mit einem Ventil 44 mit einem äusseren pneumatischen Absaugsystem versehen ist.
Will man kleine Werkzeugelektroden unter Zuhilfenahme einer Orbitalbewegung fertigen, besteht die Gefahr, dass durch die Anordnung des Orbitalbewegungsmechanismus 41 auf der Grundplatte 17 der Vorrichtung 16 die Verbindung der Bearbeitungszone mit dem Mittel 23 zur Sammlung von verbrauchtem Schleifpulver erschwert wird. Um dies zu vermeiden, wird der Mechanismus 41 (Fig. 8) auf der Traverse
18 der Vorrichtung 16' montiert, während die Werkstücke 7 bzw. 9 oder die Werkzeuge 5 bzw. 8 an der Spindel 42 des genannten Mechanismus befestigt werden.
Wird die Bearbeitung unter Zuhilfenahme einer Orbitalbewegung vorgenommen, dann wird vor dem Festspannen der Werkstücke 7 bzw. 9 oder der Werkzeuge 5 bzw. 9 der Orbitalbewegungsmechanismus 41 auf der Grundplatte 17 oder auf der Traverse 18 der Vorrichtung montiert, während die Werkstücke 7 bzw. 9 oder die Werkzeuge 5 bzw. 8 an der Spindel 42 des Mechanismus 41 befestigt werden.
Die Vorbereitung zur Einrichtung auf den Betrieb und die Wirkungsweise derselben wird nachfolgend erklärt.
Das Werkzeug 5 wird entweder mit Hilfe der Elemente 19 auf der Traverse 18 oder mit Hilfe der Elemente 20 auf der Grundplatte 17 der Vorrichtung 16 befestigt. Das Werkstück 7 der Elektrode 1 wird mittels der frei gebliebenen Elemente 19 bzw. 20 gegenüber dem Werkzeug 5 festgemacht.
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 stabförmige Werkzeuge oder Werkstücke befestigt, welche eine äussere Arbeitsfläche bzw.
eine zu bearbeitende Fläche besitzen. Nachher werden das Werkzeug und das Werkstück gegenseitig ausgerichtet, so dass eine Uberdeckung der Werkstückzugabe durch die Stirnfläche des Werkzeuges am gesamten Bearbeitungsumfang gewährleistet wird. In dieser Lage werden das Werkzeug und das Werkstück auf der Traverse 18 und der Grundplatte 17 sicher befestigt.
Durch die Verwendung einer erforderlichen Anzahl zusätzlicher Gewichte 38 wird eine gewünschte Vorschubkraft eingestellt. Die Traverse 18 wird dabei in Richtung zur Grundplatte 17 verschoben, bis sich das Werkzeug gegen das Werkstück abstützt.
Anschliessend wird in der Schwingungsquelle 34 eine erforderliche Schwingungsamplitude eingestellt.
Die biegsamen Rohrleitungen 30 werden derart gebogen, dass am gesamten Bearbeitungsumfang eine gleichmässige Zuführung von Schleifpulver 12 gewährleistet ist, wobei die Behälter 28 mit einem Schleifpulver 12 erforderlicher Korngrösse gefüllt werden. Die Zuteiler 29 müssen sich dabei in einer Stellung befinden, bei der die Zuführung von Schleifpulver völlig aufhört, d. h. bei der die Zuteiler geschlossen sind.
Danach wird die Schwingungsquelle 34 eingeschaltet und die Zuteiler 29 sowie das Ventil 44 geöffnet, so dass eine pneumatische Absaugung erfolgt.
Durch Betätigung des Zuteilers 29 und des Ventils 44 wird eine optimale Betriebsweise für die Zuführung von Schleifpulver zur Bearbeitungszone und für das Entfernen von verbrauchtem Schleifpulver aus dieser Zone erreicht.
Während des Bearbeitungsvorganges wird das Schleifpulver 12 aus den Behältern 28 über die Zuteiler 29 und Rohrleitungen 30 zur Bearbeitungszone durch Selbstfluss zugeführt, wo es zwischen die sich zusammenstossenden und reibenden Flächen des Werkzeuges 5 und des Werkstückes 7 gerät, wodurch das letztere bearbeitet wird. Dann wird das Schleifpulver 12 zusammen mit während der Bearbeitung entstehenden staubförmigen Produkten in den Bunker 31 geleitet. Das Schleifpulver 12 schlägt sich im Bunker 31 nieder, während die staubförmigen Produkte über die Rohrleitung 43 in das äussere pneumatische Absaugsystem entfernt werden. Im Masse, wie die Zugabe des Werkstückes abgeschliffen wird, findet eine gegenseitige Durchdringung des Werkzeuges und des Werkstückes statt.
Die Bearbeitung ist abgeschlossen, wenn das Werkzeug und das Werkstück ineinander vollständig oder, falls notwendig, bis in eine vorgegebene Tiefe durchgedrungen sind.
Die so gefertigte eine Werkzeugelektrode wird von der Vorrichtung 16 abgespannt.
Das vorgeschlagene Verfahren zur Fertigung eines Positiv-Negativ-Paares von Werkzeugelektroden für elektroerosive Bearbeitung aneinander angepasster Flächen von Stempeln und Matrizen für Trennschnitte und die Einrichtung zu seiner Durchführung bieten die Möglichkeit, Trennschnitte mit Spiel in den Grenzen von Null bis einigen Zehntel-Milli metern herzustellen, so dass praktisch alle Stanzwerkzeuge umfasst werden, die in der Praxis zum Einsatz kommen.
Hierbei wird eine hohe Genauigkeit der geometrischen Ähnlichkeit der formgebenden Flächen der Positiv- und Negativ Werkzeugelektroden erzielt und die Möglichkeit gegeben, eine beträchtliche Anzahl von identischen Werkzeugelektroden zu fertigen, die die Bearbeitung einer vorgegebenen Anzahl von Paarungsteilen der Trennschnitte unter Gewährleistung deren vollständiger Austauschbarkeit sicherstellen.
Das Verfahren ist im Vergleich mit den bekannten vorteilhafter, unterscheidet sich davon durch einen erheblich verminderten Arbeitsaufwand, wobei sich die Einrichtung zu seiner Durchführung viel einfacher herstellen und betreiben lässt als die zur Fertigung von ähnlichen Werkzeugelektroden verwendeten Elektroerosionsmaschinen. Die Fertigung von Werkzeugelektroden nach dem vorgeschlagenen Verfahren kann von einem wenigqualifizierten Arbeiter durchgeführt werden.
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PATENT CLAIMS
1. Method for the production of tool electrodes (1, 2) for electroerosive machining of shaping cut surfaces of a stamp and a die, in which the tool electrodes (1, 2) in the form of a positive-negative pair and with surfaces (3, 4 ) are manufactured, the shapes of which are geometrically similar to the respective desired shapes of the shaping surfaces of the stamp and the die, characterized in that the manufacture of one of the tool electrodes (1 or 2) of the pair serves as a processing tool as an auxiliary part (5) which has a surface (6 ), the shape of which corresponds to the shape of the predetermined shaping surface of the stamp or is geometrically similar to the die, and that a workpiece (7 or 9) for this tool electrode (1 or 2) is used and this workpiece (7 or
9) and the auxiliary part (5) are given relative movements which are directed in opposite directions to one another, with the other tool electrode (1 or 2) of the pair as a workpiece to be machined an impression is taken from said surface (6) of the auxiliary part (5) and a workpiece (7 bnv. 9) of the other tool electrode (1 or 2) is used, after which this workpiece (7 or 9) and the imprint (8) are given relative movements which are directed in opposite directions to one another, with a grinding powder (12) being supplied to the surfaces (10, 11) of the two workpieces (7, 9) to be machined in the course of the relative movements.
2nd A method according to claim 1, characterized in that the impression (8) of the surface (6) of the auxiliary part (5) is made by pouring this surface (6) with a self-solidifying casting compound.
3rd A method according to claim 1, characterized in that a carbon-graphite composition is used as the material for the workpieces (7, 9) of the tool electrodes (1, 2).
4th A method according to claim 1, characterized in that the relative movements of the workpieces (7, 9) of the tool electrodes (1, 2), the impression (8) and the auxiliary part (5) consist of a back and forth movement and a feed movement.
5. A method according to claim 1, characterized in that the relative movements of the workpieces (7, 9) of the tool electrodes (1, 2), the impression (8) and the auxiliary part (5) consist of an orbital movement and a feed movement.
6. A method according to claim 1, characterized in that the relative movements of the workpieces (7, 9) of the tool electrodes (1, 2), the impression (8) and the auxiliary part (5) consist of a back and forth movement, an orbital movement and a feed movement .
7. Device for carrying out the method according to claim 1, in the housing (15) of which a removable device (16) for receiving the machining tools and the workpieces (7, 9) of the tool electrodes (1, 2), the positive-negative pair of which is mounted , characterized in that the device (16) for receiving the tools to be machined (5, 8) and the workpieces (7, 9) contains a base plate (17) arranged on the housing (15) and a traverse (18) which are mechanically coupled to each other so that they can be moved in opposite directions, and have components (19, 20) for aligning and fastening the workpieces (7, 9) and the tools to be machined, one of which is the auxiliary part (5) and that another represents an imprint (8) of the same,
and that the device - housed in the housing (15) - comprises a means (21) which gives the one workpiece (7) and the auxiliary part (5), the other workpiece (9) and the impression (8) relative movements, in pairs are directed in opposite directions, and that a mechanism (22) for feeding the grinding powder (12) to the surfaces (10, 11) of the two workpieces (7, 9) to be machined and a means (23) for collecting used grinding powder (12) available.
8th. Device according to claim 7, characterized in that the mechanical coupling of the base plate (17) to the cross member (18) takes the form of guide columns (24) which are fixed in the base plate and have guide bushes (25) which are in the cross member ( 18) are fastened, balls (26) being arranged between the columns (24) and bushings (25) and being accommodated in a cage (27).
9. Device according to claim 7, characterized in that the means (21) for issuing relative movements contains a vibration source (34) for the crossmember (18), which is suspended by means of a flexible connection (35) from a counterweight (37) which the The size of the feed force of the machining tool (5, 8) changes in the direction of the workpiece (7, 9).
10th Device according to claim 9, characterized in that a low-frequency vibration source is present as the vibration source (34).
11. Device according to claim 7, characterized in that an orbital movement mechanism (41) is arranged on the base plate (17) or on the crossmember (18), on the spindle (42) of which the machining tool (5 or 8) or the workpiece (7 or 9) is attached.
12. Device according to claim 7, characterized in that the means (23) for collecting used grinding powder (12) is connected to a pneumatic suction system which effects the removal of used grinding powder (12) from the processing zone.
The present invention relates to electroerosive metalworking and relates to a method for producing tool electrodes for the electroerosive machining of shaping cut surfaces of a punch and a die and to a device for carrying out this method.
The invention can be used with great success for the production of shaping surfaces of mating parts, in particular for the production of shaping surfaces of a stamp and a die for separating cuts, mutually adapted surfaces of different connections, in particular spline, spline and involute connections.
A method for producing tool electrodes for the electroerosive machining of shaping surfaces of a stamp and a die for separating cuts is known, in which the machining of these tool electrodes in the form of their positive-negative pairs is provided by means of a machining tool, which have the surfaces and their shapes geometrically the respective target shapes of the shaping surfaces of the stamp and the die are similar.
(N. K. Foteev electroerosive machining technology, M. , Mashinostrojenie 1980, p. 137).
When producing the stamp and the die for a separating cut, one of the tool electrodes of the pair represents a default element with features that ensure a required shape and dimensions for the workpiece punched out by the separating cut. This tool electrode is manufactured with a low accuracy. The other tool electrode has features.
which for the target size of the game between stamp and
Are decisive and ensure that the required accuracy is maintained. Accordingly, this tool electrode is made with high accuracy.
The main parameter used to determine the working ability of the separating cut and the quality of the parts punched out on it is the mating accuracy of the shaping surfaces of the stamp and the die. The term pairing accuracy includes the guarantee of the target dimension of the play between the shaping surfaces of the stamp and the die, as well as the high accuracy of the game size over the entire pairing range.
The size of the pairing game depends on the thickness of the sheet material for which the cut to be produced is intended to be cut.
In the case of electroerosive shaping of mating parts with the aid of a positive-negative pair of tool electrodes, the size of the mating play is primarily due to the difference between each dimension of the shaping surface of the positive tool electrode and the corresponding dimension of the geometrically similar shaping surface of the negative tool electrode attributed. For the sake of clarity and simplification, the difference mentioned is referred to below as the difference in the mass of the tool electrodes of the negative-positive pair.
The accuracy with which the pairing game is carried out depends on the accuracy of the geometric similarity of the shaping surfaces of the tool electrodes of the pair.
When using separating cuts, as practice shows, there is a need in some cases to ensure the interchangeability of punches and matrices of several separating cuts while maintaining the required pairing accuracy, e.g. B. repair of the separating cut as a result of a break in the mating parts or due to various wear and tear of the same, if one part is made of a hard alloy and the other part is made of tool steel. The possibility of exchanging only a part and not the entire pairing in a similar case reduces the workload for the production and repair of the separating cut.
In order to ensure the interchangeability of several punches or matrices, which are processed by means of the positive-negative pair of the tool electrodes, a possibility must be given to use a positive-negative pair of tool electrodes or several pairs of the whole lot of mating parts of the separating cut To process positive and negative tool electrodes, which are carried out with a higher accuracy than that of a pair.
Thus, in the manufacture of a positive-negative pair of tool electrodes used in the manufacture of mating parts of the cutting cuts, there must be a predetermined difference between the masses of the tool electrodes of the pair and their high accuracy, which is required when machining a predetermined number of stamps and Matrices preserved, ensure.
In the known method, this task is partly solved as follows:
A default element is manufactured in any way. H. a tool electrode, which is intended for the electroerosive machining of the shaping surface of one of the mating parts of the separating cut, namely that in which the surface to be machined is an outer surface, i. H.
one at the stamp. The tool electrode mentioned is manufactured as a plate which has a shaping inner surface, i. H. has a continuous cavity that is geometrically similar to the predetermined areas of the mating parts. Then you use this tool electrode to carry out the electroerosive machining of the surface of the second tool electrode. This surface is geometrically similar to the shaping surface of the first electrode, but represents a negative thereof. In this way, the second tool electrode takes the form of a rod with a shaping outer surface.
The difference between the masses of the tool electrodes of the pair produced is determined by the size of an electrode spacing that is formed during the electroerosive machining between the shaping surface of the machining electrode and the surface of the workpiece of the second electrode that is machined through this surface.
The electrode spacing is changed by changing the electrical operating mode of the machining. In the known method, however, in order to ensure high accuracy and machining quality of the shaping surface of the negative tool electrode, it is permissible to use only electrical operating states of the finishing. When these operating conditions change, the size of the electrode spacing changes insignificantly, which is limited to a few hundredths of a millimeter.
As a result, the positive-negative pair of the tool electrodes produced according to the known method can ensure the production of only those separating cuts in which the nominal size of the pairing play between the punch and the die exceeds a few hundredths of a millimeter. However, as the practice of making separating cuts shows, in many cases the target size of the pairing game exceeds a tenth of a millimeter.
The limit value of the difference between the masses of the tool electrodes of the positive-negative pair produced in the known method thus does not ensure a sufficiently wide range for the selection of the size of the pairing play between the punch and the die of the separating cut.
In addition, in the case of electroerosive production of the negative tool electrode with the aid of the positive tool electrode, there is an uneven and considerable wear on the shaping surface of the latter, which is due to the fact that the two tool electrodes are made of materials which have approximately the same resistance to electroerosive wear exhibit. The wear of the positive tool electrode leads to a distortion of the geometry of its shaping surface. These distortions are copied onto the surface of the negative tool electrode, which ultimately leads to a reduction in the mating accuracy of the punch and the die.
The use of various measures aimed at eliminating these distortions leads to a sudden increase in the workload for the production of the tool electrodes of the pair and in many cases does not guarantee the required accuracy of pairing the stamp and the die.
Because of the considerable wear of the tool electrodes, it is practically not possible to produce positive and negative tool electrodes using the known method, which ensure a high accuracy of the difference in their mass, which is retained during the machining of a required number of exchangeable punches and dies.
A device for the production of tool electrodes is known which is used in the electroerosive machining of shaping surfaces of the stamp and the dies for separating cuts. The device contains a housing in which a removable device for holding a tool and workpieces for tool electrodes of a negative-positive pair is installed (N. K. Foteev technology of electroerosive machining, M. , Mashinostrojenie, 1980, p. 112). A bath for dielectric liquid is arranged on the housing of this device. A machine table is housed in the bathroom. A mechanism for regulating the electrode spacing, which is provided with a movable spindle, is attached to the housing of the device.
The device for holding a tool and workpieces for the tool electrodes consists of two parts. One part is placed on the machine table and the other part is attached to the spindle of the mechanism for regulating the electrode spacing. Most of the known models of copy-broaching machines have such design features.
These features require the use of the known devices only in electroerosive machining operations, but these devices are practically unsuitable for the other types of machining. As a result, in many cases the known devices do not allow positive and negative tool electrodes. to produce, which have a predetermined difference between their masses and a high accuracy of this difference with the possibility of maintaining this accuracy when machining a predetermined number of stamps and dies.
The present invention has for its object to provide a method for producing tool electrodes for the electroerosive machining of shaping surfaces of a stamp and a die of separating cuts and a device for carrying out the same method, which enable the production of positive-negative pairs for tool electrodes, which have a predetermined difference in their mass and their high accuracy and make it possible to keep the accuracy of the said difference in size constant when processing a predetermined number of stamps and dies.
The object is achieved with the method for producing tool electrodes for the electroerosive machining of shaping cut surfaces of a punch and a die, which has the features listed in claim 1.
This solution makes it possible to dispense with electroerosive machining in the manufacture of the tool electrodes and thus to avoid disadvantages associated with electroerosive machining. The processing mentioned is replaced by a type of mechanical copying which, when applied to the task at hand, has broader technological possibilities.
The auxiliary part is used as a default element, which is why there are no special requirements for the accuracy of the shape of its surface during its manufacture. By means of the auxiliary part, which consists of a relatively hard material, for. B. made of steel, depending on the combination of mechanical material properties of the auxiliary part and the workpiece of the tool electrode, a few to several dozen identical tool electrodes can be produced. The imprint of the surface of the auxiliary part practically represents an identical negative copy of the shaping surface of the auxiliary part.
This ensures a high accuracy of the geometric similarity of the surfaces mentioned and is a prerequisite for ensuring the high accuracy of the geometric similarity of the shaping surfaces of the positive-negative pair of the tool electrodes and - in the end - the high pairing accuracy of the punch and the die because one can take a practically unlimited number of identical impressions from an auxiliary part. The operation of taking impressions does not change the dimensions or other properties of the auxiliary part.
Thus, with the help of a single auxiliary part and several impressions of the same, at least several identical pairs of tool electrodes can be produced, which are intended for the production of several pairs of mutually adapted parts (stamps and dies) which are characterized by complete interchangeability.
The fact that mechanical copying using relative movements of the workpieces of the tool electrodes, the auxiliary part and the impression and a grinding powder are used in the manufacture of the tool electrodes makes it possible to change the kinematic and dynamic parameters of the relative movement and the grain size within certain limits of the powder to produce tool electrodes of a positive-negative pair with a limit value of the difference between their masses, which ensures a sufficiently extensive range for the selection of the size of the pairing play between the punch and the die.
It is advisable to take the impression of the surface of the auxiliary part by pouring this surface onto a self-solidifying casting compound, because the preparation of the casting compound and the pouring itself and the solidification of the casting compound are technically sufficiently simple and not labor-intensive processes.
It is advantageous that a carbon-graphite composition is used as the material for the workpiece of the tool electrodes, because this material is easy to machine and also offers high resistance to electroerosive wear.
When manufacturing the tool electrodes, which have thin ribs, webs and other non-rigid elements, it is expedient that the relative movements of the workpieces of the tool electrodes, the impression and the auxiliary part are composed of a back and forth movement and a feed movement. As a result, the cutting force only acts along these elements, i.e. H. towards their maximum rigidity. This makes it possible to fearlessly change the amplitude of the back and forth movement and the feed force without risk of breakage of the elements mentioned, in order to ensure optimum machining performance and the desired mass of the shaping surface of the tool electrode.
If the tool electrodes are manufactured as thin platelets, it is advisable that the relative movements of the tool electrodes, the impression and the auxiliary part consist of an orbital movement and a feed movement, because in this case there are no sudden dynamic loads that cause the platelet to bend and could often break it.
When machining large workpieces of the tool electrodes or workpieces with a large addition area, it is expedient that the relative movements of the workpieces of the tool electrodes, the impression and the auxiliary part are composed of a back and forth movement, an orbital movement and a feed movement. Such a solution guarantees increased processing performance thanks to better conditions for cutting work and for removing used products.
The stated object is also achieved with a device for carrying out the method, which has the features listed in claim 7.
The fact that in the proposed device a means that gives the workpieces, the impression and the auxiliary part relative movements, and a means for collecting used abrasive powder is possible, the workpieces of the tool electrodes by copying shaping surfaces of the auxiliary part or from the impression machinable on this workpiece.
This makes it possible to produce positive-negative pairs of tool electrodes with a limit value for the difference between their masses, which provides a sufficiently extensive range for the selection of the size of the pairing play between the punch and the die. The device provided in the registered device for receiving the workpieces and the processing tools and for their precise mutual movement during processing ensures, from a design point of view, sufficient rigidity of the entire system, and in turn guarantees the manufacture of the tool electrodes with high accuracy.
The mechanical coupling of the base plate to the crossmember can take the form of guide columns which are fixed in the baseplate, guide bushes which are fastened in the crossbar and balls which are arranged between the columns and the bushings and are accommodated in a cage . With sufficiently simple manufacture of this coupling, this ensures that the device meets the necessary requirements with regard to its accuracy, rigidity and the easy mobility of the crossmember.
It is expedient that the means for issuing relative movements contain a vibration source for the traverse, which is suspended by means of a flexible connection from a counterweight that changes the magnitude of the feed force of the machining tool in the direction of the workpiece.
With such a solution, the guides in the device for receiving workpieces and tools are only loaded by a feed force which acts along the axis of the guides, which contributes to improving the manufacturing accuracy of the tool electrodes.
It is advantageous to use a low-frequency vibration source as the vibration source, which is a satisfactory machining of large workpieces of the tool electrodes made of porous materials, such as. B. Secures carbon-graphite compositions. This is due to the fact that the vibration absorption factor for porous materials increases with the increase in the vibration frequency and the enlargement of the dimensions of the vibrating workpiece, which leads to a reduction in the machining performance.
It is expedient to arrange an orbital movement mechanism on the base plate or on the crossmember, to the spindle of which the tool or a workpiece is attached. This ensures the processing of plate-shaped workpieces of the tool electrodes and a sufficiently high performance of the process when processing large workpieces of the tool electrodes or workpieces with a large addition area.
It is technologically expedient to connect the means for collecting used grinding powder with a pneumatic suction system that removes the used grinding powder from the processing zone.
This improves the conditions under which the used grinding powder in the processing zone is replaced by the grinding powder supplied to it, which is fed to the processing zone. This excludes the formation of dead zones with used grinding powder, which have a negative impact on the manufacturing accuracy of the tool electrodes.
The invention is explained in more detail below on the basis of a specific exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 tool electrodes in longitudinal section in the form of a negative-positive pair according to the invention;
Fig. 2 shows the schematic representation of the operation of manufacturing a negative-positive pair of tool electrodes with the aid of an auxiliary part, according to the invention in cross section;
Fig. 3 shows a schematic representation of the operation in cross-section in which an impression of an auxiliary part is taken, according to the invention;
Fig. 4 shows the schematic representation of the manufacture of the other tool electrode of the negative-positive pair with the aid of the impression, likewise in cross section;
Fig. 5 the schematic representation of a device for manufacturing tool electrodes for electroerosive machining in an overall view or in cross section;
;
Fig. 6 shows a section of FIG. 5 with a device for holding tool electrodes and workpieces in overall view or in cross section;
Fig. 7 the same device in overall view with a mechanism for orbital movement arranged on its base plate and
Fig. 8 shows the same device in overall view with a mechanism for orbital movement arranged on its traverse.
The proposed method for the production of tool electrodes for the electroerosive machining of shaping separating cut surfaces of stamps and dies, in which the sequence of technological operations in Fig. 1, 2, 3, 4 is shown schematically, that tool electrodes 1 and 2 are produced in the form of a positive-negative pair by means of a machining tool. The tool electrodes 1 and 2 mentioned have surfaces 3 and 4 on their shapes the respective target shapes of the shaping surfaces of the mating parts of a separating cut, d. H. of the punch and the die (not shown) are geometrically similar.
According to the invention for the manufacture of a tool electrode 1 or 2 (in the specific case, as in Fig. 2, an auxiliary part 5 for manufacturing the tool electrode 1) of the pair mentioned as a machining tool. This part 5 has a shaping work surface 6 whose shape corresponds to the shape of the predetermined shaping surface of the separating cut of the stamp or is geometrically similar to the die. The auxiliary part 5 can be carried out in two ways: either in the form of a rod with an outer working surface or in the form of a plate, the working surface of which is designed as a continuous cavity. The type of execution of the auxiliary part 5 is not important for the method according to the invention and is only determined by the convenience of manufacture.
As an auxiliary part 5, one can use a stamp, a die, an ejector or an ejector, which were previously produced for a cut similar to the type and purpose.
The demands on the manufacturing accuracy of the auxiliary part 5 are not high and comparable to the demands on the part that is punched out on the parting cut to be produced.
A sufficiently hard material, e.g. B. Stole.
In addition, a workpiece 7 of this tool electrode is used in the manufacture of the tool electrode 1, which can also be designed in the form of a plate or a rod.
In order to shorten the manufacturing time of the tool electrode, it is advisable to carry out the rough machining of the workpiece, e.g. B. by milling, with a machining allowance of the order of a few tenths of a millimeter to several millimeters remaining. The most technology-compatible materials for the production of tool electrodes according to the inventive method are carbon-graphite compositions which at the same time have excellent electroerosive properties.
Various powdered copper-graphite compositions also have satisfactory technological properties.
According to the method according to the invention, the workpiece 7 and the auxiliary part 5 are then given relative movements which are directed in opposite directions to one another.
To manufacture the other tool electrode 2 of the pair, an impression 8 of the surface 6 of the auxiliary part 5 (FIG. 3), which also represents a processing tool. Many metallic and non-metallic materials can be used for the imprint 8, which have sufficient hardness and the ability to take an imprint of an area in question exactly. For this purpose, self-curing compositions, e.g. B. based on epoxy resins. Taking impressions using these materials does not change the mass or other properties of the auxiliary part. Therefore, a practically unlimited number of impressions can be taken from an auxiliary part.
The technological peculiarities of the production of impressions are described in detail in the reference works and information leaflets and are well known to the person skilled in the art, therefore their detailed treatment will not be discussed.
A workpiece 9 is used to manufacture the tool electrode 2 (FIG. 4) the tool electrode 2. This workpiece 9 and the imprint 8 are given relative movements which are directed in opposite directions to one another.
During the relative movements of the two workpieces 7 and 9, the auxiliary part 5 and the impression 8, the surfaces 10 to be machined (FIG. 10) bnv. 11 (Fig. 4) the workpieces 7 and 9 a grinding powder 12 (Fig. 2) fed.
In the manufacture of such tool electrodes 1 and 2, which have thin ribs, webs and other non-rigid elements, these movements are composed of a back and forth movement and a feed movement which are directed in opposite directions to one another and run parallel. In the manufacture of tool electrodes 1 and 2 in the form of thin platelets, these movements are composed of a feed movement and an orbital movement, the latter taking place in a plane perpendicular to the feed direction. When machining large workpieces or workpieces with a large addition area, the relative movements of the same are made up of the sum of the movements listed.
Which of the parts - the workpiece or the auxiliary part which of the movements is given is not essential and is determined in the specific case by technological convenience.
During processing, there remain between the shaping surface 6 of the auxiliary part 5 and the surface 10 or 11 of the tool electrodes 1 and 2nd
Scopes 13 and 14, which have a certain size and the same amount of processing. These margins determine the difference between the dimensions of the tool electrodes of the pair, of which the size of the
Game between a pair of stamps and dies.
To ensure the necessary scope, the
Production of the tool electrode uses a type of machining which generally includes the following changeable parameters: value of the amplitude of the back and forth movement and of the orbital movement, grain size of the
Grinding powder and feed force. There is an inversely proportional dependency between the feed force and the size of the margin, while the other parameters are directly proportional to the size of the margin.
The proposed method for the production of tool electrodes for electroerosive machining of shaping interface surfaces of a stamp and a die is carried out with the aid of a device according to FIG. 5 performed.
The proposed device contains a housing 15 (Fig. 5), with a removable device 16 for receiving tools or Workpieces of the tool electrodes 1 or 2 of a positive-negative pair.
The housing 15 of the device is equipped with a bottom 15 'and with a support plate 15 ", is hollow and is designed as a welded construction. Depending on the specific conditions for the manufacture and operation of the device, the housing 15 can be different in terms of construction and technology, e.g. B. designed as a table and cast etc. be executed.
According to the invention, the device 16 contains a base plate 17 (FIG. 6), which is arranged on the support plate 15 ″ of the housing 15, and a cross member 18, the base plate 17 and the cross member 18 being mechanically connected to one another in such a way that they can move relative to one another.
As shown in Fig. 6, the device 16 also contains components 19 and 20 for aligning and fastening the workpieces 7 and 9 and the tools, one of which is the auxiliary part 5 and the other of which is an imprint 8 of the latter. Depending on the design of components 19 and 20, the alignment can be carried out mechanically and by hand.
Means 21 for moving the workpiece 7 and the auxiliary part 5 relative to one another are also provided on the housing 15, by means of which said parts are moved in opposite directions. Similar movements are given to the workpiece 9 and the impression 8.
The device also contains one or more mechanisms for supplying grinding powder to the surfaces of both workpieces to be processed and a means 23 for collecting used grinding powder.
The components 19 and 20 for aligning and fastening tools and workpieces are designed as clamping elements, which in turn are fastened to the base plate 17 and the cross member 18. These components can be allowed as desired, so that sufficient rigidity and security of the fastening of the workpieces and tools in the device 16 and their mutual alignment is achieved in the course of the manufacture of the electrodes, the removal of the addition material from the workpieces on the entire machining scope ensures.
The mechanical coupling of the base plate 17 and the crossmember 18 takes place by means of guide columns 24 which are fixed in the baseplate 17 and are supported in guide bushes 25 of the crossmember 18. The guide bushes 25 have balls 26 which are arranged between the columns 24 and bushes 25 and are housed in cages 27.
Any other guide may be present in the device 16, which connects the cross member 18 and the base plate 17 directly or indirectly, e.g. B. over the housing
15 of the device that ensures sufficient rigidity, accuracy of movement and ease of movement.
A mechanism 22 (FIG. 5) attached to the supply of grinding powder 12. This mechanism includes an abrasive powder container 28, a dispenser 29 that controls the amount of abrasive powder flow, and a flexible tubing 30 that passes through the processing zone to deliver abrasive powder
Self flow serves. Other devices could also be used for this purpose, e.g. B. with inevitable addition of grinding powder.
The bunker 31, which is arranged in the lower part of the housing 15 and is connected to the base plate 17 of the device 16 via a pipeline 32, serves to collect used grinding powder 12. The pipe 32 is connected to the processing zone via a channel 33 which is provided in the base plate.
The means 21 for imparting relative movements contains a vibration source 34 for the traverse 18, which is suspended by means of a flexible connection 35 and rollers 36 from a counterweight 37, by means of which the magnitude of the feed force of the tool is changed in the direction of the workpiece. The mass of the counterweight 37 is regulated by adding or removing additional weights 38. The feed force is determined by the difference between the mass of the counterweight 37 with additional weights 38 and the mass of the vibration source 34, assembled with the cross member 18 on which the workpiece 7 or 9 or the tool 5 or 8 are attached.
The traverse 18 is displaced under the action of the feed force depending on how the material of the workpiece is removed during its processing. In the proposed device, the use of other systems for generating the feed force is possible, which can be both dependent and independent.
An oscillation source in the form of an electromagnetic oscillator serves as the oscillation source 34, the movable part 39 of which oscillates at a frequency of 100 Zh and which offers the possibility of changing the oscillation amplitude from zero to 1 mm. In general, the use of any vibration source is permitted, which generates an oscillation frequency of up to 2 kHz and enables the regulation of the magnitude of the oscillation amplitude within the specified limits.
It is necessary for the mass of the immovable part 40 of the vibration source 34 to be the sum of the masses of its movable part 39, the cross member 18 and the workpiece 7 or 9 or the tool 5 or 8 exceeds, which are attached to the cross member 18.
If the workpiece or the tool should perform an orbital movement, then on the base plate 17 (Fig. 7) the device 16 a mechanism 41 (Fig. 8) mounted for orbital movement, on the spindle 42 of which the tool 5 or 8 or the workpiece 7 or 9 is attached. The orbital movement mechanism can be designed as long as it is sufficiently resistant to vibrational loads and protection against dust.
To remove the used grinding powder, the means 23 (Fig. 5) connected to a pipe 43 which is provided with a valve 44 with an external pneumatic suction system.
If one wants to manufacture small tool electrodes with the help of an orbital movement, there is the risk that the arrangement of the orbital movement mechanism 41 on the base plate 17 of the device 16 makes it difficult to connect the processing zone to the means 23 for collecting used grinding powder. To avoid this, the mechanism 41 (Fig. 8) on the traverse
18 of the device 16 'mounted while the workpieces 7 or 9 or the tools 5 or 8 to be attached to the spindle 42 of said mechanism.
If the machining is carried out with the aid of an orbital movement, then the workpieces 7 or 9 or the tools 5 or 9 the orbital movement mechanism 41 is mounted on the base plate 17 or on the traverse 18 of the device, while the workpieces 7 or 9 or the tools 5 or 8 are attached to the spindle 42 of the mechanism 41.
The preparation for the set-up for operation and the mode of operation thereof are explained below.
The tool 5 is fastened either with the aid of the elements 19 on the cross member 18 or with the aid of the elements 20 on the base plate 17 of the device 16. The workpiece 7 of the electrode 1 is removed by means of the elements 19 or 20 moored against the tool 5.
The selection of the clamping point for the tool or for the workpiece depends on the convenience of feeding abrasive powder to the machining zone. 18 rod-shaped tools or workpieces are usually attached to the traverse, which have an outer work surface or
have a surface to be machined. Afterwards, the tool and the workpiece are mutually aligned, so that a coverage of the workpiece allowance through the end face of the tool is ensured over the entire machining scope. In this position, the tool and the workpiece are securely attached to the cross member 18 and the base plate 17.
A desired feed force is set by using a required number of additional weights 38. The cross member 18 is shifted in the direction of the base plate 17 until the tool is supported against the workpiece.
A required oscillation amplitude is then set in the oscillation source 34.
The flexible pipelines 30 are bent in such a way that a uniform supply of grinding powder 12 is ensured over the entire scope of processing, the containers 28 being filled with a grinding powder 12 of the required grain size. The distributors 29 must be in a position in which the supply of grinding powder stops completely, i.e. H. at which the allocators are closed.
The vibration source 34 is then switched on and the distributors 29 and the valve 44 are opened, so that pneumatic suction takes place.
By actuating the distributor 29 and the valve 44, an optimal mode of operation for the supply of grinding powder to the processing zone and for the removal of used grinding powder from this zone is achieved.
During the machining process, the grinding powder 12 is fed from the containers 28 via the distributors 29 and pipes 30 to the processing zone by self-flow, where it gets between the colliding and rubbing surfaces of the tool 5 and the workpiece 7, whereby the latter is processed. Then the grinding powder 12 is passed into the bunker 31 together with the dust-like products formed during the processing. The grinding powder 12 is deposited in the bunker 31, while the dust-like products are removed via the pipeline 43 into the outer pneumatic suction system. To the extent that the addition of the workpiece is ground, there is mutual penetration of the tool and the workpiece.
Machining is complete when the tool and the workpiece have penetrated each other completely or, if necessary, to a predetermined depth.
The tool electrode thus produced is braced by the device 16.
The proposed method for producing a positive-negative pair of tool electrodes for electroerosive machining of mutually adapted surfaces of stamps and matrices for separating cuts and the device for its implementation offer the possibility of making separating cuts with play in the range from zero to a few tenths of a millimeter , so that practically all punching tools are used that are used in practice.
A high degree of accuracy of the geometric similarity of the shaping surfaces of the positive and negative tool electrodes is achieved and the possibility is given to manufacture a considerable number of identical tool electrodes which ensure the machining of a predetermined number of mating parts of the separating cuts while ensuring their complete interchangeability.
The method is more advantageous compared to the known ones, differs from it by a considerably reduced amount of work, the device for carrying it out being much easier to manufacture and operate than the electroerosion machines used to produce similar tool electrodes. The manufacture of tool electrodes according to the proposed method can be carried out by a poorly qualified worker.