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Die Erfindung betrifft eine Zeilenerosionsmaschine zum Bearbeiten ebener oder beliebig geformter metallischer Werkstücke mittels wenigstens einer Elektrode mit einer Vorrichtung, die den Werkstück- spanntisch in Richtung der x-und y-Koordinaten, sowie einer Anordnung, die den Maschinenkopf in
Richtung der z-Koordinate bewegt.
Bei den bekannten Erosionsmaschinen beruht der Materialabtrag auf der erodierenden Wirkung elektrischer Entladungen zwischen Elektrode und Werkstück in einem dielektrischen Medium, wodurch
Material geschmolzen, teilweise verdampft und durch Einwirkung elektrischer und mechanischer Kräfte entfernt wird. Bedingt durch die thermischen Eigenschaften der beiden Werkstoffe zeigt sich ein unterschiedlicher Abtrag an der Elektrode und am Werkstück. Die Formgestaltung des zu bearbeitenden
Werkstückes erfolgt bei der erosiven Bearbeitung, wenn die Elektrode nur in vertikaler Richtung beweglich ist und das Werkstück fest eingespannt ist, durch die Form der Elektrode, diese wird dann als
Senkelektrode bezeichnet.
In der Regel wird der erwähnte Erosionsvorgang mit Hilfe von formnegativen
Senkelektroden, die ihrer Form nach das genaue Gegenstück der am Werkstück verlangten Fertigform darstellen, durchgeführt.
Solange die verlangte Form am Werkstück einfach ist und die dazu notwendige Elektrode beispiels- weise auf einer Drehmaschine angefertigt werden kann, lässt sich das Erosionsverfahren mit formnegativen Elektroden relativ wirtschaftlich anwenden, da die bei einer erosiven Serienfertigung erforderliche Anzahl, aus Formgründen oft nur kurze Standzeit aufweisenden Elektroden in genügender Anzahl und mit der notwendigen Formgenauigkeit hergestellt werden können. Schwierig und teuer wird das wiederholte Herstellen der Elektroden dann, wenn es sich um sehr komplizierte Formen oder um Elektroden besonderer
Grösse handelt. Es ist oft erforderlich zur Bearbeitung z.
B. einer Gesenkform mit vorgegebenen engen Formtoleranzen, mehrere Senkelektroden gleichzeitig einzusetzen, bzw. die Senkelektroden immer wieder durch Materialauftrag oder andere aufwendige Wiederinstandsetzungsarbeiten auf ihre ursprüngliche Form zurückzuführen.
Um das häufige Anfertigen von formnegativen Senkelektroden zu vermeiden, wurde das Zeilenerosionsverfahren entwickelt. Dieses trägt Zeile für Zeile Material vom Werkstück ab, ähnlich dem in der Frästechnik angewendeten Zeilenfräsverfahren.
Ziel der Erfindung ist es, eine einfache Schaltungsanordnung anzugeben, die die Bewegungen des Werkstückspanntisches in Richtung der x-und y-Koordinaten mit der Bewegung des Maschinenkopfes samt Elektrode in Richtung der z-Koordinate koppelt.
Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass an dem samt Elektrode in Richtung der z-Koordinate bewegbaren Maschinenkopf ein in Richtung der z-Koordinate arbeitender Stellmotor vorgesehen ist, der die mit dem Maschinenkopf in Verbindung stehende Tiefenmikrometerspindel verstellt, dass weiters an dem Maschinenkopf ein Unterbrecherschalter angeordnet ist, der durch die Spitze der Tiefenmikrometerspindel schaltbar ist und die Einsatzbereitschaft der den Werkstückspanntisch in Richtung der x-und y-Koordinate bewegenden Vorrichtung bewirkt, wobei bei Nichtberühren des Schalters durch die Spitze der Tiefenmikrometerspindel die vorzugsweise scheibenförmige Elektrode als Senkelektrode arbeitet, und dass weiters eine Anspitzvorrichtung vorgesehen ist.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die scheibenförmige Elektrode stückweise verdrehbar angeordnet.
Die scheibenförmige Elektrode hat in der erfindungsgemässen Ausführung den Vorteil, dass, nachdem der Abtrag an der Elektrode ein bestimmtes Mass erreicht hat, diese nicht sofort ausgewechselt werden muss. Die scheibenförmige Elektrode wird in Umfangsrichtung um einen kleinen Winkel gegen die Vorschubrichtung verdreht, bis der abgetragene Teil aus dem Wirkungsbereich gebracht ist. Auf diese Weise kann die scheibenförmige Elektrode einige Male nachgestellt werden bevor sie ausgetauscht werden muss, daher ist das Erosionsverfahren nur kurzzeitig unterbrochen. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung der scheibenförmigen Elektrode ist, dass sie auf sehr einfacher Weise durch eine Anspitzvorrichtung nachgearbeitet werden kann. Der Elektrodenwerkstoff wird daher optimal ausgenutzt.
Die Erfindung wird an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt Fig. la Zeilenerosion mittels stabförmigen Elektroden, Fig. lb ein mittels Zeilenerosion in Schichtlinien bearbeitetes Werkstück, Fig. 2 eine Anspitzvorrichtung für Elektroden, Fig. 3 Zeilenerosion mittels einer flachstabförmigen Elektrode, Fig. 4a eine scheibenförmige Elektrode, Fig. 4b die Arbeitsweise einer scheibenförmigen
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Elektrode, Fig. 4e eine scheibenförmige Elektrode mit einem abgetragenen Teil und Fig. 5 eine schematische
Darstellung einer Zeilenerosionsmaschine.
In Fig. la ist die Zeilenerosion eines Werkstückes --1-- mittels einer stabförmigen Elektrode --2-- dargestellt. Die Bearbeitung des Werkstückes geht z. B. so vor sich, dass die Elektrode in Richtung der z-Koordinate und das Werkstück in Richtung der x-und y-Koordinaten bewegt wird. In Fig. lb ist in einem Grund- und Aufriss ersichtlich, wie Schichtlinien durch das Erosionsverfahren aus einem zweiten Werkstück --3-- herausgearbeitet werden.
In Fig. 2 ist eine erfindungsgemässe Anspitzvorrichtung für eine in diesem Fall stabförmige Elektrode - gezeigt. Die Anspitzvorrichtung besteht aus einem Halter --5-- und ein darin befestigtes Profil- werkzeug --6--. Die Anspitzvorrichtung rotiert um eine strichliert eingezeichnete Achse --7-- und ist in dieser Achsrichtung verschiebbar. Auf diese Weise wird die Elektrode, die durch Abtrag nicht mehr die geforderten Masse hat, in die ursprüngliche Form gebracht. In Fig. 3 ist eine flachstabförmige Elektrode - zu erkennen, die aus einem weiteren Werkstück --9-- Zeilen erodiert. Die Elektrode ist in diesem
Fall in die horizontale Richtung H und die vertikale Richtung V bewegbar.
Diese Elektrode hat bei gleicher Zeilenbreite wie eine stabförmige Elektrode auf Grund ihrer grösseren Eingriffsoberfläche eine höhere Abtragsleistung als diese. In Fig. 4a ist eine erfindungsgemässe scheibenförmige Elektrode --10-- ersichtlich, die mit der Vorschub geschwindigkeit V 1 bewegt wird. Diese Elektrode ist verdrehsicher in einem Elektrodenhalter --11-- befestigt. In der Fig. 4b ist ersichtlich, wie die scheibenförmige Elektrode - aus einem weiteren Werkstück --13-- mit der Vorschub geschwindigkeit V 1 einen Kanal --K-- erodiert. Der Abtrag der Elektrode erfolgt in dem gepunkteten Teil-12--. Hat dieser Abtrag ein festgelegtes Mass erreicht, wird die scheibenförmige Elektrode um einen kleinen Winkel ss verdreht.
Jetzt besitzt die Elektrode im Kalibrierteil wieder die ursprünglichen Masse. In Fig. 4c ist die abgetragene Fläche - nochmals dargestellt. Der Einsatz der verschiedenen Elektrodenformen richtet sich nach der
Bearbeitungsaufgabe. Handelt es sich um eine Zeilenerosion nach ebenen Bahnkurven, dann ist sowohl die stabförmige Elektrode als auch die flachstabförmige oder auch die scheibenförmige Elektrode gleicherweise einsetzbar, soferne die an der Elektrode auftretenden Krümmungen stets kleiner sind als gleichgerichtete
Krümmungen der Bahnkurve der Erosionszeile. Für die Zeilenerosion in Schichtlinien wird zumindest für
Schlichtarbeiten die stabförmige Elektrode zu wählen sein, da die Form der Elektrode bis der Abtrag ein festgelegtes Mass erreicht hat, der Breite eines herauszuarbeitenden Kanals genau entspricht.
Bei der scheibenförmigen Elektrode ist die Möglichkeit eines seitlichen Hinterschnittes und die dadurch örtliche Breitenveränderung des herausgearbeiteten Kanals zu beachten. Bei der Erosion von Werkstücken mit gekrümmten Zeilen oder Schichtlinien ist es erforderlich, dass die Vorderseite der Elektrode in Richtung der Zeilentangente bzw. der Schichtlinientangente bewegt wird, weil nur auf diese Weise die optimale Standzeit gewährleistet ist. Zur Erzielung einer Raumkurvenbewegung der Elektrode --15-- gemäss der Erfindung ist an einer üblichen Erosionsmaschine Fig. 5 ein in Richtung der z-Koordinate arbeitender Stellmotor --Z-- vorgesehen.
Dieser Motor betätigt die Verstellung einer an dem Maschinenkopf --16-befestigten Tiefenmikrometerspindel --17--. Berührt die Spitze --18-- des Tiefenmikrometerspindels den mit dem Maschinenkopf fest verbundenen Unterbrecherschalter --S--, dann sind von diesem Schaltvorgang an beide Vorschubmotoren-X und Y-einsatzbereit. Die Motoren-X und Y-- sind Bestandteile einer Vorrichtung die den Werkstückspanntisch --19-- in Richtung der x- unr y-Koordinaten bewegen. Als Informationsträger für jede zu bearbeitende Zeile kann ein zu kopierendes Modell, oder eine Lochstreifenoder Software einer NC-Steuerung Verwendung finden. Die Arbeitsgeschwindigkeit in der Zeile wird gemäss der prozessbedingten Erosionsvorschubgeschwindigkeit gewählt.
Befindet sich die Elektrode in Arbeitsbewegung entlang der zugeordneten Kurvenbahn des abzutragenden Werkstückes und stimmt die Einsenktiefe der Elektrode mit dem vorgegebenen Tiefenmass überein, dann bleiben die Motoren-X und Y-- eingeschaltet, ist jedoch die Einsenktiefe der Elektrode kleiner als das vorgegebene Tiefenmass, so schaltet der Unterbrecherschalter die beiden Motoren ab. Die Elektrode arbeitet in diesem Zustand ohne Zeilenvorschub wie eine Senkelektrode, bis das Tiefenmass erreicht ist und der Unterbrecherschalter wieder schliesst und den Zeilenvorschub in Betrieb setzt. Ein Erosionsgenerator --20-- liefert die für den Erosionsprozess notwendige Spannung. Die Motoren-X und Y-, sowie die Bewegung in Richtung der z-Koordinate werden durch ein Steuergerät --21-- gesteuert.
Die Zeilenerosion kann mit einer üblichen NC- oder CNC-gesteuerten Fräsmaschine durchgeführt werden, wenn die Maschine erfindungsgemäss ausgestattet wird und in den Maschinenkopf eine
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entsprechende Elektrodenhalterung aufgenommen wird und neben einem Erosionsgenerator auch noch die notwendigen Dielektriumsaggregate angeschlossen werden.
Ein weiterer Vorteil der Zeilenerosion ist, dass wegen der Relativgeschwindigkeit zwischen der Elektrode und dem Werkstück zwangsläufig eine Relativspülung entsteht, dadurch entfällt im allgemeinen eine aufwendige, sonst notwendige Spüleinrichtung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zeilenerosionsmaschine zum Bearbeiten ebener oder beliebig geformter metallischer Werkstücke mittels wenigstens einer Elektrode mit einer Vorrichtung, die den Werkstückspanntisch in Richtung der xund y-Koordinaten, sowie einer Anordnung, die den Maschinenkopf in Richtung der z-Koordinate bewegt,
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z-Koordinate bewegbaren Maschinenkopf (16) ein in Richtung der z-Koordinate arbeitender Stellmotor (Z) vorgesehen ist, der die mit dem Maschinenkopf in Verbindung stehende Tiefenmikrometerspindel (17) verstellt, dass weiters an dem Maschinenkopf ein Unterbrecherschalter (S) angeordnet ist, der durch die
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y-KoordinateNichtberühren des Schalters durch die Spitze der Tiefenmikrometerspindel die vorzugsweise scheibenförmige Elektrode (10) als Senkelektrode arbeitet, und dass weiters eine Anspitzvorrichtung (5,6) vorgesehen ist.