CH420644A - Verfahren und Einrichtung zum Ausrichten der optischen Mittelachse des Vergleichs-strahlengangs eines Vergleichsmikroskops an Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Einrichtung zum Ausrichten der optischen Mittelachse des Vergleichs strahlengangs eines Vergleichsmikroskops an Werkzeugmaschinen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten der optischen Achse des Vergleichsstrahlengangs eines Vergleichsmikroskops an Werkzeugmaschinen mit nicht rotierendem Werkzeug parallel zur Vorschubrichtung desselben auf bzw. in das zu bearbeitende Werkstück.



   Bekanntlich müssen z. B. an Werkzeugmaschinen, die mit Hilfe von Funkenerosion im Sinne einer spanabhebenden Formgebung Stahl und anderes elektrisch leitendes Material bearbeiten, die Elektroden mit grösster Genauigkeit zum Werkstück ausgerichtet werden. Dies ist insbesondere auch der Fall, wenn die Elektrode durch Abbrand eine Formänderung erfährt und durch eine neue ersetzt werden muss. Bedingung ist hierbei, dass a) die Elektrode zunächst über dem Werkstück eine ganz bestimmte Stellung einnimmt, die auf das zu bearbeitende Flächenstück zielt, und b) dieses Ziel genauestens in der Vorschubrichtung der Elektrode liegt, in der sie nach dem Ausrichten a) auf bzw. in das Werkstück gesenkt wird.



   Dieses Einstellen der Elektroden oder auch anderer nicht rotierender Werkzeuge, z. B. beim Ultraschall- und Elektronenstrahlbohren, erfolgte bisher beispielsweise durch ein Vergleichsmikroskop am Maschinentisch, wobei ein markanter Punkt der Elektrode mit einem entsprechenden Bearbeitungspunkt am Werkstück im Mikroskop in Deckung gebracht wurde. Diese bekannte Methode ist zwar für die Ausgangsstellung der Elektrode zum Werkstück ausreichend, hingegen können beim Vorschub derselben und - wie vorerwähnt - durch das Auswechseln der Werkzeuge erneut Ungenauigkeiten auftreten, die ein nochmaliges Justieren notwendig machen.

   Bei dieser   EinstelEmethode    wird demnach als Bezugs   ebene der Justierung die e Arbeitsplatte der Maschine    benutzt, welche erst auf dem Umweg über Ständer und Kopf der Maschine mit der Elektroden-Vorschubeinrichtung in Verbindung steht.



   Diese Nachteile werden bei dem Verfahren nach der Erfindung dadurch vermieden, dass das Vergleichsmikroskop mit Hilfe der Autokollimation ausgerichtet wird, wobei zunächst die Vorschubrichtung einer Werkzeugspitze durch Erzeugen eines Abdrucks im unteren Totpunkt der Vorschubbewegung festgelegt wird und sodann mit Hilfe der Koordina  ten- und    Winkel-Verstellmechanismen am Justiergerät selbst, das aus einem Vergleichsmikroskop und einem Autokollimator eine starre Einheit mit parallelem Verlauf beider austretender Strahlengänge bildet, der Vergleichsstrahlengang in die Vorschubrichtung der Werkzeugspitze eingestellt wird und danach der am Werkzeugkopf der Maschine befestigte Planspiegel mittels der Autokollimation so justiert wird,

   dass nunmehr seine reflektierende Fläche in einer zur Vorschubrichtung des Werkzeugs senkrechten Ebene liegt und die Basis bildet für die Gegenüberstellung der Bezugspunkte beliebiger Werkzeuge mit entsprechenden Werkstücken zum Zwecke der Bearbeitung, wobei der Justiervorgang in umgekehrter Reihenfolge abläuft, indem zunächst der Vergleichsstrahlengang des auf den Werkstücktisch gestellten Justiergerätes mit Hilfe der Autokollimation und der Einstellmechanismen in die Vorschubrichtung des Werkzeugs gebracht wird und schliesslich durch Verstellen des Maschinentisches samt Werkstück und Justiergerät ein Bezugspunkt des Werkstücks mit einem entsprechenden des Werkzeugs im Bildfeld des Vergleichsmikroskops zur Deckung gebracht wird.  



   Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens; diese ist dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse des mit dem Vergleichsmikroskop   mechanisch    verbundenen Autokollimators so ausgerichtet ist, dass sie parallel zum Vergleichsstrahlengang des Mikroskops verläuft, und dass ein am Kopf der Maschine befestigter Planspiegel so justiert ist, dass seine Reflexionsfläche in einer Ebene senkrecht zur Werkzeugvorschubrichtung liegt.



   Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besitzen der Autokollimator und das Vergleichsmikroskop ein gemeinsames Okular und der   Autokollimatorstrahlengang    wird über partielle und/oder schwenkbare Spiegelflächen oder ein gleiches optisches Mittel in den Mikroskop strahlengang und weiter in das gemeinsame Okular abgelenkt.



   Sowohl der Autokollimatorstrahlengang wie auch der Mikroskop strahlengang können bei einer solchen Vorrichtung z. B. mechanisch wahlweise abwechselnd abgedeckt werden (etwa durch eine oder zwei miteinander gekuppelte Schwenk- oder Schiebeblenden), oder die Trennung des Autokollimatorbildes vom Mikroskopbild kann entsprechend dem nachfolgend behandelten Ausführungsbeispiel auch - elektrisch - durch das wahlweise Ein und Ausschalten der Testbeleuchtung des Autokollimators erfolgen.



   Ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung kennzeichnet sicht dadurch, dass die optische Mittelachse eines am Kopf der Maschine nahe der   Werkreugführang    angebrachten Autokollimators parallel zur Vorschubrichtung ausgerichtet Werkzeugführung ein Planspiegel des Autokollimators am Vergleichsmikroskop befestigt und so justiert ist, dass die Reflexionsfläche in einer Ebene senkrecht zum Vergleichsstrahlengang liegt.



   In der schematisch die beiden   Ausführungsbei-    spiele einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens veranschaulichenden Zeichnung zeigen
Fig. 1 das Schaubild einer bekannten Funkenerosions-Werkzeugmaschine mit einer Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 eine solche Vorrichtung im Längsschnitt,
Fig. 3 ein gleiches Schaubild wie Fig. 1 mit der zweiten Ausführungsform einer   erfindungsgemässen    Vorrichtung.



   Es bezeichnen 1 den Ständer der Maschine mit Kreuztisch 2 und einem Schwenkkopf 3 für die Säulenführung 4 des Halters 5 der Elektrode 6, die in bekannter Weise gegen das eingespannte Werkstück 7 geführt werden soll. Auf dem Kreuztisch 2 ist zum Zwecke der Elektrodenausrichtung in an sich bekannter Weise mittels Stativ 8 und Taumelvorrichtung 9 ein Vergleichsmikroskop 10 vorgesehen, dessen Ausrichtung mit Hilfe eines Autokollimators 11 erfolgt, die - gemäss Fig. 1 und 2 - eine bauliche Einheit bilden und ein gemeinsames Okular 12 besitzen. Ein Planspiegel 13 ist senkrecht zur Elektrodenvorschubrichtung (nach unten reflektierend) am Maschinenkopf 4 befestigt und justiert.



   In Fig. 2 bezeichnen 14 eine Beleuchtungseinrichtung mit Stromquelle 15 und einem Schalter 16 für die Testmarke 17, dessen Durchleuchtung über einen teildurchlässigen Spiegel 18 erfolgt. Ein weiterer teildurchlässiger Spiegel 19 vermittelt die Strahlenteilung vom bzw. in den Autokollimator.



   Die Beleuchtungseinrichtung 14 macht die Testmarke 17 über den Spiegel 18 für die direkte Betrachtung durch das Okular 12 sichtbar. Ein zweites indirektes Bild der Testmarke 17 wird über die Spiegel 19 und 13 in das Okular reflektiert. Wenn das Mikroskop 10 so eingestellt wird, dass das direkte Testbild mit dem indirekten sich deckt, so verläuft der   Vergleichs strahlengang - ausgehend    vom Strahlenteilungsprisma 20 - parallel zum Kollimatorstrahlengang zwischen den Spiegeln 19 und 13 und damit parallel zur Elektrodenvorschubeinrichtung.



   Die Einjustierung der Elektrode 6 zu ihrem entsprechenden Bearbeitungspunkt am Werkstück 7 erfolgt also über die Kombination des Vergleichsmikroskops 10 und dem Autokollimator 11 vermittels des Strahlenteilungsprismas 20 am freien Ende des Mikroskops, wobei - wie eingangs   erwähnt - unter    Vermeidung des Umwegs über Ständer und Kopf der Maschine die Vorschubrichtung der Elektrode 6 direkt auf die Richtung des Vergleichsstrahlengangs übertragen wird.   



   Die Vorrichtung nach : Fig. 3 der Zeichnung un-    terscheidet sich von der beschriebenen dadurch, dass am Kopf der Maschine ein getrennt vom Vergleichsmikroskop 1 0a ausgebildeter Autokollimator   11 a    mit gesondertem Okular   1 2a    angeordnet und mit seiner   optischen      Mittelachse    parallel zur Vorschubrichtung der Werkzeugführung 5 ausgerichtet ist, während ein Planspiegel 13a am Vergleichsmikroskop 10a befestigt und so justiert ist, dass seine Reflexionsfläche in einer Ebene senkrecht zum Vergleichs strahlengang liegt.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Ausrichten der optischen Mft- telachse des Vergleichsstrahlenganges eines Vergleichsmikroskops an Werkzeugmaschinen mit nicht rotierendem Werkzeug parallel zur Vorschubrichtung desselben auf bzw. in das zu bearbeitende Werkstück, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergleichsmkro skop mit Hilfe der Autokollimation ausgerichtet wird, wobei zunächst die Vorschubrichtung einer Werkzeugspitze durch Erzeugen eines Abdrucks im unteren Totpunkt der Vorschubbewegung festgelegt wird und sodann mit Hilfe der Koordinaten- und Winkel-Verstellm, echanismen am Justiergerät selbst, das aus einem Vergleichsmikroskop und einem Autos kollimator eine starre Einheit mit parallelem Verlauf beider austretender Strahlengänge bildet,

   der Vergleichsstrahlengang in die Vorschubrichtung der Werkzeugspitze eingestellt wird und danach der am Werkzeugkopf der Maschine befestigte Planspiegel mittels der Autokollimation so justiert wird, dass nunmehr seine reflektierende Fläche in einer zur Vorschubrichtung des Werkzeugs senkrechten Ebene liegt und die Basis bildet für die Gegenüberstellung der Bezugspunkte beliebiger Werkzeuge mit entsprechenden Werkstücken zum Zwecke der Bearbeitung, wobei der Justiervorgang in umgekehrter Reihenfolge abläuft,

   indem zunächst der Vergleichsstrahlengang des auf den Werkstücktisch gestellten Justiergerätes mit Hilfe der Autokollimation und der Einstellmechanismen in die Vorschubrichtung des Werkzeugs gebracht wird und schliesslich durch Verstellen des Maschinentisches samt Werkstück und Justiergerät ein Bezugspunkt des Werkstücks mit einem entsprechenden des Werkzeugs im Bildfeld des Vergleichsmikroskops zur Deckung gebracht wird.

   II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse des mit dem Vergleichsmikroskop (10) mechanisch verbundenen Autokollimators (11) so ausgerichtet ist, dass sie parallel zum Vergleichsstrahlengang des Mikroskops verläuft, und dass ein am Kopf (4) der Maschine befestigter Planspiegel (13) so justiert ist, dass seine Reflexionsfläche in einer Ebene senkrecht zur Werkzeugvorschubrichtung liegt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Autokollimator (11) und das Vergleichsmikroskop (10) ein gemeinsames Okular (12) besitzen und der Autokollimator-Strahlengang über partielle und/oder schwenkbare Spiegelflächen (18, 19) in den Mikroskop-Strahlengang und weiter in das gemeinsame Okular (12) abgelenkt wird.

   2. Vorrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch Mittel, um den Autokollimatorstrahlengang und den Mikroskop strahlengang wahlweise abdecken zu können.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung des Autokollimatorbildes vom Mikroskopbild elektrisch durch das wahlweise Ein und Ausschalten einer Beleuchtungseinrichtung (14) erfolgt.

   4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse eines am Kopf (4) der Maschine (1) nahe der Werkzeugführung (5) angebrachten Autokollimators (lla) parallel zur Vorschubrichtung ausgerichtet und ein Planspiegel (13a) des Autokollimators am Vergleichsmikroskop (10a) befestigt und so justiert ist, dass die Reflexionsfläche in einer Ebene senkrecht zum Vergleichsstrahlengang liegt.