Elektroerosiver Nachformautomat Die Erfindung betrifft einen elektroerosiven Nach formautomaten zur Einarbeitung eines zu den Seiten wänden eines Werkstückes aus elektrisch leitendem harten Werkstoff parallelen Durchbruches, sowie eines Formdurchbruches im Werkstück mit beliebigem Nei gungswinkel zur Werkstückoberfläche, welcher Automat mittels einer endlichen Draht- oder Bandelektrode nach dem Umrissverfahren nach Schablone arbeitet.
Einsenkungen und Durchbrüche in harte elektrisch leitende Werkstoffe werden bisher vorteilhaft elektro- erosiv eingebracht, indem nach bekannter Technologie dazu Elektroden verwendet werden, die der Geometrie der einzuarbeitenden Form entsprechen müssen. Wird eine Elektrode für die Vor- und Fertigbearbeitung von zu den Seitenwänden des Werkstückes paralleler Durch brüche gebraucht, muss die Länge der Elektrode bereits ein Mehrfaches der Werkstückhöhe betragen. Bei Form durchbrüchen ist zur Einarbeitung der entsprechenden Neigungswinkel zur Werkstückoberfläche in jedem Falle eine zweite Elektrode notwendig.
Obwohl die elektroerosive Bearbeitung mit Form elektroden gegenüber einer mechanischen Bearbeitung bereits Vorteile bringt und insbesondere die Bearbeitung sehr harter Werkstoffe überhaupt ermöglicht, haftet diesem Verfahren ein grosser Nachteil an, der in der konventionellen Herstellung der Formelektroden liegt und demzufolge sehr kostenaufwendig ist. Die Herstel lung sehr komplizierter Formelektroden ist mechanisch ausserdem teilweise unmöglich.
Eine wirtschaftlich bessere Methode ist das Ein bringen von Formdurchbrüchen mittels einer endlichen umlaufenden Drahtelektrode, die, in bekannter Weise aus Draht bestehend, das Profil linienförmig im Umriss verfahren auserodiert. Dieser Prozess kann halb- oder vollautomatisch nach Schablone oder Progamm ge steuert werden.
Dieses Verfahren ist sehr vorteilhaft, da die Her stellung der Elektroden entfällt und wenn auch an ihre Stelle die Herstellung einer Schablone oder eines ge eigneten Programms tritt, so unterliegen doch Schablone und Programm keinem Verschleiss und können für Folgewerkzeuge ständig wieder verwendet werden. Ne ben der Senkung der Herstellungskosten der Schablone in Gegenüberstellung zur Elektrodenherstellung wird gleichzeitig eine Erhöhung der Reproduzierbarkeit der Arbeitsgenauigkeit erreicht. Ein weiterer Vorteil ent steht durch Einsparung von Elektroenergie, da im Gegensatz zur Bearbeitung mit Formelektroden nicht das gesamte Durchbruchsvolumen erodiert werden muss, sondern nur das durch die Länge der Umrisslinie und durch den Elektrodendrahtdurchmesser gegebene Volu men abgetragen wird.
Eine Gegenüberstellung der Energiebilanz ergibt ein Verhältnis von 10 : 1 zugunsten der Drahtelektrode. Anlagen dieser Art sind hinreichend bekannt und werden mit Erfolg eingesetzt. Ihr Anwendungsbereich wird jedoch dadurch eingeschränkt, dass nur zu den Seitenwänden des Werkstückes parallele Durchbrüche bearbeitet werden können. Diese Nachteile zu beseitigen und Formdurchbrüche beliebiger Kompliziertheit und mit beliebigem Neigungswinkel zur Werkstückoberfläche bearbeiten zu können, ist Aufgabe der Erfindung.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen elek tronisch gesteuerten an einer Schablone entlanggeführ ten Taststift, einen Pantographen zur Übertragung der Bewegung des Taststiftes auf das Werkstück, Führungs und Verstellorgane zur Einstellung der Elektrode, wobei das Ganze derart ausgebildet ist, dass die Bewegung der Elektrode in senkrechter Richtung zur Aussparung von zu den Seitenwänden des Werkstückes paralleler Durch brüche und zur Aussparung von Formdurchbrüchen mit beliebigem Neigungswinkel zur Werkstückoberfläche so wie die Winkelstellung der Elektrode über die genannten Führungs- und Verstellorgane mittels der dem Tast- stift beigegebenen Koordinaten erzeugt werden.
Anhand eines Ausführungsbeispiels ist die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt den prinzipiellen mechanischen Aufbau der Maschine. Fig. 2 stellt die Ausbildung des Taststiftes dar, und Fig. 3 veranschaulicht in einem Blockschaltbild die elektrische Steuerung.
Fig. 1: Die an erosiven Maschinen übliche Arbeits flüssigkeitswanne sowie die Lagerung der Werkstück aufnahme, Lagerstellen und dergleichen mehr wurden der Übersicht halber weggelassen.
Der Taststift 1 wird durch die beiden Antriebs motoren 3, 4 in bekannter Weise nach dem Kontakt verfahren an der Schablone 2 elektronisch entlangge führt. Die Bewegung des Taststiftes 1 wird über einen Pantographen 5 und nicht dargestellte Kreuzschlitten führungen auf das Werkstück 6 übertragen. Für den speziellen Fall, dass die Drahtelektrode 9 senkrecht auf der Werkstückoberfläche steht, entsteht im Werkstück ein zu den Seitenwänden des Werkstückes paralleler Durchbruch. Die Vorschubgeschwindigkeit in x- und y-Richtung, erzeugt durch die Antriebsmotoren 3, 4, wird durch die Höhe der zwischen Werkstück 6 und Elektrode 9 liegenden Arbeitsspannung bestimmt.
Die Verwendung eines Pantographen als Übertragungsglied vom Taststift 1 zum Werkstück 6 gestattet die Ein stellung eines beliebigen Übertragungsverhältnisses von der Schablone 2 zum Werkstück 6 und damit ver bunden eine Erhöhung der Arbeitsgenauigkeit. Um die Drahtelektrode 9 in einem gewünschten Winkel zur Werkstückoberfläche zu verstellen, werden die beiden Führungsarme 10, 11, die die Drahtelektrode 9 führen, in Richtung zy durch den Antriebsmotor 8 gegensinnig verschoben. Eine Verstellung in den Koordinaten zx wird durch Rotation des gesamten Systems um den festen Punkt P durch den Antriebsmotor 7 ausgelöst.
Die Einstellung eines beliebigen Winkels wird damit stets durch die Verbindung einer Rotation um den festen Punkt P und einer translatorischen Bewegung der beiden Führungsarme 10,<B>11,</B> die zum festen Punkt P gleichen Abstand aufweisen, erzielt. Damit liegt der fiktive Schwenkpunkt der Drahtelektrode 9 genau in der verlängerten Achse des festen Punktes. Es ist somit möglich, durch eine einfache Höhenverschiebung des festen Punktes und damit des gesamten Systems den Scheitel des Neigungswinkels im Durchbruch in jede beliebige Höhe zu legen.
Die Richtung der Drehbewegung des Systems um den festen Punkt P und die Richtung der Verschiebung der Führungsarme 10, 11 wird entsprechend den Quadranten vom Taststift 1, dessen Aufbau anhand der Fig. 2 beschrieben werden soll, vorgegeben.
Die Geschwindigkeit der Antriebsmotoren 7, 8 wird ebenfalls von der Grösse der Arbeitsspannung zwischen Elektrode 9 und Werkstück 6 bestimmt.
Die entstehenden Verstellwege zy sind der Projektion der Raumkoordinate z in y-Richtung auf die Werk stückfläche gleich und demzufolge dem gewünschten Winkel proportional. Die Rotation um den festen Punkt P ergibt den Winkel in x-Richtung; seine Grösse wird mit dem Mess-System 13 aufgenommen.
Wie bereits dargelegt, werden alle Kommandos für den Bewegungsablauf zu den Seitenwänden des Werk stückes mit parallelem Durchbruch und bei Formdurch bruch mit beliebigem Neigungswinkel zur Werkstück oberfläche von der Schablone 2 und dem Taststift 1 abgeleitet. Zur Erklärung der Signalgewinnung aus Schablone 2 und Taststift 1 ist in Fig. 2 der Aufbau des Taststiftes dargestellt.
In einem Grundkörper 14, aus nicht leitendem Ma terial, sind um eine isolierte Seele 16 sechsunddreissig Einzelsegmente 15 auf den gesamten Umfang so ver teilt, dass die Einzelsegmente lückenlos aneinander liegen. Mit der Kappe 17 werden die Segmente oben zusammengehalten.
In der Maschine wird der Taststift 1 so ausge richtet, dass die x- und y-Achse des Taststiftes mit den Hauptbewegungsrichtungen der Antriebsmotoren 3, 4 identisch ist. Es ergeben sich somit vier Quadranten mit je neun Einzelsegmenten.
Die Weiterverarbeitung der Signale, die bei Kontakt gabe der einzelnen Taststiftelemente mit der Schablone an den Elementen abgenommen werden, soll in dem Blockschaltbild der Fig. 3 erläutert werden.
Zur Gewinnung der Vorschubrichtungen sowohl für das an sich bekannte Umrissverfahren als auch für die Winkelverstellung der Drahtelektrode werden die Si gnale der sechsundreissig Taststiftsegmente in dem Block 18 in bekannter Weise durch Oder-Verknüpfungen in vier den Quadranten entsprechende Signale um gewandelt. Diese Signale werden dem Block 19, der die gesamte Steuereinheit für die Antriebsmotoren 3, 4 für das Umrissverfahren beinhaltet und den beiden Steuereinheiten 20, 21 für die Antriebe 7, 8 zur Ver stellung der Drahtelektrode 9 zugeführt.
Die Steuereinheit 19 ist mit den Steuereinheiten 20, 21 derart verbunden, dass bei Kontaktgabe eines Tast- segmentes die Umrissbewegung gestoppt wird, bis über die Steuereinheiten 20, 21 der gewünschte Winkel ein gestellt ist. Nunmehr werden die Antriebsmotoren 7, 8 gestoppt und der Umriss wird so lange weiter abgefah ren, bis ein neues Taststiftelement mit der Schablone kontaktiert und entsprechendes Signal abgibt.
Um den gewünschten Winkel zu erreichen, werden jedem Taststiftsegment für den bestimmten Winkel spezifische Komponenten zx und zy der für jeden Punkt des Umrisses festliegenden Raumkoordinaten z zuge ordnet und über eine Eingabe 22 dem Programm speicher 23 eingegeben. Durch Signale der Taststift- elemente, die ebenfalls dem Programmspeicher zuge führt werden, werden die für das jeweilige Segment spezifischen Werte zx und zy am Ausgang des Pro grammspeichers 23 ausgegeben.
Der tatsächlich zurückgelegte Weg in x- und y- Richtung wird durch die digitalen Mess-Systeme 12, 13 aufgenommen, durch die Verstärker 24, 25 verstärkt und durch einen Vorrückwärtszähler 26, 27 registriert. Der so erhaltene Istwert wird mit dem vom Programm speicher ausgegebenen Sollwert in den Vergleichsstufen 28, 29 verglichen. Stimmen Ist- und Sollwert überein, erscheint am Ausgang der Vergleichsstufe ein Signal, das den Steuereinheiten 20, 21 zugeführt wird und die Motoren der Antriebe 7, 8 stoppt. Gleichzeitig wird über die Steuereinheiten 20, 21 durch ein Signal an die Steuereinheit 19 die Umrissbewegung entlang der Schablone wieder eingeleitet.