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.
Electroerosive post-forming machine The invention relates to an electroerosive post-forming machine for incorporating an opening parallel to the side walls of a workpiece made of electrically conductive hard material, as well as a shaped opening in the workpiece with any angle of inclination to the workpiece surface, which machine uses a finite wire or strip electrode according to the outline method works according to a template.
Depressions and breakthroughs in hard, electrically conductive materials have hitherto advantageously been made by electro-erosion by using electrodes according to known technology which must correspond to the geometry of the shape to be incorporated. If an electrode is required for the pre-machining and finishing of openings parallel to the side walls of the workpiece, the length of the electrode must already be a multiple of the workpiece height. In the case of breakthroughs in the shape, a second electrode is always required to incorporate the appropriate angle of inclination to the workpiece surface.
Although electrical discharge machining with shaped electrodes already has advantages over mechanical machining and, in particular, enables the machining of very hard materials at all, this method has a major disadvantage that lies in the conventional production of shaped electrodes and is therefore very expensive. The production of very complicated shaped electrodes is mechanically also sometimes impossible.
An economically better method is to bring about perforations in the form by means of a finite circumferential wire electrode, which, in a known manner, is made of wire and erodes the profile linearly in outline. This process can be controlled semi- or fully automatically according to a template or program.
This process is very advantageous because the electrodes do not need to be produced and if they are replaced by a template or a suitable program, the template and program are not subject to wear and tear and can be used again and again for subsequent tools. In addition to lowering the production costs of the template in comparison to the production of electrodes, an increase in the reproducibility of the working accuracy is achieved at the same time. Another advantage arises from the saving of electrical energy, since in contrast to machining with shaped electrodes, not the entire opening volume has to be eroded, but only the volume given by the length of the outline and the electrode wire diameter is removed.
A comparison of the energy balance shows a ratio of 10: 1 in favor of the wire electrode. Systems of this type are well known and are used with success. However, their area of application is limited by the fact that openings parallel to the side walls of the workpiece can only be machined. The object of the invention is to eliminate these disadvantages and to be able to machine perforations of any complexity and at any angle of inclination to the workpiece surface.
The invention is characterized by an electronically controlled on a template along guide th stylus, a pantograph for transmitting the movement of the stylus to the workpiece, guides and adjusting elements for setting the electrode, the whole being designed so that the movement of the electrode in a vertical position Direction to cut out openings parallel to the side walls of the workpiece and to cut out form openings with any angle of inclination to the workpiece surface as well as the angular position of the electrode via the mentioned guide and adjusting elements using the coordinates attached to the stylus.
Using an exemplary embodiment, the invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Fig. 1 shows the basic mechanical structure of the machine. Fig. 2 shows the design of the stylus, and Fig. 3 illustrates the electrical control in a block diagram.
Fig. 1: The usual on erosive machines working fluid tray and the storage of the workpiece recording, bearing points and the like have been omitted for the sake of clarity.
The stylus 1 is driven by the two drive motors 3, 4 in a known manner after the contact on the template 2 electronically leads along. The movement of the stylus 1 is transferred to the workpiece 6 via a pantograph 5 and cross slide guides, not shown. For the special case that the wire electrode 9 is perpendicular to the workpiece surface, an opening parallel to the side walls of the workpiece is created in the workpiece. The feed rate in the x and y directions, generated by the drive motors 3, 4, is determined by the level of the working voltage between the workpiece 6 and the electrode 9.
The use of a pantograph as a transmission link from the stylus 1 to the workpiece 6 allows the setting of any transmission ratio from the template 2 to the workpiece 6 and thus ver related an increase in the work accuracy. In order to adjust the wire electrode 9 at a desired angle to the workpiece surface, the two guide arms 10, 11, which guide the wire electrode 9, are displaced in opposite directions in the direction zy by the drive motor 8. An adjustment in the coordinates zx is triggered by the drive motor 7 rotating the entire system around the fixed point P.
The setting of any angle is thus always achieved by combining a rotation around the fixed point P and a translational movement of the two guide arms 10, 11, which are at the same distance from the fixed point P. The fictitious pivot point of the wire electrode 9 thus lies exactly in the extended axis of the fixed point. It is thus possible, by simply shifting the height of the fixed point and thus of the entire system, to place the apex of the angle of inclination in the opening at any height.
The direction of the rotary movement of the system around the fixed point P and the direction of the displacement of the guide arms 10, 11 is specified in accordance with the quadrants of the stylus 1, the structure of which is to be described with reference to FIG.
The speed of the drive motors 7, 8 is also determined by the magnitude of the working voltage between electrode 9 and workpiece 6.
The resulting adjustment paths zy are equal to the projection of the spatial coordinate z in the y-direction onto the workpiece surface and are therefore proportional to the desired angle. The rotation around the fixed point P gives the angle in the x-direction; its size is recorded with the measuring system 13.
As already stated, all commands for the sequence of movements to the side walls of the work piece with a parallel breakthrough and form breakthrough with any angle of inclination to the workpiece surface from the template 2 and the stylus 1 are derived. To explain the generation of signals from template 2 and stylus 1, the structure of the stylus is shown in FIG.
In a base body 14, made of non-conductive material, thirty-six individual segments 15 are distributed over the entire circumference around an insulated core 16 so that the individual segments lie against one another without gaps. With the cap 17, the segments are held together at the top.
In the machine, the stylus 1 is aligned in such a way that the x and y axes of the stylus are identical to the main directions of movement of the drive motors 3, 4. This results in four quadrants with nine individual segments each.
The further processing of the signals that are removed upon contact with the individual stylus elements with the template on the elements will be explained in the block diagram of FIG.
To obtain the feed directions both for the known outline method and for the angle adjustment of the wire electrode, the signals of the thirty-six stylus segments in block 18 are converted in a known manner by OR links into four signals corresponding to the quadrants. These signals are fed to the block 19, which contains the entire control unit for the drive motors 3, 4 for the outline method, and the two control units 20, 21 for the drives 7, 8 for adjusting the wire electrode 9.
The control unit 19 is connected to the control units 20, 21 in such a way that when a contact segment is made, the contour movement is stopped until the desired angle is set via the control units 20, 21. Now the drive motors 7, 8 are stopped and the outline is continued abgefah Ren until a new stylus element makes contact with the template and emits the corresponding signal.
In order to achieve the desired angle, components zx and zy specific to the spatial coordinates z fixed for each point of the outline are assigned to each stylus segment for the particular angle and are entered into the program memory 23 via an input 22. The specific values zx and zy for the respective segment are output at the output of the program memory 23 by signals from the stylus elements, which are also fed to the program memory.
The distance actually covered in the x and y directions is recorded by the digital measuring systems 12, 13, amplified by the amplifiers 24, 25 and registered by an up counter 26, 27. The actual value obtained in this way is compared with the nominal value output by the program memory in the comparison stages 28, 29. If the actual and setpoint values match, a signal appears at the output of the comparison stage, which is fed to the control units 20, 21 and the motors of the drives 7, 8 stop. At the same time, the control units 20, 21 initiate the contour movement along the template again by a signal to the control unit 19.