Die Erfindung betrifft eine Kopiereinrichtung für Kopier maschinen zum elektroerosiven Herstellen von Erzeugnissen mit komplizierten Formen, bei der elektrische Signale von einem eine Umlaufbewegung um einen Schablonenumriss steuernden Geber an eine Nachführeinrichtung mit zwei Antrieben abgegeben werden.
Derartige Kopiereinrichtungen können bei der Herstellun von Werkstücken mit zylindrischen Erzeugenden von beliebig kompliziertem Profil, die sowohl aus gewöhnlichen metallischen Werkstoffen wie Messing, Kupfer, Aluminium, Stahl u. dgl. als auch aus schwer zu bearbeitenden Metallen und Legierungen, wie aus legiertem und gehärtetem Stahl, aus Hartlegierungen, Wolfram, Molybdän, Titan usw., bestehen, verwendet werden.
Kopiereinrichtungen zum elektroerosiven Ausschneiden von beliebig geformten Erzeugnissen ermöglichen die Herstellung von Schablonen und Lehren zur Prüfung von Turbinenschaufeln sowie die Fertigung von Stempeln und Matrizen der Stanzmaschinen, von Profilschneidstählen, Fräsern und sonstigen Werkstücken, deren Herstellung nach den üblichen Verfahren entweder schwierig oder unmöglich ist. Kopiereinrichtungen zum elektroerosiven Ausschneiden von Erzeugnissen komplizierter Formen werden sowohl bei der Werkzeugfertigung in fast allen Industriezweigen als auch im Gerätebau, in der Rundfunkgeräte- und Schmuckwarenindustrie sowie in anderen Industriezweigen angewandt.
Das Arbeitsprinzip einer Kopiereinrichtung zum elektroerosiven Ausschneiden von beliebig geformten Erzeugnissen besteht im allgemeinen darin, dass mittels des Elektroerosions-Verfahren aus einem ganzen Rohstück ein Werkstück durch eine dünne Drahtelektrode ausgeschnitten wird, wobei der Vorschub der Werkzeugelektrode entweder nach einem vorgegebenen Programm oder nach einer Schablone erfolgt.
Es sind Maschinen mit programmgesteuertem Umlauf des auszuschneidenden Umrisses bekannt, bei denen das Umlaufprogramm mit Hilfe von Lochstreifen oder Lochkarten eingeführt wird.
Bekannt sind auch Kopierausschnittmaschinen, in denen der Umrissumlauf nach einer im Grössenverhältnis 1:1 zum Werkstück aus Metall gefertigten oder photooptisch hergestellten Schablone manuell oder automatisch erfolgt.
In den bekannten Kopiereinrichtungen der Kopiermaschinen zum elektroerosiven Ausschneiden von Erzeugnissen mit kompliziert geformten Umrissen werden Signale von einem Geber, der den Umlauf am Schablonenumriss vornimmt, einer Nachführeinrichtung mit zwei Antrieben zugeführt, die eine proportionale Verschiebung der Tafel mit der Schablone bezüglich des Wagens mit dem darauf befestigten Arbeitstisch bewirken.
Der Hauptmangel der programmgesteuerten Maschinen besteht in grossem Zeitaufwand für die Vorbereitung von Programmen, deren Berechnung und Zusammenstellung die Arbeit von geschulten Fachkräften erfordern.
Der Betrieb der programmgesteuerten Maschinen ist sehr teuer und kann sich nur bei Grossserienfertigung lohnen.
Der Preis dieser Maschinen ist auch sehr hoch.
Der Hauptmangel der Kopierausschnittmaschinen besteht wiederum in zeitraubender Herstellung von photooptischen oder Metallschablonen.
Zur Vorbereitung von Schablonen muss man in der Herstellung von Präzisionslehren geschulte Fachkräfte heranziehen, besondere technologische Verfahren anwenden und über besondere Präzisions-Werkzeugmaschinen verfügen.
Bei sehr komplizierten Formen von Werkstücken ist es überhaupt unmöglich, Schablonen in der Grösse des zu bearbeitenden Werkstückes herzustellen.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der erwähnten Mängel.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, eine Kopiereinrichtung zum elektroerosiven Ausschneiden von Erzeugnissen mit komplizierten Formen zu entwickeln, welche die Anwendung von in grösserem Massstab gefertigten Schablonen ermöglicht, leicht zu bedienen und einfach herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Tragarm vorgesehen ist, der an einem Ende auf einer Achse schwenkbar gelagert ist und der eine Werkzeugelektrode trägt und am anderen Ende den erwähnten Geber aufweist und durch den einen Antrieb der Nachführeinrichtung geschwenkt wird, und dass ein zweiter Wagen vorhanden ist, der durch den zweiten Antrieb der Nachführeinrichtung verschoben wird, wobei dieser zweite Wagen mit der Schablone durch ein flexibles Zugmittel verbunden ist und mit einem ersten Wagen, der den Arbeitstisch trägt, über ein auf dem zweiten Wagen befestigtes Sinuslineal mit verstellbarem Neigungswinkel in Verbindung steht, wobei die Schablone eine Zeichnung im vergrösserten Massstab darstellt.
Ein derartiger Aufbau der Kopiereinrichtung ermöglicht die Anwendung von gezeichneten Schablonen und die Herstellung von Werkstücken mit komplizierten Formen, deren Fertigung mittels anderer Verfahren unmöglich ist. Ausserdem wird bei der Anwendung dieser Kopiereinrichtung die Genauigkeit der Erzeugnisse erhöht, da die Anforderungen an die Genauigkeit der Ausführung von vergrösserten Schablonen um sovielmal herabgesetzt werden, um wievielmal die Schablonenzeichnung vergrössert wird. Aus diesem Grunde wird die Herstellung von Schablonenzeichnungen auch durch weniger qualifizierte Kräfte möglich.
Da bei dem Kopiersystem zum elektroerosiven Ausschneiden von Erzeugnissen mit komplizierten Umrissformen die Umlaufbewegung um die gezeichnete Schablone automatisch ohne Teilnahme von Menschen erfolgt, erfordert die Arbeit mit dieser Einrichtung ebenfalls Bedienungspersonen mit niedriger Qualifikation.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Gemäss der Erfindung besitztdie Kopiereinrichtung einen Tragarm 1, der um die Achse 2 schwenkbar ist und einen einarmigen Hebel darstellt.
Am Ende des Tragarmes ist ein Geber 3 einer Nachführeinrichtung 4 befestigt. Eine Werkzeug-Drahtelektrode 5 und eine Umspuleinrichtung 6 sind auf einem Wagen 7 befestigt, der längs des Tragarmes 1 mittels einer Schraube 8 und einer Kurbel 9 verschoben werden kann. Die Schwenkung des Tragarmes 1 erfolgt mit Hilfe eines Vorschubmotors 10, der von der Nachführeinrichtung 4 eingeschaltet wird. Der Werkzeugelektrode 5 werden Stromimpulse vom Impulsgenerator 11 zugeführt.
Der Radiusmassstab wird somit im Polar- und Linienkoordinatensystem durch die Lage der Werkzeugelektrode 5 (des Wagens 7) in bezug auf die Drehachse 2 des Tragarmes 1 bestimmt und kann an nicht eingezeichneten Ablesevorrichtungen kontrolliert werden.
Der Massstabfaktor ergibt sich in diesem Falle zu L
MR=-1.
Hierbei bedeutet MR den Massstabfaktor der Winkelkoordinate, L den Abstand der Drehachse 2 des Tragarmes 1 von der Achse des Gebers 3 und 1 den Abstand der Drehachse 2 des Tragarmes 1 von der Achse der Werkzeugelektrode 5.
Die massstabgerechte lineare Verschiebung der Tafel 12 mit darauf befestigter Zeichnung 13 und des Arbeitswagens 14 mit eingespanntem Rohstück 15 erfolgt mit Hilfe eines zusätzlichen Wagens 16, auf dem der Sinuswandler in der Art eines Sinuslineals 17 angeordnet ist. Der zusätzliche Wagen 16 ist mit der Tafel 12 mit Hilfe eines Zugmittels, und zwar eines Seils 18, über ein Rollensystem 19 und 20 verbunden.
Der zusätzliche Wagen 16 wird vom Elektromotor 21 verschoben, der ebenfalls vom Nachführsystem 4 gesteuert wird, wobei die Verschiebung des Wagens 16 in einer zum Bewegungsweg der Tafel 12 und des Arbeitswagens 14 senkrechten Richtung erfolgt.
Der zusätzliche Wagen 16 ist mit dem Arbeitswagen 14 mittels einer Rolle 22 verbunden, die am Wagen 14 befestigt ist und sich auf die Arbeitsfläche des Lineals 17 stützt, an die sie durch die Last 23 gedrückt wird. Zur Spannung des Seiles 18 und zur Beseitigung von Spielen im System dient eine Last 24.
Der Messstab der linearen Bewegung des Arbeitswagens 14 bezüglich der Tafel 12 mit der Zeichnung 13 wird durch den Neigungswinkel des Lineals 17 in bezug auf die Bewegungsrichtung des zusätzlichen Wagens 16 bestimmt. Für die in der Skizze dargestellte Befestigungsart des Seiles 18 beträgt der Massstabfaktor der Längskoordinate M M= 1
2tga wobei 2 der Reduktionsfaktor des Rollensystems 19 und 20 ist.
Die automatische Bewegung entlang der Linie auf der Zeichnung 13 bewirkt das bekannte Nachführsystem 4, das die Vorschubelektromotoren 10 und 21 so steuert, dass die Linie der Zeichnung 13 kontinuierlich unter dem Objektiv des Gebers 3 läuft. Die Schwenkung des Tragarmes 1 und die gleichzeitig erfolgende lineare Verschiebung der Tafel 12 ergeben entsprechend um MR und Ml mal reduzierte Drehung der Werkzeugelektrode 5 und lineare Verschiebung des Arbeitswagens 14 mit dem Rohstück 15. Dabei wird aus dem Rohstück 15 nach dem Elektroerosionsverfahren die gewünschte Figur ausgeschnitten, die aber um MR und M1 mal kleiner als die gezeichnete Schablone 13 ist. Um die Ähnlichkeit der Zeichnung 13 und des Erzeugnisses zu sichern, muss man die Bedingung MR = Ml erfüllen.
Die Kopiereinrichtung funktioniert wie folgt:
Die geometrische Lage der Linie auf der Zeichnung 13 wird mit Hilfe eines elektronenoptischen Gebers 3 in ein elektrisches phasenmoduliertes Signal umgewandelt. Dieses Signal gelangt zur elektronischen Nachführeinrichtung 4, und nach mehrmaliger Umwandlung und Verstärkung wird es den Vorschubelektromotoren 10 und 21 zugeführt, die den Tragarm 1 mit der Werkzeug-Drahtelektrode 5 um die Achse 2 schwenken und den zusätzlichen Wagen 16 verschieben. Das Lineal 17, das auf dem Wagen 16 unter einem Winkel zur Bewegungsrichtung des letzteren angeordnet ist, stösst an die Führungsrolle 22 an und setzt dadurch den Arbeitswagen 14 mit darauf befestigtem Rohstück 15 in Bewegung. Gleichzeitig überträgt der zusätzliche Wagen 16 die Bewegung mit Hilfe der Rollen 19 und 20 sowie des Seiles 18 zur Tafel 12 mit der Zeichnung 13.
Da das einstufige Rollensystem 19, 20 die doppelte Reduzierung ergibt, ist der Verschiebungsweg der Tafel 12 zweimal so lang wie der Weg des zusätzlichen Wagens 16.
Die Weglänge des Arbeitswagens 14 hängt von dem Winkel a des Lineals 17 ab.
Die gegenseitige Verschiebung der Tafel 12 und des Arbeitswagens 14 mit dem Rohstück 15 werden somit multipliziert, und der Multiplikationsmassstab hängt nur von der Winkellage a des Lineals 17 ab.
Der Multiplikationsmassstab der Schwenkung des Tragarmes 1 und der Werkzeugelektrode 5 ergibt sich einfach aus dem Verhältnis der Hebelarme, die von der Achse der Werkzeugelektrode 5 und dem Geber 3 in bezug auf die Drehachse 2 gebildet werden.
Die zusammengesetzte Bewegung in beiden Koordinatenachsen, d. h. die Schwenkung des Tragarmes 1 mit dem Geber 3 und mit der Werkzeugelektrode 5 sowie die Verschiebung der Tafel 12 mit der Zeichnung 13 und des Arbeitswagens 14 mit dem Rohstück 15, führt somit dazu, dass jeder Punkt der in der Zeichnung 13 dargestellten Linie kontinuierlich unter der Achse des Gebers 3 hinwegläuft.
Dabei schneidet die Werkzeug-Drahtelektrode 5 im Laufe des elektroerosiven Vorganges eine verkleinerte Kopie der gezeichneten Schablone 13 aus dem Rohstück aus.