CH627110A5

CH627110A5 - Device for the feed and return control of the electrode of an electrical discharge machine tool

Info

Publication number: CH627110A5
Application number: CH288178A
Authority: CH
Inventors: Bernd Finsterwalder; Konrad Bschorer
Original assignee: Deckel Ag Friedrich
Priority date: 1977-03-17
Filing date: 1978-03-16
Publication date: 1981-12-31
Also published as: DE2711697C2; GB1574568A; IT7848322A0; ES467356A1; FR2383749A1; DE2711697A1; IT1101980B; FR2383749B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vorschub- und Rückzugsteuerung der Elektrode einer Elektroerosionsmaschine, mit einem Vorschubantrieb zur automatischen Steuerung des Arbeitsvorschubs sowie mit einer Einrichtung zum Nachsetzen des Vorschubantriebs nach Verbrauch des Vorschubweges.

Um eine für Elektroerosionsmaschinen ausreichende Steifigkeit und Genauigkeit des Vorschubantriebs zu erhalten, ist es erforderlich, den Weg dieses Vorschubantriebs möglichst kurz zu halten. Dieses Problem stellt sich vor allem bei Einrichtungen mit hydraulischem Vorschubantrieb, dessen Genauigkeit mit zunehmender Länge der Druckölsäule erheblich abnimmt. Durch eine Verkürzung des Vorschubweges wird jedoch gleichzeitig auch der mögliche Arbeitsbereich begrenzt. Es sind deshalb schon Einrichtungen zum Nachsetzen des genannten Vorschubantriebs nach Verbrauch des kurzen Vorschubweges bekannt, die es erlauben, diesen Vorschubweg mehrmals aneinanderzufügen. Diese Einrichtungen sind in der Regel so aufgebaut, dass, nachdem der Elektrodenhalter den Endpunkt seiner Vorschubbewegung erreicht hat, das den Elektrodenhalter aufnehmende Gehäuse um den Betrag des Vorschubweges in Vorschubrichtung nachgefahren wird, während sich der Elektrodenhalter relativ zum Gehäuse in gleichem Masse wieder zu seinem Anfangspunkt des Vorschubwe-ges zurückzieht und für einen weiteren Vorschubzyklus bereitsteht.

Bei einer bekannten Einrichtung ist der gesamte Vorschubantrieb in einem Schlitten untergebracht, welcher seinerseits in Vorschubrichtung verschiebbar am Maschinenständer gelagert ist (DE-OS 2 455 544). Die Verschiebung des Schlittens erfolgt mittels einer im Ständer angeordneten, elektrisch angetriebenen Gewindespindel. Die auf die Elektrode wirkenden Kräfte werden zunächst über den Vorschubantrieb sowie die Führungen der Elektrodenpinole in den Schlitten und von diesem auf die Schlittenführung sowie den Zustellantrieb des Schlittens geleitet. Es müssen demnach zwei Führungen zur Aufnahme jeweils eines erheblichen Teils der Bearbeitungskräfte vorgesehen sein, was diese Bauweise aufwendig und teuer macht. Ausserdem erhöht sich mit der Zahl der Führungen auch die Gefahr von Ungenauigkeiten, z.B. infolge von Spiel in den Führungen oder ungenügender Parallelität.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einen einfachen Aufbau und eine hohe Genauigkeit aufweist, und welche insbesondere mit nur einer Führung auskommt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Der Vorschubantrieb stützt sich direkt gegen den Maschinenständer ab, welcher beliebig stabil aufgebaut werden kann. Das bewegliche Teil des Vorschubantriebs schleppt während der Arbeitsphase das mit diesem Bauteil in Vorschubrichtung fest verbundene, am Ständer geführte bewegliche Teil des Zu-stellantriebs mit. Da das die Elektrode tragende Bauteil des Zustellantriebs direkt am Ständer geführt ist, werden der Zustellantrieb und der Vorschubantrieb nur in Vorschubrichtung belastet. Alle anderen auf die Elektrode wirkenden Bearbeitungskräfte werden direkt von der Führung des Zustellzylinders aufgenommen. Eine zweite Führung etwa im Bereich des Vorschubantriebs ist nicht erforderlich. Dadurch ergibt sich eine einfache, preiswerte und genaue Bauweise. Der Nachsetzvorgang erfolgt in der Weise, dass das bewegliche Teil des Zustellantriebs in Vorschubrichtung verschoben wird, während gleichzeitig das bewegliche Teil des Vorschubantriebs in entgegengesetzter Richtung verstellt wird, wie in der Beispielsbeschreibung näher erläutert wird. Das Ergebnis der beiden überlagerten Bewegungen ist, dass der Vorschubantrieb in seine Ausgangslage zurückkehrt, während die Elektrode im

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Arbeitskontakt mit dem Werkstück bleibt, so dass die Bearbeitung nicht unterbrochen wird.

Als weiterer Nachteil der bekannten Einrichtung wird angesehen, dass die vom Zustellantrieb des Schlittens zu bewegende Masse relativ gross ist und überdies exzentrisch zum Antrieb angeordnet ist, so dass bei hohen Eilgangbeschleunigungen erhebliche Kräfte und Momente auf Führung und Antrieb wirken. Dieser Nachteil kann dadurch vermieden werden, dass der Vorschubantrieb und der Zustellantrieb koaxial zueinander angeordnet sind und dass ihre Wirkungslinien etwa durch den Schwerpunkt des die Elektrode tragenden Bauteils verlaufen. Dadurch werden aus Massenbeschleunigungen keine die Führung belastenden Kräfte oder Momente erzeugt.

Es ist zwar schon eine Einrichtung der eingangs genannten Art, mit einer in einem am Maschinenständer verschiebbar gelagerten Schlitten angeordneten und geführten Elektrodenpi-nole bekannt, bei der der Antrieb zur Verschiebung des Schlittens ebenfalls etwa durch dessen Schwerpunkt wirkt, so dass insoweit keine die Führung des Schlittens belastenden Momente aus der Massenbeschleunigung entstehen (DE-AS 1 565 393). Bei dieser bekannten Einrichtung sind der Vorschubantrieb sowie der Antrieb zur Verschiebung des Schlittens zusammengefasst. Der Schlitten oder die Pinole können wahlweise gegen den Maschinenständer geklemmt und das jeweils freie Bauteil hydraulisch verschoben werden.

Bei dieser Einrichtung muss jedoch während des Nachsetzens der Erodierbetrieb unterbrochen werden, da die Pinole gegenüber dem Maschinenständer und damit gegenüber dem Werkstücktisch feststeht. Ausserdem steht für die schnelle Rückzugbewegung kein langer Weg zur Verfügung. Der Rückzug kann vielmehr nur durch abwechselnde Bewegung von Pinole und Schlitten durchgeführt werden. Schliesslich weist auch diese bekannte Einrichtung zwei Führungen auf, welche jeweils einen erheblichen Teil der Bearbeitungskräfte und -momente aufnehmen müssen, nämlich die Führung der Pinole im Schlitten sowie die Führung des Schlittens am Ständer.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Vorschubantrieb und der Zustellantrieb beide durch hydraulische Antriebe gebildet werden, wobei z.B. die Kolbenstange des Vorschubantriebs den Zustellkolben trägt, welcher mit dem am Ständer geführten, die Elektrode tragenden Zustellzylinder zusammenwirkt. Auch die Klemmung zwischen der genannten Kolbenstange und dem Zustellzylinder kann hydraulisch sein.

Der Vorschubantrieb, der Zustellantrieb sowie die Klemmung können jeweils durch eigene Druckmittelkreise versorgt werden, die jeweils über ein Steuerventil an eine gemeinsame Druckmittelquelle angeschlossen sind. Um eine sprunghafte Veränderung, insbesondere Verringerung des Arbeitsspaltes bei Beginn des Nachsetzvorgangs zu verhindern, können mehrere Massnahmen vorgesehen werden. Im Druckmittelkreis des Zustellantriebs kann im Zulauf noch vor dem Steuerventil ein Mengenregelventil zur Begrenzung der Druckmittelmenge vorgesehen sein. Gleichzeitig kann der Zulauf über das Steuerventil in dessen Neutralstellung mit dem Rücklauf kurzgeschlossen werden. Durch die letztere Massnahme ist das Mengenregelventil ständig von Druckmittel durchflössen, so dass sich bei Beginn des Nachsetzvorgangs der für derartige Ventile charakteristische Anfahrsprung nicht einstellt. Ausserdem kann hinter dem Steuerventil eine Drossel vorgesehen werden, welche bewirkt, dass sich der Druck nicht schlagartig, sondern in einem bestimmten zeitlichen Verlauf aufbaut. Mit einem Gegenhalteventil im Rücklauf des Zustellantriebs kann im Rücklauf ein Gegendruck aufgebaut werden um so den Zustellzylinder hydraulisch einzuspannen. Diese Massnahme trägt ebenfalls dazu bei, eine sprunghafte Bewegung des Zustellantriebs zu verhindern.

Die eigentliche Steuerung der Maschine, d.h. also auch die

Ansteuerung der Steuerventile kann elektrisch über einen Prozessrechner erfolgen.

Die Regelung des Arbeitsspaltes sowie die Rückzugbewegung zum Zwecke der vermehrten Spülung, der Unterbrechung eines Kurzschlusses usw. können dem Vorschubantrieb zugeordnet sein.

Der schnelle Rückzug zum Zwecke der Arbeitsunterbrechung kann gleichzeitig dem Zustellantrieb und dem Vorschubantrieb zugeordnet sein. Damit steht für diese Bewegung jeweils die Summe des bis dahin zurückgelegten Zustellweges sowie Vorschubweges zur Verfügung.

Die Wegmessung der Elektrode kann zwischen dem die Elektrode tragenden Zustellzylinder und dem Maschinenständer direkt vorgenommen werden.

Weiter kann die Bewegung des Zustellantriebs von Hand oder automatisch, etwa bei Verbrauch des Vorschubweges bzw. bei Erreichen der Arbeitstiefe gesteuert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert. Die Figur zeigt schematisch einen Vorschubantrieb und einen Zustellantrieb mit dem zugehörigen hydraulischen Schaltplan zur Steuerung dieser Antriebe.

Im Maschinengestell 2 ist ein Vorschubzylinder 4 ausgebildet, in welchem ein Vorschubkolben 6 verschiebbar angeordnet ist. Vorschubzylinder 4 und Vorschubkolben 6 bilden den Vorschubantrieb 7. Die Kolbenstange 8 des Vorschubkolbens 6 trägt an ihrem freien Ende den Zustellkolben 10, welcher mit einem Zustellzylinder 12 zusammenwirkt und mit diesem zusammen den Zustellantrieb 13 bildet. Dieser Zustellzylinder 12 ist am Maschinengestell 2 in Führungen 14 so geführt, dass er sich in Vorschubrichtung verschieben kann. Der Zustellzylinder 12 trägt auch die Elektrode 16, die auf eine an sich bekannte, hier nicht näher beschriebene Weise mit dem Arbeitsstrom versorgt wird. Zwischen dem Zustellzylinder 12 und der Kolbenstange 8 ist eine hydraulische Klemmung 18 vorgesehen, welche beide Bauteile in Vorschubrichtung fest miteinander verbinden kann.

Der Vorschubantrieb 7, der Zustellantrieb 13 sowie die hydraulische Klemmung 18 werden jeweils durch eigene Druckmittelkreise versorgt, welche über die Steuerventile 20, 22 und 24 an eine gemeinsame Druckmittelversorgung, hier dargestellt durch die Druckleitung P und die Rückleitung T, angeschlossen sind.

Der Vorschubantrieb 7 wird durch das Steuerventil 20, welches als elektro-hydraulisches Servoventil ausgebildet ist, gesteuert. In der dargestellten Neutralstellung ist keine der beiden Kammern des Vorschubzylinders 4 mit dem Steuerdruck beaufschlagt, so dass der Vorschubkolben 6 in Ruhe verbleibt. Die Steuerung des Servoventils 20 erfolgt in an sich bekannter und deshalb nicht ausführlich beschriebener Weise durch einen Prozessrechner derart, dass der Arbeitsspalt zwischen Elektrode 16 und Werkstück 26 stets gleich bleibt.

Wenn der Vorschubkolben z.B. beim Abwärtserodieren eine untere Arbeitsstellung erreicht hat, so wird beispielsweise über einen elektrischen Kontakt die Nachsetzbewegung in Gang gebracht. Dazu wird zunächst die Klemmung 18 geöffnet. Gleichzeitig verbindet das Steuerventil 22 die Druckleitung P mit dem Zulauf 28 des Steuerkreises für den Zustellantrieb 7, so dass die untere Kammer 30 des Zustellzylinders 12 mit Druck beaufschlagt wird. Dieser macht eine kleine Abwärtsbewegung, so dass der Arbeitsspalt verringert wird. Die automatische Vorschubsteuerung zieht darauf den Vorschubkolben 6 und damit den Zustellkolben 10 zurück, weil sie bestrebt ist, den Arbeitsspalt zwischen Elektrode 16 und Werkstück 26 konstant zu halten. Auf diese Weise wird ohne Unterbrechung des Bearbeitungsvorganges der Vorschubkolben bis in eine obere Stellung bewegt, wo durch einen Ausschaltkontakt das Steuerventil 22 und die Klemmung 18 wieder ge5

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schlössen werden. Jetzt befindet sich der Vorschubkolben wieder in seiner Ausgangsstellung, von der aus er eine Bearbeitungstiefe entsprechend seinem Vorschubweg ausführen kann.

Um zu verhindern, dass zu Beginn des Nachsetzvorgangs der Zustellzylinder 12 sich sprunghaft nach unten bewegt, bevor die überlagerte Aufwärtsbewegung des Vorschubantriebs 7 beginnt, ist in der Druckleitung P vor dem Steuerventil 22 ein Mengenregelventil 32 vorgesehen. Gleichzeitig schliesst das Steuerventil in der dargestellten Neutralstellung die Druckleitung P mit der Rückleitung T kurz. Auf diese Weise ist das Mengenregelventil 32 ständig von Druckmittel durchflössen, so dass sich der für derartige Ventile charakteristische, nachteilige Anfahrsprung nicht einstellt. Die Drossel 34 ist im Zulauf 28 verhindert, dass sich der Druck zu schnell aufbaut, so dass die Vorschubsteuerung 7 auf jeden Fall die Bewegung des Zustellzylinders 12 kompensieren kann, wie oben beschrieben. Im Rücklauf 36 ist ein Gegenhalteventil 38 angeordnet, durch welches in der oberen Kammer 40 des Zustellzylinders ein Gegendruck aufrechterhalten wird, so dass der Zustellkolben 10 durch definierte Drücke in den Kammern 30 und 40 eingespannt ist.

Die hydraulische Klemmung wird über das Steuerventil 24 in dem Augenblick durch Absperren des Zulaufs 42 von der

Druckleitung P und Verbinden mit dem Rücklauf (dargestellte Stellung) geöffnet, in dem der Nachsetzvorgang beginnt. Die genaue zeitliche Koordination mit der Steuerung des Steuerventils 22 besorgt ein hier nicht näher dargestellter Prozess-5 rechnen

Die weiteren dargestellten Komponenten sind von an sich bekannter Art und werden deshalb nur kurz beschrieben. Das Steuerventil 44 erlaubt eine Umgehung des Mengenreglers 32 für Eilgangbewegungen des Zustellantriebs 13. Die Richtung io dieser Eilgangbewegung wird durch die Stellung des Steuerventils 22 in an sich bekannter, durch die Schaltungssymbole ohne weiteres verständlicher Weise bestimmt.

Die in der Leitung 36 angeordnete Drossel 46 hat die gleiche Aufgabe wie die Drossel 34 für den Fall, dass die Leitung 15 36 beim Nachsetzen in umgekehrter, d.h. Aufwärtsbewegung, zum Zulauf wird. Die den Drosseln parallel geschalteten Rückschlagventile 48, 50 bewirken, dass die Drosseln nur jeweils in einer Durchflussrichtung wirksam werden; ebenso dient das Rückschlagventil 52 zur Umgehung des Gegenhalteventils 38 20 für den Fall des Aufwärtsnachsetzens, weil in diesem Fall das Gewicht des Zustellzylinders 12 mit Elektrode 16 einer sprunghaften Bewegung schon entgegenwirkt, so dass ein Gegendruck nicht erforderlich ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Einrichtung zur Vorschub- und Rückzugsteuerung der Elektrode einer Elektroerosionsmaschine, mit einem Vorschubantrieb zur automatischen Steuerung des Arbeitsvorschubs sowie mit einer Einrichtung zum Nachsetzen des Vorschubantriebs nach Verbrauch des Vorschubweges, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Vorschubantrieb (7) unmittelbar gegen den Maschinenständer (2) abstützt, dass das bewegliche Teil (8) des Vorschubantriebs an seiner dem Werkstück (26) zugewandten Seite einen ZuStellantrieb (13) trägt, dessen in Vorschubrichtung bewegliches Teil (12) seinerseits die Elektrode (16) trägt, und dass das bewegliche Teil (12) des Zu-stellantriebs unmittelbar am Ständer (2) geführt ist und gegenüber dem beweglichen Teil (8) des Vorschubantriebs feststellbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschubantrieb (7) durch einen im Maschinenständer (2) ausgebildeten hydraulischen Vorschubzylinder (4) mit einem darin verschiebbaren Vorschubkolben (6) gebildet ist, dessen Kolbenstange (8) den Zustellantrieb (13) trägt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustellantrieb (13) durch einen am beweglichen Teil (8) des Vorschubantriebs angeordneten Zustellkolben (10) gebildet wird, welcher mit einem demgegenüber verschiebbaren, am Maschinenständer (2) geführten Zustellzylinder (12) zusammenwirkt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Teil (12) des Zustellan-triebs (13) gegenüber dem beweglichen Teil (8) des Vorschubantriebs (7) durch eine hydraulische Klemmung (18) feststellbar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschubantrieb (7), der Zustellantrieb (13) sowie die hydraulische Klemmung (18) jeweils durch einen eigenen Druckmittelkreis versorgt werden, welche jeweils über ein Steuerventil (20,22, 24) an eine gemeinsame Druckmittelquelle (P, T) angeschlossen sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckmittelkreis für den Zustellantrieb (13) im Zulauf (P) vor dem Steuerventil (22) ein Men-genregelventil (32) angeordnet ist und dass der Zulauf (P) in der Neutralstellung des Steuerventils mit dem Rücklauf (T) verbunden ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckmittelkreis für den Zustellantrieb (13) nach dem Steuerventil (22) in der für die Nachsetzbewegung als Zulauf (28) dienenden Druckmittelleitung eine Drossel (34) vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckmittelkreis für den Zustellantrieb (13) zwischen diesem und dem Steuerventil (22) in der für die Nachsetzbewegung als Rücklauf (36) dienenden Druckmittelleitung ein Gegenhalteventil (38) angeordnet ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Arbeitsvorschubs sowie die Rückzugsteuerung zum Zwecke der Spülung, der Unterbrechung, Kurzschlusses, dem Vorschubantrieb (7) zugeordnet ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückzugbewegung zum Zwecke der Arbeitsunterbrechung gleichzeitig dem Vorschubantrieb (7) und dem Zustellantrieb (13) zugeordnet ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachsetzbewegung des Zu-stellantriebs (13) automatisch bei Verbrauch des Vorschubweges gesteuert wird.