CH627391A5

CH627391A5 - Holder for the wire-shaped eroding electrode of an electrical discharge machine

Info

Publication number: CH627391A5
Application number: CH1056277A
Authority: CH
Inventors: Werner Filsinger
Original assignee: Aeg Elotherm Gmbh
Priority date: 1976-10-01
Filing date: 1977-08-30
Publication date: 1982-01-15
Also published as: FR2366094B1; GB1553009A; DE2644369A1; ES461860A1; BR7706548A; DE2644369B2; IT1090178B; DE2644369C3; FR2366094A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung für die Drahtelektrode einer Funkenerosionsmaschine, mit einem Einspannbügel zur Führung der Drahtelektrode mittels zweier im Abstand voneinander angeordneter Bügelschenkel, wobei der Einspannbügel mit einem Lagerteil nach zwei Koordinaten beweglich und an den Lagerteil um einen zwischen den Bügelschenkeln gelegenen Drehpunkt auf der Drahtlängsachse drehbar und über einen Exzenter motorisch verstellbar ist, so dass die Drahtelektrode auf einem Kegelmantel bewegbar ist.

Zur funkenerosiven Herstellung von Stanzformen ist es erforderlich, aus einer Metallplatte eine Ausnehmung derart herauszuschneiden, dass die Schneidkante, die durch die draht-förmige Erodierelektrode gegeben ist, gegen die Plattenebene einen von 90° verschiedenen Winkel einschliesst, dessen Neigung den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend wählbar sein soll.

Zur Herstellung solcher Schnittformen ist es bekannt, den Erodierdraht, der an dem in einer Ebene entlang einer vorgegebenen Bahn verstellbaren Lagerteil befestigt ist, an dem Lagerteil einseitig in ortsfester Anordnung zu lagern und den anderen Lagerpunkt, der im Abstand von der ortsfesten Lagerung befindlich ist, auf einer Kreisbahn beweglich zu lagern, so dass der Erodierdraht quer zu seiner Längserstreckung entlang einer Kurvenbahn und unabhängig von dieser Bewegung auch auf einem Kegelmantel beweglich ist. Die Bewegung auf dem Kegelmantel wird mittels eines Stellmotors derart gesteuert, dass die Erodierelektrode beim Schneiden der Metallplatte stets eine feste Neigung von z.B. 25 Bogenminuten gegen die Plattenebene aufweist. Durch Verstellen des zweiten Lagerpunktes der Erodierelektrode auf der Kreisbahn lässt sich die Neigung abhängig von der Bewegung des Erodierdrahtes entlang der Erodierkurve exakt einhalten.

Auch ist es bekannt, den Erodierdraht in einer Aufhängung, die entlang der Kurve beweglich gelagert ist, mit ihren beiden Einspannpunkten in einem kardanischen Lager derart zu lagern, dass die Erodierelektrode um einen Punkt ihrer Längsausdehnung, der zwischen den beiden Einspannstellen gelegen ist, auf einem Kegelmantel beweglich ist. Diese Anordnung weist den Vorzug auf, dass die Kegelmantelbewegung der Erodierelektrode um einen Punkt erfolgt, der von allen Seiten frei zugänglich ist, wodurch dieser Drehpunkt mit der Oberfläche eines zu schneidenden Werkstücks zusammengelegt und damit ein entsprechendes kegliges Profil geschnitten werden kann.

Die bekannten Halterungen dieser letztgenannten Art weisen jedoch den Nachteil auf, dass die kardanische Lagerung des Lagerbügels für die Erodierelektrode, die nach Art eines Kardans ausgebildet ist, zu unbequemen Abmessungen der kardanischen Lagerung und der zugehörigen Lager führt; denn die beweglichen Massen der Halterung verlangen eine exakte Führung und Abstützung des Kardanlagers.

Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, die kardanische Lagerung durch eine an den Halterungsbügel angreifende Lagerentlastung in Form einer Führung zu ergänzen, die einen Teil der Massen, die zu führen sind, aufnimmt.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung von Halterungen der eingangs näher bezeichneten Bauart zum Zweck der Herbeiführung einer einwandfreien Führung des Halterungsbügels auf der Bewegungsbahn seiner Bewegungsmöglichkeit, die auf der Fläche eines Kegelmantels verläuft. Zudem soll eine einfache und zweckmässige, dabei robuste Konstruktion angegeben werden, die bei hoher Präzision der Bewegung ein einfaches tragendes Lager besitzt, das die Verstellung der Drahtelektrode auf dem Kegelmantel zulässt.

Der Erfindung entsprechend wird dazu eine in einer Ebene entlang einer Bahn nach zwei Koordinaten verstellbare Halterung der eingangs näher bezeichneten Art vorgeschlagen, die sich dadurch kennzeichnet, dass der Einspannbügel über ein kreisbogenförmiges Lager, dessen Drehachse die Drahtelektrode in dem Punkt, der die Spitze des Kegelmantels darstellt, rechtwinklig schneidet, an einem beweglichen Kupplungsstück und das Kupplungsstück über ein gleichartiges Lager, das gegen das erste um 90° versetzt und mit ihm in der gleichen Höhe angeordnet ist, an dem Lagerteil beweglich befestigt ist und dass der auf dem Lagerteil angeordnete Antriebsmotor über einen Exzenter und ein Hilfskardangelenk mit dem Einspannbügel in Antriebsverbindung steht.

In dieser Ausbildung übernimmt das vorgesehene Hilfskardangelenk lediglich die Antriebsverbindung zwischen dem Antriebsmotor für die Verstell-Bewegung der Drahtelektrode auf dem Kegelmantel und dem Einspannbügel der Halterung,

ohne tragende Funktionen aufzuweisen.

Die Anordnung ist dabei bevorzugt derart getroffen, dass der Exzenterhub der Exzenterverbindung zur Wahl der Öffnung des Kegelmantels, auf dem die Drahtelektrode beweglich ist, einstellbar ist.

Die anliegenden Zeichnungen dienen zur Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen Teil einer an sich bekannten Funkenerosionsmaschine mit der er-findungsgemässen Halterung.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II—II in Fig. 1.

Fig. 3 zeigt ein Einzelteil aus Fig. 2.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie IV—IV in Fig. 2.

In Fig. 1 bezeichnet 1 ein auf einem Kreuzschlitten 2 nach zwei Koordinaten verstellbar gelagertes Gefäss zur Aufnahme einer dielektrischen Flüssigkeit 3, einer Werkstückhalterung 4 und eines in der Flüssigkeit 3 angeordneten in der Halterung 4 gelagerten metallenen Werkstücks 5 in Form einer Platte, die funkenerosiv zu bearbeiten ist.

In einem (nicht näher dargestellten) Maschinenständer 6 der Maschine ist in einem Kugelgelenk eine Gelenkkugel 7 gelagert, die einen zweiarmigen Hebel 8 trägt. Das nicht weiter

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dargestellte freie Ende des Hebels 8 steht mit einer Abtastvorrichtung in Verbindung, die in einer Ebene eine Zeichnungsvorlage abtastet, die eine Kurve enthält, Entsprechend der Abtastbewegung des freien Endes des Hebelarms 8 wird der Hebelarm 8' bewegt, der über ein in einer Führung 9 angeordnetes Gestänge 10 die der Erfindung entsprechende Halterung 11 trägt. Die Halterung 11 ist an dem Gestänge 10 durch Schraubverbindungen lösbar befestigt.

Die Führung 9 ist auf einer normalen zur Darstellungsebene der Fig. 1 verstellbar, so dass die Halterung 11 mit dem Gestänge 10 in einer Ebene x' nach zwei Koordinaten X, Y verstellbar ist. In der Fig. 1 verläuft die Ebene x' normal zur Darstellungsebene. Die Bewegung nach den Koordinaten X, Y erfolgt entsprechend der Steuerbewegung des Hebels 8.

Die Halterung 11 trägt eine drahtförmige Erodierelektrode 12, die an den Schenkelenden 13 und 14 eines U-förmigen Halterungsbügels 15 geführt ist. Die Elektrode 12 ist mit einem Pol einer Gleichstromimpulsquelle verbunden, deren zweiter Pol in bekannter Weise mit dem Werkstück 5 in Verbindung steht, so dass zwischen der Elektrode 12 und dem Werkstück 5 elektrische Funken übergehen, die den bekannten Materialabtrag an dem Werkstück 5 bewirken.

Die Erodierelektrode 12 ist einer Drahtvorratsrolle 16 entnommen und über Zwischenrollen 17 und 18 einer Aufwik-kelrolle 19 zugeführt. Dort ist der Draht 13 mittels eines Elektromotors 70 auf die Rolle 19 mit vorgebbarer Geschwindigkeit aufwickelbar, so dass sich die Elektrode 12 im Bereich des zwischen ihrer Oberfläche und der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks 5 befindlichen Arbeitsspalts ständig erneuert. Der Bügel 15 weist einen in Richtung des Drahts im Bereich des Arbeitsspalts gelegenen Ansatz 18 auf, der der Führung des Drahts 12 in der unmittelbaren Umgebung des Werkstücks 5 und der Stromzuführung zum Draht dient. Der Bügel 15 ist als Bestandteil der Halterung 11 mit der Halterung mittels des Gestänges 10 in der x'-Ebene quer zur Längsrichtung des Drahtes 12 derart verstellbar, dass der Draht 12 das Werkstück 5 entlang einer durch die abgetastete Zeichnung vorgebbaren Kurve zerschneidet.

Der Halterungsbügel 15 ist mit seiner Elektrodenführungsachse um einen Punkt 20, der zwischen den Bügelschenkeln 13 und 14 auf der Drahtelektrode 12 im Abstand von den Schenkeln 13 und 14 geigen ist, auf einem Kegelmantel bewegbar. Zur Ausführung dieser Bewegung dient der Motor 21, der ortsfest an einem Lagerteil 22 der Halterung 11 befestigt ist.

Der Bügelschenkel 13 ist dazu über ein Befestigungsteil 23 und ein Kupplungsstück 34 beweglich an dem Lagerteil 22 befestigt.

In Fig. 2, die einen Schnitt in Richtung II—II der Anordnung nach Fig. 1 wiedergibt, sind mit den Bezugszeichen der Fig. 1 die Teile der Fig. 1 (ohne das Werkstück 5 dargestellt) bezeichnet, und es bezeichnen ferner 22A und 22B zwei Schenkel des U-förmigen Lagerteils 22, die auf ihrer Innenwandung jeweils Rollen 30 und 31 tragen. Die Rollen 30 und 31 sind jeweils dreifach vorhanden und an den Lagerteilen 22A und 22B (senkrecht zur Darstellungsebene) hintereinander derart angeordnet, dass ihre Laufflächen auf einem Kreisbogen gelegen sind. In dieser Anordnung liegen die Rollen 30 und 31 auf Laufflächen 32 und 33 eines von den Schenkeln 22A und 22B umfassten Kupplungsstückes 34 auf, die als Gegenlaufflächen für die Rollen 30 und 31 ebenfalls Kreisbogenform aufweisen. Die Gegenlaufflächen 32 und 33 (die in Fig. 2 senkrecht zur Darstellungsebene verlaufen) weisen eine Krümmung mit einem Halbmesser auf, der gleich dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt 20 der Kegelmantelbewegung der Drahtelektrode 12 und den Laufflächen 32 und 33 ist.

Das Bauteil 34 ist in Fig. 3 noch einmal gesondert herausgezeichnet, wobei 32 und 33 die in Fig. 2 im Schnitt dargestellten Laufflächen der Rollen 30 und 31 bezeichnen. Die Laufflächen 32 und 33 sind als Einfräsungen im Bauteil 34 hergestellt und liegen parallel zueinander.

Das Bauteil 34 ist deshalb auf den Rollen 30 und 31 entlang einer Kreisbahn um den Krümmungsmittelpunkt 20 (auf einem beschränkten Weg) beweglich.

Das Bauteil 34 (vgl. Fig. 3) weist senkrecht zu den Laufflächen 32 und 33 versetzt zwei weitere Laufflächen 35 und 36 auf, die ebenfalls parallel zueinander gelegen sind und mit dem anderen Laufflächenpaar 32, 33 jeweils einen rechten Winkel einschliessen. Die Lauffläche 32 ist in Fig. 1 ebenfalls mit 32 angedeutet, und es ist die Anordnung derart getroffen, dass das Befestigungsteil 23 ebenfalls mit einem U-förmigen Ansatz (Fig. 1) das Kupplungsstück 34 umfasst und mit zu den Rollen 30 und 31 analogen Rollen, die auf den Laufflächen 35 und 36 laufen, gegen das Kupplungsstück 34 beweglich ist. Das Befestigungsteil 23 ist deshalb zusammen mit allen Bauteilen, die an dem U-förmigen Bügel 15 befestigt sind, um den Mittelpunkt 20 in den Laufflächen 35 und 36 beweglich, so dass die an dem Befestigungsteil 23 befestigten Bauteile 13, 14 und 15 über das Kupplungsstück 34 an dem Lagerteil 22 jeweils in der Weise beweglich befestigt sind, dass sie gemeinsam um den Punkt 20 nach zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen kippbeweglich gelagert sind. Innerhalb der durch die Konstruktion bedingten Anschläge des Bauteils 34 ist deshalb zunächst eine Bewegung des Bügels 13,14,15 innerhalb eines Kegelmantels möglich, dessen Spitze mit dem Mittelpunkt 20 zusammenfällt.

Das Befestigungsteil 23 ist in Fig. 4 — teilweise geschnitten - in einer Draufsicht in Richtung IV-IV der Fig. 2 gesondert dargestellt, wobei 23 eine Draufsicht auf eine Grundplatte wiedergibt, die mit dem Halterungsbügel 13 (der darunter gelegen ist) verschraubt ist. Die Grundplatte des Bauteils 23 weist zwei (senkrecht zur Darstellungsebene aufrecht stehende) Erhebungen 23A und 23B auf, die auf ihrer Innenwandung jeweils drei Lagerrollen 35A, 35B, 35C und 36A, 36B, 36C aufnehmen. Die drei Rollen laufen jeweils auf den Laufflächen 35 und 36 des Kupplungsstücks 34.

Die Grundplatte des Befestigungsteils 23 ist mit einer zentrischen Ausnehmung 40 versehen, die über zwei Lagerstifte 41 und 42 um die Verbindungsachse der Lagerstifte schwenkbar ein scheibenringförmiges Bauteil 43 aufnimmt.

Das Bauteil 43 dient seinerseits über eine zentrische Ausnehmung 44 und zwei Lagerstifte 45 und 46, deren Verbindungslinie eine Schwenkachse bildet und senkrecht zur Schwenkachse 41, 42 angeordnet ist, zur Abstützung des Bauteils 43 an einem zylinderförmigen Bauteil 50, das sich seinerseits über ein Kugellager 51 an einem Zapfen 52 abstützt.

Der Zapfen 52 ist um seine Längsachse innerhalb des Kugellagers 51 drehbar und steht mit einem exzentrischen Ansatz 52A mit einem Zapfen 53 in Verbindung, der mit einer zugehörigen Ausnehmung 53A den exzentrischen Ansatz 52A umfasst und mit ihm über eine Schraubverbindung verbunden ist. Die Zapfen 52 und 53 bilden so eine Exzenterkupplung, deren antriebsseitiger Teil 53 über ein Kegelrollenlager 54 mit dem Rotor des Antriebsmotors 21 in Verbindung steht. Die Exzenterkupplung 53, 52 greift dabei in eine Ausnehmung 34A des Kupplungsstücks 34.

Der Rotor des Motors 21 und die Antriebsachse 53 bzw. die Antriebsachse 52 der Exzenterkupplung 53, 52 weisen dabei eine Bohrung 60, die von der drahtförmigen Erodierelektrode 12 durchsetzt wird, auf.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: Durch Verstellung des Hebels 8, 8' wird das Gestänge 10 entlang einer durch die Abtast Vorrichtung vorgegebenen Bahn in einer Ebene x', die senkrecht zur Darstellungsebene der "Fig. 1 verläuft, derart verschoben, dass die drahtförmige Erodierelektrode 12 senkrecht zu ihrer Längserstreckung entlang dieser Bahn verschoben wird. Die Führung 9 ist hierbei in Richtung

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Das Werkstück 5 wird dabei von der Halterung 4 derart gehalten, dass der Punkt 20, der auf der Draht-Elektrode 12 gelegen ist, mit der Unterkante des Werkstücks 5 zusammenfällt und die Erodierelektrode 12 um diesen Punkt derart verschwenkbar ist, dass die drahtförmige Elektrode 12 jeweils um einen bestimmten Winkelbetrag gegen ihre Schnittbahn geneigt transportiert wird. Die Neigung wird durch Betätigung des Motors 21 über eine entsprechende Steuervorrichtung (nichtdargestellt und erläutert) in bekannter Weise aufrechterhalten, wobei der Motor 21 den antriebsseitigen Teil der Exzenterkupplung 53, 52 dreht, so dass sich die Achse des Abtriebs auf einem Kreisbogen bewegt, dessen Durchmesser durch Verstellen der Exzenterkupplung 53,52 einstellbar ist. Bei der zugehörigen Kreisbewegung wird über das Kardangelenk mit dem Zwischenring 43 das Befestigungsteil 23 in den beiden senkrecht aufeinanderstehenden Rollenlagern 32, 33 und 35, 36 verstellt. Dabei kippt der Halterungsbügel 13 mit seiner Elektrodenführungsachse 14, 15 um den Mittelpunkt

20 derart, dass die drahtförmige Erodierelektrode 12 die gewünschte Neigung gegen die Schnittbahn der Elektrode aufweist.

Die beschriebene Konstruktion weist den Vorzug auf, dass s über das Kupplungsstück 34 die gesamte Masse des mit seiner Elektrodenführungsachse auf einem Kegelmantel beweglichen Halterungsteils aufgehängt ist und der Antrieb dieses auf einem Kegelmantel beweglichen Bauteils auf einfache Art und Weise mittels eines Kardangelenkes möglich ist, welches selbst io keine tragenden Funktionen aufweist. Die Konstruktion ist so präzise und kostensparend ausführbar.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Laufflächen des Kupplungsstücks 34 an den entsprechenden Gegenstücken der Konstruktion anzuordnen und das Kupplungsstück selber zur 15 Lagerung der Laufrollen zu benutzen. Auch gemischte Anordnungen, bei denen die Laufrollen einerseits und zugehörigen Laufbahnen anderseits teilweise an den entsprechenden Gegenstücken angeordnet sind, sind ausführbar.

Im übrigen ist es zweckmässig, die Anordnung derart zu 20 treffen, dass die Laufrollen, die in den Laufbahnen 35, 36 bzw. 32,33 angeordnet sind, in den zugehörigen Ausnehmungen der Laufbahnen derart anzuordnen, dass eine Verspannung der Rollen gegeneinander und eine spielfreie Führung der Rollen in der zugehörigen Laufbahn erfolgt.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

627 391 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Halterung für die Drahtelektrode einer Funkenerosionsmaschine, mit einem Einspannbügel zur Führung der Drahtelektrode mittels zweier im Abstand voneinander angeordneter Bügelschenkel, wobei der Einspannbügel a) mit einem Lagerteil nach zwei Koordinaten beweglich und b) an den Lagerteil um einen zwischen den Bügelschenkeln gelegenen Drehpunkt auf der Drahtlängsachse drehbar und über einen Exzenter motorisch verstellbar ist, so dass die Drahtelektrode auf einem Kegelmantel bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspannbügel (13, 14, 15) über ein kreisförmiges Lager (35, 36), dessen Drehachse die Drahtelektrode in dem Punkt (20), der die Spitze des Kegelmandels darstellt, rechtwinklig schneidet, an einem beweglichen Kupplungsstück (34) und das Kupplungsstück über ein gleichartiges Lager (32,33), das gegen das erste um 90° versetzt und mit ihm in der gleichen Höhe angeordnet ist, an dem Lagerteil (22) beweglich befestigt ist und dass der auf dem Lagerteil (22) angeordnete Antriebsmotor (21) über einen Exzenter (53, 53A, 52, 52A) und ein Hilfskardangelenk (41-42, 43, 45^16,50) mit dem Einspannbügel (15) in Antriebsverbindung steht.

2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenter (53, 53A, 52,52A) in einer Ausnehmung (34A) des Kupplungsstücks (34) angeordnet ist und den Antriebsmotor (21) mit dem Hilfskardangelenk (41-42, 43, 45-46,50) verbindet.