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"Verfahren und Vorrichtung zur funkenerosiven Bearbeitung" Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur funkenerosiven Bearbeitung, z.B. zur Herstellung von
Bohrungen, Planflächen oder beliebigen Konturen, bei dem durch zwischen einer Erosionselektrode
und einem zu bearbeitenden Werkstück brennende Funken von dem Werkstück ?t+erial
abgetragen, verspant wird, und eine Vorrichtung zur Durch£Whrung dieses Verfahrens.
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Bei den bekannten Verfahren zur funkenerosiven Bearbeitung
werden
als Erosionselektroden sogenannte Formelektroden verwendet, das sind Erosionselektrodeng
deren Kontur mit der zu erzielenden Kontur der zu bearbeitenden Werkstücke iJbereinstimmt
Es wird also eine Vielzahl unterschiedlicher Erosionselektroden, die alle sehr genau
bearbeitet sein müssen, benötigt. Das ist aufwendig und folglich nachteilig.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur funkenerosiven
Bearbeitung anzugeben, nach dem funkenerosive Bearbeitungen durchgeführt werden
können, ohne daß für die unterschiedlichen Bearbeitungen unterschiedliche Erosionselektroden,
sogenannte Formelektroden, benötigt werden.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem Verfahren zur funkenerosiven
Bearbeitung, z.B. zur Herstellung von Bohrungen, Planflächen oder beliebigen Konturen,
bei dem durch zwischen einer Erosionselektrode und einem zu bearbeitenden Werkstück
brennende Funken von dem WerkstückHaterial abgetragen, verspant wird, dadurch, daß
für die durchzuführende Bearbeitung eine Schablone angefertigt wird, daß die Schablone
durch einen Taster abgefahren wird und daß über einen Pantographen (Storchenschnabel)
das zu bearbeitende Werkstück unter der Erosionselektrode entsprechend der Schablone
mit Hilfe des Pantographen gerührt wird.
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Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße
Verfahren auszugestalten und weiterzubilden. Eine erste Möglichkeit, die Schablone
durch einen Taster abzufahren, besteht darin, daß die Schablone fest angeordnet
wdrd und der
Taster, der am opf des Pantographen angeordnet ist,
längs der Kontur der Schablone geführt wird. Im einzelnen kann dabei so vorgegangen
werden, daß der Taster magnetisch an die Kontur der Schablone angekoppelt wird und
mit einem rotierenden Tastkopf die Kontur der Schablone abfährt. Der Taster kann
aber auch, z.B. auf einem Koordinatentisch angeordnet, durch Schrittmotoren undXoder
hydraulisch betätigte Zylinder-Kolben-Anordnungen bewegt, die Kontur der Schablone
abfahren. Da es, für das Merkmal, daß die Schablone durch einen Taster abgefahren
wird, nur auf die Relativbewegung zwischen dem Taster und der Kontur der Schablone
ankommt, besteht eine andere Möglichkeit, dieses Merkmal zu verwirklichen, darin,
den Taster fest anzuordnen und die Kontur der Schablone, z.B. durch Schrittmotoren
und'oder hydraulisch betätigte Zylinder-Kolben-Anordnungen, an dem Taster vorbeizufüliren,
wobei die Schablone an den Kopf des Pantographen angeschlossen ist.
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Die Erosionselektrode kann theoretisch fest angeordnet sein.
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Nach einer bevorzugten Lehre der Erfindung wird der Erosionselektrode
jedoch eine Drehbewegung um eine feste Achse, z.B.
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um die Achse einer Maschinenspindel, erteilt. Auch besteht die Möglichkeit,
der Erosionselektrode eine Drehbewegung um ihre eigene Achse zu erteilen. Nach einer
weiteren Lehre der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt, wird der Erosionselektrode
sowohl eine Drehbewegung um eine feste Achse als auch eine Drehbewegung um ihre
eigene Achse erteilt, so daß sie insgesamt eine Planetenbewegung ausführt.
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Grundsätzlich besteht sowohl die Möglichkeit, das zu bearbeitende
Werkstück
mehrmals entsprechend der Schablone unter der Erosionselektrode zu führen als auch
das zu bearbeitende Werkstück nur einmal, und zwar entsprechend langsam, der Schablone
folgend entlang der Erosionselektrode zu führen. Wird das zu bearbeitende Werkstück
mehrmals unter der Erosionselektrode geführt, so empfiehlt es sich-nach einer weiteren
Lehre der Erfindung, entsprechend dem Abbrand die Erosionselektrode automatisch
in der Höhe zu verstellen, die Länge des Brennspaltes also zu regeln. Wird dagegen
das zu bearbeitende Werkstück nur einmal der Schablone folgend entlang der Erosionselektrode
geführte so wird zweckmäßig zunächst in das zu bearbeitende Werkstück ein Anfangsloch
eingebracht, dessen Durchmesser dem Durchmesser der Erosionselektrode plus der Länge
des Brennspaltes entspricht und wird danach die Erosionselektrode intermittierend
auf- und abgeführt. Auch hierbei empfiehlt es sich, die Länge des Brennspaltes zu
regeln, und zwar in der Weise, daß die Erosionselektrode entsprechend der durch
den Abbrand verursachten Verringerung im Durchmesser automatisch radial nach außen
verstellt wird.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung
des zuvor beschriebenen Verfahrens zur funkenerosiven Bearbeitung, wobei diese Vorrichtung
aus einem Koordinatentisch, einem von einer Maschinenspindel getragenen Funkenerosionskopf,
einer Erosionselektrode und einer Steuer- und Versorgungseinrichtung besteht. Erfindungsgemäß
ist diese Vorrichtung gekennzeichnet durch eine Schablonenaufnahme, einen Taster
zum Abtasten der Kontur der Schablone und einen Pantographen (Storchenschnabel),
der in Verbindung mit der Schablonenaufnahme
bzw. dem Taster den
Koordinatentisch entsprechend der Kontur der in der Schablonenaufnahme angeordneten
Schablone steuert.
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Der durch die Erfindung erreichte Vorteil ist zusammengefaßt darin
zu sehen, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ede Art von funkenerosiver
Bearbeitung durchgeführt werden kann> z.B. Bohrungen, Planflächen oder beliebige
Konturen, also auch Ausschnitte jeder Art, hergestellt werden können ohne daß dazu
eine Vielzahl unterschiedlich gestalteter Erosionselektroden, sogenannte Formelektroden,
erforderlich ist.
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Die für alle funkenerosive Bearbeitungen stets gleichen Erosionselektroden
stehen als runder Elektrodendraht zur VerfUgung, der sehr billig ist und nahezu
endlos dem Abbrand zugeführt werden kann. Ein weiterer beachtlicher Vorteil liegt
darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit erheblich geringerem Energieaufwand
gearbeitet werden kann, da nicht das gesamte zu entfernende Material des Werkstückes
wie bei dem bekannten Verfahren verspant werden muß. Insoweit ist das erfindungsgemäße
Verfahren einem Sägen vergleichbar, während das bekannte Verfahren mehr dem Fräsen,
Hobeln oder Drehen entspricht. Schließlich ist als weiterer Vorteil auch die erreichbare
Bearbeitungsgenauigkeit bei dem erfindungsgemäßen Verfahren größer, da Ungenauigkeiten
der Schablone nur mit dem Ubersetzungsverhältnis des Pantographen in die Bearbeitung
eingehen, während bei der funkenerosiven Bearbeitung mit sogenannten Formelektroden
deren Ungenauigkeiten vollständig zu Ungenauigkeiten der Werkstücke führen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele
von erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur
Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zeigenden Zeichnung, die weitere erfindungswesentliche Merkmale offenbart,
erläutert; es zeigen: Fig. 1 eine erste Aus führungs form einer Vorrichtung zur
funkenerosiven Bearbeitung> Fig. 2 eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung
zur funkenerosiven Bearbeitung, Fig. 3 den Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach
Figur 1, und Fig. 4 einen der Figur 3 entsprechenden Ausschnitt aus einer weiteren
Vorrichtung zur funkenerosiven Bearbeitung.
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Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zur funkenerosiven
Bearbeitung, z.B. zur Herstellung von Bohrungen, Planflächen oder beliebigen Konturen,
und besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Koordinatentisch 1, einem
von einer Maschinenspindel 2 getragenen Funkenerosionskopf 5, einer Erosionselektrode
4 und einer im einzelnen nicht dargestellten Steuer- und Versorgungseinrichtung
5. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Schablonenaufnahme
6, einen Taster 7 zum Abtasten der Kontur 8 einer Schablone 9 und einen Pantographen
10. Der Pantograph 10 steuert in Verbindung mit der Schablonenaufnahme 6 bzw. dem
Taster 7 den Koordinatentisch 1 entsprechend der Kontur 8 der in der Schablonenaufnahme
6 angeordneten Schablone 9.
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Bei den in den Figuren dargestellten Vorrichtungen zur funkenerosiven
Bearbeitung wird also die Schablone 9 angefertigt, die Kontur 8 der Schablone 9
durch den Taster 7 angefahren und der Koordinatentisch1, auf dem sich ein zu bearbeitendes
Werkstück 11 befindet, mit Hilfe des Pantographen 10 entsprechend der Schablone
O unter der Erosionselektrode 4 geführt.
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Bei der in der Figur 1 dargestellten Vorrichtung ist die Schablone
9 fest angeordnet und wird der Taster 7, der am Kopf 12 des Pantographen 10 angeordnet
ist, längs der Kontur 8 der Schablone 9 geführt. Im einzelnen ist der Taster 7 magnetisch
an die Kontur 8 der Schablone 9 angekoppelt und fährt mit einem rotierenden Tastkopf
13 die Kontur 8 der SchRione ab. Bei der in der Figur 2 dargesteEten Vorrichtung
ist der Taster 7 fest angeordnet und wird die Kontur Q der Schablone 9 durch ndraulisch
betätigte Zylinder -Kolben-Anordnungen 14 an dem Taster vorbeigeführt, wobei nunmehr
die Schablone 9 inuirekt über einen Kcordinatentisch 15, an den auch die Zylirder-Kolben-Anordnungen
14-unmittelbar angreifen, an den Kopf 12 des Pantographen 10 angeschlossen ist.
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Der Ercsionselektrode 4 wird, was im einzelnen nicht dargestellt ist,
sowohl eine Drehbewegung un; eine feste Achse, nämlich um die Achse der Maschinenspindel
2, als auch eine Drehbewegung um ihre eigene Achse erteilt, so daß sie insgesamt
eine Planetenbewegung ausführt.
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In der Figur 3 ist angedeutet, daß das zu bearbeitende Werkstück 11
mehrmals entsprechend der Schablone ? unter der Erosionselektrode
4
geführt wird, d. h. , daß bei jeder der Kontur 8 der Schablone 9 entsprechenden
Führung des Werkstückes 11 etwas von dem von demirkstück 11 abzutragenden Material
verspant wird. Das Werkstück 11 wird also so unter der in sich rotierenden Erosionselektrode
4 bewegt, daß die Kontur des zu erodierenden Profils in ständiger Wiederholung abgefahren
wird.
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Dabei wird entsprechend dem Abbrand die Erosionselektrode 4 automatisch
in der Höhe verstellt, es wird also die Länge des Brennspaltes 16 geregelt. Die
Relativeschwindigkeit zwischen der Erosionselektrode 4 und dem Werkstück 11 muß
so groß sein, daß die erosive Abtragung am Werkstück 11 je Umlauf geringer ist als
die Länge des Brennspaltes 16. Nur so ist gewährleistet, daß die runde Erosionselektrode
4 ausschließlich an ihrer unteren Stirnfläche abbrennt, so daß ir Durchmesser der
Erosionselektrode 4 sich nicht verändert.
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In der Figur 4 ist angedeutet, daß das zu bearbeitende Werkstück 11
nur einmal, und zwar entsprechend langsam, der Kontur 8 der Schablone 9 folgend
entlang der Erosionselektrode 4 geführt wird.
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Bei dieser Art des erfindungsgemäßen Verfahrens, womit also insbesondere
Ausschnitte hergestellt werden können, wird zunächst in das zu bearbeitende Werkstück
11 ein Anfangsloch eingebracht, dessen Durchmesser dem Durchmesser der Erosionselektrode
4 plus der Länge des Brennspaltes 16 entspricht. Um den nunmehr am Umfang der Erosionselektrode
4 auftretenden Abbrand gering zu halten, wird die Erosionselektrode 4 intermittierend
auf- und abgeführt, wozu zwei Endschalter 17 vorgesehen sind; im Ubrigen wird bei
dieser Art des Verfahrens die
Erosionselektrode 4 entsprechend
der durch den Abbrand verursachten Verringerung im Durchmesser automatisch radial
nach außen verstellt, so daß also auch hier die Länge des Brennspaltes 16 geregelt
wird, der wirksame Umfang der Erosionselektrode 4 stets dem ursprünglich vorhandenen
Umfang entspricht.
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Praktisch wäre dies beispielsweise dadurch möglich, daß, was im einzelnen
nicht dargestellt ist, oberhalb des Werkstückes11 ein steuerstromführender Taster
fest angebracht wird, der den Umfang der Erosionselektrode 4 über den zuvor eingestellten
Brennspalt 16 abtastet. In diesem Fall müßte jeweils, wenn die Erosionselektrode
4 sich im oberen Totpunkt befindet, der eigentliche Arbeitssteuerkreis außer Funktions
gesetzt und ein zweiter Steuerkreis zwischen dem beschriebenen Taster und der Erosionselektrode
4 kurzfristig eingeschaltet werden. Mittels des dabei entstehenden Brennspaltes
könnte die entstandene maßliche Veränderung im Durchmesser der Erosionselektrode
4 ermittelt und durch Steuerimpulse auf einen, die radiale Verstellung ausführenden
Servomotor kompensiert werden.
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Ansprüche