DE2644369A1

DE2644369A1 - Halterung fuer die drahtfoermige erodierelektrode von funkenerosionsmaschinen

Info

Publication number: DE2644369A1
Application number: DE19762644369
Authority: DE
Inventors: Werner Filsinger
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1976-10-01
Filing date: 1976-10-01
Publication date: 1978-04-06
Also published as: BR7706548A; FR2366094A1; CH627391A5; DE2644369C3; IT1090178B; GB1553009A; ES461860A1; DE2644369B2; FR2366094B1

Description

AEG-Elοthftrm Gesellschaft mit beschränkter Haftung

o77V76-(o'i) Remscheid, 3o.o9.76

Pat/Seiffert/Sw.

Halterung für die drahtförmige Erodierelektrode von Funkenerosionsmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine in einer Ebene entlang einer Bahn nach zwei Koordinaten verstellbare Halterung für die drahtförmige Erodierelektrode von Funkenerosionsmaschinen mit einem Einspannbügel zur Lagerung der Drahtelektrode zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten Bügelschenkeln, bei der der Einspannbügel mit einem Lagerteil in der Ebene entlang der Bahn beweglich und an dem Lagerteil um einen zwischen den Bügelschenkeln gelegenen Mittelpunkt der Drahtlängsachse auf einen Kegelmantel drehbar gelagert ist und bei der ferner der Bügel über einen Exzenter motorisch auf dem Kegelmantel verstellbar ist.

Zur funkenerosiven Herstellung von Stanzformen ist es erforderlich, aus einer Metallplatte eine Ausnehmung derart herauszuschneiden, daß die Schneidkante, die durch die drahtförmige Erodierelektrode gegeben ist, gegen die Plattenebene einen von 9o verschiedenen Winkel einschließt, dessen Neigung den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend wählbar sein soll.

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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 ortefester 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 Lagerpunktea 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.

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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 der Halterungsbügels auf der Bewegungsbahn seiner Bewegungsniöglichkeit, 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 Krümmungemittelpunkt mit dem Mittelpunkt auf der Drahtelektrode zusammenfällt, an ein bewegliches Kupplungsstück und das Kupplungsstück über ein gleichartiges Lager, das gegen das erste um 9o versetzt und in der gleichen Ebene angeordnet ist, an dem Lagerteil beweglich befestigt ist und daß der auf dem Lagerteil angeordnete Antriebsmotor über den Exzenter und ein Hilfskardangelenk mit dem Einspannbügel in Antriebsverbindung steht.

In dieser Ausbildung übernimmt das vorgesehen· Hilfakardangelenk lediglich die Antriebsverbindung zwischen dem Antriebsmotor für die Bewegung der Drahtelektrode auf dem Kegelmantel und dem Einspannbügel der Halterung, ohn· tragende Funktionen aufzuweisen.

Die Anordnung ist dabei bevorzugt derart getroffen, daft der Exzenterhub der Exzenterverbindung zur Wahl der Öffnung des Kegelmantels, auf dem die Drahtelektrode beweg-

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lieh 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 erfindungsgemäßen Halterung.

Fig. 2 zeigt eine teilweise Schnittdarstellung der Anordnung nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt ein Einzelteil der Anordnung nach Fig. 2.

Fig. k zeigt ein Bauteil nach der Darstellung der Fig. 2 in Draufsicht.

In Fig. 1 bezeichnen 1 ein auf einem Kreuzschlitten 2 nach zwei Koordinaten verstellbar gelagertes Gefäß zur Aufnahme einer dielektrischen Flüssigkeit 3» einer Werkstückhalterung h und eines in der Flüssigkeit 3 angeordneten in der Halterung k gelagerten metallenen Werkstücke 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 dargestellte freie Ende des Hebels 8 steht mit einer Abtastvorrichtung in Verbindung, die in einer Ebene eine Zeichnungsvorlage abtastet, die eine Kurve enthält_r Entsprechend der Abtastbewegung des freien Endes des Hebelarme 8 wird der Hebelarm 8¹ bewegt, der über ein in ■ einer Führung 9 angeordnetes Gestänge Io die der Erfindung entsprechende in einer Ebene x* entlang einer Bahn nach zwei Koordinaten verstellbare Halterung 11 trägt· Die Halterung 11 ist an dem Gestänge Io durch Schraubverbindungen lösbar befestigt und mit dem Gestänge in einer senkrecht zur Darstellungsebene verlaufenden Ebene x^f

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nach zwei Koordinaten entsprechend der Steuerbewegung des Hebels 8 verstellbar.

Die Halterung 11 trägt eine drahtförmige Erodierelektrode 12 die an den Schenklen 13 und l4 eines U-förmigen Halterungsbügels 15 eingespannt 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 Drahtvorraterolle l6 entnommen und über Zwischenrollen 17 und 18 einer Auf-, wickelrolle 19 zugeführt. Dort ist der Draht 12 mittels eines Elektromotors 2o auf die Rolle 19 mit vorgebbarer Geschwindigkeit aufwickelbar, so daß sich die Elektrode im Bereich des zwischen ihrer Oberfläche und der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks 5 befindlichen Arbeitsspalts 12,5 ständig erneuert. Der Bügel 15 weist einen in Richtung des Drahts im Bereich des Arbeitsspalts 5,12 gelegenen Ansatz l8 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 an dem Gestänge Io in der χ'-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 um einen Punkt 2o, der zwischen den Bügelschenkeln 13 und lk auf der Drahtelektrod· 12 · im Abstand von den Schenkeln 13 und 14 gelegen ist, auf einem Kegelmantel drehbar gelagert. Zur Aueführung dieser Drehbewegung dient der Motor 21, der ortsfest an einem Lagerteil 22 der Halterung 11 befestigt ist.

Der Bügelschenkel 13 ist dazu über ein Befestigungsteil beweglich an dem Lagerteil 22 befestigt.

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In Fig. 2, die einen Schnitt in Richtung H-II d£r6Ah4 3 O S Ordnung nach Fig. 1 wiedergibt, sind mit den Bezugszeichen der Fig. 1 die Teile der Fig. 1 tonne das Bauteil 5 dargestellt) bezeichnet, und es bezeichnen ferner 22A und 22B zwei Schenkel des U-förmigen Bauteils 22, die auf ihrer Innenwandung jeweils Rollen 3o und 31 tragen. Die Rollen 3o 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 3o und 31 auf Laufflächen 32 und 33 eines von den Schenkeln 22A und 22B umfaßten Kupplungsstück 3k auf, die als Gegenlaufflächen für die Rollen 3o 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 2o der Kegelmantelbewegung der Drahtelektrode 12 und den Laufflächen 32 und 33 ist.

Das Bauteil Jk ist in Fig. 3 noch einmal gesondert heraus— gezeichnet, wobei 32 und 33 die in Fig. 2 im Schnitt dargestellten Laufflächen der Rollen 3o und 31 bezeichnen. Die Laufflächen 32 und 33 sind als Einfräsungen im Bauteil 3^ hergestellt und liegen parallel zueinander.

Das Bauteil 3k ist deshalb auf den Rollen 3o und 31 entlang einer Kreisbahn um den Krümmungsmittelpunkt 2o (auf einem beschränkten Weg) beweglich.

Das Bauteil 3k (vgl. Fig. 3) weist senkrecht zu den Laufflächen 32 und 33 versetzt zwei weitere Laufflächen 35 und 36 auf, die ebenfalls parallel zueinander gelegen aind und eit dem anderen Laufflächenpaar 32,33 jeweils einen rechten Winkel einschließen. Die Lauffläche 35 i*t in Fig. 1 ebenfalls mit 35 angedeutet, und es ist die Anordnung derart getroffen, daß das Befestigungsteil 23 ebenfalls mit einem TJ-förmigen Ansatz (in den Zeichnungen nicht sichtbar) das Kupplungestück 3k unfaßt und «it χα den Rollen 3o und 31 analogen Rollen, die auf den Lauf-

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flächen 35 und 36 laufen, gegen das Kupplimgsatück 3^ beweglich ist. Das Befestigungsteil 2>ist deshalb zusammen mit allen Bauteilen, die an dem U-förmigen Bügel 15 befestigt sind, um den Mittelpunkt 2o in den Laufflächen 35 und 36 beweglich, so daß die an dem Befestigungeteil 23 befestigten Bauteile 13,lh und 15 über das Kupplungsstück 34 an dem Lagerteil 22 jeweils in der Weise beweglich befestigt sind, daß sie gemeinsam um den Punkt 2o nach zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen kippbeweglich gelagert sind. Innerhalb der durch die Konstruktion bedingten Anschläge des Bauteils 3^ ist deshalb zunächst eine Bewegung des Bügels 13, l4, 15 innerhalb eines Kegelmantels möglich, dessen Spitze mit dem Mittelpunkt 2o 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 3^·

Die Grundplatte des Befestigungsteils 23 ist mit einer zentrischen Ausnehmung 4o versehen, die über zwei Lagerstifte 4l und 42 um die Verbindungsachse der Lagerstifte drehbar ein scheibenringförmiges Bauteil 43 aufnimmt.

Das Bauteil 43 dient seinerseits über eine zentrische Ausnehmung 44 und zwei Lageretifte 45 und 46, deren Verbindungslinie eine Drehachse bildet und senkrecht zur Drehachse 4l , 42 angeordnet ist, zur Abstützung des Bauteils 43 an einem zylinderförmigen Bauteil 5o, das sich seinerseits über ein Kugellager 51 an einen Zapfen 52 abstützt.

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Der Zapfen 52 ist um seine Längsachse innerhalb ums Kugellagers 51 drehbar und steht mit eine© ess&antrischen Ansatz 52A mit einem Zapfen 53 in Verbindung, der rait einer zugehörigen Ausnehmung 23A den· exzentrischen Ansatz 52A umfaßt und mit ihm über eine Schraubverbindung verbunden ist. Die Zapfen 52 und 53 bilden s© eine Exzenterkupplung, deren antriebsseitiger Teil 53 über ein Kegelrollenlager 5^ «ni* dem Rotor des Antriebsmotor 21 in Verbindung steht. Die Exzenterkupplung 53» 52 besitzt dabei eine Ausnehmung 3^A im Kupplungsstück 3^.

Der Rotor des Motors 21 und die Antriebsachse 33 bzw«· die Abtriebsachse 52 der Exzenterkupplung 53,52 weisen dabei eine Bohrung 60, die von der drahtförmigen Erodier elektrode 12 durchsetzt wird, auf»

Die beschriebene Anorndung arbeitet wie folgt: Durch Verstellung des Hebels 8,8' wird das Gestänge Io entlang einer vorgegebenen Bahn in einer Ebene χ',die senkrecht zur Darstellungsebene der Fig. 1 verläuft, derart verschoben, daß die drahtförmige Erodierelektrode 12 senkrecht zu ihrer Längserstreckung entlang dieser Bahn verschoben wird. Dabei wird - bei entsprechender Vorschubgeschwindigkeit - zwischen der Elektrode 12 und dem Werkstück 5 entlang der Transportbahn der Bearbeitungselektrode 12 Material abgetragen, so daß eine entsprechende Sägespur im Werkstückmaterial 5 entsteht.

Die Anordnung ist dabei derart getroffen, daß der Mittelpunkt 2o, der auf der Elektrode 12 gelegen ist, mit der Unterkante des Werkstückmaterials 5 zusammenfällt und die Erodierelektrode 12 um diesen Punkt derart gekippt wird, daß die 'drahtförmige Elektrode 12 - um 9o° gegen die Transportrichtung verdreht- jeweils um einen bestimmten Winkelbetrag gegen die Ebene des Werkstück« 5 geneigt transportiert wird. Die Neigung wird durch Betätigung des Motors 21 über eine entsprechende Steuervorrichtung (nicht dargestellt und erläutert) in bekannter Weise aufrechterhalten, wobei der Motor 21 seine Antriebsachse 53 über die Exzenterkupplung 53^A,52A derart

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dreht, daß sich die Abtriebsachse 52 auf einem Kreisbogen bewegt, dessen Durchmesser durch Verstellen der Exzenterkupplung 53A, 52A einstellbar ist. Bei der zugehörigen Kreisbewegung wird über das Kardangelenk mit dem Zwischenring k"} das Befestigungsteil 23 in den beiden senkrecht aufeinanderstehenden Rollenlagern 32,33 und 35»36 verstellt. Dabei kippt der Halterungsbügel 13, l4,15 um den Mittelpunkt 2o derart, daß die drahtförmige Erodierelektrode 12 die gewünschte Neigung gegen die Schnittbahn der Elektrode aufweist.

Die beschriebene Konstruktion weist den Vorzug auf, daß über das Kupplungsstück 3^ die gesamte Masse des auf einem Kegelmantel beweglichen Halterungsteils aufgehängt ist und der Antrieb dieses auf einem Kegelmantel beweg· liehen Bauteils auf einfache Art und Weise mittels eines Kardangelenkes möglich ist, welches selbst keine tragenden Funktionen aufweist. Die Konstruktion ist so präzise und kostensparend ausführbar.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Laufflächen des Kupplungsstücks 3k an den entsprechenden Gegenstücken der Konstruktion anzuordnen und das Kupplungestück selber zur Lagerung der Laufrollen zu benutzen. Auch gemischte Anordnungen, bei denen die Laufrollen einerseits und zugehörigen Laufbahnen andererseits teilweise an dem Kupplungsstück und teilweise an den entsprechenden Gegenstükken angeordnet sind, sind ausführbar.

Im übrigen ist es zweckmäßig, die Anordnung derart zu treffen, daß die Laufrollen, die in den Laufbahnen 35t 36 bzw. 32,33 angeordnet sind, in den zugehörigen Ausnehmungen der Laufbahnen derart anzuordnen, daß eine Ver- spannung der Rollen gegeneinander und eine spielfreie Führung der Rollen in der zugehörigen Laufbahn erfolgt.

3 Zeichnungen 2 Ansprüche

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Claims

Ansprüche

Tn einer Ebene entlang einer Bahn nach zwei Koordianten verstellbare Halterung für die drahtförmige Erodierelektrode von Funkenerosionsmaschinen mit einem Einspannbügel zur Lagerung der Drahtelektrode zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten Bügelschenkeln, bei der der Einspannbügel mit einem Lagerteil in der Ebene entlang der Bahn beweglich und an dem Lagerteil um einen zwischen den Bügelschenkeln gelegenen Mittelpunkt der Drahtlängsachse auf einem Kegelmantel drehbar gelagert ist und bei der ferner de₄r Bügel über einen Exzenter motorisch auf dem Kegelmantel verstellbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspannbügel (I3,l4,15) über ein kreisbogenförmiges Lager (35.36), dessen Krümmungsmittelpunkt mit dem Mittelpunkt (2o) auf der Drahtelektrode (12) zwischen den beiden Bügeln (13, ΐΛ) zusammenfällt an ein bewegliches Kupplungestück (34) und das Kupplungsstück über ein gleichartiges Lager (35,36), das gegen das erste um 9o versetzt und zu ihm in der gleichen Höhe angeordnet ist, an dem Lagerteil (22) beweglich befestigt ist und daß der auf dem Lagerteil angeordnete Antriebsmotor (21) über einen Exzenter (53,53A,52,52A) und ein Hilfskardangelenk (4l-42,43,45-46,5o) mit dem Einspannbügel (15) in Antriebsverbindung steht.
2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterkupplung (53,53A,52,52A) durch eine Ausnehmung (34A) des Kupplungsstücke (34) geführt ist und den Antriebsmotor (21) mit der Kardankupplung (41-42,43,45-46,5O) verbindet.

AEG-Elotherm G.m.b.H.

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