DE2649570A1 - Vorrichtung zur fuehrung einer werkzeughalterung auf einer geschlossenen bahn - Google Patents

Vorrichtung zur fuehrung einer werkzeughalterung auf einer geschlossenen bahn

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Description

  • Vorrichtung zur Führung einer Werkzeughalterung auf einer
  • geschlossenen Bahn Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung einer Werkzeughalterung auf einer im wesentlichen ebenen geschlossenen Bahn mit vorgebbarer Exzentrizität in bezug auf ein maschinenfestes Teil.
  • Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine an eine Funkenerosionsmaschine ansetzbare Vorrichtung zum Erodieren konischer Durchbrüche. Es ist allgemein bekannt, für bestimmte Anwendungsgebiete ein Werkzeug gegenüber einem Werkstück zusätzlich zu einer im wesentlichen linearen Relativbewegung eine in seitlicher Richtung auspendelnde Relativbewegung zu erteilen. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 238 698 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung weist einen beweglichen Arbeitstisch auf, der um die Achse einer Werkzeughalterung kreisende Translationsbewegungen ausführen kann. Die Antriebsvorrichtung dieser bekannten Anordnung weist eine den Radius der Kreisbewegung in Abhängigkeit von der Vorschubbewegung der Werkzeughalterung verändernde Steuervorrichtung auf. Hierzu dient eine zur Achse der Werkzeughalterung parallele Antriebsspindel, welche eine in ihrer Exzentrizität bezüglich der Spindelachse verstellbare und mit dem Arbeitstisch im Eingriff stehende Kurbel trägt. Dabei ist auf einer zur Spindelachse senkrechten Achse ein zweiarmiger Hebel gelagert, dessen einer Arm mit dem Arbeitstisch in Verbindung steht, während sein anderer Arm eine Steuerkurve trägt.
  • Die gewünschte Auslenkung der Werkzeughalterung wird über den Steuerhebel von einer vorgefertigten Steuerkurve abgetastet.
  • Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der US-Patentschrift 3 809 852 bekannt, bei welcher eine translatorische Bewegung für die Halterung des Werkzeuges von einem Führungsstift entlang einer vorgegebenen Bahn abgetastet wird.
  • Den bekannten Einrichtungen ist jedoch gemeinsam der Nachteil eigen, daß die Herstellung der erforderlichen Steuerkurven oder Steuerbahnen mit erheblichem Aufwand verbunden ist. Dabei fällt nicht nur der finanzielle Aufwand ins Gewicht, sondern es wird insbesondere auch der Zeitaufwand als störend empfunden, welcher erforderlich ist, um zunächst eine Steuerkurve oder Steuerbahn zu fertigen, die beim eigentlichen Herstellungsverfahren der gewünschten Form abzutasten ist.
  • Außerdem sind derartige Vorrichtungen wenig flexibel, da die Arbeitsweise der Vorrichtung stets an starre vorgegebene Steuerkurven gebunden ist.
  • Weiterhin sind die bekannten Vorrichtungen in ihrem Aufbau verhältnismäßig kompliziert und benötigen einen verhältnismäßig großen Raum.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs näher erläuterten Art zu schaffen, welche bei außerordentlich kompaktem Aufbau zugleich auf besonders einfache Weise eine praktisch beliebige Vielfalt von verschiedenen Bewegungsformen der Werkzeughalterung gewährleistet.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß eine senkrecht zu der Bahnebene linear verschiebbare Zylinderbuchse vorgesehen ist, die um die Mittelsenkrechte der Bahnebene drehbar gelagert ist, daß die Zylinderbuchse eine gegenüber der Mittelsenkrechten der Bahnebene geneigte Schrägbohrung aufweist, daß in die Schrägbohrung ein entlang ihrer Längsachse verschiebbare, gegenüber der Zylinderbuchse drehfest angeordneter Schrägbolzen mit seinem einen Ende hineinragt, an dessen aus der Schrägbohrung hervorstehendem anderem Ende das Werkzeug anbringbar ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Ein besonders wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß sie bei allgemein kompaktem Aufbau insbesondere eine sehr geringe Bauhöhe aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in besonders vorteilhafter Weise an einer Funkenerosionsmaschine anzubringen, welche zum Erodieren konischer Durchbrüche oder zum Erodieren von Durchbrüchen mit beliebigen anderen Formen verwendbar ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß die Einstellung der gewünschten Formen bei Durchbrüchen oder dergleichen rasch und leicht ausführbar ist.
  • hin weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber bekannten Anordnungen liegt darin, daß die erzielbare Genauigkeit nicht von der Fertigungsgenauigkeit bzw. von Toleranzen bei vorgefertigten Steuerkurven oder Steuerbahnen abhängt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes entlang der Linie I-I in der Fig. 3, Fig. 2 einen Teilschnitt durch die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung entlang der Linie lI-II in der Fig. 3, Fig. 3 einen Grundriß der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung und Fig. 4 verschiedene Formen von Durchbrüchen, welche mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellbar sind.
  • In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, welche insbesondere zur Aufnahme und zur Führung einer Halterung für eine pendelnde Elektrode einer Funkenerosionseinrichtung anwendbar ist. Vorzugsweise ist die Anordnung dabei derart getroffen, daß die Halterung 23 eine nur pendelnde Bewegung ausführt. In einer alternativen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes könnte jedoch ein Werkzeug auch beispielsweise an den rotierenden Zapfen 15 angeschlossen werden, wenn beispielsweise eine zentrische Bearbeitung für Kugellagersitze hergestellt werden soll.
  • Die nachfolgend beschriebene Ausführungsform dient lediglich zur Veranschaulichung des Erfindungsgegenstandes, wobei zu bemerken ist, daß außer den oben genannten Anwendungsfällen ganz allgemein gemäß der Erfindung exzentrische Bahnbewegungen ausgeführt werden können, die auch für beliebige andere Zwecke verwendbar sind.
  • Das Kernstück der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist eine Zylinderbuchse 10, die in einer Kugelführungsbuchse 24 entlang ihrer Mittelsenkrechten 11 auf und ab bewegbar geführt ist. Die Zylinderbuchse 10 weist eine gegenüber der Mittelsenkrechten 11 unter einem spitzen Winkel geneigte Schrägbohrung 12 auf, in welcher ein Schrägbolzen 13 innerhalb einer Kugelführungsbuchse 14 gleitbar gelagert ist.
  • An den Schrägbolzen 13 ist nach unten ein konzentrisch zu der Zylinderbuchse 10 angeordneter Zapfen 15 angebracht. Der Schrägbolzen 13 mit dem nach unten ragenden Zapfen 15 ist gegenüber der Zylinderbuchse 10 gegen Verdrehung durch einen Stift 18 gesichert, der fest in dem Zapfen 15 sitzt und innerhalb der Zylinderbuchse 10 verschieblich geführt ist.
  • Der Stift 18 ist parallel zu dem Schrägbolzen 13 in einer entsprechenden Bohrung in der Zylinderbuchse 10 verschieblich geführt. Die Zylinderbuchse 10 mit dem Schrägbolzen 13 ist einschließlich dem nach unten ragenden konzentrischen Zapfen 15 sowie zusammen mit der Kugelführungsbuchse 24 sowie mit einer äußeren Lagerschale 25 für die Kugelführungsbuchse 24 drehbar gelagert. Die Lagerung für die im wesentlichen aus den obigen Teilen bestehende drehbare Anordnung wird aus den beiden oberen Kugellagern 26 und 27 sowie aus einem unteren Kugellager 28 gebildet. Die beiden oberen Kugellager 26 und 27 sind auf der Höhe der Zylinderbuchse 10 angeordnet, so daß die Lagerschale 25 für die Kugelführungsbuchse 24 in den beiden oberen Kugellagern 26 und 27 gehalten ist.
  • Das untere Kugellager 28, welches gemäß der Darstellung in der Zeichnung als Doppelkugellager ausgebildet ist, dient zur drehbaren Lagerung des Zapfens 15.
  • Der Zapfen 15 sowie der nach oben in die Schrägbohrung 12 der Zylinderbuchse 10 hineinragende Schrägbolzen 13 sind senkrecht zu der Mittelsenkrechten 11 der Zylinderbuchse 10 verschiebbar gelagert, und zwar mittels eines in einer Kugelführungsbuchse 17 hin und her bewegbaren Querbolzens 16.
  • Durch den Querbolzen 16 ist der Stift 18 hindurchgeführt, und zwar in der Weise, daß der Stift 18 fest im Querbolzen 16 sitzt.
  • Die Lagerung des Zapfens 15 gemeinsam mit der Halterung 23 für ein Werkzeug sind gegenüber der Zylinderbuchse 10 und deren entsprechenden Lagerteilen durch einen aus der Zeichnung ersichtlichen Kreuzschlitten verbunden, so daß grundsätzlich der mit der Zylinderbuchse 10 gemeinsam drehbare Zapfen 15 ebenso wie die an der äußeren Lagerschale des unteren Kugellagers angebrachte Halterung 23 senkrecht zu der Mittelsenkrechten 11 entlang zwei zueinander senkrecht stehenden Koordinaten verschiebbar sind Durch de Kreuzschlitten-Verbindung ist die Halterung 23 daher in einer zu der Mittelsenkrechten 11 unter einem rechten Winkel angeordneten Ebene bewegbar.
  • Nachfolgend soll auf die Art und Weise näher eingegangen werden, in welcher diese Bewegung der Halterung 23 herbeigeführt und gesteuert werden kann. An ihrer Oberseite weist die Zylinderbuchse 10 einen Ansatz 29 auf, der im wesentlichen als zylinderförmige Hülse ausgebildet ist, die mittels einer Kugelführungsbuchse 30 drehbar gelagert ist.
  • Der Ansatz 29 weist eine Ringnut19 auf, in welcher das eine Ende eines Steuerhebels 20 eingreift. Dieses Ende des Steuerhebels 20 ist gabelförmig ausgebildet, wobei an den beiden Gabelzinken, welche den Ansatz 29 auf der Höhe der Ringnut 19 beidseitig umgreifen, jeweils nach innen stehende Kugellager 21 bzw. 22 angebracht sind, welche durch die beiden Kreisringflächen geführt werden, welche die Ringnut 19 bilden. Der Steuerhebel 20 mit den beiden Kugellagern 21 und 22 ist aus der Fig. 3 am deutlichsten ersichtlich.
  • Bei der in der Fig. 1 dargestellten Einstellung ist gemäß den obigen Ausführungen der Zapfen 15 konzentrisch zu der Zylinderbuchse 10 angeordnet. Wenn die Zylinderbuchse 10 durch eine entsprechende Schwenkbewegung des Steuerhebels 20 etwas angehoben wird, so bleiben der Schrägbolzen 13 sowie der Querbolzen 16 zusammen mit dem Zapfen 15 und dem Stift 17 zwar auf gleicher Höhe, zugleich werden jedoch diese genannten Teile gemäß der Darstellung in der Fig. 1 nach links verschoben. Diese Verschiebung nach links kommt dadurch zustande, daß der Schrägbolzen 13 beim Anheben der Zylinderbuchse 10 aus der Schrägbohrung 12 herausgleitet, so daß aufgrund der gegenüber der Mittelsenkrechten 11 geneigten Anordnung der Schrägbohrung 12 eine nach links gerichtete translatorische Bewegung zustandekommt. Wenn nuamehr in dieser nach links verschobenen Stellung des Zapfens 15 gemäß den obigen Ausführungen die Zylinderbuchse 10 einschließlich der zugehörigen Teile in Drehung versetzt wird, so wird die Halterung 23 auf einer Kreisbahn bewegt, deren Radius der oben erläuterten Linksverschiebung entspricht.
  • Bei dieser Bewegung behält die Halterung 23 ihre Stellung im Raum bei, so daß diese Halterung und ein daran angebrachtes Werkzeug keine Rotationsbewegung um die eigene Achse ausführen. Hingegen rotiert der Zapfen 15 mit, so daß wahlweise durch Anbringung an der Halterung 23 oder am Zapfen 15 entweder eine Bahnbewegung eines Werkzeuges wahlweise mit oder ohne Eigenrotation herbeigeführt werden kann.
  • Durch eine entsprechende feste Einstellung des Hubes der Zylinderbuchse 10 kann die Halterung 23 über den exzentrisch angeordneten und im Kreuzschlitten geführten Zapfen 15 auf einer Kreisbahn bewegt werden. Durch eine entsprechende Schwenkbewegung des Steuerhebels 20 kann jedoch der Hub der Zylinderbuchse 10 momentan derart verändert werden, daß während der Drehbewegung oder während der Rotation der Zylinderbuchse 10 die Exzentrizität des Zapfens 15 und damit auch die Exzentrizität der Halterung 23 laufend verändert werden.
  • Auf diese Weise können beliebige vorgegebene Bahnen der Halterung 23 erzeugt werden, die jedoch in ein und derselben Ebene liegen. Wenn der in seiner Gesamtheit in den Fig. 1 und 2 dargestellte Werkzeughalterungskopf in vertikaler Richtung bewegt wird, während zugleich der Hub der Zylinderbuchse 10 im Werkzeughalterungskopf verändert wird, so lassen sich beispielsweise bei einer Verwendung des Werkzeughalterungskopfes an einer Funkenerosionsmaschine mit einer in der Halterung 23 angebrachten Elektrode Durchbrüche in Bauteilen wie Schnittplatten für eine Stanzeinrichtung erzeugen, wie sie in der Fig. 4 veranschaulicht sind.
  • In der Fig. 4a sind Durchbrüche dargestellt, bei welchen die Exzentrizität der Halterung 23 gegenüber der flittelsenkrechten 11 der Zylinderbuchse 10 über die Dicke der Schnittplatte entweder konstant gehalten wurde oder kontinuierlich verändert wurde. Gemäß der Darstellung in der Fig. 4a kann ein Durchbruch erzeugt werden, der sich wahlweise von oben nach unten entweder erweitert oder verengt. Dazu ist es lediglich erforderlich, bei fortschreitender Vertikalbewegung des Werkzeughalterungskopfes über eine entsprechende Schwenkbewegung des Steuerhebels 20 den Hub der Zylinderbuchse 10 und damit die Exzentrizität der Halterung 23 zu vergrößern oder zu verkleinern.
  • Die Schwenkbewegung des Steuerhebels 20 kann beispielsweise dadurch in geeigneter Weise gesteuert werden, daß der Steuerhebel 20 als zweiarmiger Hebel ausgebildet wird, dessen eines Ende gabelförmig ausgebildet ist und in die Ringnut 19 der Zylinderbuchse 10 eingreift, während das andere Ende entweder an einem maschinenfesten Teil befestigt ist oder entlang einer Steuerkurve geführt ist. Durch entsprechende Wahl des Hebelverhältnisses bzw. durch entsprechende Einstellung der jeweiligen Länge der beiden Hebelarme oder durch entsprechende Ausbildung der Steuerkurve läßt sich erreichen, daß der Hub der Zylinderbuchse 10 nach einer vorgebbaren Funktion von der Höhenverstellung des Werkzeughalterungskopfes verändert wird.
  • Wenn die Exzentrizität der Halterung 23 über einen Teil der Vertikalbewegung des Werkzeughalterungskopfes auf Null eingestellt ist und während eines weiteren Teiles dieser Vertikalbewegung sich stetig verändert, können beispielsweise die in der Fig. 4b schematisch dargestellten Durchbrüche in einer Schnittplatte erzeugt werden.
  • Es lassen sich mit der oben im einzelnen näher erläuterten Steuerung des Hubes der Zylinderbuchse 10 jedoch auch unregelmäßige Formen von Durchbrüchen in einer Schnittplatte erzeugen, die in Extremfällen nicht einmal symmetrisch in bezug auf die Mittelachse sein müssen, wie sie in der Fig. 4c dargestellt sind. Grundsätzlich kann auch der Hub der Zylinderbuchse 10 während einer Umdrehung ihrer Rotationsbewegung verändert werden, so daß beispielsweise Durchbrüche erzeugt werden können, die erheblich von der Kreisform abweichen.
  • Wenn die Hubbewegung der Zylinderbuchse 10 in geeigneter Weise auf die Drehbewegung der Zylinderbuchse 10 mit ihren zugehörigen Bauteilen abgestimmt ist, lassen sich mit der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung praktisch beliebige Formen von Durchbrüchen mit einer in der Halterung 23 eingespannten Elektrode bei einer Funkenerosionsmaschine hervorrufen. Natürlich können auch beliebige andere geeignete Werkzeuge in die Halterung 23 oder in den Zapfen 15 eingesetzt werden, um komplizierte Bearbeitungsvorgänge oder Fo rmgebungsvo rgänge herbeizuführen.
  • - Satentansprüche - Leerseite

Claims (12)

  1. Patentansprüche ( Vorrichtung zur Führung einer Werkzeughalterung auf einer im wesentlichen ebenen geschlossenen Bahn mit vorgebbarer Xxzentrizität in bezug auf ein maschinenfestes Teil, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine senkrecht zu der Bahnebene linear verschiebbare Zylinderbuchse (10) vorgesehen ist, die um die Nittelsenkrechte (11) der Bahnebene drehbar gelagert ist, daß die Zylinderbuchse (10) eine gegenüber der Mittelsenkrechten (11) der Bahnebene geneigte Schrägbohrung (12) aufweist, daß in die Schrägbohrung (12) ein entlang ihrer Längsachse verschiebbare, gegenüber der Zylinderbuchse (10) drehfest angeordneter Schrägbolzen (13) mit seinem einen Ende hineinragt, an dessen aus der Schrägbohrung (12) hervorstehendem anderem Ende das Werkzeug anbringbar ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägbolzen (13) in einer Eugelführungsbuchse (14) innerhalb der Zylinderbuchse (10) gelagert ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägbolzen (13) mit seinem aus der Schrägbohrung (12) hervorstehenden Ende einen parallel zu der Mittelsenkrechten (11) der Bahnebene angeordneten rotationssymmetrischen Zapfen (15) aufweist, der in dem unteren Teil eines Kreuzschlittens drehbar gelagert ist, dessen oberer Teil an dem maschinenfesten Teil angebracht ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägbolzen (13) an seinem aus der Schrägbohrung (12) hervorstehenden Ende einen senkrecht zu der Mittelsenkrechten (11) der Bahnebene angeordneten Querbolzen (16) aufweist, der gegenüber dem maschinenfesten Teil quer zu der Mittelsenkrechten (11) der Bahnebene linear verschiebbar angeordnet ist und drehfest mit dem Schrägbolzen (13) verbunden ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querbolzen (16) in einer Kugelführungsbuchse (17) gelagert ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägbolzen (13) gegen Verdrehung gegenüber der Zylinderbuchse (10) durch einen parallel zu der Achse der Schrägbohrung (12) angeordneten und fest mit dem Schrägbolzen (13) verbundenen Stift (18) gesichert ist, welcher in der Zylinderbuchse verschiebbar geführt ist.
  7. 7 Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (18) durch den Querbolzen (16) hindurchgeht.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbuchse (10) eine Ringnut (19) aufweist, in welche das gabelförmig ausgebildete eine Ende eines schwenkbar an dem maschinenfesten Teil angebrachten Steuerhebels (20) eingreift, dessen anderes Ende zum Herbeiführen der linearen Verschiebung der Zylinderbuchse (10) verstellbar ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Gabelzinken jeweils ein auf der einen Kreisringfläche der Ringnut (19) abrollendes Kugellager (21, 22) angebracht ist.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Vorrichtung gegenüber dem maschinenfesten Teil parallel zu der Mittelsenkrechten (11) der Bahnebene linear verschiebbar geführt ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Steuerhebels (20) entlang dem Rand einer Nockenscheibe geführt ist, deren die lineare Bewegung der Zylinderbuchse (10) und damit die jeweilige Bahnexzentrizität bestimmende Kontur vorgebbar ist.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbuchse (10) durch eine Feder in diejenige Stellung vorgespannt ist, in welcher die Exzentrizität gleich Null ist.
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