DE2657357A1

DE2657357A1 - Verfahren und vorrichtung zum elektroerosiven bearbeiten

Info

Publication number: DE2657357A1
Application number: DE19762657357
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schneider
Original assignee: Erowa AG
Current assignee: Erowa AG
Priority date: 1976-12-17
Filing date: 1976-12-17
Publication date: 1978-06-29
Also published as: CH625733A5; FR2374131B1; SE442601B; JPS6156052B2; GB1595186A; FR2374131A1; JPS5376495A; US4203018A; ES465151A1; SE7714132L

Description

17. Dezember 1976 Meine Akte; e 35-j.DT

EROWA AG, Winkelstrasse 8, 5734 Reinach, Schweiz Verfahren und Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektroerosiven Bearbeiten von Innen- oder Aussenwandungen einer Werkstückkontur mittels einer Elektrode, die sowohl in Richtung ihrer Längsachse als auch in einer quer zur Längsachse liegenden Ebene bewegbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren mit Vorrichtung ist durch die schweizerische Patentschrift Nr. 494085 bekanntgeworden. Beim bekannten Verfahren wird beim arbeiten der Elektrode diese in Richtung ihrer Längsachse in das Werkstück hineinbewegt; die Elektrode arbeitet also mit dem Randbereich ihrer Stirnfläche. Diese Arbeitsweise ist sehr zeitraubend und weiterhin unterliegt die Elektrode bei dieser Arbeitsweise an ihren Arbeitskanten einem hohen Verschleiss. Die zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens angegebene Vorrichtung arbeitet mit zwei Kurbeln, wobei die zwei Exzentrizitäten der beiden Kurbeln zueinander verschiedene Lagen einnehmen können, so dass sich eine hieraus resultierende, veränderliche Gesamtexzentrizität ergibt. Wie sich die beiden Exzentrizitäten der beiden Kurbeln zueinander einstellen, wird durch eine Leiteinrichtung bestimmt, die eine Hemmung für den

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Umlauf einer der Kurbeln darstellt. Der Aufbau der bekannten Vorrichtung ist kompliziert.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere also ein Verfahren zu schaffen, bei dessen Anwendung das Bearbeiten wesentlich schneller als bisher vonstatten geht und dennoch die Elektrode einem geringeren Verschleiss unterliegt.

Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zu schaffen, gemäss welchem nicht nur vertikale Flächen, sondern auch geneigte Flächen, wie z.B. Innen- bzw. Aussenkegel sowie Beschneidungen und Einstiche erodiert werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es schliesslich, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, die einen einfacheren Aufbau als bekannte Vorrichtungen hat.

Gemäss dem erfindungegemässen Verfahren wird dies in erster Linie dadurch erreicht, dass die Elektrode bis zur gewünschten Bearbeitungstxefe geradlinig in bzw. über das Werkstück gefahren wird, dass dann die Elektrode durch Bildung einer Kurbel mit veränderlicher Exzentrizität innerhalb der erwähnten Ebene bis zum Erreichen des gewünschten Arbeitsspaltes verstellt wird, dass ferner beim Arbeiten durch Antrieb eines Exzenterstückes zur Rotation der Elektrode eine translatorische Bewegung innerhalb der erwähnten Ebene verliehen wird und dass anschliessend die Elektrode in ihrer Exzentrizität verändert wird, wobei die

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Veränderung der Exzentrizität sowohl gemäss einer festen Zuordnung der Bewegung der Elektrode in ihrer Längsachse als auch ohne Bewegung der Elektrode in ihrer Längsachse durchführbar ist.

Die Funkenerosionsmaschine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens weist einen in einem Gehäuse geführten Arbeitszylinder, an welchem ein als Exzenterstange wirkender, eine Elektrode tragender Elektrodensupport angeordnet ist, in dem zumindest ein Exzenterstück drehbar gelagert ist, sowie eine Steuereinrichtung zur Veränderung der Exzentrizität des Exzenterstückes auf.

Die erfindungsgemässe Funkenerosionsmaschine ist in erster Linie dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung, das Exzenterstack und der Elektrodensupport in der Längsmittelachse des Arbeitszylinders angeordnet sind, dass der Arbeitszylinder im Gehäuse zwischen zwei, durch Anschläge begrenzte Endpunkte in seiner Längsachse verschiebbar geführt ist und einen Kolben und eine Kolbenstange aufweist, wobei die Kolbenstange derart federnd gegen das Gehäuse vorgespannt angeordnet ist, dass durch Erhöhung des Druckes innerhalb einer ersten Kammer des ArbeitsZylinders letzterer nach oben bis zu einem ersten Anschlag bewegt wird, und dass durch Erhöhung des Druckes innerhalb einer zweiten Kammer des Arbeitszylinders letzterer nach unten bis zu einem zweiten Anschlag bewegt wird und anschliessend der Kolben und die Kolbenstange gegen die Federkraft nach oben bewegt v/erden, und dass schliesslich eine an der Kolbenstange verstellbar befestigte Zugstange zur Betätigung der Steuereinrichtung vorgesehen ist.

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Ersichtlicherweise werden der technische Fortschritt und der erfinderische Inhalt des Anmeldungsgegenstandes sowohl durch die neuen Einzelmerkmale als auch insbesondere durch Kombination aller Verwendung findenden Merkmale gewährleistet.

Die Erfindung ist nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Teil der Funkenerosionsmaschine im Längsschnitt;

Figur 2 einen Schnitt gemäss Linie II-II von Figur 1,

Figur 3 einen Längsschnitt durch den Elektrodensupport,

Figur 4 einen Schnitt gemäss Linie IV-IV von Figur 3, und

Figur 5 einen Teilschnitt gemäss Linie V-V von Figur 1.

Die Vorrichtung gemäss den Figuren 1 und 2 wird zum grössten Teil von einem nicht gezeigten Hauptzylinder, der in bekannter Weise die grobe Vertikaleinstellung des Funkenerosions-Kopfes der Maschine bewerkstelligt, getragen.

Der Erosionskopf der Maschine weist dabei ein Gehäuse 1 auf, in welchem ein Arbeitszylinder 2 längsverschiebbar in zwei Führungen 7, 9 geführt ist.

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-τ er ^. _—

Der Arbeitszylinder 2 ist in Pfeilrichtung verschiebbar , wobei die Bewegung des Arbeitszylinders mit dem Vorsprung 2a nach oben durch einen ersten Anschlag 10 am Gehäuse 1 und die Bewegung nach unten durch einen zweiten Anschlag 11 an den Führungen 7, 9 begrenzt ist. Am unteren Ende des ArbeitsZylinders 2 ist ein in Figur 3 beschriebener Elektrodensupport 4 befestigt.

Im Inneren des durch eine Abdeckung 3 geschlossenen Arbeitszylinders 2 ist ein Kolben 13 und eine mit einem Ende daran befestigte hohle Kolbenstange 15 angeordnet. Am anderen Ende der Kolbenstange 15 ist ein Auflager 22 starr befestigt, welches mittels Schrauben 23 und Federn 24 federnd gegen das Gehäuse 1 vorgespannt ist. In der hohlen Kolbenstange 15 ist eine verschiebbar geführte Zugstange 20 vorgesehen.

Die Zugstange 20 weist an ihrem oberen Ende eine Bohrung 21 auf, in welcher sich ein Bolzen 30 eines FührungsZylinders und eine Feder 31 befinden. Der Bolzen 30 ist dabei vorgespannt mittels eines Scherstiftes 33 an der Zugstange 20 befestigt. Am oberen Ende des Führungszylinders 32 ist eine Gewindebohrung 34 vorgesehen, in welcher eine Gewindestange 35 eingeschraubt und mittels einer Kontermutter 36 gegen Verdrehung gesichert ist.

Das Auflager 22 weist eine Grobeinstelleinrichtung 26 und eine aus einem Keiloberteil 27 und einem Keilunterteil 29 bestehende Feineinstelleinrichtung 28 auf. Zur Bestimmung der Feineinstellung ist eine nicht näher beschriebene Messuhr 25 vorgesehen.

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Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, ist der Arbeitszylinder 2 als ein quadratisches Hohlprisma ausgeführt, der mittels zwei winkelig ausgebildeten, an zwei gegenüberliegenden Längskanten des Hohlprismas geführten Nadellagern 6, 6a in den Führungen 7, 9 längsverschiebbar und verdrehungsfrei gelagert ist.

Der am Arbeitszylinder 2 befestigte Elektrodensupport 4 gemäss Figuren 3 und 4 weist eine mit der Zugstange 20 verbundene Steuervorrichtung 8 auf. Am unteren Ende der Zugstange 20 ist diese in axialer Richtung spielfrei mittels zwei Axiallagern 62 und 63 an einer Welle 64 drehbar befestigt. Die Welle 64 ist gegenüber der Zugstange 20 frei drehbar. Die Welle 64 ist als Hohlwelle ausgebildet und ihre untere Stirnfläche ist gegabelt Der gabelförmige Unterteil der Welle 64 weist somit die beiden Wangen 66 und 67 der Gabel auf. Die Wangen 66 und 67 weisen auf der Innenseite den einen Teil von zwei Geradführungen 6 8 auf, die unter dem Namen "Schneeberger-Längsführung" bekannt sind. Die beiden Gerad-Führungen 6 8 liegen in der Darstellung nach Figur 3 deckungsgleich hintereinander. Diese beiden Geradführungen 68 liegen geneigt zur Drehachse der Welle 64. Beim dargestellten Beispiel wurde ein Neigungswinkel von 45° gewählt. Die Welle sitzt in einer Büchse 69, auf der sich eine handelsübliche Kugelbüchse 70 befindet. Letztere ist noch innerhalb des Gehäuses 73 gelagert. Die Kugelbüchse 7 0 erlaubt sowohl eine spielfreie axiale Bewegung der Welle 64 mit Büchse 69 als auch eine Dreh-

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bewegung der Welle 6 4 mit der Büchse 69 bezüglich des Gehäuses 73. Die Zugstange 20 durchragt den Deckel 74 des Gehäuses 73 mit Spiel.

Am Elektrodensupport 4 ist ein zweites Gehäuse 58 befestigt, das mittels kreuzweise angeordneten Schlittenführungen 48, 49 ohne Axialabweichung radial bewegt werden kann. Dies geschieht durch am Elektrodensupport 4 befestigte Schlittenführungen 48, welche eine spielfreie Bewegung eines Schlittens 47 in einer Richtung quer zur Längsachse des Elektrodensupports 4 gestatten, und durch am Schlitten 47 befestigte Schlittenführungen 49, welche eine spielfreie Bewegung des zweiten Gehäuses 58 in einer ebenfalls quer zur Längsachse des Elektrodensupports 4 und zugleich um 90 zum Schlitten 47 versetzten Richtung gestatten.

Das mit dem Elektrodensupport 4 verbundene zweite Gehäuse 58, das die translatorische Bewegung auszuüben hat, dient zur drehbaren Lagerung eines Exzenterstückes 5. Letzteres weist eine rechtwinklige, dreieckige Platte 76 auf, an die sich nacheinander zwei Wellenzapfen 7 7 und 7 8 anschliessen. Die Bauteile 76, 77 und

78 bilden ein Stück. Das Exzenterstück 5 ist mittels Nadellagern

79 und 80 radial und axial spielfrei drehbar im zweiten Gehäuse 58 gelagert. Am oberen Ende ist der Wellenzapfen 77 mit einer Verzahnung 65 versehen, die mit einem Zwischenrad 51 kämmt. Das Zwischenrad 51 kämmt seinerseits mit einem Ritzel 52. Der Antrieb des Wellenzapfens 7 7 zur Rotation erfolgt von einem am zweiten Gehäuse 58 befestigten Elektromotor 42 über das Ritzel 52, das

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Zwischenrad 51 und auf die Verzahnung 65. Zur axial spielfreien Halterung des Exzenterstückes 5 im zweiten Gehäuse 58 ist noch eine Laufscheibe 81, ein Sicherungsblech 82 und eine Sicherungsmutter 8 3 vorhanden. Das Exzenterstück 5 wird axial von einer Gewindebohrung durchsetzt, in der eine Stellschraube 84 gehalten ist. Eine Schraubenzugfeder greift mit ihrem einen Ende an dieser Stellschraube 84 an und ist mit ihrem anderen Ende auf einem an der Welle 64 abgestützten Zapfen 85 gehalten. Die Feder 87 hat das Bestreben, die Stange 59 mit Welle 64 nach unten gegen das Exzenterstück 5 zu ziehen. Die Hypothenuse der dreieckigen Platte 76 vom Exzenterstück 5 ist mit dem anderen Teil der erwähnten Geradführung 6 8 versehen. Die Welle 64 steht also mittels dieser Geradführung 6 8 mit dem Exzenterstück 5 in Verbindung. Das Exzenterstück 5 liegt hierbei mit seinem plattenförmigen Teil 76 im Zwischenraum des gegabelten unteren Endes der Welle 64.

Das Exzenterstück 5 liegt also stirnseitig zur Welle 64, und die geneigt zur Drehachse der Welle 6 4 liegende Geradführung 68 stellt die Auflauframpe zwischen der Welle 64 und dem Exzenterstück 5 dar. Eine axiale Bewegung der Welle 6 4 bezüglich des Gehäuses hat eine radiale Verstellung des Exzenterstückes 5 mit seinem zweiten Gehäuse 7 3 zur Folge.

Die Figur 5 zeigt die Grobeinstelleinrichtung 26 und die Feineinstelleinrichtung 2 8 im Detail.

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Die Grobeinstelleinrichtung 26 besteht dabei aus einer an der Gewindestange 35 aufgeschraubten Mutter 40, die über Zwischenscheibe 41 und Abstandring 4 2 gegen das Auflager 22 bzw. gegen ein Keiloberteil 27 der Feineinstelleinrichtung 28 drückt und somit die Zugstange 20 in vertikaler Richtung grob fixiert.

Die Feineinstelleinrichtung 2 8 besteht aus einem Keilunterteil und einem U-förmigen Keiloberteil 27, welches mittels einer Verstellschraube 27a in Pfeilrichtung verschiebbar ist. Durch die Neigung der Flächen des Keiles wird eine Umsetzung einer horizontalen Bewegung des Keiloberteiles 2 7 in eine vertikale Bewegung des Abstandringes 42 und damit der Zugstange 20 erreicht, so dass durch entsprechend geringe Neigung der Keilflächen eine vertikale Feineinstellung der Zugstange 20 erreicht wird.

Soll nun eine Hinterschneidung, ein Einstich oder eine schräge Fläche bearbeitet werden, müssen die Grobeinstelleinrichtung und die Feineinstelleinrichtung in der Vertikalen auf die gewünschte Höhe eingestellt werden. Beim Einfahren der Elektrode in oder über das zu bearbeitende Werkstück, d.h. beim Bewegen des Arbeitszylinders nach unten durch Erhöhung des Druckes innerhalb der zweiten Kammer 18 des Arbeitszylinders wird auch die Zugstange nach unten bewegt. Die Bewegung des Arbeitszylinders und somit des Elektrodensupports nach unten wird durch den Anschlag 11 begrenzt. Sofern der Druck innerhalb der zweiten Kammer 18 des Arbeitszylinders auch nach dem Anschlag weiter erhöht wird, wird das Auflager 22 über den Kolben 13 und die Kolbenstange 15 gegen die Kraft der Federn 2 4 nach oben bewegt. Die Bewegung des Auf-

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lagers 22 nach oben hat wegen der Grobeinstelleinrichtung und der Feineinstelleinrichtung eine Bewegung der Zugstange nach oben zur Folge. Die vertikale Bewegung der Zugstange 20 beeinflusst ihrerseits die Steuervorrichtung 8, was eine Veränderung der Exzentrizität des Elektrodensupports 4 zur Folge hat.

Ersichtlicherweise ist der Beginn der Exzentrizitätsveränderung von der Einstellung der Grob- und Feineinstellvorrichtung abhängig, so dass entsprechend dieser Einstellung horizontale Einstiche mit oder ohne vertikale Komponente hergestellt werden können. Als einziges Kriterium hierfür ist die Einstellung der Grob- und Feineinstelleinrichtung anzusehen, da dadurch eine Veränderung der Exzentrizität bereits während der Vertikalbewegung der Elektrode, d.h. vor dem Erreichen des Anschlages, erreicht werden kann, wodurch eine Schrägbewegung der Elektrode herbeigeführt wird. Diese Schrägbewegung, d.h. kombiniertes vertikales und horizontales Bewegen der Elektrode, wird durch den Anschlag 11 beendet und anschliessend auf eine rein horizontale Bewegung beschränkt.

Durch eine entsprechende, sogenannte Tandem-Steuerung des das Gehäuse und den Arbeitszylinder tragenden Hauptzylinders und des ArbeitsZylinders lassen sich beliebige Winkel an Werkstücken bearbeiten, wodurch des weiteren sowohl kegelförmige als auch gekrümmte Konturen bearbeitet werden können.

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Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist ersichtlicherweise zahlreichen Äenderungen zugänglich. So ist beispielsweise für den Fachmann eine Umkehrung von Kolben und Zylinder, d.h. beweglicher Arbeitskolben und federnd gegen das Gehäuse vorgespannter Zylinder, ohne weiteres möglich, ohne dass dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

ι 1.^Verfahren zum elektroerosiven Bearbeiten von Innen- und Aussenwandungen einer Werkstückkontur mittels einer Elektrode, die sowohl in Richtung ihrer Längsachse als auch in einer quer zur Längsachse liegenden Ebene bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode bis zur gewünschten Bearbeitungstiefe geradlinig in bzw. über das Werkstück gefahren wird, dass dann die Elektrode durch Bilden einer Kurbel mit veränderlicher Exzentrizität innerhalb der erwähnten Ebene bis zum Erreichen des gewünschten Arbeitsspaltes verstellt wird, dass ferner beim Arbeiten, durch Antrieb eines Exzenterstückes zur Rotation, der Elektrode eine translatorische Bewegung innerhalb der erwähnten Ebene verliehen wird und dass anschliessend die Elektrode in ihrer Exzentrizität verändert wird, wobei die Veränderung der Exzentrizität sowohl gemäss einer festen Zuordnung der Bewegung der Elektrode in ihrer Längsachse als auch ohne Bewegung der Elektrode in ihrer Längsachse durchführbar ist.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem in einem Gehäuse geführten Arbeitszylinder, an welchem ein als Exzenterstange wirkender, eine Elektrode tragender Elektrodensupport angeordnet ist, in dem zumindest ein Exzenterstück drehbar gelagert ist, und mit einer Steuervorrichtung zur Veränderung der Exzentrizität des Exzenterstückes bzw. der Elektrode, dadurch gekennzeichnet,

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- Jbd—

dass die Steuervorrichtung (8) , das Exzenterstück (5) und der Elektrodensupport (4) in der Längsmittelachse des Arbeitszylinders (2) angeordnet sind, dass der Arbeitszylinder (2) im Gehäuse (1) zwischen zwei durch Anschläge (10, 11) begrenzten Endpunkten in seiner Längsachse verschiebbar geführt ist und einen Kolben (13) und eine Kolbenstange (15) aufweist, wobei die Kolbenstange (15) derart federnd gegen das Gehäuse (1) vorgespannt angeordnet ist, dass durch Erhöhung des Druckes innerhalb einer ersten Kammer (17) des Arbeitszylinders (2) letzterer nach oben bis zu einem ersten Anschlag (10) bewegt wird, dass durch Erhöhung des Druckes innerhalb einer zweiten Kammer (18) des Arbeitszylinders (2) letzterer nach unten bis zu einem zweiten Anschlag (11) bewegt wird und anschliessend der Kolben (13) und die Kolbenstange (15) gegen die Federkraft nach oben bewegt werden und dass ferner eine an der Kolbenstange (15) verstellbar befestigte Zugstange (20) zur Betätigung der Steuervorrichtung (8) vorgesehen ist, und dass schliesslich ein frei in einer quer zur Längsachse liegenden Ebene bewegbares, zweites Gehäuse (58) zum Tragen der Elektrode vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder (2) spielfrei und verdrehungssicher an Geradeführungen längsverschiebbar innerhalb des Gehäuses geführt ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

dass die Zugstange (20) mittels einer Grobeinstelleinrichtung (26) und einer Feineinstelleinrichtung (28) an der Kolbenstange (15) befestigt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobeinstelleinrichtung (26) aus einer mit der Zugstange befestigten Gewindestange (35) und einer Mutter (40) besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

dass die Feineinstelleinrichtung (28) aus einem Doppelkeil mit einem festen Keilunterteil (29) und einem verstellbaren Keiloberteil (27) besteht.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch einen mit einer Steuervorrichtung (8) versehenen, als Exzenterstange wirkenden Elektrodensupport (4), in dem zumindest ein Exzenterstück (5) drehbar gelagert ist, das gegenüber einer Welle (64) radial verstellbar gelagert ist, mit einer in der Längsachse der Elektrode sich erstreckenden, als schiefe Ebene wirkenden Auflauframpe (68) zwischen dieser Welle (64) und dem Exzenterstück (5) zur radialen Verstellung der Elektrode und mit angetriebenen Kraftübertragungsorganen zur Rotation des Exzenterstückes (5) und damit zur Translation des Elektrodensupports.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuse mittels zwei um 90 zueinander versetzten Schlittenführungen (48, 49) am Elektrodensupport (4) befestigt ist.