DE2711697A1

DE2711697A1 - Einrichtung zur vorschub- und rueckzugsteuerung der elektrode einer elektroerosionsmaschine

Info

Publication number: DE2711697A1
Application number: DE19772711697
Authority: DE
Inventors: Konrad Bschorer; Bernd Finsterwalder
Original assignee: Friedrich Deckel AG
Current assignee: Friedrich Deckel AG
Priority date: 1977-03-17
Filing date: 1977-03-17
Publication date: 1978-09-21
Also published as: DE2711697C2; GB1574568A; IT7848322A0; ES467356A1; FR2383749A1; IT1101980B; FR2383749B1; CH627110A5

Description

Friedrich Deckel Aktiengesellschaft 15.3.19 77

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Einrichtung zur Vorschub- und Rückzugsteuerung der Elektrode einer Elektroerosionsmaschine

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vorschub- und Rückzugsteuerung der Elektrode einer Elektroerosionsmaschine o. dgl., mit einem Vorschubantrieb zur automatischen Steuerung des Arbeitsvorschubes sowie mit einer Einrichtung zum Nachsetzen des Vorschubantriebes nach Verbrauch des Vorschubweges.

Um eine für Elektroerosionsmaschinen ausreichende Steifigkeit und Genauigkeit des Vorschubantriebes zu erhalten, ist es erforderlich, den Weg dieses Vorschubantriebes möglichst kurz zu halten. Dieses Problem stellt sich vor allem bei Einrichtungen mit hydraulischem Vorschubantrieb, dessen Genauigkeit mit zunehmender Länge der Druckölsäule erheblich abnimmt. Durch eine Verkürzung des Vorschubweges wird jedoch gleichzeitig auch der mögliche Arbeitsbereich begrenzt. Es sind deshalb schon Einrichtungen zum Nachsetzen des gesamten Vorschubantriebes nach Verbrauch des kurzen Vorschubweges bekannt, die es erlauben, diesen Vorschubweg mehrmals aneinanderzufügen. Diese Einrichtungen sind in der Regel so aufgebaut, daß, nachdem der Elektrodenhalter den Endpunkt seiner Vorschubbewegung erreicht hat, das den Elektrodenhalter aufnehmende Gehäuse um den Betrag des Vorschubweges in Vorschubrichtung nachgefahren wird, während sich der Elektrodenhalter relativ zum Gehäuse in gleichem Maße wieder zu seinem Anfangspunkt des Vorschubweges zurückzieht und für einen weiteren Vorschubzyklus bereitsteht.

Bei einer bekannten Einrichtung ist der gesamte Vorschubantrieb in einem Schlitten untergebracht, welcher seinerseits in Vorschubrichtung verschiebbar am Maschinenständer gelagert ist (DT-OS 24 55 54H). Die Verschiebung des Schlittens erfolgt

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mittels einer im Ständer angeordneten, elektrisch angetriebenen Gewindespindel. Die auf die Elektrode wirkenden Kräfte werden zunächst über den Vorschubantrieb sowie die Führungen der Elektro- denpinole in den Schlitten und von diesem auf die Schlittenfüh rung sowie den Zustellantrieb des Schlittens geleitet. Es müssen demnach zwei Führungen zur Aufnahme jeweils eines erheblichen Teils der Bearbeitungskräfte vorgesehen sein, was diese Bauweise aufwendig und teuer macht. Außerdem erhöht sich mit der Zahl der Führungen auch die Gefahr von Ungenauigkeiten, z. B. infolge von Spiel in den Führungen oder ungenügender Parallelität.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einen einfachen Aufbau und eine hohe Genauigkeit aufweist, und welche insbesondere mit nur einer Führung auskommt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches genannten Merkmale gelöst.

Der Vorschübe ηtrieb stützt sich direkt gegen den Maschinenständer 'ab, welcher beliebig stabil aufgebaut werden kann. Das bewegliche Teil des Vorschubantriebes schleppt während der Arbeitsphase das mit diesem Bauteil in Vorschubrichtung fest verbundene, am Ständer geführte bewegliche Teil des Zustellantriebes mit. Da das die Elektrode tragende Bauteil des Zustellantriebes direkt am Ständer geführt ist, werden der Zustellantrieb und der Vorschub antrieb nur in Vorschubrichtung belastet. Alle anderen auf die Elektrode wirkenden Bearbeitungskräfte werden direkt von der Führung des Zustellzylinders aufgenommen. Eine zweite Führung etwa im Bereich des Vorschubantriebes ist nicht erforderlich. Dadurch ergibt sich eine einfache, preiswerte und genaue Bauweise. Der Nachsetzvorgang erfolgt in der Weise, daß das bewegliche Teil des Zustellantriebes in Vorschubrichtung verschoben wird, während gleichzeitig das bewegliche Teil des Vorschubantriebes in entgegengesetzter Richtung verstellt wird, wie in der Beispielsbe-

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Schreibung naher erläutert wird. Das Ergebnis der beiden überlagerten Bewegungen ist, daß der Vorschubantrieb in seine Ausgangslage zurückkehrt, während die Elektrode im Arbeitskontakt mit dem Werkstück bleibt, so daß die Bearbeitung nicht unterbrochen wird.

Als weiterer Nachteil der bekannten Einrichtung wird angesehen, daß die vom Zustellantrieb des Schlittens zu bewegende Masse relativ groß ist und überdies exzentrisch zum Antrieb angeordnet ist, so daß bei hohen Eilgangbeschleunigungen erhebliche Kräfte und Momente auf Führung und Antrieb wirken. Dieser iiachteil wird nach vorliegender Erfindung dadurch vermieden, daß der Vorschubantrieb und der Zustellantrieb koaxial zueinander angeordnet sind und daß ihre Wirkungslinien etwa durch den Schwerpunkt des die Elektrode tragenden Bauteils verlaufen. Dadurch werden aus Massenbeschleunigungen keine die Führung belastenden Kräfte oder Momente erzeugt.

Es ist zwar schon eine Einrichtung der eingangs genannten Art, mit einer in einem am Maschinenständer verschiebbar gelagerten Schlitten angeordneten und geführten Elektrodenpinole bekannt, bei der der Antrieb zur Verschiebung des Schlittens ebenfalls etwa durch dessen Schwerpunkt wirkt, so daß insoweit keine die Führung des Schlittens belastenden Momente aus der Massenbeschleunigung entstehen (DT-AS 1 565 393). Bei dieser bekannten Einrichtung sind der Vorschubantrieb sowie der Antrieb zur Verschiebung des Schlittens zusammengefaßt. Der Schlitten oder die Pinole können wahlweise gegen den Maschinenständer geklemmt und das jeweils freie Bauteil hydraulisch verschoben werden.

Bei dieser Einrichtung muß jedoch während des Nachsetzens der Erodierbetrieb unterbrochen werden, da die Pinole gegenüber dem Maschinenständer und damit gegenüber dem Werkstücktisch feststeht. Außerdem steht für die schnelle Rückzugbewegung kein

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langer Weg zur Verfügung. Der Rückzug kann vielmehr nur durch abwechselnde Bewegung von Pinole und Schlitten durchgeführt werden. Schließlich weist auch diese bekannte Einrichtung zwei Führungen auf, welche jeweils einen erheblichen Teil der Bearbeitung skfäfte und -momente aufnehmen massen, nämlich die Führung der Pinole im Schlitten sowie die Führung des Schlittens am Ständer.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Vorschubantrieb und der Zustellantrieb beide durch hydraulische Antriebe gebildet werden, wobei z. B. die Kolbenstange des Vorschubantriebes den Zustellkolben trägt, welcher mit dem am Ständer geführten, die Elektrode tragenden Zustellzylinder zusammenwirkt. Auch die Klemmung zwischen der genannten Kolbenstange und dem Zustellzylinder ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung hydraulisch.

Der Vorschubantrieb, der Zustellantrieb sowie die Klemmung werden erfindungsgemäß jeweils durch eigene Druckmittelkreise versorgt, die jeweils über ein Steuerventil an eine gemeinsame Druckmittelquelle angeschlossen sind. Um eine sprunghafte Veränderung, insbesondere Verringerung des Arbeitsspaltes bei Beginn des Nachsetzvorganges zu verhindern, sind mehrere Haßnahmen vorgesehen. Im Druckmittelkreis des Zustellantriebes ist im Zulauf noch vor dem Steuerventil ein Mengenregelventil zur Begrenzung der Druckmittelmenge vorgesehen. Gleichzeitig ist der Zulauf über das Steuerventil in dessen Neutralstellung mit dem Rücklauf kurzgeschlossen. Durch die letztere Maßnahme ist das Mengenregelventil ständig von Druckmittel durchflossen, so daß sich bei Beginn des NachsetζVorganges der für derartige Ventile charakteristische Anfahrsprung nicht einstellt. Außerdem ist hinter dem Steuerventil eine Drossel vorgesehen, welche bewirkt, daß sich der Druck nicht schlagartig, sondern in einem bestimmten zeitlichen Verlauf aufbaut. Ein Gegenhalteventil im Rücklauf des Zustellantriebes hat die Aufgabe, im Rücklauf einen Gegendruck

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aufzubauen und so den Zustellzylinder hydraulisch einzuspannen. Diese Maßnahme trägt ebenfalls dazu bei, eine sprunghafte Bewegung des Zustellantriebes zu verhindern.

Die eigentliche Steuerung der Maschine, d. h. also auch die Ansteuerung der Steuerventile erfolgt in an sich bekannter Weise elektrisch über einen Prozessrechner.

Die Regelung des Arbeitsspaltes sowie die Rückzugbewegungen zum Zwecke der vermehrten Spülung, der Unterbrechung eines Kurzschlusses usw. sind erfindungsgemaß dem Vorschubantrieb zugeordnet, wie an sich bekannt ist.

Der schnelle Rückzug zum Zwecke der Arbeitsunterbrechung ist gleichzeitig dem Zustellantrieb sowie dem Vorschubantrieb zugeordnet. Damit steht für diese Bewegung jeweils die Summe des bis dahin zurückgelegten Zustellweges sowie Vorschubweges zur Verfügung.

Die Wegmessung der Elektrode kann nach einem Merkmal der Erfindung zwischen dem die Elektrode tragenden Zustellzylinder und dem Maschinenständer direkt vorgenommen werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Bewegung des Zustellantriebes von Hand oder automatisch, etwa bei Verbrauch des Vorschubweges bzw. bei Erreichen der Arbeitstiefe gesteuert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert. Die Figur zeigt schematisch einen Vorschubantrieb und einen Zustellantrieb mit dem zugehörigen hydraulischen Schaltplan zur Steuerung dieser Antriebe.

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Im Maschinengestell 2 ist ein Vorschubzylinder 4 ausgebildet, in welchem ein Vorschubkolben 6 verschiebbar angeordnet ist. Vorschubzylinder 4 und Vorschubkolben 6 bilden den Vorschubantrieb 7. Die Kolbenstange 8 des Vorschubkolbens trägt an ihrem freien Ende den Zustellkolben 10, welcher mit einem Zustellzylinder 12 zusammenwirkt und mit diesem zusammen den Zustellantrieb 13 bildet. Dieser Zustellzylinder ist am Maschinengestell 2 in Führungen 14 so geführt, daß er sich in Vorschubrichtung verschieben kann. Der Zustellzylinder trüßt auch die Elektrode 16, die auf eine an sich bekannte, hier nicht naher beschriebene Weise mit dem Arbeitsstrom versorgt wird. Zwischen dem Zustellzylinder 12 und der Kolbenstange 8 ist eine hydraulische Klemmung 18 vorgesehen, welche beide Bauteile in Vorschubrichtung fest miteinander verbinden kann.

Der Vorschubantrieb 7, der Zustellantrieb 13 sowie die hydraulische Klemmung 18 werden jeweils durch eigene Druckmittelkreise versorgt, welche über die Steuerventile 20, 22 und 24 an eine gemeinsame Druckmittelversorgung, hier dargestellt durch die Druckleitung P und die Rückleitung T, angeschlossen sind.

Der Vorschubantrieb 7 wird durch das Steuerventil 20, welches als elektro-hydraulisches Servoventil ausgebildet ist, gesteuert. In der dargestellten Neutralstellung ist keine der beiden Kammern des Vorschubzylinders 4 mit dem Steuerdruck beaufschlagt, so daß der Vorschubkolben 6 in Ruhe verbleibt. Die Steuerung des Servoventils 20 erfolgt in an sich bekannter und deshalb nicht ausführlich beschriebener Weise durch einen Prozessrechner derart, daß der Arbeitsspalt zwischen Elektrode 16 und Werkstück 26 stets gleich bleibt.

Wenn der Vorschubkolben z. B. beim Abwärtserodieren eine untere Arbeitsstellung erreicht hat, so wird beispielsweise über einen elektrischen Kontakt die Nachsetzbewegung in Gang gebracht. Da-

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zu wird zunächst die Klemmung 18 geöffnet. Gleichzeitig verbindet das Steuerventil 22 die Druckleitung P mit dem Zulauf 2 des Steuerkreises für den Zustellantrieb 7, so daß die untere Kammer 30 des Zustellzylinders 12 mit Druck beaufschlagt wird. Dieser macht eine kleine Abwärtsbewegung, so daß der Arbeitsspalt verringert wird. Die automatische Vorschubsteuerung zieht darauf den Vorschubkolben 6 und damit den Zustellkolben 10 zurück, weil sie bestrebt ist, den Arbeitsspalt zwischen Elektrode 16 und Werkstück 26 konstant zu halten. Auf diese Weiae wird ohne Unterbrechung des Bearbeitungsvorganges der Vorschubkolben bis in eine obere Stellung bewegt, wo durch einen Ausschal tkontakt das Steuerventil 22 und die Klemmung 18 wieder geschlossen werden. Jetzt befindet sich der Voröchubkolben wieder in seiner Ausgangsstellung, von der aus er eine Bearbeitungstiefe entsprechend seinem Vorschubweg ausführen kann.

Um zu verhindern, daß zu Beginn des NachsetζVorganges der Zustellzylinder 12 sich sprunghaft nach unten bewegt, bevor die überlagerte Aufwärtsbewegung des Vorschubantriebes 7 beginnt, ist in der Druckleitung P vor dem Steuerventil 2 2 ein Mengenregelventil 32 vorgesehen. Gleichzeitig schließt das Steuerventil in der dargestellten Heutralstellung die Druckleitung P mit der Rückleitung T kurz. Auf diese Weise ist das Mengenregelventil 3 2 ständig von Druckmittel durchflossen, so daß sich der für derartige Ventile charakteristische, nachteilige Anfahrsprung nicht einstellt. Die Drossel 34 im Zulauf 28 verhindert, daß sich der Druck zu schnell aufbaut, so daß die Vorschubsteuerung 7 auf jeden Fall die Bewegung des Zustellzylinders 12 kompensieren kann, wie oben beschrieben. Im Rücklauf 36 ist ein Gegenhalteventil 38 angeordnet, durch welches in der oberen Kammer 40 des Zustellzylinders ein Gegendruck aufrechterhalten wird, so daß der Zustellkolben 10 durch definierte Drücke in den Kammern 30 und 40 eingespannt ist.

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Die hydraulische Klemmung wird über das Steuerventil 21 in dem Augenblick durch Absperren des Zulaufs U 2 von der Druckleitung F und Verbinden mit dem Rücklauf (dargestellte Stellung) geöffnet, in dem der Nachsetzvorgang beginnt. Die genaue zeitliche Koordination mit der Steuerung des Steuerventils 22 besorgt ein hier nicht näher dargestellter Prozessrechner.

Die weiteren dargestellten Komponenten sind von an sich bekannter Art und werden deshalb nur kurz beschrieben. Das Steuerventil 44 erlaubt eine Umgehung des Mengereglers 32 für Eilgangbewegungen des Zustellantriebes 13. Die Richtung dieser Eilgangbewegung wird durch die Stellung des Steuerventils 22 in an sich bekannter, durch die Schaltungssymbole ohne weiteres verständlicher Weise bestimmt.

Die in der Leitung 36 angeordnete Drossel 46 hat die gleiche Aufgabe wie die Drossel 34 für den Fall, daß die Leitung 36 beim Nachsetzen in umgekehrter, d. h. Aufwärtsrichtung, zum Zulauf wird. Die den Drosseln parallel geschalteten Rückschlagventile 18, SO bewirken, daß die Drosseln nur jeweils in einer Durchflußrichtung wirksam werden; ebenso dient das Rückschlagventil zur Umgehung des Gegenhaiteventils 38 für den Fall des Aufwärts-Nachsetzens, weil in diesem Fall das Gewicht des Zustellzylinders mit Elektrode 16 einer sprunghaften Bewegung schon entgegenwirkt, so daß ein Gegendruck nicht erforderlich ist.

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Claims

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Patentansprüche:

lly Einrichtung zur Vorschub- und Rückzugsteuerung der Elektrode einer Elektroerosionsmaschine ο. dgl., mit einem Vorschubantrieb zur automatischen Steuerung des Arbeitsvorschubes sowie mit einer Einrichtung zum Nachsetzen des Vorschubantriebes nach Verbrauch des Vorschubweges, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Vorschubantrieb (7) unmittelbar gegen den Maschinenständer (2) abstützt, daß das bewegliche Teil (8) des Vorschubantriebes an seiner dem Werkstück (26) zugewandten Seite einen Zustellantrieb (13) trägt, dessen in Vorschubrichtung bewegliches Teil (12) seinerseits die Elektrode (16) trägt, und daß das bewegliche Teil (12) des Zustellantriebes unmittelbar am Ständer (2) geführt ist und gegenüber dem beweglichen Teil (8) des Vorschubantriebes feststellbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubantrieb (7) sowie der Zustellantrieb (13) koaxial zu-

' einander angeordnet sind.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungslinien des Vorschub- (7) und des Zustellantriebes (13) etwa durch den Schwerpunkt des die Elektrode (16) tragenden Bauteils (12) verlaufen.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubantrieb (7) durch einen im Maschinenständer (2) ausgebildeten hydraulischen Vorschubzylinder (4) mit einem darin verschiebbaren Vorschubkolben (6) gebildet ist, dessen Kolbenstange (8) den Zustellantrieb (13) trägt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustellantrieb (13) durch einen am beweglichen Teil (8) des Vorschubantriebes angeordneten Zustellkolben (10)

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gebildet wird, welcher mit einem demgegenüber verschiebbaren, am Maschinenständer (2) geführten Zustellzylinder (12) zusammenwirkt .

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil (12) des Zustellantriebes (13) gegenüber dem beweglichen Teil (8) des Vorschubantriebes (7) durch eine hydraulische Klemmung (18) feststellbar ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis G, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubantrieb (7), der Zustellantrieb (13) sowie die hydraulische Klemmung (18) jeweils durch einen eigenen Druckmittelkreis versorgt werden, welche jeweils über ein Steuerventil (20, 22, 24) an eine gemeinsame Druckmittelquelle (P, T) angeschlossen sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckmittelkreis für den Zustellantrieb (13) im Zulauf (P) vor dem Steuerventil (22) ein Mengeregelventil (32) angeordnet ist und daß der Zulauf (P) in der Neutralstellung des Steuerventils mit dem Rücklauf (T) verbunden ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckmittelkreis für den Zustellantrieb (13) nach dem Steuerventil (22) in der für die Nachsetzbewegung als Zulauf (28) dienenden Druckmittelleitung eine Drossel (34) vorgesehen ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß im Druckmittelkreis für den Zustellantrieb (13) zwischen diesem und dem Steuerventil (22) in der für die Nachsetzbewegung als Rücklauf (36) dienenden Druckmittelleitung ein Gegenhalteventil (38) angeordnet ist.

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11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (20, 22, 2«+) über einen Rechner elektrisch angesteuert werden.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Arbeitsvorschubes sowie die Rückzugsteuerung zum Zwecke der Spülung, der Unterbrechung, Kurzschlusses usw. in an sich bekannter Weise den Vorschubantrieb (7) zugeordnet ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückzugbewegung zum Zwecke der Arbeitsunterbrechung gleichzeitig dem Vorschubantrieb (7) und dem Zustellantrieb (13) zugeordnet ist.

IU. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung zur Wegmessung der Elektrode (16) vorgesehen ist, welche unmittelbar den V/eg des die Elektrode tragenden beweglichen Teils (12) des Zustellantriebes (13) gegenüber dem Ständer (2) mißt.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis IU, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachsetzbewegung des Zustellantriebes (13) automatisch bei Verbrauch des Vorschubweges gesteuert wird.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Zustellantriebes (13) von Hand steuerbar ist.

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