DE2711697C2 - Einrichtung zur Vorschub- und Rückzugsteuerung der Elektrode einer Elektroerosionsmaschine - Google Patents

Description

— daß die beiden Längsantriebe (7,13) in an sich bekannter Weise koaxial zueinander angeordnet sind,

— daß cer die Elektrode (16) tragende Teil des zweiten Längsantriebes (13) unmittelbar am Maschinenständer (2) verschiebbar geführt ist,

— und daß die Wirkungslinie des Vorschubantriebes (7) und des Zustellantriebes (13) etwa durch den Schwerpunkt des die Elektrode «ragenden Bauteils (12) verläuft

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Längsantrieb als Vorschubantrieb (7) mit einem fest am Maschinenständer (2) angeordneten hydraulischen Vorschubzyiinder (4) und einem dazu verschiebbaren Vorschubkolben (6) ausgebildet ist, dessen Kolbenstange (8) den Zustellantrieb (i3) trägt.

3. Einrichtung nach Anspnu-.i 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustellantrieb (13) durch einen auf der Kolbenstange (8) des Vorschubantriebes (7) angeordneten Zustellkolben (10) gebildet wird, welcher mit einem demgegenüber verschiebbaren, am Maschinenständer (2) geführten Zustellzylinder -to (12) zusammenwirkt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil (12) des Zustellantriebes (13) gegenüber dem beweglichen Teil (8) des Vorschubantriebes (7) durch eine hydraulische Klemmung o. dgl. feststellbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, 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, 7? angeschlossen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, 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.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, 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.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Druckmittelkreis für den Zustellantrieb (13) zwischen diesem und dem Steuerventil (22) in der fur die Nachsetzbewegung als Rücklauf (36) dienenden Druckmittelleitung ein Gegenhalteventil (38) angeordnet ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (20, 22, 24) über einen Rechner elektrisch angesteuert werden.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Arbeitsvorschubes sowie die Rückzugsteuerung zum Zwecke der Spülung, der Unterbrechung des Kurzschlusses usw. in an sich bekannter Weise dem Vorschubantrieb (7) zugeordnet ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daO die Rückzugbewegung zum Zwecke der Arbeitsunterbrechung gleichzeitig dem Vorschubantrieb (7) und dem Zustellantrieb (13) zugeordnet ist

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Wegmessung der Elektrode (16) vorgesehen ist, welche unmittelbar den Weg des die Elektrode tragenden beweglichen Teils (12) des Zustellantriebes (13) gegenüber dem Ständer (2) mißt.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachsetzbewegung des ZusteSlantriebes (13) in an sich bekannter Weise automatisch bei Verbrauch des Vorschubweges gesteuert wird.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Zustellantriebes (13) von Hand steuerbar ist.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Um eine für Eiektroerosionsmi^chinen 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 Vorschubweges bekannt, die 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 über einen seitlichen Kragarm in Vorschubrichtung verschiebbar am Maschinenständer gelagert ist (DE-OS 24 55 544). Die Verschiebung des Schlittens erfolgt 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 über den Kragarm auf die Schlittenführung 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 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. '⁵

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einen einfachen Aufbau und eine hohe Genauigkeit aufweist, welche insbesondere mit nur einer Führung auskommt, und bei welcher die ^M Führungen und Durchführungen von Bearbeitungskräften und Beschleunigungskräften weitgehend ireigehalten werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs genannten Merkmale ^2ä gelöst

Der Vorschubantrieb 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 Vorschubantrieb 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 nient 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 Beispielsbeschreibung näher 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. Dadurch, daß der Vorschubantrieb und der Zustellp.ntrieb koaxial zueinander angeordnet sind und daß ihre Wirkungslinien etwa durch den Schwerpunkt des die Elektrode tragenden Bauteils verlaufen, werden aus Massenbeschleunigungen keine die Führung belastenden Kräfte oder Momente erzeugt

Die koaxiale Anordnung zweier funktional hintereinandergeschalteter Längsantriebe ist zwar an sich schon bekannt (z. B, Krug »Flüssigkeitsgetriebe bei Werkzeugmaschinen«, Springer Verlag 1959, S. 108, Abb. 49.7), jedoch nicht bei Elektroerosionsmaschinen und nicht im Zusammenhang mit den speziell darauf abgestimmten übrigen Merkmalen.

Es ist zwar auch schon eine Einrichtung der eingangs genannten Art, mit einer in einem am Maschinenständer verschiebbar gelagerten Schlitten angeordneten und geführten Elektrodenüincle 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 (DE-AS 15 65 393). 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 Erodierbereich unterbrochen werden, da die Pinole gegenüber dem Maschinenständer und damit gegenüber dem Werkstücktisch feststeht Außerdem steht für die schnelle Rückzubewegung kein langer Weg zur Verfügung. Der Rückzug kann vielmehr nur durch abwechselnde Bewegung \on Pinole und Schlitten durchgeführt werden. Schließlich weist auch diese bekannte Einrichtung zwei Führungen auf, welche jeweils einen erheblichen Teil der B-irbeiturgskräfte und -momentc aufnehmen müssen, närr.üch die Führung der Pinole im Schlitten sowie die Führung des Schlittens am Ständer.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüche^ aufgeführt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Regelung des Arbeitsspaltes sowie die Rückzugbewegungen zum Zwecke der vermehrten Spülung, der Unterbrechung eines Kurzschlusses i'sw. 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 einer Weiterbildung der Erfindung zwischen dem die Elektrode tragenden Zustellzylinder und dem Maschinenständerdirekt vorgenommen werden.

Nt jh einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Bewegung des Zustellantriebes von Hand oder automatisch, etwa bei Verbrauch des Vorsshubweges bzw. bei Erreichen der Arbeitstiefe gesteuert werden.

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

Im Maschinengestell 2 ist ein Vorschubzylinder 4 ausgebildet, in welchem ein Vorschubkolben 6 verschiebbar angeordnet ist Vorschubzylinder 4 und VorscNhkolben 6 bilden den Vorschubantrieb 7. Die Kolbenstange 8 des Vorschubkolbens trägt an ihrem freien Ende den Zu-.tellkolben 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 siel, in Vorschubrichtung verschieben kann. Der Zustellzylinder trägt auch die Elektrode 16, die auf eine an sich bekannte, hier nicht näher 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 Vorschubrichtiing 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. ι

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 ι ο 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. ι >

Wenn der Vorschubkolben z. B. beim abwärtserodieren eine untere Arbeitsstellung erreicht hat, so wird beispielsweise über einen elektrischen Kontakt die Nachsetzbewegung in Gang gebracht. Dazu wird zunächst die Klemmung 18 geöffnet. Gleichzeitig :» verbindet das Steuerventil 22 die Druckleitung P mit dem Zulauf 28 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 Weise wird ohne Unterbrechung des Bearbei- i<> tungsvorganges der Vorschubkolben bis in eine obere Stellung bewegt, wo durch einen Ausschaltkontakt das Steuerventil 22 und die Klemmung 18 wieder geschlossen werden. Jetzt befindet sich der Vorschubkolben wieder in seiner Ausgangsstellung, von der aus er eine Jj Bearbeitungstiefe entsprechend seinem Vorschubweg

füh k

Um zu verhindern, daß zu Beginn des Nachsetzvorganges der Zustellzylinder 12 sich sprunghaft nach unten bewegt, bevor die überlagerte Aufwärtsbewe- -»ο gung des Vorschubantriebes 7 beginnt, ist in der Druckleitung P vor dem Steuerventil 22 ein Mengenregelventil 32 vorgesehen. Gleichzeitig schließt das Steuerventil in der dargestellten Neutralstellung die Druckleitung P mit der Rückleitung T kurz. Auf diese Weise ist das Mengenregelventil 32 ständig von Druckmittel durchflossen, so daß sich der für derartige Ventile charakteristische, nachteilige Anfahrsprung nicht einstellt. Die Drossel 34 im Zulauf 28 verhindert, daß 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 definierie Drücke in den Kammern 30 und 40 eingespannt ist.

Die hydraulische Klemmung wird über das Steuerventil 24 in dem Augenblick durch Absperren des Zulaufs 42 von der Druckleitung P und Verbinden mit dem Rücklauf (dargestellte Stellung) geöffnet, in dem OcF NdCnscizvorgang beginnt Die genaue zeitliche Koordination mit der Steuerung des Steuerventils 22 besorgt ebenfalls ein hier nicht näher dargestellter Prozeßrechner.

Die weiteren dargestellten Komponer.ten sind von an sich bekannter Art und werden deshalb nur kurz beschrieben. Das Steuerventil 44 erlaubt eine Umgehung des Mengenreglers 32 für Eilgangbewegungen des Zustellantriebes 13. Die Richtung dieser Eilgangbewegung ».-lid 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 48,50 bewirken, daß die Drosseln nur jeweils in einer Durchflußrichtung wirksam werden: ebenso dient das Rückschlagventil 52 zur Umgebung des Gegenhalteventils 38 für"den Fall des Aufwärts-Nachsetzens, weil in diesem Fall .das Gewicht des Zustellzylinders 12 mit Elektrode 16 einer sprunghaften Bewegung schon entgegenwirkt, so daß ein Gegendruck nicht erforderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Vorschub- und Rückzugsteuerung der Elektrode einer Elektroerosionsmaschine umfassend zwei funktionell hintereinander geschaltete Längsantriebe, von denen der erste sich unmittelbar gegen den Maschinenständer abstützt und dessen beweglicher Teil den zweiten Längsantrieb trägt, dessen in Vorschubrichtung beweglicher Teil seinerseits die Elektrode trägt, wobei einer der Längsantriebe als Vorschubantrieb zur Steuerung des Arbeitsvorschubes und der andere als Zustellantrieb zum Nachsetzen des Vorschubantriebes nach Verbrauch des Vorschubweges ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,