DE2809507C2 - Elektrolytische Senkmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht eich auf eine elektrolytische Senkmaschine mit den Merkmalen ies Oberbegriffs des J5 Anspruches 1.

Mit bekannten Einrichtungen dieser Art, wird, z. B. durch Knopfdruck ausgelöst, ein Signal erzeugt, das den Stellantrieb der Bearbeitungsmaschine mit einer vorgegebenen ersten Stellgeschwindigkeit veranlaßt, die *o Bearbeitungselektrode an das Werkstück, das zu bearbeiten ist, anzustellen; danach wird durch die Steuerungsvorrichtung der Stellantrieb stillgesetzt, das Schaltventil der elektrolytischen Druckquelle und der Schalter der elektrischen Gleichstromquelle betätigt *$ und es wird der Stellantrieb wieder in Tätigkeit versetzt, wobei dieser die Bearbeitungselektrode auf einem Bearbeitungsweg mit einer vorgegebenen zweiten (Bearbeitungs-) Stellgeschwindigkeit verstellt und dabei den eigentlichen Bearbeitungsvorgang am Werkstück so steuert. Hat die Bearbeitungselektrode danach einen vorgegebenen Bearbeitungsweg durchlaufen (und ist dabei ein bestimmter Materialanteil am Werkstück abgetragen worden), wird der Stellantrieb durch die Steuervorrichtung erneut stillgesetzt, die Druckmittelquelle und die Gleichstromquelle werden abgeschaltet, und es wird die Bearbeitungselektrode mittels des Stellantriebes im Eilgang (mit einer vorgegebenen dritten Stellgeschwindigkeit) in eine Ursprungsposition zurückgestellt Ein Bearbeitungszyklus am Werkstück ist danach im allgemeinen beendet.

Während des Bearbeitungsvorganges am Werkstück, d. h. in einer Stellung der Bearbeitungselektrode, in der sich diese auf dem Bearbeitungsweg befindet, ist die Stillsetzung des Stellantriebs nicht nur durch Steuersignale der Steuerungsvorrichtung (die am Ende des Bcarbeitungsweges ausgelöst werden) sondern auch durch externe Signalquellen möglich. Signalquellen dieser An sind z. B, die den Arbeitsspalt der Maschine überwachende elektrische KurzschluOüberwacbungsvorrichtung, die den Antrieb im Falle eines Kontakts zwischen der Bearbeitungselektrode und dem Werkstück sillsetzt, der vorgesehene Berünrungssicherungsschutzschalter, der bei Fehlbediennngshandlungen des Bedienungspersonals nicht nur den Antrieb sondern auch die Stromquelle und die elektrolytische Druckquelle abschaltet, der elektrische Überstromsch'itzsicherungsschalter, der die gleiche Funktion ausübt, und gegebenenfalls ein vorgesehener Überspannungsschutzschalter, der bei auftretenden Überspannungen an irgendwelchen Maschinenteilen, die eine Gefährdung herbeiführen können, ebenfalls solche Schutzfunktionen ausübt. Treten deshalb diese oder andere Warneinrichtungen in Tätigkeit, so wird der Antrieb der Bearbeitungselektrode stillgesetzt, die Gleichstromquelle über den zugehörigen Schalter abgeschaltet, und es wird über das vorgesehene Schaltventil die elektrolytische Druckquelle vom Arbeitsspalt abgeschaltet.

Ferner ist bekannt, daß in ECM-Maschinen bei plötzlicher Entlastung vom Druck des elektrolytischen Arbeitsmittels infolge der Reversion der elastischen Aufbiegung des Maschinengestells unerwünschte Verkleinerungen des Spaltes auftreten können (z. B. US-PS 36 47 671). Bei zu geringen Abständen zwischen der Bearbeitungselektrode und dem Werkstück kann es dabei zu Kontakten zwischen dem Werkstück und der Bearbeitungselektrode kommen. Bearbeitungselektrode und/oder Werkstück können dabei beschädigt werden. Um den Einfluß solcher Rückfederungen des Maschinengestells bei Druckentlastung des Arbeitsspaltes vom Druck des elektrolytischen Arbeitsmittels unschädlich zu halten, ist es — abhängig von der Konstruktion des Maschinengestell — nötig, bei der Ausführung des elektrochemischen Arbeitsprozesses gewisse Mindestabstände zwischen der Bearbeitungselektrode und dem Werkzeug einzuhalten, so daß der Bearbeitungsqualität am Werkstück Grenzen gesetzt sind.

Auch ist es bekannt, an Maschinen dieser Art eine gesonderte Rückhubsteuerung vorzusehen, die im Falle von Störungen im Arbeitsspalt die Elektrode über einen vorgegebenen Rückhubweg steuert, womit eine rasche, kurzzeitige Spaltvergrößerung ohne Stillsetzung des Vorschubantriebes erzielt werden kann (z. B. DD-PS 0 71320).

Schließlich ist et auch bekannt, bei Funkenerosionsmaschinen eine Rückhubsteuerung vorzusehen, die abhängig von Steuersignalen, die in einer Stellung der Bearbeitungselektrode auf ihrem Bearbeitungsweg ausgelöst werden, den Antrieb über einen vorgegebenen Rückhubweg steuert und dann stillsetzt (z. B. US-PS 36 09 279). Diese Maßnahmen können jedoch die genannte Rückfederung des Maschinengestells bei Abfall des hydrostatischen Druckes im Arbeitsspalt nicht in allen Fällen verhindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ECM-Maschinen der eingangs näher bezeichneten Art dahin auszubilden, daß plötzliche Entlastungen des Arbeitsspaltes vom Druck des Arbeitsmittels während des Bearbeitungsvorganges durch Abschalten der Druckquelle auch dann nicht zu Kontakten zwischen der Bearbeitungselektrode und dem Werkstück führen, wenn die Arbeitsspaltweite während des Bearbeitungsprozesses reduziert ist.

Erfindungsgemäß wird dazu eine Einrichtung der

eingangs naher bezeichneten An vorgeschlagen, die sich durch die im anliegenden Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale kennzeichnet.

Bevorzugt ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung derart, daß die Abschaltung der Druckquelle nach Stillsetzen des Stellmotors erfolgt und insbesondere, daß die Stopsignale zur Stillsetzung des Stellmotors auch zur Abschaltung der Druckquelle dienen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Einrichtung wird sichergestellt, daß der Druckabbau des elektrolytischen Arbeitsmittels im Arbeitsspalt der Maschine entweder während der Rückhubsteuerung der Bearbeitungselektrode (und dabei bei sich aufweitendem Arbeitsspalt) oder n^ch dem Rückhubsteuerungsvorgang erfolgt, wodurch Beschädigungen der bekannten Art vermeidbar sind.

Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

F i g. 1 erläutert den prinzipiellen Aufbau einer Maschine zur elektrochemischen Metallbearbeitung mit einer Eirxichtung nach der Erfindung.

Fig.2 gibt schematisch das Schaltbild einer Einrichtung nach der Erfindung wieder.

Fig.3 erläutert ein Steuerungsdiagramir» einer Einrichtung nach der Erfindung.

F i g. 3a zeigt ein von der F i g. 3 abweichendes Detail eines solchen Diagramms.

Es bezeichnen 1 das C-förmige Maschinengestell einer Maschine zur elektrochemischen Metallbearbeitung, das einen Kreuztisch 2 zur Lagerung eines zu bearbeitenden Werkstücks 3, das in einem Behälter 4 angeordnet ist, und eine Bearbeitungselektrode 5 trägt. Die Bearbeitungselektrode S ist durch einen Stellantrieb 6 in Richtung auf das Werkstück 3 verstellbar. Bearbeitungselektrode 5 und Werkstück 3 schließen einen Arbeitsspalt 7 ein, der nach außen hin durch eine Abdeckung 8 derart abgedeckt ist, daß das aus einem Vorratsbehälter 9 mittels eines einer Pumpvorrichtung 10 entnommene flüssige elektrolytische Arbeitsmittel dem Arbeitsspalt 7 über eine flexible Druckleitung 11 unter Druck zuführbar ist. Der aus dem Arbeitsspalt 7 austretende Elektrolyt fließt über eine flexible Ableitung 12 wieder in den Behälter 9 zurück.

In die Leitung 11 ist ein Ventil 13 eingeschaltet, das über einen Betätigungsmagneten 14 auf- und zusperrbar ist

An das Werkstück 7 und die Bearbeitungselektrode 5 ist über Zuleitungen 15 und 16, in die ein elektromagnetisch betätigbarer Schalter 17 eingeschaltet ist, eine Gleichstromquelle 18 abschließbar, so daß das Material des Werkstücks 3 elektrolytisch abgetragen werden kann.

Mit 20 ist eine elektronische Programmsteuerungsvorrichtung bezeichnet, die zur Betätigung des Stellantriebs 6, des Magnetventils 13,14 und des elektrischen Schalters 17 dient

Der Antrieb 6 besteht aus einem in seiner Drehzahl steuerbaren Gleichstrommotor 30, einem auf der Antriebswelle 30>4 befestigten Tachometergenerator 31 und einer elektromagnetischen betätigbaren Bremse 32, die auf den Antrieb 6 einwirkt. Die Welle 3OA verstellt die Bearbeitungselektrode 5 translatorisch.

An einem Potentiometer 33 ist eine Spannung abgreifbar, die über einen Arbeitskontakt 34 an den Eingang eines Steuerverstärkers 35 gelangt, der die Steuerwicklung des Motors 30 speist, und eine durch das Potentiometer 33 vorgegebene Motordrehzahl und damit eine bestimmte Bewbeitungsgeschwindigkeit der Elektrode 5 steuert.

An einem Potentiometer 36 ist eine über einen Sehaltkontokt 37 dem Eingang des Verstärkers 35 zuführbare Steuerspannung abgreifbar, die den Motor 30 mit umgekehrter Drehrichtung und einer bestimmten vorgegebenen Geschwindigkeit steuert

Ober den Schaltkontakt 38 ist dem Eingang des Verstärkers 35 eine Bremsspannung zuführbar, die den Motor 30 stillsetzt Mit der Betätigung des Kontakts 38 kann auch ein Kontakt 39 betätigt werden, der die Bremse 32 anzieht

Der Schaltkontakt 37 wird von dem Steuerwerk 20 beziehungsweise einer zugehörigen Signalquelle si geschlossen, wodurch der Motor 30 im Vorwärtsgang betätigt wird. Der Schaltkontakt 34 wird über die Signalleitung 40 von der Steuervorrichtung 20 bzw. einer zugehörigen Signalquelle s2 betätigt. Der Schaltkontakt 38 wird von der Steuervorrichtung 20 bzw. einer zugehörigen Signalquelle so betätigt

Die Einrichtung arbeitet wie folgt; Zum Zeitpunkt 11 wird der Motor 30 mit einer vorge^-oenen Drehzahl, z. B. durch Knopfdruck ausgelöst über ni .At dargestellte Schaltmittel im Schnellgang betätigt wodurch die Bearbeitungselektrode 5 mit einer vorgegebenen Eilganggeschwindigkeit v\ an die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks 3 herangefahren wird. Diese Stellung, die durch einen Zeiger 5Λ, der mit der Bearbeitungselektrode 5 fest verbunden ist und über zugehörige einstellbare Schaltkontakte in das Steuerwerk 20 eingreift vorgegeben werden kann, wird zu einem Zeitpunkt 12 erreicht an dem das Steuerwerk 20 über (nicht dargestellte) Schaltmittel den Antrieb 6 stillsetzt Zum gleichen Zeitpunkt wird das Magnetventil 13, 14 geöffnet und der Elektrolyt mittels der Druckpumpe 10 dem Arbeitsspalt 7 zugeführt. Ein Zeitintervall später wird bei fließendem Elektrolyten im Arbeitsspalt 7 zum Zeitpunkt f 3 durch dis Steuervorrichtung 20 der Schalter 17 betätigt, wodurch nunmehr über den Arbeitsspalt 7 auch der zur Bearbeitung erforderliche Gleichstrom fließt. Gleichzeitig setzt die Steuervorrichtung 20 durch Schließung des Schaltkontakxs 37 und Betätigung des Steuersignals s 1 den Antrieb 30 unter Lösung der Bremse 32 in Betrieb, der nunmehr die Bearbeitungselektrode 5 mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigksit ν 2 über den Bearbeitungsweg transportiert. Nach Durchlaufen dieses Weges, der an der Steuervorrichtung 20 über entsprechende Schaltkontakte, die durch den Zeiger 5A betätigt werden, vorgegeben wird, wird der Antrieb zum Zeitpunkt /4 stillgesetzt. Hierzu wird über die Steuerleitung 41 mittels der Steuerungsvorrichtung 20 ein Stopsignal 5b erzeugt, das die Stromquelle 18 über den Kontakt 17 abschaltet und über ein Zeitglied 42 auf der I«!Hing 43 ein Steuersignal (z.B. von Hand) einstellbarer Dauer erzeugt, das über die Leitungen 44 und 45 den SchaWkontakt 34 schließt und einen Signalkontakt 46 öffnet, der in eine Signalleitung 47 zwischen der Signalquelle 51 und dem Schaltkontakt 37 eingeschaltet ist. Der Antrieb 30 stellt deshalb die Bearbeitungselektrode 5 für die durch das Zeitglied 42 vorgegebene Zeitdauer mit der an dem Potentiometer 33 eingestellten Geschwindigkeit um einen bestimmten Weg S₀ zurück, der von der Bearbdtungselektrode durchlaufen und zum Zeitpunkt /5 erreicht wird. Zu diesem Zeitpunkt schaltet das Zeitglied 42 das zugehörige Steuersignal von der Leitung 43, wodurch der Rücklaufbefehl am Ausgang des Steuerversiärkers 35 aufgehoben wird.

Gleichzeitig wird über ein zweites Zeitglied 50 über die Steuerleitung 51 zum Signalkontakt 38 ein Schaltbefehl übertragen, der den Kontakt schließt und den Antrieb 30 stillsetzt. Der Schaltbefehl der Leitung 51 gelangt auch über eine Signalleitung 52 zum > Schaltkontakt 39 und betätigt die Bremse 32. Das Bremssignal der Leitung 52 dient gleichzeitig als Steuersignal 5 3 zur Betätigung des Magnetventils 13, 14, welches deshalb nach dem Rückhub der Bearbeitungselektrode 5 um den Weg * gesperrt wird. '"

Der Weg so, um den die Bearbeitungselektrode beim Auftreten eines Stopsignals für den Antrieb 6 zurückgeführt wird, wird so ausreichend groß gewählt, daß Rückfederungen im C-förmigen Ständer I der Maschine bei Entlastung des Arbeitsspalts 7 vom Druck ' > des elektrolytischen Arbeitsmittels nicht mehr zu Kontakten zwischen der Bearbeitungselektrode 5 und dem Werkstück 7 führen können.

Nach Ausführung der Rückhiibsieuerung der Bear beitungselektrode 5 schaltet die Steuervorrichtung 20 -'" zum Zeitpunkt tS nicht nur das Magnetventil 13, 14 sondern auch den Schalter 17, so daß nach Abschaltung der Gleichstrom- und der Elektrolytversorgung der Antrieb 6 zum Zeitpunkt r6 mit einer dritten am Potentiometer 36 einstellbaren Geschwindigkeit v3 in -'"> seine ursprüngliche Position zurücktransportiert und dort zum Zeitpunkt f 7 stillgesetzt werden kann.

Das Stopsignal der Leitung 41 kann, wie eingangs bereits bemerkt, auch durch andere Signalquellen erzeugt werden. So kann die Anordnung z. B. derart w getroffen sein, daß das zugehörige Stopsignal durch eine Signalquelle s'o, die bei Kurzschlüssen zwischen der Bearbeitungselektrode und dem Werkstück wirksam wird, durch eine Signalquelle s'O, die bei Berührungen der Maschine wirksam werden, und bei Überströmen im Arbeitsspalt durch eine Signalquelle S₀'" erzeugt werden. Die genannten Signale werden im Regelfall zwischen den in der Darstellung der F i g. 3 mit 13 und /4 bezeichneten Zeitpunkten, d.h. auf dem Bearbeitungsweg der Maschine wirksam. Sie können — wie in Fig. 3A dargestellt — zu beliebigen Zeitpunkten tx auftreten, an denen sie im Arbeitsweg der Maschine eine Rückhubsteuerung der Bearbeitungselektrode 5 um den Weg .si bewirken. Nach Ausführung der Rückhubbewegung wird das Schaltventil 13, 14 und der Schalter 17 zum Zeitpunkt i(.\ + I) abgeschaltet, und es ist die Anordnung derart getroffen, daß durch die Steuerungsvorrichtung 20 danach (und nach Behebung der Störung!) dir Hearbeitungselektrode5 wieder in ihre ursprüngliche Position zurückgefahren und danach ab dem Zeitpunkt t(x + 2) wieder mit der ursprünglichen Geschwindigkeit über den Arbeitsweg transportieri wird.

Die Steuerung der Bearbeitungselektrode zwischen den Zeitpunkten t(x + I) und t(x + 2) kann dabei wiederum durch ein Zeitrelais oder ?.bcr — "v* Vorioi! — durch Wegsteuerung erfolgen. Zur Steuerung der Aufhebung des Rückhub^r müssen der Rückhubweg gemessen, gespeichert und der gespeicherte Weg reproduziert werden.

Die Einrichtung nach der Erfindung weist den Vorzug auf, daß der Betrieb von elektrochemischen Metallbearbeitungsmaschinen mit an sich beliebig kleinem Arbeitsspalt möglich ist, ohne daß befürchtet werden muß, hß z. B. für den Fall der Kurzschlußabschaltung, des Wirksamwerdens einer Berührungssicherung. einer Überstromsicherung, einer Überspannungssicherung oder dergleichen, die den Anfieb stillsetzt, und beim Wegfall der Druckmittelversorgung des Arbeitsspaltes Beschädigungen von Maschinen- oder Werkzeugteilen eintreten.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Elektrolytische Senkmaschine, bei der eine Bearbeitungselektrode durch den in seiner Bewegungsrichtung umsteuerbaren und stillsetzbaren Stellmotor verstellbar gelagert ist, der Stellmotor über ein Steuergerät gesteuert und durch im Bearbeitungsweg der Bearbeitungselektrode auslösbare Stopsignale des Steuergerätes und/oder externe Signalquellen stillsetzbar ist, und bei der ferner an ι ο ■dem Arbeitsspalt eine Druckquelle zur Zuführung des Elektrolyten anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Stopsignal zur Stillsetzung (6), das in einer Stellung der Bearbeitungselektrode (5) auf dem Bearbeitungsweg ausgelöst wird, über eine Rückhubsteuerungsvorrichtung (20) läuft, die die Bearbeitungselektrode (S) über einen vorgebbaren Rückhubweg rücksteuert und danach stillsetzt, und daß die Abschaltung der Druckwelle (18) mit zeitlicher Verzögerung nach Ansteuern der M Rückhubvoerichtung (20) erfolgt.

Z Elektrolytische Senkmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltung der Druckquelle (18) nach Stillsetzen des Stellmotors (30) erfolgt.

3. Elektrolytische Senkmaschine nach Anspruch 1 oder Z dadurch gekennzeichnet, daß die Stopsignale zum Stillsetzen des Stellmotors (30) auch zur Abschaltung der Druckquelle (18) dienen.