DE2901712C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen einer Flüssigkeit in den Arbeitsspalt zwischen einer Elektrode und einem Werkstück mittels mindestens einer in den Ar­ beisspalt gerichteten Düse, die über eine flexible Lei­ tung und eine Pumpe mit einem Flüssigkeitsbehälter verbun­ den ist.

Aus der US-PS 34 75 312 ist eine derartige Vorrichtung be­ kannt, bei welcher die Spülflüssigkeit aus einem Behälter über eine Leitung mittels einer Pumpe einer Spritzdüse zu­ geführt wird, die in unmittelbarer Nähe des Arbeitsspalts zwischen der Formelektrode und dem Werkstück angeordnet ist. Der aus dieser Düse gerichtete Flüssigkeitsstrahl trifft mit relativ hoher dynamischer Energie in den schma­ len Arbeitsspalt und vermeidet das Absetzen von Spänen und anderen Ablagerungen zwischen der Werkstückfläche und der Elektrode. Wenn allerdings kompliziertere dreidimensionale Formen oder tiefe Gesenke im Werkstück ausgearbeitet wer­ den sollen, reicht die Spülwirkung der auf diese Weise in den Arbeitsspalt eingebrachten Flüssigkeit nicht aus, um die unerwünschten Ansammlungen von Spänen, Gasblasen oder anderen Bearbeitungsprodukten in bestimmten Bereichen des Arbeitsspalts sicher zu vermeiden.

Aus der FR-PS 14 79 394 ist es bei Elektroerosionsmaschi­ nen bekannt, Oszillatoren in der Spülflüssigkeit anzuord­ nen, um diese in hochfrequente Schwingungen zu versetzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Zufüh­ ren einer Flüssigkeit in den Arbeitsspalt zwischen einer Elektrode und einem Werkstück zu schaffen, bei der die Spülwirkung der Arbeitsflüssigkeit intensiviert ist, so daß die anfallenden Arbeitsprodukte auch bei komplizierte­ ren Werkstückformen vollständig aus dem Arbeitsspalt aus­ getragen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mit Vorteil können die flexiblen Leitungen bzw. Schläuche an ihrer jeweiligen Verbindung mit der Verteilerkammer mit einem Magnetventil versehen sein, das über eine gemeinsame elektrische Schaltung selektiv geöffnet und geschlossen werden kann, wodurch die Flüssigkeit sequentiell in ver­ schiedene Zonen des Bearbeitungsbereichs eingespritzt wer­ den kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer elektroerosiven Bearbeitungsvorrichtung;

Fig. 2 eine Vorrichtung der Erfindung im Verti­ kalschnitt;

Fig. 3a und 3b Schaltungsanordnungen für die Vorrichtung nach Fig. 2;

Fig. 4 eine andere Vorrichtung im Vertikalschnitt und

Fig. 5 eine weitere erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung A zur elektroerosi­ ven Bearbeitung weist einen Flüssigkeitsbehälter B auf, der eine Arbeits- bzw. Spülflüssigkeit F, etwa Kerosin, enthält und in X- und Y-Richtung durch einen Kreuztisch verschiebbar auf einer Grundplatte C montiert ist.

Im Flüssigkeitsbehälter B befindet sich ein Werkstücktisch D, auf dem ein Werkstück W fest montiert ist. Ein vertikal vorschiebbarer Arbeitskopf H trägt eine Werkzeugelektrode E, die relativ zum Werkstück W entsprechend dem Abtra­ gungsfortschritt nachgeführt wird, so daß ein Arbeitsspalt G konstant bleibt. An die Werkzeugelektrode E und das Werkstück W ist eine (nicht dargestellte) Stromversor­ gungseinrichtung angeschlossen, mit der Stromimpulse an das Werkstück W und die Elektrode E gelegt werden, die im Arbeitsspalt G entsprechende elektrische Entladungen er­ zeugen.

Eine Vorrichtung zur Zufuhr von Arbeits- bzw. Spülflüssig­ keit in den Arbeitsspalt G wird im folgenden anhand der Fig. 2 bis 5 im einzelnen erläutert. Die Vorrichtung J ist an einer gewünschten Stelle im Flüssigkeitsbehälter B lös­ bar befestigt und wird über eine Leitung I von einer Pumpe mit Arbeitsflüssigkeit F versorgt. Mehrere flexible Lei­ tungen 3 a, 3 b, 3 c führen zu ausgewählten Stellen in der Umgebung des Bearbeitungsbereichs, so daß Arbeitsflüssig­ keit in die ausgewählte Zone des Arbeitsspalts G injiziert werden kann.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Vorrichtung J ein Gehäuse 1 auf, in dem eine Verteilerkammer 2 elastisch ist, die einen Einlaß 2 a für die Arbeitsflüssigkeit F über die Leitung I aufweist. Die als Schläuche ausgebildeten flexiblen Leitungen 3 a, 3 b, 3 c führen von der Verteiler­ kammer 2 durch das Gehäuse 1 hindurch nach außen. Die Schläuche 3 a, 3 b, 3 c können so gebogen werden, daß ihre Düsenenden auf die gewünschte Stelle gerichtet und dort fixiert werden können. Die Leitungen 3 a, 3 b, 3 c können aus rostfreiem Stahl oder einem anderen korrosionsfesten Me­ tall oder vorzugsweise aus einem Isoliermaterial, wie Kunststoff, bestehen oder mit einem derartigen Material beschichtet sein, so daß bei einem unbeabsichtigten Kon­ takt mit der Werkzeugelektrode E (Fig. 1) oder mit anderen unter Spannung stehenden Teilen Kurzschlüsse und Funken vermieden werden. Die Leitungen 3 a, 3 b, 3 c sind an ihrer Verbindungsstelle mit der gemeinsamen Verteilerkammer 2 jeweils mit einem elektrisch betätigbaren Magnetventil 4 a , 4 b, 4 c ausgerüstet, das jeweils ein magnetisches Ventil­ glied 5 a, 5 b, 5 c, z. B. eine Stahlkugel, sowie eine zuge­ hörige Magnetspule 6 a, 6 b , 6 c aufweist. Die Magnetspulen 6 a, 6 b, 6 c können mit der in den Fig. 3a bzw. 3b darge­ stellten elektrischen Schaltung selektiv betätigt werden, wobei die entsprechenden magnetischen Kugeln 5 a, 5 b, 5 c die Ventile 4a, 4 b und 4 c öffnen bzw. schließen, so daß die unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit durch die je­ weils ausgewählte(n) Leitung(en) und deren Düse(n) in die ausgewählten Zonen im Bereich des Bearbeitungsspalts G eingeleitet werden kann.

Die Vorrichtung J ist mittels einer magnetischen Halterung 7 im Behälter festgelegt, die einen am Gehäuse 1 ange­ brachten Magnetkern 7 a mit einer Magnetspule 7 b aufweist, die über eine Stromversorgung 8 betätigbar ist. Bei erreg­ ter Magnetspule 7 b wird der Magnetkern 7a an das Gehäuse 1 angezogen und dadurch die Vorrichtung J an der jeweiligen Stelle auf der Grundplatte B′ festgelegt.

Ein Oszillator 9 enthält einen Magnetkern 9 a , dessen zwei Pole in der Nähe des Bodens der Verteilerkammer 2 liegen und dessen Magnetspule 9 b über die Stromversorgung 8 er­ regt wird. Die erregte Magnetspule 9 b erzeugt ein Wechsel­ feld, das die Verteilerkammer 2 in Schwingungen im Schall- oder Ultraschall-Frequenzbereich versetzt, die auf die Ar­ beitsflüssigkeit F in der Verteilerkammer 2 übertragen werden und sich über die jeweiligen Leitungen 3 a, 3 b, 3 c und deren Düsen bis in den Arbeitsspalt G fortsetzen.

Die Schaltung nach Fig. 3a umfaßt eine Stromquelle U sowie einen in Serie liegenden Betriebsschalter S. In dem zur Stromquelle U parallelen Netzwerk sind die Magnetspulen 6 a, 6 b und 6 c der Magnetventile 4 a, 4 b und 4 c mit PNP- Transistoren Tr 1, Tr 2 bzw. Tr 3 in Serie geschaltet, deren Kollektoren bzw. Emitter abwechselnd durch Reihenschaltun­ gen von Widerständen und Kondensatoren r 1 und C 1, r 3 und C 2 bzw. r 5 und C 3 überbrückt sind. Die Verbindungen zwi­ schen den Kondensatoren und Widerständen in diesen Kreisen sind jeweils mit der Basis des Transistors der nächsten Stufe verbunden.

Im Betrieb wird der Kondensator C 1 durch Einschalten des Betriebsschalters S geladen. Wenn die Spannung an diesem Kondensator die Schwellenspannung des Transistors Tr 2 übersteigt, wird dieser leitend und läßt einen Strom durch die Magnetspule 6 b fließen, so daß das entsprechende Magnetventil betätigt wird. Durch den Stromfluß in der Magnetspule 6 b wird das magnetische Ventilelement 5 b ange­ zogen, wodurch die Leitung 3 b abgesperrt wird. In diesem Zustand kann der Kondensator C 3 aufgeladen werden, wodurch wiederum der Transistor Tr 1 leitend wird und die Magnet­ spule 6 a mit Strom versorgt. Hierdurch wird die als Ven­ tilelement 5 a dienende Kugel angezogen und die Leitung 3 a abgesperrt, wobei die Leitung 3 b geöffnet werden kann. In gleicher Weise wird der Transistor Tr 3 durch Aufladung des Kondensators C 2 leitend und versorgt die Magnetspule 6 c mit Strom, die ihrerseits die als Ventilelement 5 c dienen­ de Kugel anzieht, so daß die Leitung 3 c abgesperrt und die Leitung 3 a geöffnet wird.

Auf diese Weise werden die Leitungen 3 a, 3 b und 3 c sequen­ tiell geöffnet und abgesperrt und Arbeitsflüssigkeit ge­ langt in einer bestimmten Taktfolge in verschiedene Zonen des Arbeitsspalts G.

Bei der in Fig. 3b dargestellten Schaltung wird ein Ring­ zähler K verwendet, der die Transistoren Tr 4, Tr 5 bzw. Tr 6 durchschaltet, die mit den Magnetspulen 6 a, 6 b bzw. 6 c in Verbindung stehen, so daß diese sequentiell mit Strom ver­ sorgt werden.

Die aufeinanderfolgende Einspülung der Arbeitsflüssigkeit in verschiedene Zonen des Arbeitsspalts bringt den beson­ deren Vorteil mit sich, daß Richtung und Intensität um­ laufend geändert werden können, wobei die Flüssigkeit mit erhöhter Geschwindigkeit gegen diejenigen Bereiche gerich­ tet werden kann, in denen sich Bearbeitungsspäne, Teerpro­ dukte und Gase am wahrscheinlichsten ansammeln und abgela­ gert werden.

Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung entspricht im we­ sentlichen der von Fig. 2 mit dem Unterschied, daß die Ventilanordnung weggelassen und der Oszillator 9 direkt mit der Verteilerkammer 2 verbunden ist. Die Vorrichtung weist ferner zwei Betriebsschalter 8a und 8 b auf, von de­ nen der Schalter 8 a zur Einschaltung der Gleichstromkompo­ nente der Stromversorgung 8 zur Betätigung der elektro­ magnetischen Befestigungsvorrichtung 7 und der Schalter 8 b zum Einschalten der Wechselstromkomponente der Stromver­ sorgung 8 zur Betätigung des im Schall- oder Ultraschall­ bereich arbeitenden Oszillators 9 dienen.

Durch die mit einer Frequenz im Schall- oder Ultraschall­ bereich schwingende Verteilerkammer 2 wird die entspre­ chende Schwingungsenergie auf die darin enthaltene Ar­ beitsflüssigkeit F übertragen. Die durch die Düsen der Leitungen 3 a, 3 b bzw. 3 c in die jeweiligen Bereiche des sehr engen Bearbeitungsspalts G eingespritzte Arbeits­ flüssigkeit ist entsprechend durch die Schwingungsenergie aktiviert, was die Entfernung von Bearbeitungsspänen, Teerprodukten und Gasen wirksam erhöht.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 kennzeichnen gleiche Be­ zugszahlen gleiche funktionelle Teile wie bei den vorheri­ gen Beispielen. Ein Ultraschallschwinger 91 als Oszillator 9 steht in direktem Kontakt mit der im Gehäuse 1 oder in der Verteilerkammer 2 nach Fig. 2 und 4 befindlichen Ar­ beitsflüssigkeit und versetzt diese in Schwingungen von 10 bis 50 kHz.

Die Arbeitsflüssigkeit kann auch von einer Durchlüftungs­ einheit 11 in Schwingungen versetzt werden, die ebenfalls in Fig. 5 dargestellt ist und eine erweiterte Kammer 11 a aufweist, die am Einlaß der Verteilerkammer 2 des Gehäuses 1 vorgesehen ist und eine gegen Luft geöffnete Einlaßöff­ nung 11 b aufweist. Der dem Einlaß 2 a in den Fig. 2, 4 ent­ sprechende Einlaß 10 für die Arbeitsflüssigkeit F ragt als Düse in die Kammer 11 a. Wenn die Arbeitsflüssigkeit F un­ ter Druck durch die Kammer 11 a in die Verteilerkammer 2 eingeleitet wird, entsteht in dieser ein Unterdruck, wo­ durch Luft durch die Einlaßöffnung 11 b von außen angesaugt wird, so daß in der Verteilerkammer 2 eine durchlüftete Arbeitsflüssigkeit ankommt. Mit der dargestellten Vorrich­ tung wird dieses Arbeitsfluid über die verschiedenen Lei­ tungen 3 a, 3 b und 3 c in die ausgewählten Zonen des Ar­ beitsspalts G eingeführt. Wenn die belüftete Flüssigkeit die Düsen der Leitungen 3 a, 3 b und 3 c verläßt, werden durch die Ausdehnung bzw. Kompression der mitgerissenen Luft Ultraschallschwingungen erzeugt, die das Ausspülen von Bearbeitungsspänen, Teerprodukten und Gasen aus den Bereichen, auf die die Düsenenden gerichtet sind, fördern.

Die Erfindung kann bei der elektrischen Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere bei der elektroerosiven Bear­ beitung, der elektrochemischen Bearbeitung, dem elektro­ chemischen Schleifen sowie der Elektroplattierung einge­ setzt werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Zuführen einer Flüssigkeit in den Ar­ beisspalt zwischen einer Elektrode und einem Werkstück mittels mindestens einer in den Arbeitsspalt gerichteten Düse, die über eine flexible Leitung und eine Pumpe mit einem Flüssigkeitsbehälter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen den Flüssigkeitsbehälter und die flexib­ len Leitungen (3 a, 3 b, 3 c) zwischengeschaltete Verteiler­ kammer (2) mit einem Oszillator (9, 91) in Verbindung steht, der die in der Verteilerkammer (2) enthaltene Flüs­ sigkeit (F) in Schwingungen versetzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (9) außerhalb der Verteilerkammer (2) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (9) auf den Boden der Verteilerkammer (2) einwirkt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (91) innerhalb der Verteilerkammer (2) angeordnet ist und so auf die Flüssigkeit (F) unmittelbar einwirkt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Oszillator (9, 91) auf die Flüssigkeit (F) aufgebrachten Schwingungen in einem Frequenzbereich von 10 bis 50 kHz liegen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Flüssigkeit (F) Schwingungen durch eine Durch­ lüftungseinheit (11) einleitbar sind, die am Einlaß (10) für die Flüssigkeit (F) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlüftungseinrichtung (11) als Strahlpumpe (11 a , 11 b) ausgestattet ist, die über eine Luftöffnung (11 b) Luft mitreißt und in die Flüssigkeit (F) einführt.