DE3131056A1

DE3131056A1 - Elektroentladungsbearbeitungs-werkzeugmaschine und -verfahren mit verbundenem elektrodenschwingungs-und hilfdvorschub-antriebssystem

Info

Publication number: DE3131056A1
Application number: DE19813131056
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokyo Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1980-08-05
Filing date: 1981-08-05
Publication date: 1982-03-11
Also published as: IT1142968B; IT8149054A0; FR2488176B1; GB2081632B; GB2081632A; US4430544A; JPS5733923A; FR2488176A1

Description

Inoue-Japax Research Incorporated Yokohamashi, Kanagawaken_s Japan

Elektroentladungsbearbeitungs-Werkzeugmaschine und -Verfahren mit verbundenem Slektrodenschwingungs- und

bem

. Die Erfindung besieht sich auf eine Elektroentladungs·= bearbeitungs-Werkzeugmaschine mit einem verbundenen El@k~ trodenschwingungs- und Hilfsvorschub-Äntriebssystem und insbesondere auf eine neue und verbesserte Elektrodenentladungsbearbeitungs-Werkzeugmaschine und ein entsprechendes Verfahren, mit denen ein solches Antriebssystem ausgenutzt wird.

Beim elektrischen Entladungsbaarbeitungs(EDM)-Verfahren wird eine Werkzeugelektrode in der Form eines dreidimensionalen festen Formkörpers oder Metallblechs neben einer Werkstückelektrode übsr einen mit einem

flüssigen Bearbeitungsmedium oder Dielektrikum (ζ. Β. Kerosin, Transformatoröl, destilliertem Wasser oder schwachleitendem Wasser) gefüllten Bearbeitungsspalt angeordnet. Elektrische Energie in der Form getrennter elektrischer Impulse wird durch den Bearbeitungsspalt zugeführt, um eine Folge elektrischer Entladungen zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode zwecks Materialabtragung von der letzteren zu erzeugen. Während die Materialabtragung fortschreitet, wird die Werkzeügelektrode relativ zur Werkstückelektrode durch ein Hilfssystem vorgerückt, das sich zum wesentlichen Konstanthalten der Bearbeitungsspaltabmessung eignet, wodurch ermöglicht wird,daß materialabtragende Entladungen nacheinander erzeugt werden und die Werkzeugelektrode fortlaufend in die Werkstückelektrode abgesenkt wird, so daß ein allgemein in seiner Gestalt der Werkzeugelektrode entsprechender und eine gewünschte Tiefe aufweisender Hohlraum in der Werkstückelektrode ausgebildet werden kann. Bei solchen Absenktyp-Elektroentladungsbearbeitungsvorgängen kann die Werkzeugelektrode vertikal vorgerückt werden, indem man eine tragende Maschinenkopfspindel mit dem Hilfsmotor vorrückt, und zusätzliche Relativbewegungen können auf die Werkzeugelektrode und die Werkstückelektrode in einer zur Spindelachse senkrechten, horizontalen Ebene aufgebracht werden, um im Werkstück einen in seiner Form der Werkzeugelektrode gleichartigen oder ungleichartigen Hohlraum zu schaffen.

Die Parameter der einzelnen und aufeinanderfolgenden elektrischen Entladungen, d. h. die Impuls-An-Zeit ( fön), der Spitzenstrom (Ip) und die Aus-Zeit ( Xoff) sind für die Bearbeitungsergebnisse, z. B. Äbtragungsgeschwindigkeit, Oberflächenrauhigkeit und relativer

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Elektrodenverschleißi, entscheidend und werden daher einzeln oder in Kombination besonders justiert, um besondere Bearbeitungsbedingungen zu schaffen, die sich zum Erzielen der gewünschten Be arbeitung send·=· ergebnisfaktoren eignen=

Im Lauf des Bearbeitungsvorganges ist es wichtig zu sichern* daß Späne, Gase und Teer, die durch Bearbeitungsentladungen erzeugt -werden, von der Spaltzone- entfernt werden» Hierzu wird üblicherweise eine Einrichtung zum ständigen oder absatzweisen Spülen des Bearbeitungsspaltes mit einer frischen Bear·= beitungsflüssigkeit verwendet? und es wurde auch eine Einrichtung zum Zurückziehen der Werkzeugelektrode in Intervallen von der Werkstückelektrode wag oder zum kontinuierlichen oder zyklischen Hin= und Herbewegen der Werkzeugelektrode von der Werkstückelektrode und zu dieser hin vorgesehen, um zu ermöglichen, daß frisches BearbeitungsmediUM in den'Bearbeitungsspalt gepumpt wird und die Bearbeitungsverunreinigungen zwangsläufig von diesem fortgeschafft werden=

Um die Abtragungsgeschwindigkeit zu steigern, ist es auch erwünscht, das Elektrodenvorschubs-Hilf ssteuer·= system so zu betreiben, daß das Auftreten von nichtzünden·= den Impulsen, die keine Entladung bat-jirken, möglichst gering gehalten wird» Die Spaltweite kann demgemäß verringert werden,? doch kann dies auch das Auftreten eines ständigen Lichtbogens erleichtern oder zu Schwierigkeiten bei der Spaltspülung oder Verunreinigungsentfernung führen» Der Versuch zur Erleichterung der Bearbeitungs-

entladungen, neigt zur Senkung der Abtragungsgeschwindigkeit, während die Einstellung des Hilfssystems derart, daß die Schwellenspaltweite erweitert wird, zu einer erhöhten Häufigkeit der nichtzündenden Impulse führt.

Es ist offensichtlichf daß eine verläßliche und genaue mechanische Anordnung wesentlich ist, um gewünschte Bewegungen der Werkzeug- oder beweglichen Elektrode zu erreichen, und diese Anordnung sollte auch zweckmäßig in Verbindung mit der Bearbeitungsflüssigkeitsspüleinheit arbeiten* Die herkömmlichen Anordnungen verwendeten typisch einen gemeinsamen Motor, um beide Vorgänge, d. h. den des Hilfsmotors und den der Elektrodenhin- und -herbewegung zu erfüllen; der Motor wurde antriebsmäßig mit der Maschinenkopfspindel gekuppelt und im Ansprechen auf von zwei unabhängigen Quellen gelieferte Signale betätigt. Bei diesen Anordnungen muß die Werkzeugelektrode in fester Verbindung mit der Maschinenkopfspindel zur Hin- und Herbewegung angetrieben werden; es wurde gefunden, daß insbesondere, wenn sie in jedem hin- und hergehenden Zyklus bei hoher Geschwindigkeit nach unten bewegt wird, sie zu einem zu weiten Vorlauf und auch zu einem Zusammenstoß mit der Werkstückelektrode neigt, wodurch die Werkzeugelektrode oder die Werkstückelektrode oder beide beschädigt werden. Es gab dementsprechend eine praktische Grenze sowohl der Steigerung des Hubs als auch der Verringerung der Hin- und Herbewegungsperiode. Ein anderes Problem bei den herkömmlichen Anordnungen beruht darauf, daß es schwierig war, den Hub und die Dauer der

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Elektrodenhin= und »herbewegung unabhängig voneinander und über weites© Bereiche eias«richten, die entsprechend den besonderen Obsrflächenbsreichen und Formen der Werkzeugelektrode,, besonderen Bearbeitungstiefen und besonderen im Bearbeitungsspalt angetroffenen Elektroentladung sbear bsitungsbadingungen benötigt werden-. Wenn diese Anforderungen zuerfüllen sind,x-;rar eine unzulässig auf beendige und hochkomplizierte Konstruktion der Anlage unvermeidbar ο

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde„ eine neue und verbesserte Elektroentlaäungsbearbaitungs=Werk<= zeugmaschine mit einem verhältnismäßig einfachen und unauf wsndigen raeehanischen Aufbau zu. entwickeln,, der die Erzielung verläßlicher„ genauer und fehlerfreier Hilfsvorschub= und Elektrodenhin= und -herbei-jegungs= Vorgänge ermöglicht,, wobei sowohl der Hub als auch die Dauer - ^^er Elektrodenschwingung ohne Hachteile gegenseitiger Abhängigkeit und in verhältnismäßig weiten benötigten Bereichen einstellbar sind, und ein zugehöriges neues und verbessertes Elektroentladungs=- bearbeitungsverfahren zu schaffen^ das sich zur Verringe= rung der gesamten Bearbeitungszeit gegenüber der herkömmlichen Praxis für einen gegebenen Elektroentladungsbearbeitung svorgang eignet»

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe hinsichtlich der Werkzeugmaschine gelöst wird, ist eine Elefctroentladungsbearbsitungs-Werkzeugmaschine zum Be= arbeiten einer Werkstückelektrode, in der eine Werk= zeugelektrode und die Werkstückelektrode, von denen eine beweglich ist, einander unter Abstand gegenübergestellt werden, um dazwischen einen Bearbeitungsspalt in der

Anwesenheit eines flüssigen Bearbeitungsmediums zu definieren, und eine Folge elektrischer Entladungen zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode durch den Bearbeitungsspalt zwecks elektroerosiver Materialabtragung von der Werkstückelektrode bewirkt wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Teile:

eine Maschinenkopfspindel zum Halten der beweglichen Elektrode;

ein erster Motor, der antriebsmäßig mit der Maschinenkopfspindel gekuppelt ist und auf elektrische Zustände im Bearbaitungsspalt anspricht, um die Spindel axial zu verschieben und dadurch die bewegliche Elektrode zur Werkstückelektrode hin und von dieser weg zu bewegen, um den Bearbeitungsspalt in im wesentlichen konstanter Abmessung zu halten;

eine Elektrodenschwingungsbaugruppe, die mechanisch zwischen der Maschinenkopfspindel und der beweglichen Elektrode eingekuppelt ist und ein drehbares Bauteil, einen zweiten Motor, der antriebsmäßig mit dem drehbaren Bauteil zum hin- und hergehenden Rotieren des drehbaren Bauteils durch einen begrenzten Drehwinkel gekuppelt ist, und ein ". Bindeglied aufweist, das zwischen dem drehbaren Bauteil und der beweglichen Elektrode zur Umwandlung der hin- und hergehenden Drehbewegung des drehbaren Bauteils in eine entsprechende geradlinige hin- und hergehende Bewegung der beweglichen Elektrode eingekuppelt ist; und

eine Schwingungshubeinstelleinheit, die mit dem zweiten Motor zur Bestimmung des begrenzten Winkels der hin-und hergehenden Drehbewegung des drehbaren Bauteils zum

Einstellen des Hubs der geradlinigen hin- und hergehenden Bewegung der beweglichen Elektrode auf einen gei-riinschten Wert verbunden ist»

Insbesondere weist die Werkzeugmaschine weiter eine Sehwingungsdauer~Einstelleinheit auf„ die mit dem zweiten Motor zur Bestimmung der Drehzahl des hin-= und hergedrehten drehbaren Bauteils zi-jscks Einstellung der Dauer der geradlinigen Hin= und Herbewegung der beweglichen Elektrode auf einen ge^ränschten Wert ver-= bunden ist» Programmiereinrichtungen können mit t-janigstens einer der Einstelleiaheiten verbunden sein„ um auf den zweiten Motor swacks Änderung des Winkels und/oder der Drehzahl entsprechend einer vorprogrammierten Größe während eines gegebenen Ablaufs eines Elektroentladungsbearbeitungsvorganges einzuwirken» Alternativ kann eine Bearbaitungstiefen-Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Lage der fortschreitend in die Werkstück= elektrode abgesenkten Werkzeugelektrode während eines gegebenen Elektroentladungsbearbsitungsablaufs und zur Steuerung wenigstens einer der Einstelleinheiten zwecks Einwirkung auf den zweiten Motor vorgesehen sein,, wodurch der Winkel und/oder die Drehzahl entsprechend der erfaßten Lage der Werkzeugelektrode während des Elektroentladungsbearbeitungsablaufs geändert werden» Alternativ oder zusätzlich kann ein Detektor vorgesehen sein,, der auf Elektroentladungsbearbaitungs-Kennwerte im Bearbeitungsspalt anspricht? um wenigstens eine der Einstelleinheiten zwecks Einwirkung auf den z^·ίeiten Motor zu steuern, wodurch der Winkel und/oder di® Drehzahl entsprechend den erfaßten Elektroentladungsbsarbeitungs·= Kennwerte^während eines gegebenen Ablaufs eines Elektro=

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entladungsbearbeitungsvorganges geändert werden.

Vorzugswaise sind Mittel zum Unterbrechen des Betriebs des ersten Motors für eine vorbestimmte Zeitdauer und dafür vorgesehen, daß ein selektiver Betrieb des zweiten Motors während dieser Zeitdauer ermöglicht wird. Vorteilhaft ist eine Einrichtung zum zwangsweisen Zuführen des flüssigen Bearbeitungsmediums in den Bearbeitungsspalt vorgesehen, und außerdem ist vorteilhaft eine Einrichtung zum Synchronisieren, der Betriebe der Flüssigkeitszuführeinrichtung und des zweiten Motors vorgesehen.

Die Elektrodenschwingungsbaugruppe kann weiter ein fest mit der Maschinenkopfspindel verbundenes Gehäuse zur Aufnahme des drehbaren Bauteils, des zweiten Motors und des Bindegliedes darin sowie einen Kolben aufweisen, der koaxial oder parallel zur Maschinenkopfspindel angeordnet und zwischen dem Bindeglied und der beweglichen Elektrode eingefügt ist. Eine Isolierstoffplatte ist vorteilhaft zwischen der Maschinenkopfspindel und dem Gehäuse angeordnet, oder das Gehäuse ist vorteilhaft abnehmbar über eine Isolierstoffplatte an der Maschinenkopfspindel befestigt.

Das drehbare Bauteil kann ein exzentrischer Nocken sein, der eine durch den zweiten Motor in Drehung versetzte Nockenwelle und eine Nockenoberfläche im Eingriff mit einer ebenen Oberfläche eines das Bindeglied bildenden Körpers aufweist. Der Körper kann eine am Kolben angebrachte Platte sein* Alternativ kann das drehbare

Bauteil eine um ihre-Welle drehbare Scheibs sein, die vom zweiten Motor angetrieben wird und eine mit dem Kolbsn gekuppelte Kurbslt-jelle aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Elektro= entladungsbearbeitungsverfahren, gemäß dem eine Werkzeugelektrode und eine Werkstückelektrode,, von denen eine beweglich ist, unter Abstand nebeneinander gestellt werden? um dazwischen einen Bearbeitungsspalt in Abwesenheit eines flüssigen Bearbeitungsmediums zu definieren, und ein© Folge elektrischer Entladungen

zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstück·= elektrode durch den Bearbaitungsspalt zwecks elektroerosiver Materialabtragung von der Werkstückelektrode bewirkt wird,
gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte?

Ca) Halten der beweglichen Elektrode mittels einer Maschinen= kopfspindel?

(b) Erfassen der elektrischen Bedingungen im Bearbaitungsspalt sum Betreiben eines ersten Motors, der antriebsmäßig mit der Maschinenkopfspindel gekuppelt ist, um die bewegliche Elektrode sur anderen Elektrode hin und von dieser weg su bewegen, um so den Bear= beitungsspalt von im i-fssentlichen konstanter Abmessung zu halten, indem die Spindel axial verschoben wird?

Cc) mechanische Einkupplung einer Elektrodenschwingungsbaugruppe zwischen der Maschinenkopfspindel und der beweglichen Elektrode, welche Baugruppe ein dreh= bares Bauteil, einen zweiten Motor, der antriebsmäßig

mit dern^ drehbaren Bauteil gekuppelt ist, und ein

Bindeglied zum Umwandeln der Drehbewegung in eine - geradlinige Bewegung aufweist, das zwischen dem drehbaren Bauteil und der beweglichen Elektrode eingefügt ist;

(d) unabhängig von der Bewegung der beweglichen Elektrode durch den ersten Motor im Schritt (b) Hin-^r und Herbewegung der beweglichen Elektrode zur anderen Elektrode hin und von dieser weg mittels der Baugruppe mit einem bestimmten Hub der Hin- und Herbewegung durch Betätigen des zweiten Motorrs,um das drehbare Bauteil durch einen bestimmten Drehwinkel hin und her zu rotieren und zu bewirken, daß das Bindeglied die hin- und hergehende Drehbewegung des drehbaren Bauteils in eine geradlinige Hin- und Herbewegung der beweglichen Elektrode umwandelt; und

(e) Bestimmung des begrenzten Winkels der hin- und hergehenden Drehbewegung des drebaren Bauteils zum Einstellen des Hubs und der geradlinigen hin- und hergehenden Bewegung der beweglichen Elektrode auf

einen gewünschten Wert.

Besonders sieht das Verfahren weiter die Bestimmung der Drehzahl des hin- und hergedrehten· drehbaren Bauteils zwecks Einstellung der Dauer der geradlinigen hin- und hergehenden Bewegung der beweglichen Elektrode auf einen gewünschten Wert vor. Das Verfahren kann weiter die Änderung des Winkels und/oder der Drehzahl entsprechend einer vorprogrammierten Größe während eines gegebenen Ablaufs eines Elektroentladungsbearbeitungsvorganges umfassen. Alternativ sieht das Verfahren weiter

die Erfassung der Lage der fortlaufend in die Werkstück·= elektrode abgesenkt®» Werkzeugelektrode während eines gegebenen Ablaufs eines Elektroentladungsbsarbaitungs= Vorganges und die Steuerung des Winkels und/oder der Drehzahl ζ« deren Änderung entsprechend der erfaßten Lage der Werkzeugelektrode während des Elektroentladungsbearbeitung sablaufs vorο Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren i-ssdter die Erfassung von Elektroentladungebearbeitungskennwarten im Bearbaitungsspalt und die Steuerung des Winkels und/oder der Drehzahl zu deren Änderung entsprechend der erfaßten Elektro= entladungsbe^arbeitungskenmiarte während eines gegebenen Ablaufs eines Elektroentladungsbearbaitungsvorganges umfassen.

Vorzugsweise sollte das Verfahren weiter eine Unter=» brechungjdes Betriebs des ersten Motors für eine vorba·= stimmte Zeitdauer und die Ermöglichung des selektiven Betriebs des zweiten Motors während dieser Zeitdauer vorsehen. Das Verfahren kann weiter die Schritte (f) einer zwangsweisen Zufuhr des flüssigen Bearbaitungsmediums in den Bearbaitungsspalt und (g) der Synchronisierung der Abläufe der Schritte (d) und (f) umfassen»

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Äusführungsbaispiele näher erläutert? darin zeigens

Fig» 1 eine schematische Darstellung„ zum Teil in Schnittansicht und sum Teil in Blockform„ zur Veranschäulichung eines ausführungsbaispieIs der Erfindung? und

Fig. 2 eine schematische Ansicht, zum Teil im Schnitt, zur Veranschaulichung eines wesentlichen Teils eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 ist eine Werkzeugelektrode 1 unter Abstand über einer Werkstückelektrode 2 angebracht, um dazwischen einen Bearbeitungsspalt 3 zu bilden. Das Werkstück 2 ist an einem Werkstückträger 4 fest montiert, der sich in einem Werkstückbshälter 5 befindet, der ein flüssiges Dielektrikum oder Bearbeitungsmedium 6 (z. B. Kerosin, Transformator©!, destilliertes Wasser oder schwachleitendes Wasser) enthält und seinerseits auf einem Werkstücktisch 7 angeordnet ist. Das flüssige Bearbeitungsmedium 6 wird nach der Darstellung aus einer Düse 8 zugeführt, die über ein Ventil 9 und ein Filter 10 mit einem Speicher 11 verbunden ist. Zwischen dem Filter 10 und dem Ventil 9, das vom elektromagnetischen Typ ist und durch einen Ventilsteuerkreis 13 gesteuert geöffnet und geschlossen wird, ist eine Pumpe 12 vorgesehen. Es ist außerdem ein Rückflußventil 14 vorgesehen, das die Pumpe 12 und das Filter 10 überbrückt, um die gepumpte Flüssigkeit zum Speicher 11 zurückzuleiten, wenn das Ventil 9 geschlossen ist. Die gebrauchte Bearbeitungsflüssigkeit 6 im Werkstückbehälter 5 kehrt durch eine Auslaßleitung 15 zum Speicher 11 zurück.

Die Werkzeugelektrode 1 wird beweglich von einer Maschinen^kopfspindel 16 gehalten, die hier vertikal und beweglich von einem (nicht dargestellten) Maschinenkopf oder Stempel gehalten ist und mit der ein erster Motor 17 mit Hilfe etwa einer Zahnstange 18 und eines Ritzels 19 antriebsmäßig gekuppelt ist. Wie im folgenden noch näher beschrieben wird, wird der Motor 17 durch einerijHilfsschaltkreis 20 im Ansprechen auf ein Spaltsignal,

ζ» B, die Spaltspamitmjg, zur Axialverschiebung der Spindel 1-6 und damit zur Vertikalbawegung der Werkzeugelektrode 1 zum Werkstück 2 und von diesem trag betätigt, so daß die Bemessung des Bearbeitungsspaltes im wesentlichen konstant gehalten wird«, Die Maschinenkopf spindel 16 weist eine erweiterte Platte 21 auf„ an der eine elektrisch isolierende Platte 22 mittels Schrauben 23 festgehalten ist»

Die Werkzeugelektrode ist mittels Schrauben 24 sicher aa eiaer Elektrodenhalteplatte 25 befestigt«

■ Eine Eiektroentladungsbearbaitungs^Stromquelle hat ein Paar von Ausgangsanschlüssen 26a und 2Sb„ die elektrisch mit der elektrisch leitenden Halteplatte bs%'?<, mit dem elektrisch leitenden Werkstückträger 4 verbunden sind, um zwischen der Werkzeugelektrode 1 und der Werkstückelektrode 2 eine Folge von Elektroentladungsbearbsitwngs-Iimpulsen durch den Bearbeitungs-= spalt 3 anzulegen» So wird eine Folge elektrischer Ent= ladungen zwischen der Werkzeugelektrode 1 und der Werkstückelektröde 2 durch den Bearbeitungsspalt 3 in der Gegenwart des flüssigen Bearbeitungsmediums β erzeugt, um von der Werkstückelektrode 2 elektroerosiv Material abzutragen»

Bei der herkömmlichen Anordnung ist es dagegen so„ daß die Elektrodenhalteplatte 25 oder die Werkzeug= elektrode 1 selbst direkt an der Metallplatte 21 mittels Schrauben 23 oder an der Isolierstoffplatte mittels Schrauben 27 befestigt ist=

Erfindungsgemäß ist eine Elektrodenschwingungs-(Hin- und Herbewegungs)-Baugruppe 28 mechanisch zwischen der Maschinenkopfspindel 1β und der Werkzeugelektrode 1 eingekuppelt. Die gezeigte Baugruppe 28 umfaßt ein abnehmbar an der Isolierstoffplatte 22 befestigtes Gehäuse 29. Sin exzentrischer Nocken 30 ist in einer vom Gehäuse 29 begrenzten Kammer 29a aufgenommen und hat eine daran befestigte Drehwelle 31. Der Nocken 30 ist mit einem Zahnrad 32 im Eingriff mit einem Zahnrad ausgebildet, das durch einen zweiten Motor 34 in Drehung versetzt v/ird, der an der Isolier stoff platte montiert ist. Die Nockenoberfläche 30a des Nockens 30 ist hier kreisförmig und im Auflagerkontakt mit einer Platte 35, die an einem Kolben 36 an dessen oberen Ende befestigt ist. Der Kolben 36 ist hier koaxial zur Maschinenkopfspindel 16 angeordnet oder hat seine Längsmittenachse in Übereinstimmung mit oder parallel zur Längsraittenachse der Spindel 167 wobei sein unteres Ende an der Elektrodenhalteplatte 25 befestigt ist. Die Platte 35 ist gleitbar in einer im Gehäuse 29

gebildeten Ausnehmung 29b aufgenommen, und eine Feder ist in die Ausnehmung 29b eingesetzt,um die Platte 35 nach oben vorzuspannen und sie in Auflagerkontakt mit der Nockenoberfläche 30a zu halten. Der Motor 34 kann ein Schrittmotor oder ein Gleichstrom- oder Wechselstrommotor sein, der mit einem Kodierer zum Erfassen des Winkels und vorzugsweise auch der Drehzahl ausgerüstet ist.

Der Motor 34 wird durch ein zyklisches .Steuersignal gespeist, das von einem Steuerkreis 38 geliefert wird. Jeder Zyklus des vom Steuerkreis 38 gelieferten Steuersignals

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besteht aus einem Halbsyklus der einen Polarität und dem anderen Halbzyklus der anderen Polarität„ die abwechseln. Dementsprechend wird der Hocken oder das exzentrische drehbare Bauteil 30 übar einen begrenzten Drehwinkel © hin- und hergedreht, der durch die Dauer des Halbzyklus oder einer Hälfte der Dauer des zyklischen Steuersignals bestimmt wird« Diese hin·= und hergehende Drehbewegung des Nockens 30 wird durch die Platte 35 als Bindeglied in eine entsprechende geradlinige hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 3β und damit der Werkzeugelektrode 1 vertikal zum Werkstück 2 und von diesem wag umgewandelt» Ss ist offenbar, daß sich der Hub der erhaltenen (.geradlinigen)Ein- wad Herbewegung der Werkzeugelektrode durch den Drehwinkel © (0^Λ©^ 180 ) bestimmte Der Nocken 30 hat die Ausgangsstellung, wo sein Maximaldurchmesser, der Durchmesser, der sein Drehzentrum oder seine Welle schneidet, wie dargestellt, vertikal gerichtet ist«

Der Hin- und Herbswegungshub der Werk^eögelektrode

entspricht dem Unterschied zwischen ihrer untersten und obersten Lage» Diese Lagen werden von der Werkzeugelektrode 1 eingenommen, wenn der Nocken 30 in der Ursprungslage liegt bzw,, wann er um den Winkel © gedreht ist. Bei typischen Slektroentladungsbaarbeitungs-Ärbeitsgangen soll der Hub im Bereich von 0,005 bis 1,0 mm und vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 0,5 mm liegen. Um das Erzielen eines geiirünschten Wertes des Hubs oder das aufeinanderfolgende Erzielen einer vorgezählten Zahl unterschiedlicher Werte des Hubs durch Umschalten zu

ermöglichen, ist der Steuerkreis 38 mit einer Elektroden-Hin-und-Herbewegungshub-Einstelleinheit 38a versehen, die verschiedene EinstellungenjEür den Drehwinkel θ des Motors 34 oder des Nockens 30, die wahlweise einsetzbar sind, enthält.

Es versteht sich, daß, sobald der Hin- und Herbewegung shub der Werkzeugelektrode 1 gegeben ist, seine Dauer durch die Drehzahl des Motors 34 oder des Nockens bestimmt wird, um die Einstellung eines gewünschten Wertes der Hin- und Herbewegungsdauer oder eine

aufeinanderfolgende Einstellung einer vorgewählten Zahl verschiedener Werte der Dauer durch Umschalten zu ermöglichen, ist der Steuerkreis 38 mit einer Elektrodenhin- und -herbewegungsdauer-Einstelleinheit 38b versehen, die verschiedene Einstellungen für die

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Drehzahl ^ des Motors 3<

wahl weisen Abruf enthält.

Es ist erwünscht, daß die Elektrodenschwingungsbaugruppe 28 in Verbindung mit dem Hilfsvorschubbetrieb durch den ersten Itotor 17 und dem Dielektrikumsspülbetrieb durch die Düse 8 betätigt wird. Daher ist eine Steuereinheit 39 vorgesehen, um entsprechende Steuersignale an den Hilfsschaltkreis 20, den Steuerkreis 38 und den Ventilsteu.erkreis 13 über Leitungen 40, 41 bzw. 42 zu liefern, welche Steuereinheit 39 außerdem durch eine Leitung 43 mit der Elektroentladungsbearbeitungs-Stromquelle 26 verbunden ist.

Die Steuereinheit 3 9 ist hier auch mit zwai Signaleingängen versehen» Ein Signal konrat von einem Spalterfassungskreis 44 über eine Leitung 45, und das andere Signal kommt von einem BearLeitungstiefendetektor 46 über eine Leitung 47« Der Spalterfassungskreis 44 spricht auf die Spaltspannung oder den Spaltstrom an_o Dieses Signal wird durch die Steuereinheit 3 9 geleitet und durch die Leitung 40 dem Hilfsschaltkreis 20 zugeführt, der in einer herkömmlichen Weise arbeitet, um dem ersten Motor 17 Hilfssignale zuzuführen«, Das Spaltsignal kann auch in der Steuereinheit 3 9 ver·= arbeitet werden, um die einzelnen Steuersignale zu ergeben,, die dem Steuerkreis 38 _e der Elektroentladungs*= bearbeitungs-Stromquelle 26 und dem Ventilsteuer= kreis 13 zugeführt werden können» Der Tiefendetektor spricht auf Lagesignale an, die von einem Kodierer 48 in Verbindung mit der Maschinenkopfspindel 16 erfaßt xsserden» Die Lage der Spindel 16 stellt auch die Lage der Werkzeugelektrode 1 dar, die fortlaufend in die Werkstückelektrode 2 abgesenkt wird»

Das Steuersignal, das über die Leitung 42 dem Ventilsteuerkreis 13 zuzuführen ist, wird durch die Steuereinheit 39 erzeugt, wenn die Verarbeitung der vom Erfassungskreis 44 kommenden Spaltsignale zeigt, daß das flüssige Bearbsitungsm^edium im Bearbeitungsspalt über ein bestimmtes Niveau hinaus verunreinigt ist= Das Steuersignal kann die Form einer Folge elektrischer Impulse" haben, die das elektromagnetische Ventil 9 periodisch öffnet, um zu ermöglichen, daß das frische Bearbsituagsmedium, das von der Pumpe 12 aus dem Speicher 11 durch das Filter 10 gezogea.. wird, in

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Intervallen in den Bearbeitungsspalt 3 gespült wird. Die Strömungsgeschwindigkeit der Spülflüssigkeit kann in Abhängigkeit von bestimmten Niveaus der Spaltverunreinigung gesteuert werden.

Es ist erwünscht, daß die Hin- und Herbewegung der Werkzeugelektrode 1 durch die Baugruppe 28 mit dem kontinuierlichen oder absatzweisen Spülen des Bearbeitungsmediums in den Bearbeitungsspalt 3 synchronisiert wird. Wenn die Flüssigkeitsspülung in Intervallen durchgeführt wird, ist es auch wünschenswert zu sichern, daß die Bearbeitungsflüssigkeit in den Bearbeitungsspalt während der Zeit hineingetrieben wird, in der die Werkzeugelektrode 1 von der Werkstückelektrode 2 in jedem Hin- und Herbewegungszyklus zurückgezogen ist. Dann werden Synchronisiersignale in den Leitungen und 42 entwickelt.

Es wurde als weiter erwünscht gefunden, daß der Elektrodenhilfsantrieb (insbesondere die Vorrück- oder Abwärtsbewegung) durch den auf die Maschinenkopfspindel einwirkenden Motor 17 unterbrochen wird, während der Elektrodenhin- und -laerbewegungsvorgang durch die Baugruppe 28 durchgeführt wird.

In einer typischen Betriebsweise des gesamten Systems arbeitet, wenn eine übermäßige Spaltverunreinigung erfaßt wird, die Steuereinheit 39 derart, daß ein Spaltspülsteuersignal dem Ventilsteuerkreis und gleichzeitig ein Elektrodenhin- und -herbewegungssignal dem Motorsteuerkreis 38 zugeführt werden, während ein Hilfsunterbrechungssignal dem Hilfsmotorsteuerkreis 20 für eine bestimmte Zeitdauer oder solange

zugeführt wird, bis eine Klärung der Spaltverunreinigung auf Basis von durch den Spalterfassungskreis 44 gelieferten Spaltsignalen angezeigt wird. Der Bearbeitungstiefendetektor 4 6 liefert ein Elektrodenlage signal." , das durch die Steuereinheit 3 9 unter Abgabe von Steuersignalen verarbeitet wird, die auf die Einstelleinheiten 38a und 38b einwirken, um einen bestimmten Hub bzw. eine be= stimmte Dauer der Elektrodeahin·= und »herbewegung su erreichen, die so vorgewählt sind,, daß sie einer bestimmten Tiefe der Werkzeugelektrode 1 im Werkstück 2 entsprechen,,die vom Detektor 45 mit dem Kodierer 48 erfaßt wird* Während dieser Zeitdauer wird auch die Eiektroentlasungsbearbeitungs-Stromquelle 26 durch ein von der Steuereinheit 39 durch die Leitung 43 geliefertes Steuersignal betätigt, um die Zufuhr von elektrischen Bearbeitungsimpulsen zux Werkzeugelektrode und zur Werkstückelektrode 2 zn unterbrechen»

Fig. 2, in der die gleichen Beaagsgeichen wie in Fig. gleiche oder gleichartige Komponenten bezeichnen? zeigt eine andere Form der Elektrodenschwingungs-CHin·= und Herbe wegungs)-Baugruppe 28¹, die unter Verwendung einer Kurbeleinrichtung ausgebildet ist.. Diese Anordnung weist nach der Darstellung eine kreisförmige Scheibe 51 auf.,deren gezahnter umfang 51a im Eingriff mit dem durch den Motor 34 gedrehten Zahnrad 33 ist, mn sich um ihren Mittelpunkt zu drehen. Die Scheibe 51 weist eine Kurbelwelle 52 an einer gegenüber dem Mittelpunkt etwas versetzten Stelle auf. Di© Kurbelwelle 52 ist über eine Kurbel- oder Verbindung^stange 53 und einen Kurbelzapfen 54 mit dem an der Elektrodenhalteplatte 25 befestigten Kolbsn 36 verbunden» Der Kolben 36 ist hier gleitbar in einer im Gehäuse 29° in dessen unterem Teil gebildeten Öffnung 55 aufgenommen„

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Der Motor 34 wird hier wieder von einem zyklischen, durch den Steuerkreis 38 gelieferten Steuersignal gespeist. Jeder Zyklus des vom Steuerkreis 38 gelieferten Steuersignals besteht aus einem Halbzyklus einer Polarität und dem anderen Halbzyklus der anderen Polarität/ die abwechseln. Dementsprechend wird die Scheibe 51 durch einen begrenzten Drehwinkel hin- und hergedreht, der durch die Dauer des Halbzyklus öder einer Hälfte der Dauer des Zyklussteuersignals bestimmt wird. Diese hin- und hergehende Drehbewegung wird hier wieder, und zwar durch die Kurbelstange 53, in eine entsprechende geradlinige hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 36 umgewandelt. Auch hier werden demgemäß der Hub und die Dauer der Elektrodenhin- und -herbewegung durch den Winkel und die Drehzahl des Motors 34 bestimmt und in den Einstelleinheiten 38a bzw. 38b im Motorsteuerkreis 38 eingestellt.

Bei der herkömmlichen Anordnung, in der die Maschinenkopf spindel 16 selbst hin-und herbewegt wird, beträgt die tatsächliche Bearbeitungszeit nur ein Drittel (1/3) der gesamten Bearbeitungsdauer, wobei der Rest (2/3) für die Elektrodenhin- und -herbewegung verbraucht wird. Dagegen wurde bei einer Anordnung gemäß der Erfindung gefunden,daß sich die Zeit für die Hin- und Herbewegung auf ein Drittel (1/3) der gesamten Bearbeitungsdauer verringern läßt, während die übrige Zeit, d. h. zwei Drittel (2/3) der gesamten Bearbeitungsdauer für die tatsächliche Bearbeitung genutzt werden.

Es versteht sich, daß die Hin- und Herbewegung der Werkzeugelektrode 1 nicht darauf beschränkt ist, in der

Vertikalriehtung su erfolgen, sondern stattdessen auch in einer horizontalen Ebene oder in einer sur Vertikalrichtung, in der die Spindel 16 betragt wird,, senkrechten Richtung erfolgen kann.. Diese Form der Eiektrodenhin- und -herbewegung kann verwendet werden^ um einen Elektro= entladungsbearbaitungs-=Hohlraum im Werkstück in einem Endbearbeitungsschritt wn eine gewünschte Abmessung entsprechend der Länge des Hin= und Herbawegungshubs zn erweitern_β

Claims

Ansprüche

IJ Elektroentladungsbaarbeitungs-Werkzeugmaschine zum ^■Bearbeiten einer Werkstückelektrode, in der eine Werkzeugelektrode und die Werkstückelektrode, von denen
eine beweglich ist, einander unter Abstand gegenübergestellt werden, um dazvjisehen einen Bearbeitungsspalt in der Anwesenheit eines flüssigen Bearbeitungsmediums z^definieren, und eine Folge elektrischer Entladungen zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode durch den Bearbeitungsspalt zwecks elektroerosiver Materialabtragung von der Werkstückelektrode bewirkt wird,

gekennzeichnet durch die Kombination
folgender Teiles

eine Maschinenkopfspindel (16) zum Halten der beweglichen Elektrode (1)?

ein erster Motor (17), der antriebsmäßig mit der
schinenkopfspindel (16) gekuppelt ist und auf elektrische Zustände im Bearbeitungsspalt (3) anspricht, um die
Spindel (16) axial zu verschieben und dadurch die bewegliche Elektrode (1) zur Werkstückelektrode (2) hin und von dieser weg zu bat-regen, um den Bearbeitungsspalt (3) in im wesentlichen konstanter Abmessung zu
haltern

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eine Elektrodenschwingungsbaugruppe (28; 28¹)/ die mechanisch zwischen der Maschinenkopfspindel (16) und der beweglichen Elektrode (1) eingekuppelt ist und ein drehbares Bauteil (30; 51), einen zweiten Motor (34), der antriebsmäßig mit dem drehbaren Bauteil (30; 51) zum hin- und hergehenden Rotieren des drehbaren Bauteils (30; 51) durch einen begrenzten Drehwinkel gekuppelt ist, und ein Bindeglied (35; 53) aufweist, das zwischen dem drehbaren Bauteil (30; 51) und der beweglichen Elektrode (1) zur umwandlung der hin- und hergehenden Drehbewegung des drehbaren Bauteils (30; 51) in eine entsprechende geradlinige hin- und hergehende Bewegung der beweglichen Elektrode (1) eingekuppelt ist; und

eine Schwingungshubeinstelleinheit (38a), die mit dem zweiten Motor (34) zur Bestimmung des begrenzten Winkels der hin- und hergehenden Drehbewegung des drehbaren Bauteils (30; 51) zum Einstellen des Hubs der geradlinigen hin- und hergehenden Bewegung der beweglichen Elektrode (1) auf einen gewünschten Wert verbunden ist.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch

eine Schwingungsperiodeneinstelleinheit (38b), die mit dem zweiten Motor (34) zur Bestimmung der Drehzahl des hin- und hergedrehte.n drehbaren Bauteils (30; 51) zur Einstellung der "Dauer der geradlinigen hin- und her-

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gehenden Bewegung der behaglichen Elektrode (1) auf einen gewünschten Wert Verbundes ist»

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2„ weiter gekennzeichnet durch

eine Programmiereinheit (3 9) , die mit wenigstens einer der Einstelleinheiten (3Sa₁₇ 38b) verbunden ist, um auf den zweiten Motor (34) zum Ändern des Wickels und/oder der Drehzahl entsprechend einer vorprogrammierten Größe während eines gegebenen Ablaufs eines Elektroentladungsbearbsitungsvorganges einzuwirken«

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, weiter gekennzeichnet durch

einen Bearbeitungstiefendetektor (46) zum Erfassen der Lage der fortlaufend in die Werkstückelektrode (2) während eines gegebenen Elektroentladungsbearbeitungs= Verlaufs abgesenkten Werkzeugelektrode (1) und zum Steuern wenigstens einer der Einstelleinheiten (38a„ 38b) zum Einwirken auf den zweiten Motor (34) und dadurch zum Ändern des Winkels und/oder der Dr ehzahl ^entsprechend der erfaßten Lage der Werkzeugelektrode (1) während dieses Elektroentladungsbearbaitungsablaufs.

5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2,

weiter gekennzeichnet durch
einen
Srfas,sungskr@is (44), der auf Elektroentladungsbsarbsitungs- kennwerte im Bearbeitungsspalt (3) anspricht, zum Steuern wenigstens einer der Einstelleinheiten (3Sa^ 38b) zwecks Einwirkung auf den zt-jeiten Motor (34) und dadurch Ändern des Winkels und/oder der Drehzahl ent= sprechend den Elektroentladungsbaarbeitungskennwerten

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während eines gegebenen Ablaufs des Elektroentladungsbearbeitungsvorganges.

6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch

Mittel (39, 20) zum Unterbrechen des Betriebs des ersten Motors (17) für eine bestimmte Zeitdauer und zum Ermöglichen des selektiven Betriebs des zweiten Motors (34) während dieser Zeitdauer.

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 6, weiter gekennzeichnet durch

Mittel (3 9, 13) zum zwangsweisen Zuführen des flüssigen Bearbeitungsmediums (6) in den Bearbeitungsspalt (3) und Mittel (39, 41, 42) zum Synchronisieren der Betriebe der Flüssigkeitszufuhrmittel (39, 13) und des zweiten Motors (34) .

8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Elektrodenschwingungsbaugruppe (28; 28") außerdem ein Gehäuse (29; 29') aufweist, das fest mit der Maschinenkopfspindel (16) zur Aufnahme des drehbaren Bauteils (30; 51) , des zweiten Motors (34) und des Bindegliedes (35; 53) verbunden ist, und daß ein Kolben (36) koaxial oder parallel zur Maschinenkopf spindel (16) angeordnet und zwischen dem Bindeglied (35; 53) und der beweglichen Elektrode (1) eingefügt ist.

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9ο Werkzeugmaschine nach Ansprach 8, reiter gekennzeichnet durch

eine Isolier stoff platte (22);, die wischen der Maschinenkopf spindel (16) und dem Gehäuse (29, 29°) angeordnet ist.

10. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8„ dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse (29? 29°) abnehmbar an der Maschinenkopfspindel (16) mittels einer Isolierstoffplatte (22) befestigt ist«

11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8 _t dadurch gekennzeichnet,

daß das drehbare Bauteil ein exzentrischer Nocken (30) mit einer Nockenwelle (31) ist, die drehbar durch den zweiten Motor (34) angetrieben m.rd_ff und der Hocken eine üiockenoberfläche (30a) im Eingriff mit einer ebenen Oberfläche eines das ".. Bindeglied bildenden Körper (35) aufweist.

12 ο Werkzeugmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet^

daß der Körper eine am Kolben (36) angebrachte Platte (35) ist»

13, Werkzeugmaschine nach Anspruch 8_P dadurch gekennzeichnet,,

daß das drehbare Bauteil eine durch den zweiten Motor (34) um ihre Welle (52) drehbare Scheibe (51) mit einer mit dem Kolben (36) gekuppelten Kurbelstange (53) ist«.

14. Elektroentladungsbearbeitungsverfahren, gemäß dem eine Werkzeugelektrode und eine Werkstückelektrode, von denen eine beweglich ist, unter Abstand nebeneinander gestellt werden, um dazwischen einen Bearbeitungsspalt in Anwesenheit eines flüssigen Bearbeitungsmediums zu definieren, und eine Folge elektrischer Entladungen zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode durch den Bearbeitungsspalt zwecks elektroerosiver Materialabtragung von der Werkstückelektrode bewirkt wird,

gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

(a) Halten der beweglichen Elektrode mittels einer Maschinenkopf spindel;

(b) Erfassen der elektrischen Bedingungen im Bearbeitungsspalt zum Betreiben eines ersten Motors,der antriebsmäßig mit der Maschinenkopfspindel gekuppelt ist, um die bewegliche Elektrode zur anderen Elektrode hin und von dieser weg zu bewegen, um so den Bearbeitungsspalt von im wesentlichen konstanter Abmessung zu halten, indem die Spindel axial verschoben wird;

(c) mechanische Einkupplung einer Elektrodenschwingungsbaugruppe zwischen der Maschinenkopfspindel und der beweglichen Elektrode, welche Baugruppe ein drehbares Bauteil, einen zweiten Motor, der antriebsmäßig mit dem drehbaren Bauteil gekuppeltist, und ein

Bindeglied zum Umwandeln der Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung aufweist, das zwischen dem drehbaren Bauteil und der beweglichen Elektrode eingefügt ist?

(d) unabhängig von der Bewegung der beweglichen Elektrode durch den ersten Motor im Schritt (b) Hin- und Herbewegung der beweglichen Elektrode zur anderen Elektrode hin und von dieser weg mittels der Baugruppe mit einem bestimmten Hub der Hin- und Herbewegung durch Betätigen des zweiten Motors, um das drehbare Bauteil durch einen bestimmten Drehwinkel hin und her zu rotieren und zu bewirken,, daß das Binde= glied die hin» und hergehende Drehbewegung des drehbaren Bauteils in eine geradlinige Hin= und Herbewegung der beweglichen Elektrode umwandelt? und

(e) Bestimmung des begrenzten Winkels der hin= und her= gehenden Drehbewegung des drehbaren Bauteils zum Einstellen des Hubs der geradlinigen hin-= und hergehenden Bewegung der beweglichen Elektrode auf einen gewünschten Wert,.

15. Verfahren nach Anspruch 14,
weiter gekennzeichnet durch

die Bestimmung der Drehzahl des hin·= und hergehende» drehbaren Bauteils sur Einstellung der Dauer der geradlinigen hin- und hergehenden Bewegung der beweglichen Elektrode auf einen gewünschten Wert»

16. Verfahren nach Anspruch 15,
weiter gekennzeichnet durch

Änderung des Winkels und/oder der Drehzahl entsprechend einer vorprogrammierten Größe während eines gegebenen Ablaufs eines Elektroentladungsbearbeitungsvorgangesο

17. Verfahren nach Anspruch 15, weiter gekennzeichnet durch

Erfassung der Lage der fortlaufend in die Werkstückelektrode abgesenkten Werkzeugelektrode während eines gegebenen Ablaufs eines Elektroentladungsbearbeitungsvorganges und Steuern des Winkels und/oder der Drehzahl zwecks deren Änderung entsprechend der erfaßten Stellung der Werkzeugelektrode während dieses Ablaufs.

18. Verfahren nach Anspruch 15, weiter gekennzeichnet.durch

Erfassen der Elektroentladungsbearbeitungskennwerte im Bearbeitungsspalt und Steuern des Winkels und/oder der Drehzahl zwecks deren Änderung entsprechend der erfaßten Elektroentladungsbearbeitungskennwerte während eines gegebenen Ablaufs eines Elektroentladungsbearbeitung svorganges.

19. Verfahren nach Anspruch 14, weiter gekennzeichnet durch

Unterbrechen des Betriebs des ersten Motors für eine bestimmte Zeitdauer und Ermöglichen des selektiven Betriebs des zweiten Motors während dieser Zeitdauer.

20. Verfahren nach Anspruch 14 oder 19, weiter gekennzeichnet durch

die Schritte (f) einer zwangsweisen Zufuhr des flüssigen Bearbeitungsmediums in den Bearbeitungsspalt und (g) des Synchronisierens des Ablaufs der Schritte (d) und (f).