Die Erfindung bezieht sich auf eine Funkenerosions
maschine mit einem feststehenden Maschinentisch und
einem darauf durch Zusammenfügen eines feststehen
den und mindestens eines beweglichen Bauteiles anord
baren Arbeitsbehälter für die dielektrische Flüssigkeit.
Das feststehende Bauteil enthält die Maschinentisch
platte, die in Wirkstellung mindestens einen Teil des
Arbeitsbehälterbodens bildet.
Die vorstehend genannte gattungsgemäße Maschine
ist aus der DE-OS 33 03 758 sowie von konventionellen
Funkenerosionsmaschinen her bekannt. Der feststehen
de Maschinentisch erfüllt bei derartigen Maschinen un
ter anderem den Zweck, eine hohe Stabilität zu garan
tieren und damit einhergehend eine hohe Arbeitsgenau
igkeit trotz zum Teil erheblicher Kräfte zwischen der
Werkzeugelektrode und dem Werkstück zu gewährlei
sten.
Bei der konventionellen Funkenerosionsmaschine ist
der die Maschinentischplatte tragende Maschinentisch
als eine vom Maschinenständer unabhängige und auf
dem Maschinensockel freistehende Säule ausgeführt.
Das feststehende Bauteil besteht hierbei aus der Ma
schinentischplatte. Das bewegliche Bauteil besteht aus
einem in sich geschlossenen, gekröpften Blechrahmen,
welcher die Säule manschettenartig unter Einschluß ei
ner Dichtung umgreift. Das bewegliche Bauteil ist längs
der Säule vertikal verfahrbar und bildet in seinem hoch
gefahrenen Zustand die Seitenwandungen des Arbeits
behälters zur Aufnahme einer dielektrischen Flüssig
keit. Diese konventionelle Maschine hat die Nachteile
eines langen Kraftflußweges, einer relativ kleinen Ver
bindungsfläche zwischen Maschinenständer und Ma
schinentisch und des notwendigen Einsatzes dynami
scher Dichtungen zwischen dem beweglichen Bauteil
und dem dieses führenden Maschinentisches. Da die
Maschinentischplatte gewöhnlich den Maschinentisch
überkragt, muß beim Auswechseln der dynamischen
Dichtung zunächst die Tischplatte demontiert werden.
Dies erfordert vor einer erneuten Bearbeitung von
Werkstücken ein erneutes Justieren der Maschinen
tischplatte, um genau arbeiten zu können. Sämtliche
vorgenannten Nachteile beeinträchtigen im Ergebnis
die Arbeitsgenauigkeit.
Die aus der DE-OS 33 03 758 bekannte gattungsge
mäße Funkenerosionsmaschine löst die vorstehend ge
nannten Nachteile der konventionellen Funkenero
sionsmaschine dadurch, daß die vordere Wand des verti
kalen Maschinenständers gleichzeitig die stationäre
Rückwand des Arbeitsbehälters bildet und nur die übri
gen Wandabschnitte des Arbeitsbehälters vertikal ver
schiebbar sind. Hierdurch wird eine freie Zugänglichkeit
zum Maschinentisch gewährleistet, was Automatisie
rungsbestrebungen entgegenkommt. Gleichzeitig ge
währleistet diese Funkenerosionsmaschine eine hohe
Maschinensteifigkeit. Im übrigen sind bei der aus der
DE-OS 33 03 758 bekannten Funkenerosionsmaschine
bevorzugt die beweglichen Wandabschnitte des Ar
beitsbehälters zu einer Einheit zusammengefaßt und
lassen sich vorzugsweise stufenlos in verschiedenen Hö
heneinstellungen arretieren. Darüber hinaus lassen sich
die beweglichen Wandabschnitte des Arbeitsbehälters
bis unter die Maschinentischplatte absenken. Als bevor
zugte Dichtungselemente werden bei dieser Funken
erosionsmaschine Blähdichtungen verwendet, d. h.
Dichtungen, die beispielsweise aus einem aufpumpba
ren Schlauch bestehen.
Aus der deutschen Patentschrift 25 14 899 (Bock) ist
ebenfalls eine Funkenerosionsmaschine mit einem ab
senkbaren Dielektrikum-Arbeitsbehälter bekannt. Der
Arbeitsbehälter setzt sich hierbei aus einem vertikal
verfahrbaren Behälterteil, der die Form des vollständi
gen Arbeitsbehälters, jedoch ohne dessen Rückwand,
hat, und einer rückwärtigen Führungsplatte zusammen.
Die aneinander grenzenden Flächen des offenen Behäl
terteils und der Führungsplatte sind mit dynamisch ar
beitenden Dichtungen bestückt. Der Boden des Arbeits
behälters untergreift einen an der Führungsplatte befe
stigten und in den Arbeitsbehälter hineinragenden Ma
schinentisch. Im übrigen ist - wie bei der erstgenannten
konventionellen gattungsgemäßen Funkenerosionsma
schine - das bewegliche Arbeitsteil bis unter die Ober
kante der Maschinentischplatte absenkbar, was volle
Zugänglichkeit zu Werkstück und Werkzeug ermög
licht. Auch diese Funkenerosionsmaschine hat eine ho
hen Genauigkeitsanforderungen nicht genügende Sta
bilität. Denn die Maschinentischplatte bzw. der Maschi
nentisch ist mittels einer rückwärtigen Konsole an der
Führungsplatte befestigt. Die Führungsplatte ihrerseits
ist über Horizontal- und Vertikalschlitten mit dem Ma
schinenständer verbunden, so daß bei dieser Funken
erosionsmaschine nicht von einem feststehenden Ma
schinentisch gesprochen werden kann.
Im übrigen sind Funkenerosionsmaschinen mit be
wegbarem Maschinentisch und einem darauf angeord
neten, bewegbare Teile aufweisenden Arbeitsbehälter
aus der deutschen Patentschrift 15 65 371 (AEG), der
deutschen Offenlegungsschrift 22 57 138 (Soci´t´ Gene
voise d′Instruments de Physique) und der US-Patent
schrift 35 42 993 (Buck) bekannt.
Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, die ein
gangs genannte gattungsgemäße Funkenerosionsma
schine unter weitestgehender Beibehaltung ihrer bishe
rigen Vorteile zu verbessern, insbesondere deren Ar
beitsgenauigkeit zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der gat
tungsgemäßen Funkenerosionsmaschine das feststehende
Bauteil gemäß dem Kennzeichen des
Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.
Die Ausbildung einer dem Maschinenständer zuge
kehrten, d. h. unmittelbar gegenüberliegenden festste
henden Rückwand beeinträchtigt die volle Zugänglich
keit zu Werkstück und Werkzeug nicht. Hinzu kommt,
daß die Notwendigkeit eines Spaltes zwischen dem Ma
schinentisch und dem Maschinenständer für die vertika
le Verschiebbarkeit einer Arbeitsbehälterwand - wie
bei der eingangs genannten konventionellen Funken
erosionsmaschine - hier entfällt. Der Maschinentisch
kann also - wie bei der gattungsgemäßen Funkenero
sionsmaschine nach der DE-OS 33 03 758 - unmittel
bar mit dem Maschinenständer verbunden sein. Hier
durch ergibt sich die Möglichkeit einer großflächigen
Verbindung zwischen dem Maschinentisch und dem
Maschinenständer. Ist auch der obere Teil des Maschi
nentisches mit dem Maschinenständer verbunden, wird
ein kurzer, in sich geschlossener Kraftschlußweg er
möglicht. Insgesamt kann hierdurch eine hohe Stabilität
der Funkenerosionsmaschine, eine wesentliche Voraus
setzung für eine hohe Arbeitsgenauigkeit, erzielt wer
den. Bei der erfindungsgemäßen Funkenerosionsma
schine kommt noch die Möglichkeit einer thermischen
Isolierung zwischen dem Maschinenständer und dem
feststehenden zusätzlichen Wandelement (Rückwand
des Arbeitsbehälters) hinzu. Hierdurch lassen sich Wär
mespannungen und damit Arbeitsungenauigkeiten zu
mindest stark reduzieren.
Bevorzugt ist das feststehende Bauteil einstückig aus
geformt. Bei einem im wesentlichen quaderförmigen
Arbeitsbehälter hat es im wesentlichen die Form zweier
rechtwinklig aneinandergrenzenden Flächen.
Die Zusammenfassung sämtlicher beweglicher Bau
teile zu einem einstückigen Bauteil gemäß einem weite
ren bevorzugten Ausführungsbeispiel hat den Vorteil
einer Minimierung von Dichtungsproblemen auf weni
ge Flächen; zusätzlich den Vorteil eines vergleichsweise
stabilen Arbeitsbehälters. Die Stabilität des Arbeitsbe
hälters wird dadurch weiter erhöht, daß sich an die als
bewegliche Seitenwandungen des Arbeitsbehälters die
nenden Wandelemente Flächenelemente anschließen,
die als Teile des Arbeitsbehälterbodens und der Arbeits
behälterrückwand dienen und im zusammengesetzten
Zustand des Arbeitsbehälters an das feststehende Bau
teil angrenzen. In Weiterbildung des vorstehenden tech
nischen Konzeptes ist das bewegliche Bauteil längs Füh
rungen vertikal verfahrbar angeordnet. Vorzugsweise
sind hierbei die Führungen zu beiden Seiten des Maschi
nentisches am Maschinenständer befestigt. Auch hier
durch wird die Gesamtstabilität der Funkenerosionsma
schine erhöht und es können das Werkstück und die
Werkzeugelektrode rasch frei zugänglich gemacht wer
den.
In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Maschine
enthält die feststehende Rückwand des feststehenden
Bauteils an den entsprechenden Stellen, vorzugsweise
mittig oben und unten, jeweils eine Auslaßöffnung für
die Rauchgasabsaugung und für den Ablauf der dielek
trischen Flüssigkeit. Diese Öffnungen können mit korre
spondierenden Rohrleitungen im Bett des Maschinen
ständers fest verbunden sein, was beim Stand der Tech
nik kaum möglich ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der
erfindungsgemäßen Funkenerosionsmaschine ist das als
Rückwand des Arbeitsbehälters dienende Wandele
ment des feststehenden Bauteils als Gehäuseblock zur
Aufnahme aller zum Betrieb des Arbeitsbehälters erfor
derlichen Versorgungs- und Entsorgungseinrichtungen
(Spülort- Spülart, Spülmenge, Temperatur, Niveau, Fül
len, Entleeren, etc.) ausgestaltet. Wärmespannungen
und damit Arbeitsungenauigkeiten lassen sich damit
vermeiden, zumindest aber stark reduzieren, daß der
Gehäuseblock von der Vorderwand des Maschinenstän
ders räumlich getrennt ist. Ein Überkragen der Maschi
nentischplatte über die freien Flächen des Maschinenti
sches reduziert die Verschmutzungsgefahr an den Zen
trier- und Spannelementen in der Bestimmungsebene
des Maschinentisches durch aufgeschwemmtes, erodier
tes Material. Dies erlaubt den Einsatz hochwertiger,
hochgenauer Bauelemente, wie hydromechanische
Spannzangen usw.
Die Erfindung gestattet es auch, den Maschinenstän
der und den Maschinentisch aus einem gemeinsamen
Gehäuserahmen aus Polymerbeton, dessen Hohlräume
zur Stabilisierung mit Kernen aus einem leichten Füll
stoff, z. B. Polystyrol oder Polyurethan, ausgefüllt sind,
aufzubauen. Diese Maßnahme trägt erheblich zur Erhö
hung der Stabilität der Maschine bei.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausfüh
rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte
schematische Zeichnung noch näher erläutert. In der
Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten
Ausführungsbeispiels, zum Teil in Funktionsgruppen
zerlegt,
Fig. 2a und 2b Ausführungsbeispiele der für die Bil
dung eines Arbeitsbehälters erforderlichen Baugrup
pen,
Fig. 3 wesentliche Baugruppen eines weiteren Aus
führungsbeispiels in Vorder- und Seitenansicht, wobei
das bewegliche Bauteil einmal in Eingriffsstellung mit
dem feststehenden Bauteil und einmal von diesem voll
kommen abgesenkt dargestellt ist,
Fig. 3a bis 3d unterschiedliche Befestigungsmöglich
keiten eines Dichtungsprofils zwischen dem feststehen
den und dem beweglichen Bauteil,
Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch den Maschinen
ständer, den Maschinentisch und den Arbeitsbehälter
eines weiteren Ausführungsbeispiels mit im Maschinen
ständer angeordneten Versorgungs- und Entsorgungs
leitungen für den Arbeitsbehälter und
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Füh
rung und eines Antriebes für das bewegliche Bauteil.
Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei
spiele weisen einen Maschinenständer 1 auf, der einen in
einem Bett längs verschiebbaren Zwischenschlitten 7
trägt. Dieser nimmt einen quer verschiebbaren Querträ
ger 8 auf, an dessen Vorderseite der Maschinenkopf 9
mit einer ein- und ausfahrbaren Pinole 10 sitzt. An der
Vorderseite des Maschinenständers 1 ist ein Maschinen
tisch 3 ausgebildet.
Gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei
spiel weisen der Maschinenständer 1 und der Maschi
nentisch 3 einen gemeinsamen Gehäuserahmen 36 aus
Polymerbeton auf, dessen Hohlräume mit Kernen 16
aus Polyurethan ausgefüllt sind. Hierdurch wird ein ho
hes Maß an Stabilität erreicht. Mittig durch den Maschi
nenständer 1 sind Rohrleitungen 17, 18 für den Flüssig
keitsablauf aus dem Arbeitsbehälter und die Rauchgas
absaugung geführt. Diese Rohrleitungen erbringen eine
zusätzliche Versteifung des Maschinenständers 1 und
eine bessere Kernhaltung bei günstiger symmetrischer
Wärmeausdehnung.
Auf dem Maschinentisch 3 sitzt fest montiert und die
sen an seinen freien Flächen überkragend ein einstücki
ges, im Vertikalschnitt L-förmiges (feststehendes) Bau
teil 13. Das Bauteil 13 besteht im wesentlichen aus einer
horizontalen Tischplatte, der Maschinentischplatte 5,
und einem rückseitig vertikal angeordneten, dem Ma
schinenständer 1 unmittelbar benachbarten Wandele
ment. Die Maschinentischplatte 5 dient im wesentlichen
als Boden und das vertikale Wandelement im wesentli
chen als Boden und das vertikale Wandelement im we
sentlichen als Rückwand 6 eines noch zu beschreiben
den Arbeitsbehälters zur Aufnahme der dielektrischen
Flüssigkeit. Die Maschinentischplatte 5 ist mit ihrer un
teren Fläche in der Bestimmungsebene 12 (Fig. 3 und 4)
mittels Zentrierelementen 14 und Spannelementen 15
am Maschinentisch 3 fixiert. Zwischen dem Maschinen
ständer 1 und dem Rückwandelement 6 des L- oder
winkelförmigen feststehenden Bauteils 13 ist ein Ab
stand 23 vorgesehen, dessen Luftpolster zur Wärmeiso
lation gegenüber dem Maschinenständer 1 dient.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen einen
im wesentlichen quaderformigen Arbeitsbehalter, der
aus dem winkelförmigen feststehenden Bauteil 13 und
einem komplementären beweglichen Bauteil 4 zusam
menfügbar ist. Das bewegliche Bauteil 4 hat einen im
wesentlichen C-förmigen Querschnitt und umfaßt die
Vorderwand 19 und die beiden Seitenwände 20 des voll
ständigen Arbeitsbehälters. Das bewegliche Bauteil 4 ist
längs Führungen 2 vertikal verfahrbar. In hochgefahre
nem Zustand gelangt es in abdichtenden Eingriff mit
dem feststehenden Bauteil 13, so daß hierdurch der Ar
beitsbehälter für die dielektrische Flüssigkeit entsteht.
Zur Abdichtung des Grenzflächenbereiches zwischen
dem feststehenden und dem beweglichen Bauteil dient
eine statisch arbeitende Dichtung 11, die durch ein Fluid
betätigbar, z. B. durch Luft aufblasbar, oder ein Dich
tungsprofil aus Elastomer sein kann. Sie ist entweder an
einem Vertikalflansch 35 von (sich an die Vorder- und
Seitenwände 19, 20 anschießenden) Boden- und Rück
wandteilen des beweglichen Bauteils 4 (Fig. 2b; 3a bis
3d) oder aber an den korrespondierenden Seitenflächen
des feststehenden Bauteils 13 (Fig. 2a) durch Kleben,
Klammern, Eindrücken in Profilhalter usw. angebracht.
Das als Behälterrückwand 6 dienende Element des
feststehenden Bauteils 13 ist zu einem Gehäuseblock 24
zur Aufnahme aller für den Betrieb des Arbeitsbehälters
erforderlichen Vorsorgungs- und Entsorgungseinrich
tungen ausgebildet. Mittig durch den Gehäuseblock 22
ist an dessen Oberseite eine Auslaßöffnung 22 für die
Rauchgasabsaugung und an ihrer Unterseite eine Aus
laßöffnung 21 für den Ablauf bzw. die Zufuhr der dielek
trischen Flüssigkeit geführt. Diese Auslaßöffnungen
sind mit den bereits beschriebenen korrespondierenden
Rohrleitungen 17 und 18 im Bett des Maschinenständers
1 fest verbunden, z. B. angeflanscht.
Das höhenverschiebbare bewegliche Bauteil 4 trägt
kopfseitig einen umlaufenden Berührungsschutz 28 und
wird an seinen rückwärtigen Enden seiner Seitenwände
20 durch jeweils zwei an den vertikalen Führungen 2
gleitenden Büchsen 25 gehalten. Die Führungen 2 sind
als Führungsrohre 26 ausgebildet und symmetrisch zum
Maschinentisch 3 so auf der Vorderseite des Maschinen
ständers 1 befestigt daß die Oberkante des Berührungs
schutzes 28 bei abgesenktem C-förmigem Rahmen sich
noch unterhalb der Oberkante der Maschinentischplat
te 5 befindet. Ein Abstand zwischen dem Maschinen
ständer 1 und den Führungsrohren 26 wird über Di
stanzstücke 27 gewährleistet. Zum Verfahren des C-rah
menförmigen beweglichen Bauteils 4 können für eine
Längsbewegung bekannte Antriebssysteme, beispiels
weise Gewindespindeln 29, Endlos-Zugmittel (Seil, Ket
te, Riemen usw.) eingesetzt werden. Das in Fig. 5 dar
gestellte Ausführungsbeispiel veranschaulicht eine
Kombination von Führung und Antrieb. Die beiden
Führungsrohre 26 sind hierbei mit Längsschlitzen ver
sehen und besitzen jeweils eine in ihrem Inneren dreh
bar gelagerte und von außen antreibbare Gewindespin
del 29. Diese steht in Eingriff mit einer entsprechenden
Hubmutter 33, die ihrerseits unterhalb eines im Inneren
des Führungsrohrs 26 laufenden Kolbens 34 mit Kunst
stoffgleitführung 32 sitzt. Der Kolben 34 ist über den
Längsschlitz mit den an den Außenwandungen der Füh
rungsrohre 26 entlanggleitenden Büchsen 25 schraub
bar verbunden. Der einen Gewindespindel 29 ist fußsei
tig ein Getriebebremsmotor 31 zugeordnet. Zur Syn
chronisation beider Gewindespindeln 29 dient ein über
einen durch eine Öffnung 37 am Maschinentisch 3 lau
fender Zahnriemen 30.
Statt dessen können die Büchsen über ein Innenge
winde in unmittelbarem Eingriff mit den Gewindespin
deln 29 stehen und längs den Innenwandungen der Füh
rungsrohre 26 entlanggleiten. Am beweglichen Bauteil 4
sind sie über Verbindungsglieder befestigt die aus den
Längsschlitzen der Führungsrohre 26 herausragen. Bei
dieser Ausführungsform ist also die Büchse zusätzlich
als Hubmutter ausgebildet.