Die Erfindung betrifft eine Ultraschallbearbeitungseinrich
tung mit einer Rückzugeinrichtung nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs, wie sie beispielsweise aus der DE-PS 28 05 429
als bekannt hervorgeht.The invention relates to an ultrasonic machining device
tion with a retraction device according to the preamble of
Claim, as for example from DE-PS 28 05 429
emerges as known.
Bei der bekannten Einrichtung wird die Sonotrode in regel
mäßigen Zeitabständen gelüftet, was mechanisch durch eine
umlaufende Nockenscheibe geschieht, wobei die Lüftintervalle
durch die Umlaufgeschwindigkeit der Nockenscheibe bestimmt
ist. Nachteilig hieran ist, daß die Bearbeitung durch das
Lüften der Sonotrode unterbrochen wird, was wegen der ge
ringen Andrückkräfte und der geringen Verschiebekräfte nur
relativ langsam vor sich geht. Andererseits ist ein Lüften
für einen Zutritt neuer Läppflüssigkeit zu der Bearbeitungs
stelle der Elektrode unvermeidlich.In the known device, the sonotrode is usually
aired at moderate intervals, which is mechanically caused by a
circumferential cam disc happens, the ventilation intervals
determined by the rotational speed of the cam disc
is. The disadvantage of this is that the processing by
Ventilation of the sonotrode is interrupted, which is due to the ge
wrestling forces and the low displacement forces only
is going on relatively slowly. On the other hand is ventilation
for access of new lapping liquid to the machining
place the electrode inevitable.
Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsmäßig zugrundege
legte Ultraschallbearbeitungseinrichtung dahingehend auszuge
stalten, daß die Abtragsleistung der Bearbeitungseinrichtung
innerhalb der gesamten Belegungszeit der Einrichtung erhöht
wird.
The object of the invention is that of the generic type
laid out ultrasound processing equipment in this regard
stalten that the removal rate of the processing device
increased within the entire occupancy of the facility
becomes.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen
den Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Dank der Über
wachung der Vorschubgeschwindigkeit und Dank der Beobach
tung eines Abfalles der Vorschubgeschwindigkeit unter einem
bestimmten Grenzwert kann die im Arbeitsspalt der Sonotrode
befindliche Läppflüssigkeit bis zu Ende ausgenutzt werden.
Die Lüftvorgänge werden auf das unbedingt nötige Maß be
schränkt, wodurch unötige Lüftvorgänge und somit vermeid
bare Nebenzeiten vermieden werden. Es hat sich nämlich über
raschenderweise herausgestellt, daß die Brauchbarkeit des
jeweils im Arbeitsspalt befindlichen Volumens an Läppflüssig
keit bei ein und demselben Bearbeitungsvorgang recht unter
schiedlich sein kann. Dies hängt von unterschiedlichen, noch
nicht völlig geklärten Bedingungen ab. Es kann hier zum einen
eine gewisse Werkstoff-Inhomogenität des Werkstückes, aber
auch eine Ungleichmäßigkeit der Läppflüssigkeit selber ver
antwortlich gemacht werden.According to the invention, this object is characterized by the
solved the features of the claim. Thanks to the About
monitoring the feed rate and thanks to the observer
tion of a drop in the feed rate under one
certain limit can be set in the working gap of the sonotrode
Lapping liquid can be used to the end.
The ventilation processes are carried out to the absolutely necessary extent
limits, which avoids unnecessary ventilation and thus
avoidable idle times. Because it has over
surprisingly pointed out that the usefulness of the
volume of lapping liquid in each working gap
speed in one and the same machining process
can be different. This depends on different, yet
not fully clarified conditions. On the one hand, it can
a certain material inhomogeneity of the workpiece, however
ver also an unevenness of the lapping liquid itself
be made responsible.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles noch kurz erläutert. Da
bei zeigt die einzige Figur einen schematischen Aufbau einer
Ultraschallbearbeitungseinrichtung mit einer blockschaubild
artigen Darstellung der Steuerung für die Rückzugeinrichtung.The invention is based on one in the drawing
illustrated embodiment explained briefly. There
at shows the only figure a schematic structure of a
Ultrasonic processing device with a block diagram
like representation of the control for the retraction device.
Die Ultraschallbearbeitungseinrichtung umfaßt ein Maschinen
gestell 1 mit einer oberseitig darauf angebrachten Führung 2
für einen Schlitten 3. Letzterer enthält einen Ultraschall
kopf 4 mit einer daran angebrachten Sonotrode 5. In Gegen
überstellung zu dem beweglichen Schlitten ist eine Werkstück
halterung 7 vorgesehen, an welcher das Werkstück 8 in defi
nierter Lage befestigt und gehaltert ist. Wenn auch im Schutz
begehren davon die Rede ist, daß die Sonotrode auf das Werk
stück zu bewegbar und mit definierter Kraft an es andrückbar
ist, so soll diese Ausdrucksweise auch die in der Praxis
durchaus gebräuchliche kinematische Umkehrung des in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beinhalten,
bei dem die Sonotrode feststeht und das Werkstück und die
Werkstückhalterung auf einem beweglichen Schlitten angeord
net und mit definierter Kraft an die Sonotrode angedrückt
werden. Der Schlitten weist beim dargestellten Ausführungs
beispiel an seiner Unterseite einen Anschlag 18 auf, an dem
ein Zugseil 10 angreift, welches durch ein Vorschubgewicht
9 belastet ist. Dieser Kraftspeicher bewirkt die Andrückung
der Sonotrode an das Werkstück. Anstelle einer Aufbringung
der Vorschubkraft durch einen Seilzug mit daran hängendem
Gewicht kann die Vorschubkraft auch durch eine definierte
Schrägstellung der Führung 2 in Richtung auf das Werkstück
hin bewirkt werden. Daneben sind auch Vorschubantriebe mit
vorgespannter Feder oder mit einem Pneumatikzylinder denkbar,
die jedoch den Nachteil haben, daß diese Kraftspeicher weg
abhängig arbeiten und nach einer gewissen Zurücklegung eines
Vorschubweges nachgespannt oder nachgeführt werden müssen.The ultrasound processing device comprises a machine frame 1 with a guide 2 mounted thereon for a slide 3 . The latter contains an ultrasound head 4 with an attached sonotrode 5 . In contrast to the movable carriage, a workpiece holder 7 is provided, on which the workpiece 8 is fixed and held in a defined position. If there is also a desire in protection that the sonotrode is movable towards the workpiece and can be pressed against it with a defined force, this expression should also include the kinematic reversal of the exemplary embodiment shown in the drawing, which is quite common in practice where the sonotrode is fixed and the workpiece and the workpiece holder are arranged on a movable slide and pressed onto the sonotrode with a defined force. The carriage has in the illustrated embodiment, for example, on its underside a stop 18 on which a pull rope 10 engages, which is loaded by a feed weight 9 . This energy accumulator causes the sonotrode to be pressed against the workpiece. Instead of applying the feed force by means of a cable with a weight attached to it, the feed force can also be brought about by a defined inclination of the guide 2 in the direction of the workpiece. In addition, feed drives with a preloaded spring or with a pneumatic cylinder are also conceivable, but they have the disadvantage that these energy stores work away depending on and have to be re-tensioned or adjusted after a certain distance of travel.
Als Lüfteinrichtung zum vorübergehenden Abheben der Sonotro
de aus dem Bohrloch des Werkstückes ist beim dargestellten
Ausführungsbeispiel ein pneumatisch beaufschlagbarer Lüft
zylinder 11 vorgesehen, der über einen Gummipuffer 17 auf
den Anschlag 18 einwirkt. Während der Bearbeitung ist der
Arbeitskolben dieses Lüftzylinders zurückgezogen; es ist
denkbar, den Rückhubweg stellungsabhängig nur so weit zu
rückzuziehen, daß die Kolbenstange um ein kleines definier
tes Maß, beispielsweise ein cm von dem Gummipuffer des An
schlages 18 abhebt. Dadurch kann der Lüftzylinder schneller
bei einem Lüftvorgang den Anschlag erreichen.As a ventilation device for temporarily lifting the Sonotro de from the borehole of the workpiece in the illustrated embodiment, a pneumatically actuated release cylinder 11 is provided, which acts on the stop 18 via a rubber buffer 17 . The working piston of this release cylinder is retracted during processing; it is conceivable to withdraw the return stroke depending on the position only so far that the piston rod lifts by a small definite measure, for example one cm from the rubber buffer of the stroke 18 . This enables the release cylinder to reach the stop more quickly during a release process.
Ein gewisser Läppflüssigkeitsvorrat ist in einem Behälter 6
oberhalb der Sonotrode gespeichert, aus dem über ein justier
bares Ventil und eine Zulaufleitung die Läppflüssigkeit schwer
kraftbedingt in das Bohrloch hineinlaufen kann. Zweckmäßiger
weise wird die Läppflüssigkeit in ständiger Zirkulation gehal
ten, um eine Sedimentation der Läppaste darin zu vermeiden.A certain lapping liquid supply is stored in a container 6 above the sonotrode, from which the lapping liquid can run into the borehole due to force due to an adjustable valve and an inlet line. The lapping liquid is expediently kept in constant circulation in order to avoid sedimentation of the lapping paste therein.
Der Ultraschallkopf 4 weist einen justierbaren Haltearm 19
für einen elektrischen Weggeber 12 auf, der sich mit einem
Tastfinger an der Stirnseite des Werkstückes 8 abstützt.
Nachdem die Sonotrode in starrer Relation zu dem Ultraschall
kopf gehaltert ist, erfaßt dieser Weggeber 12 die Bewegung
der Sonotrode gegenüber dem Werkstück in Arbeitsrichtung.
Und zwar liefert er laufend während der Bearbeitung elektri
sche Signale, die entsprechend dem Fortschreiten der Sono
trode im Werkstück sich laufend ändern. Aus diesen sich Än
dernden, für den zurückgelegten Weg repräsentativen Signale
wird in einem nachgeschaltetem Differnzierglied D ein Signal
gewonnen, welches die Vorschubgeschwindigkeit repräsentiert.
Der Ausgang dieses Differenziergliedes ist auf einen Ver
gleicher 13 geschaltet, der neben dem Differenzierglied auch
von einem Schwellwertgeber V beaufschlagbar ist, mit dem
eine manuell einstellbare Grenzgeschwindigkeit vorgebbar ist.
Der Vergleicher vergleicht die ermittelte Vorschubgeschwin
digkeit mit dem eingegebenen Schwellwert. Sobald die Vor
schubgeschwindigkeit kleiner ist als der eingegebene Schwell
wert, gibt der Vergleicher nach außen ein Lüftsignal ab.
Dieses wird in einem Signalverstärker 14 verstärkt und mit
dem verstärkten Signal ein elektromagnetisch betätigbares
Umschaltventil 16 beaufschlagt. Mit dem Umschlagventil kann
der aus einer Druckwelle 15 stammende Druck wahlweise auf
die Unter- bzw. auf die Oberseite des Kolbens für den Lüft
zylinder 11 beaufschlagt werden, wodurch sich eine Ausfahr-
bzw. Rückzugbewegung der Kolbenstange ergibt. Der Signal
verstärker 14 ist so ausgebildet, daß der Schaltbefehl für
das Umschaltventil lediglich ein kurzzeitiger Impuls ist,
so daß nach kurzer Zeit das Umschaltventil und somit auch
der Lüftkolben in seine Ausgangslage zurückkehrt und der
Lüftvorgang beendet wird.The ultrasound head 4 has an adjustable holding arm 19 for an electrical displacement sensor 12 , which is supported on the end face of the workpiece 8 with a touch finger. After the sonotrode is held in rigid relation to the ultrasound head, this displacement sensor 12 detects the movement of the sonotrode relative to the workpiece in the working direction. In fact, it continuously delivers electrical signals during machining that change continuously as the sonotrode advances in the workpiece. From these changing signals representative of the distance traveled, a signal is obtained in a downstream differentiator D which represents the feed rate. The output of this differentiating element is connected to a comparator 13 which, in addition to the differentiating element, can also be acted upon by a threshold value transmitter V with which a manually adjustable limit speed can be predetermined. The comparator compares the determined feed rate with the entered threshold value. As soon as the feed rate is lower than the threshold value entered, the comparator emits an air signal to the outside. This is amplified in a signal amplifier 14 and the amplified signal is applied to an electromagnetically actuated changeover valve 16 . With the reversal valve, the pressure originating from a pressure wave 15 can be optionally applied to the bottom or to the top of the piston for the release cylinder 11 , resulting in an extension or retraction movement of the piston rod. The signal amplifier 14 is designed so that the switching command for the changeover valve is only a brief pulse, so that after a short time the changeover valve and thus also the release piston returns to its initial position and the release process is ended.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die zeitrauben
den Lüftvorgänge nur dann eingeleitet werden, wenn die Ultra
schallbearbeitung sich in unzumutbarer Weise verlangsamt hat.
Dies ist ein Zeichen dafür, daß sich die Läppflüssigkeit ver
braucht hat und ein Austausch von Läppflüssigkeit an der Be
arbeitungsstelle erforderlich wird. Dank der Reduzierung der
Lüftvorgänge auf die unbedingt notwendige Anzahl wird unnö
tige Nebenzeit für das Lüften vermieden und der Bearbeitungs
fortschritt gegenüber einer Arbeitsweise mit regelmäßigem Lüf
ten gesteigert.The advantage of the invention is that the time consuming
ventilation processes can only be initiated when the Ultra
sound processing has slowed down in an unacceptable way.
This is a sign that the lapping liquid is ver
needs and an exchange of lapping liquid on the loading
job is required. Thanks to the reduction in
Ventilation to the absolutely necessary number becomes unnecessary
Avoid idle time for ventilation and processing
progress towards working with regular ventilation
increased.