DE3530783A1

DE3530783A1 - Kombinierte anlage fuer die elektroerosion mittels draht und werkzeug

Info

Publication number: DE3530783A1
Application number: DE19853530783
Authority: DE
Inventors: Michel Valleiry Vuichard
Original assignee: Agie Charmilles New Technologies SA
Current assignee: Agie Charmilles New Technologies SA
Priority date: 1984-09-11
Filing date: 1985-08-28
Publication date: 1986-03-20
Also published as: JPS6171926A; US4725704A; CH659605A5

Description

Charmilles Technologies S.A. Geneve (Schweiz)

Kombinierte Anlage für die Elektroerosion mittels Draht und Werkzeug

Dr. LP/dp 43 570 a

7.8.1985

Kombinierte Anlage für die Elektroerosion mittels Draht und Werkzeug

Unter den verschiedenen möglichen Bearbeitungsverfahren durch Elektroerosion nimmt das Schneiden dadurch einen als Elektrode wirkenden Draht eine immer wichtigere Stellung ein, im Vergleich zur Bearbeitung mittels eines geformten Werkzeuges. Diese Verschiebung ist im wesentlichen dadurch bedingt, dass die Verwendung eines ablaufenden, und daher immer erneuerten, Drahtes zu bescheidenem Preis ein immer gleichbleibendes Schneidwerkzeug liefert, dessen Abnützung die Präzision der Bearbeitung in keiner Weise beeinflusst. Im Gegensatz dazu verlangt die Bearbeitung durch Absenken ein teures Werkzeug, welches zudem periodisch erneuert oder nachbearbeitet werden muss, und zwar wegen seiner unvermeidlichen Abnützung, welche in jedem Fall die Präzision der Bearbeitung herabsetzt, unabhängig davon, welche Gegenmassnahmen man trifft. Daher die Tendenz, das Schneidverfahren überall anzuwenden wo dies möglich erscheint, was natürlich eine Einschränkung auf die so herstellbaren Formen bedingt. Es ist nun so, dass eine grosse Anzahl herzustellender Formen wirtschaftlieh dadurch realisiert werden könnten, indem man zuerst mittels eines Drahtes schneidet und danach eine Zusatzbearbeitung durch Absenken durchführt, welche an bestimmten Stellen besondere Formen erzeugt, insbesondere Vertiefungen, die nicht mit einem Schneiddraht erzeugt werden können. Da die für das Absenken notwendigen Werkzeuge oft selbst durch Schneiden mittels eines Drahtes hergestellt werden können, kann eine grosse Anzahl von Verarbeitungsvorgängen, inklusive der Herstellung dazu notwendiger Werkzeuge, mittels zweier elektroerodierender Maschinen durchgeführt werden, von denen die eine eingerichtet, um das Schneiden mit einem Schneiddraht durchzuführen und sowohl der Herstellung von Absenkwerkzeugen wie dem Aus-

schneiden von Rohlingen mittels eines Drahtes dient, während die andere für das Bearbeiten durch Elektroerosion

mittels Absenken eines Werkzeuges eingerichtet ist und der Endverarbeitung von auf der ersten Anlage ausgeschnittenen Rohlingen dient, wobei die dafür notwendigen Absenkwerkzeuge ebenfalls auf jener ersten Anlage hergestellt werden können.

Nun ist eines der kostspieligsten Teile einer hochpräzisen Bearbeitungsmaschine - sei sie nun für das Ausschneiden oder das Absenken vorgesehen - der Mechanismus, welcher gesteuerte und hochpräzise Verschiebungen des Drahtes oder des Werkzeuges bezüglich des zu bearbeitenden Teiles bewirkt. Daher wäre es für gewisse Anwendungen nützlich, dieselbe mechanische Anlage für die Ver-Schiebungen benützen zu können, welche bei jeder der drei genannten Bearbeitungsarten notwendig sind: Herstellung der Stempel für das Absenken, Ausschneiden von Rohlingen, und Fertigung dieser Rohlinge durch Absenken.

Dieses Ziel kann durch die Erfindung erreicht werden, welche wie in den Ansprüchen angegeben definiert ist. Sie ermöglicht es, die drei erwähnten Bearbeitungsarten durchzuführen, indem man nur ein und dieselbe mechanische Einheit benützt, um die für sämtliche Bearbeitungen notwendigen Bewegungen zu erzeugen. Da heutzutage zudem die Bearbeitung meist durch mikrocomputerartige Vorrichtungen gesteuert wird, kann diese Vorrichtung für alle Bearbeitungen dieselbe bleiben, wobei nur das Programm je nach der Verwendungsart geändert wird. Die Verwendung ein und derselben Anlage, welche nur eine mechanische Einheit zum Erzeugen von Bewegungen und eine einzige Steuervorrichtung aufweist, führt zu beträchlichen Einsparungen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und mit Hilfe der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles, und

Fig. 2 die schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung.

In der Figur 1 bezeichnet die Ziffer 1 eine Wanne, in welcher die Elektroeorion stattfindet, und welche in zwei zueinander senkrechten Richtungen X (parallel zur Zeichnung) und Y (senkrecht zum Zeichnungsblatt) bezüglich eines Sockels 9 bewegt werden kann, und zwar mittels eines Kreuztisches 2, auf welchem die Wanne 1 ruht. Die Bewegungen in der X- und Y-Richtung werden mittels Motore 3 und 4 erzeugt, welche durch (nicht dargestellte) elektrische Steuervorrichtungen gesteuert werden.

Das zu bearbeitende Werkstück 5 wird durch eine Zange 6 in einer festen Lage bezüglich des beweglichen Teiles des Kreuztisches 2 gehalten. Die Zange 6 kann um eine zum Kreuztisch parallele Achse A drehbar sein, wobei diese Drehung bezüglich eines ersten Trägers 11 stattfindet, welcher selbst in der Wanne fixiert ist. Es ist also der Träger 11 unbeweglich in bezug auf den Oberteil des Kreuztisches 2. Ein Schneiddraht 7 läuft zwischen zwei Führungen 8 ab, zwischen denen er aufgespannt ist und welche an einem zweiten (nicht dargestellten) Träger fixiert sind, wobei dieser zweite Träger fest mit dem Sockel 9 der Anlage verbunden ist. Dieser zweite, die beiden Führungen 8 tragende Träger kann um eine Achse A„ schwenkbar sein, welche senkrecht zur Achse A- und parallel zum Kreuztisch ist. Dadurch kann man fallweise alle möglichen gegenseitigen Neigungen zwischen dem Draht 7 und dem zu bearbeitenden Werkstück erhalten. Die Drehungen um die Achsen A und A ebenso wie die Verschiebungen längs der Achsen X und Y werden auf übliche Weise durch (nicht dargestellte) elektronische Schaltungen gesteuert und man sieht, dass die bisher beschriebenen Teile es gestatten, das Werkzeug 5 durch Elektroerosion mittels des als Elektrode wirkenden Schneiddrahtes 7 auf herkömmliche Weise zu bearbeiten.

Eine bezüglich des Oberteiles des Kreuztisches 2 unbewegliche Kupplungszange 13 trägt auf lösbare Weise und

über ein komplementäres Organ 20,mit welchem sie verriegelt werden kann, einen dritten Träger 14, an welchem ein Absenkwerkzeug 15 befestigt ist. Zwischen diesem Werkzeug und dem dritten Träger 14 kann ein Drehkopf 16 vorgesehen sein, welcher die Drehung des Werkzeuges 15 bezüglich des Sockels gestattet, und zwar um die zur Achse A₁ parallele Achse B,. In der in der Figur 1 dargestellten Stellung, d.h. wenn der Träger 14 mit der Kupplungszange 13 verriegelt ist, verschieben die Bewegungen des Tisches 2 in den Richtungen X und Y das Werkzeug 15 bezüglich des Drahtes 8 und gestatten es,dermassen Ersteres mit Letzterem zu schneiden. Man kann dergestalt ein Werkzeug ganz oder teilweise durch Schneiden mit dem Draht herstellen.

Natürlich gibt es viele bekannte Arten, um dem Draht 7 alle wünschbaren Neigungen bezüglich des Werkstückes 5 zu geben. Letzteres kann beispielsweise durch die Zange 6 festgehalten werden, während ein (nicht dargestellter) Kreuzschlitten u-v, welcher an einer Stütze befestigt ist, die auf dem Sockel 9 ruht, die obere Führung trägt und sie in einer Weise verschieben kann, welche den Faden in beliebiger Richtung neigt, ohne dass dafür Drehungen um die erwähnten Achsen A. und A„ notwendig wären. Sofern die gewünschten Neigungen des.Schneiddrahtes klei ner als ein bestimmter Wert sind, kann diese Lösung wirtschaftlicher sein als die Verwendung der Achse A, und A„.

Ein Gehäuse 17 ist bezüglich des Sockels 9 fixiert und trägt eine zweite Kupplungszange 18, wobei diese in der zum Kreuztisch 2 normalen Richtung Z vertikal verschiebbar ist. Diese zweite Kupplungszange kann mit einem komplementären Organ 19 des Trägers 14 zusammengekuppelt werden. In der in der Figur 1 dargestellten Lage gestattet eine Abwärtsbewegung der zweiten Kupplungszange 18 diese in Eingriff mit dem Organ 19 zu bringen. Nach dem gegenseitigen Verriegeln dieser beiden Organe und dem Entriegeln der ersten Zange 13, kann die zweite Zange 18 nach oben zurückgezogen werden, um den Träger 14 aus der

* Obersten Zange zu lösen. Danach kann die Kupplungszange 18 bezüglich der Stütze 17, und damit bezüglich des Sockels 9, fixiert werden. In diesem Zustand werden Bewegungen des Tisches in X-oder Y-Richtung Relativbewegungen des Werkzeuges 15 bezüglich des Werkstückes 5 bewirken, so dass letzteres durch Absenken erodiert werden kann, und zwar unter Verwendung desselben Kreuztisches 2, welcher für das Schneiden des Werkstückes mittels des Drahtes 7, sowie auch für das Schneiden des Werkzeuges 15 durch diesen Draht verwendet wird.

In dem verhältnismässig häufigen Fall, wo das durch den Draht 7 zu bearbeitende Werkzeug ein Stempel oder eine Senkform ist, die dadurch erhalten wird, dass eine Platte mittels des Drahtes ausgeschnitten wird, kann es von Interesse sein, die zu bearbeitende Platte so zu fixieren, dass sie um zwei zueinander orthogonale Achsen schwenkbar ist, welche zu den Achsen A bzw. A der Figur 1 parallel sind- Um diese Figur nicht zu überlasten und weil die Trägerelemente für eine solche Befestigung dem Fachmann geläufig sind, sind sie auf der Zeichnung nicht dargestellt, aber es ist ohne weiteres ersichtlich, dass solche Trägerelemente in der Wanne 1 vorgesehen sein könnten, anstelle, oder zusätzlich zum Träger 11.

Es ist klar, dass wenn ein bestimmtes Werkzeug nicht allein durch Schneiden mit einem Draht hergestellt werden kann, es möglich ist, dieses Werkzeug durch Absenken zu formen, sei es indem man das Werkzeug auf dem Werkzeugträger 14 belässt und ein anderes, zu seiner Bearbeitung verwendete, Werkzeug auf dem Träger 11 befestigt, sei es indem man die Lagen dieser beiden Werkzeuge vertauscht. Ebenso ist es klar, dass alle hier erwähnten Verschiebungen und Drehungen in aller Regel durch elektrische oder elektronische Steuerkreise sowie durch bekannte, üblicherweise für diesen Zweck verwendete Programme gesteuert werden, so dass sich ihre Beschreibung hier erübrigt.

Die Figur 2 zeigt schematisch das Prinzip einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Mittel um den Träger 14 des Stempels 15 wahlweise mit zwei anderen Trägern zu verbinden ziemlich verschieden von denjenigen der Figur 1 sind.

Soweit vorhanden, werden in der Figur 2 Organe, welche eine analoge Funktion zu Organen der Figur 1 haben, mit derselben Referenzzahl wie letztere bezeichnet, und die hier folgenden Bemerkungen beschränken sich auf die Klarstellung der wesentlichen Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen.

In der Ausführung der Figur 2 ist der zum Tragen des Werkzeuges vorgesehene dritte Träger 14 an einer Führungsstange 22 befestigt, welche Bezüglich eines Schlittens 23 vertikal beweglich ist, d.h. in einer zu den Bewegungsrichtungen des Kreuztisches 2 senkrechten Richtung. Der Schlitten 23 kann mittels zweier weiteren Schlitten 25 und 26 bezüglich einer Schiene 24 bewegt werden, die unbeweglich bezüglich des Sockels 9 der Anlage ist. Die Schlitten 25 und 26 stellen somit einen Kreuzschlitten dar, dessen Bewegungsrichtungen parallel zu denjenigen des Kreuztisches 2 sind. Der Träger 14 ist ausgebildet, um mit einem komplementären Kupplungsorgan 27 in Eingriff zu kommen, auf ähnliche Weise wie die Teile 13 und 20 der Figur 1 in gegenseitigen Eingriff kommen. Des weiteren können die Bewegungen des Schlittens 23 durch Bremsen 28 und in beiden Richtungen blockiert werden, wenn der Träger ausgekuppelt ist, um eine Bearbeitung des Werkstückes 5 durch das Werkzeug 15 zu ermöglichen. Falls das Werkzeug 15 durch den Draht 7 bearbeitet werden soll, wird der Träger 14 mittels des komplementären Organes 27 an der Wanne fixiert, und die Bremsen 28 und 29 werden ausser Betrieb gesetzt, um eine Steuerung der Bewegungen des Werkzeuges 15 unter den Einwirkungen der Motore 3 und 4 zu gestatten.

In diesem Fall wird, wie im vorhergehenden Beispiel, die Präzision der Bearbeitung ausschliesslich von der Präzi-

sion des Kreuztisches 2 abhängen. Um alle wünschbaren Freiheitsgrade zu erhalten, enthält diese Ausführungsform zusätzlich die gleichen Rotationsachsen A₁, A„ und B₁, wie die in Figur 1 gezeigte Ausführung.

Man könnte die Bewegungen des Schlittens 23 auch durch (nicht dargestellte) Servomotore steuern, welche während der Bearbeitung des Werkstückes 5 durch das Werkzeug 15 anstatt der Motore 3 und 4 durch die digitale Steuerung gesteuert würden. In diesem Falle könnte man auf die Kupplungsorgane 14 und 27 verzichten.

Es wäre auch möglich, die vertikale Bewegung des Trägers 14 in den Figuren 1 und 2 durch einen Servomotor zu steuern, um bei der Bearbeitung des Werkstückes 5 durch das Werkzeug 15 über einen weiteren Freiheitsgrad zu verfügen.

Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Führungen 8 des Drahtes unbeweglich, und es wird die das Werkstück tragende Wanne 1 in zwei Richtungen, bewegt. Man könnte die Erfindung auch mit einer anderen Anordnung verwenden, beispielsweise indem man-den Draht und das Werkstück in der einen resp. in der anderen dieser beiden Richtungen bewegt, oder indem man ausschliesslich den Draht in beiden Richtungen bewegt.

Die mittels der Achsen A und A erhaltene Neigung des Drahtes bezüglich des Werkstückes könnte auch dadurch erhalten werden, dass man eine der Führungen 8 bezüglich der anderen verschiebt.

Des weiteren könnte das Kupplungsorgan 18 der Figur 1 mit einem (nicht dargestellten) Servomotor verbunden sein, der vorgesehen ist, um die obere der Führungen 8 vertikal zu bewegen, so dass der Abstand zwischen den beiden Führungen 8 an die vertikale Ausdehnung des Werkstückes 5 angepasst werden kann. Es könnte dann dieser Servomotor auch bei der Bearbeitung des Werkstückes 5 durch das Werkzeug 15 verwendet werden, sofern die Organe 18 und 19 in gegenseitigem Eingriff und verriegelt sind.

MA-

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Claims

Patentansprüche

1. Anlage für eine Materialbearbeitung durch Elektroerosion, mit einem ersten Träger für das zu bearbeitende Werkstück, mit einem zweiten Träger, der ein Paar von Führungsorganen trägt, über welche ein als Bearbeitungselektrode wirkender Draht abläuft, und mit einem mit Fortbewegungsmitteln versehenen Mechanismus, der eingerichtet ist, um die Träger parallel zu einer Bearbeitungsebene so zu bewegen, wie es das Schneiden des Werkstückes mittels des Drahtes erfordert, gekennzeichnet durch einen als Werkzeugträger ausgebildeten dritten Träger, welcher eingerichtet ist, um wahlweise gesteuerte Relativbewegungen in bezug auf den einen oder anderen der beiden ersten Träger auszuführen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Träger eingerichtet ist, um wahlweise bezüglich des ersten oder zweiten Trägers fixiert werden zu können.

3. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Antriebsmittel zur Erzeugung einer Drehbewegung mindestens einer der Träger um eine zur Bearbeitungsebene parallele Drehachse.

4. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Antriebsmittel zur Erzeugung einer Bewegung des dritten Trägers bezüglich mindestens einem der beiden anderen Träger längs einer geradlinigen, zur

Dr.

LP/dp 43 570 a

7.8.1985

Bearbeitungsebene senkrechten Achse.

5. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Träger mit dem zweiten durch zwei Führungen, welche eine freie gegenseitige Bewegung dieser beiden Teile parallel zur Bearbeitungsebene erlauben, verbunden ist, wobei die Führungen mit Bremsen zum Verhindern e.'.ner solchen Bewegung versehen sind, sowie durch eine Kupplungseinheit, um den dritten Träger bezüglich des ersten zu.fixieren, derart, dass jener die Relationsbewegungen des letzteren bezüglich des zweiten Trägers mitmacht, wenn die Bremsen gelöst sind.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus einen Kreuztisch aufweist und dass die Führungen angeordnet sind, um zu den Bewegungs-Achsen dieses Tisches parallele Verschiebungen auszuführen.

7. Anlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine digitale Steuerung, welche eingerichtet ist, um aufeinanderfolgende, mittels Elektroerosion durchgeführte Arbeitsgänge zu steuern, welche eine relative Bewegung einer der Träger bezüglich mindestens einem der beiden anderen, gefolgt von einer Relativbewegung der letzteren gegeneinander, verlangen.