DE1180863B - Verfahren zur Elektroerosion mit automatischer Steuerung bzw. Regelung der Erosionsarbeit - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: OQ&b· S

Deutsche KL:

Nummer: 1180 863

Aktenzeichen: G 32897 VIII d / 21 h

Anmeldetag: 9. August 1961

Auslegetag: 5. November 1964

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Elektroerosion mit automatischer Steuerung bzw. Regelung der Erosionsarbeit, insbesondere des Elektrodenvorschubes während der Elektroerosionsarbeit und des Elektrodenrücktransportes nach Arbeitsbeendigung, in Abhängigkeit von den elektrischen Größen im Erosionsspalt bzw. unter Verwendung von Endlagenschaltern und eines am Vorschub-Hauptschlitten angeordneten, mit gesondertem Antrieb ausgerüsteten Vorschub-Hilfsschlittens für die Elektrodeneinspannung.

Bei der elektroerosiven Werkstückbearbeitung treten unter anderem beispielsweise bei der Herstellung eines Schnittes in Material konstanter gleichbleibender Stärke Betriebsarten der Erosionsvorrichtung auf, bei denen die Elektrode eine Anzahl aufeinanderfolgender Hübe konstanter Amplitude auszuführen hat.

Bei einer bekannten Elektroerosionsvorrichtung erfolgt die Elektrodenhubbegrenzung durch die Verwendung von Endlagenschaltern für die automatische Vorschubeinrichtung, die den in seiner Geschwindigkeit veränderlichen Elektrodenverstelltrieb in seinen äußersten Stellungen anhalten, wobei eine Signallampe im Werkzeugkopf aufleuchtet. Eine andere bekannte Erosionsanlage verwendet in ihrer Vorschubeinrichtung einen fremderregten Nebenschlußmotor, der in Abhängigkeit von einem über einem Vorschaltwiderstand auftretenden Spannungsabfall die Bearbeitungselektrode entweder über ein Seil oder ein Zahnrad und eine Zahnstange verstellt.

Eine weitere bekannte Elektrodenvorschubregelung mit schrittweiser Verstellung in nur einer Vorschubrichtung erfolgt unter Verwendung eines Elektromagneten, der anspricht, wenn der mittlere Elektrodenabstand den vorgeschriebenen Wert überschreitet. Schließlich ist eine Elektroerosionsvorrichtung bekannt, bei der zusätzlich zu der Hauptvorschubeinrichtung eine an dieser angeordnete Hilfsvorschubeinrichtung vorgesehen ist, die noch eine gesonderte Elektrodenbewegung gegenüber dem Hauptvorschubschlitten durchführt und zur schnellen Beendigung von Kurzschlußlagen der Elektroden dient.

Da die Werkstoffabtragung durch elektroerosive Bearbeitungsverfahren auch mit einem Abbrand der Maschinenelektroden verbunden ist, besteht bei der Elektrodenhubbegrenzung die Schwierigkeit, daß sich durch die Endlagenschalter gegebene Elektroden-Werkstück-Lagenzuordnung mit zunehmendem Elektrodenabbrand ändert. Bei den bekannten Vorrichtungen muß deshalb entweder der Endlagenhub der Elektroden so groß gewählt werden, daß auch die

Verfahren zur Elektroerosion mit automatischer Steuerung bzw. Regelung der Erosionsarbeit

Anmelder:

General Motors Corporation, Detroit, Mich.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore und Dipl.-Ing. H. Gralfs,

Patentanwälte, Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Als Erfinder benannt:
Robert Francis Bentley, Pontiac, Mich.,
Roger Arnold Hack, Birmingham, Mich.,
Thomas Theron Stapleton, Clawson, Mich.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 10. August 1960 (48 766)

abgenutzte Elektrode von der Vorschubeinrichtung noch in die geforderte Stellung zum Werkstück gebracht werden kann, was einen größeren Arbeitszeitaufwand oder eine Komplizierung des Vorschubtriebes durch veränderliche Verstellgeschwindigkeiten bedeutet, oder es muß eine abbrandabhängige Endlagensteuerung vorgesehen werden.

Die Erfindung vermeidet das Nachstellen der Endlagenschalter bei Abnutzung der Elektrode bzw. eine die Abnutzung der Elektrode einschließende übersteigerte Hubbewegung mit dem dadurch veranlaßten zusätzlichen Arbeitszeitaufwand dadurch, daß vor jedem Erosionsarbeitsgang die Abnutzung der Elektrode automatisch geprüft und bei entsprechendem Abnutzungsgrad zu deren Kompensation eine auto-

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matische Nachstellung der Elektrode durch den Hilfsschlittenantrieb erfolgt. Der Schlitten enthält dabei als Antrieb zweckmäßig in an sich bekannter Weise eine Drehspule, die über eine Einwegkupplung mit einer Spindel verbunden ist.

Die Erfindung wird beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 einen schematischen Aufriß einer Elektroerosionsvorrichtung gemäß der Erfindung,

sobald die Elektrode einen vorbestimmten Abstand von dem Werkstück hat. Der Schalter 54 ist so angeordnet, daß, wenn die Elektrode so weit abgetragen ist, daß eine Neueinstellung erforderlich ist, der 5 Schalter schließt, kurz bevor der Elektrodenstrom zu fließen beginnt. Der Schalter 60 wird geschlossen, wenn der Hauptschlitten so weit bewegt worden ist, daß der Schnitt fertig ist.
Nach F i g. 6 umfaßt der elektrische Steuerkreis

Fig. 3 eine Draufsicht des Elektrodenkopfes mit bestimmten Teilen in einer Stellung,

F i g. 4 eine Draufsicht des Elektrodenkopfes mit dem gleichen Teil in einer anderen Stellung,

F i g. 5 einen Querschnitt nach Linie 5-5 in F i g. 2 und

F i g. 6 ein schematisches Schaltbild eines Steuerkreises für das Gerät.

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1, io für die Elektrodenabnutzungs-Kompensationsvorrichder den Elektrodenkopf darstellt, tung einen Energieversorgungskreis 48, einen Elek

trodenabnutzungskreis 50, einen Elektrodenvorschubkreis 46, einen Zyklusbeendigungskreis 44, einen Zeitverzögerungskreis 45 und einen Elektroden-15 ersetzungskreis 47. Der Energieversorgungskreis 48 liefert über ein Stromhalterelais 56 einen Impulsstrom an die Elektrode 28.

Der Elektrodenabnutzungskreis 50 umfaßt normalerweise geschlossene Relaiskontakte 58/4 und Nach Fig. 1 ist eine Elektrodenabnutzungs-Kom- 20 56,4, welche in Reihe mit dem Elektrodenabnutpensationsvorrichtung 10 in einem elektrischen Ent- zungsschalter 54 und einem Relais 52 liegen. Norladungserosionsgerät angeordnet. Ein Stellmotor 16 malerweise offene Relaiskontakte 52 A liegen parträgt einen Elektrodenvorschub-Hauptschlitten 15 allel zu den Kontakten 56,4 und dem Schalter 54, derart, daß er eine lineare Bewegung in Richtung so daß, wenn das Relais 52 erregt wird, die Kontakte der Achse der Elektrode 28 ausführen kann. Die 25 52 A geschlossen werden; dadurch werden der Schal-Kompensationsvorrichtung 10 umfaßt eine Leitspin- ter54 und die Kontakte 56/i überbrückt. In diesem del 14, welche durch Kopf-und Bodenhalterungen 17 Zustand arbeiten die Kontakte 52,4 als Halte- und 18 drehbar gelagert ist. Die Halterungen erstrek- kontakte für das Relais 52, wobei der Schalter 54 ken sich von dem Hauptschlitten 15 zur Seite. Eine und die Kontakte 56,4 unwirksam gemacht werden, über der Klammer 17 angebrachte Drehspule 20 ist 30 bis Kontakte 5SA geöffnet werden, um den Kreis zu zum Antrieb über eine Einwegkupplung 22 mit der unterbrechen. Wenn der Energieversorgungsstrom Spindel 14 verbunden. Ein Elektrodenhalter oder andererseits vor dem Schließen der Kontakte 52 A Elektrodenkopf 24 ist an einer an dem Hauptschiit- über das Relais 56 fließt, werden die Kontakte 56/4 ten 15 befestigten Führungsschiene 26 gleitend ange- geöffnet, so daß der Schalter 54 unwirksam wird, bracht. Der Elektrodenkopf 24 trägt eine Elektrode 35 Dadurch wird die Erregung des Relais 52 verhindert. 28, welche sich nach unten in Richtung auf das Der Schalter 54 ist relativ zu dem Hauptschlitten 15 Werkstück 29 erstreckt. so angeordnet, daß der Schalter 54 während des

Eine ausklinkbare Spindelmutter 30 wird nach den normalen Betriebes mit einer richtig eingestellten F i g. 2, 3 und 4 von dem Elektrodenkopf 24 ge- Elektrode nicht geschlossen wird bis zu dem Zeittragen. Sie ist zum Eingriff in die Spindel 14 durch 40 punkt, wo der Strom in dem Elektrodenkreis 48 zu eine Druckfeder 32 vorgespannt. Ein oben auf dem fließen begonnen hat. Wie oben beschrieben, hat das Elektrodenkopf 24 angelenkter Freigabehebel 35 Schließen des Schalters 54 dann keine Wirkung, weist einen Schlitz 34 auf, der einen Stift 37 auf der Wenn die Elektrode jedoch so weit abgenutzt sein Antriebsmutter 30 umgibt, so daß die Spindelmutter sollte, daß sie zum richtigen Arbeiten vorgeschoben beim Schwenken des Freigabehebels 35 auf Grund 45 werden müßte, schließt die Abwärtsbewegung des der Nockenwirkung des Schlitzes 34 auf den Stift 37 Hauptschlittens den Schalter 54, bevor die Elektrode aus dem Eingriff mit der Spindel 14 gelöst wird. in die Betriebsstellung gebracht wird und ein Strom

Die Elektrode 28 wird durch einen bei 38 ange- zu fließen beginnt. Unter diesen Umständen wird das lenkten Spannarm 36 relativ zu dem Elektrodenkopf Relais 52 erregt; es bleibt wegen der Betätigung der 24 fest eingeklemmt, so daß die Backen 40 und 41 50 Haltekontakte 52,4 bis zur Öffnung der Kontakte an dem Arm 36 bzw. eine Halterverlängerung 39 mit 58/4 erregt.

der Elektrode 28 in Eingriff kommen. Der Arm 36 ist Der Zyklusbeendigungskreis 44 enthält parallel

zur Klemmung der Elektrode durch eine Druckfeder und gemeinsam mit einem Zyklusbeendigungsschal-42 vorgespannt, welche oberhalb des Drehzapfens 38 ter 60 in Reihe geschaltete Relais 62 und 72; somit zwischen dem Kopf 24 und dem Arm 36 liegt. Die 55 wird eine Betätigung der Relais ermöglicht, wenn der Elektrode kann dann zwecks Ersetzung einfach da- Schalter 60 geschlossen ist, nachdem der Schnitt

durch das Werkstück 29 fertig ist.

Der Elektrodenvorschubkreis 46 umfaßt einen Zweiweg-Gleichrichter, um eine Gleichspannung für 60 die Drehspule 20 zu erzeugen. Die Spule 20 ist in Reihe mit normalerweise offenen Relaiskontakten 52 b und 62 a geschaltet. Eine Diode 66 liegt parallel zu der Drehspule 20, um eine Lichtbogenbildung an den Kontakten 52 b und 62 a zu unterdrücken. Wenn

festigten Schaltnocken 54' und 60' in Eingriff zu 65 das Relais 52, wie oben beschrieben, erregt wird, kommen. Wenn der Hauptschlitten abwärts bewegt schließen die Kontakte 52b; wenn das Relais 62 wird, um in dem Werkstück einen neuen Schnitt erregt ist, schließen die Kontakte 62 a. In diesem herzustellen, beginnt der Elektrodenstrom zu fließen, Zustand wird die Drehspule 20 erregt.

durch entfernt werden, daß der Spannarm 36 in der Nähe der Feder 42 niedergedrückt wird, wodurch der Arm 36 geschwenkt und die Spannung der Backen 40 und 41 gelöst wird.

An einer bezüglich des Stellmotors 16 feststehenden Halterung angebrachte Schalter 54 und 60 besitzen Arme, die sich auf den Hauptschlitten 15 zu erstrecken, um mit an dem Hauptschlitten 15 be-

Um zu verhindern, daß die Drehspule 20 abgeschaltet wird, bevor sie eine vorbestimmte Bewegung zurückgelegt hat, ist der Zeitverzögerungskreis 45 vorgesehen. In diesem Kreis liegt ein Zeitrelais 58 in Reihe mit einer Gasentladungsröhre 70, welche so geschaltet ist, daß während des Zeitraumes, in dem das Zyklusbeendigungsrelais 72 abgeschaltet ist und die Kontakte 72 A geschlossen sind, die Gleichspannungsquelle einen Kondensator 74 negativ auflädt, der mit dem Gitter der Gasentladungsröhre verbunden ist. Wenn jedoch der Zyklusbeendigungsschalter 60 geschlossen ist, wird das Zyklusbeendigungsrelais 72 erregt und die Kontakte 72 A öffnen. Darauf kann die Ladung des Kondensators 74 über ein Potentiometer 76 abfließen, bis eine vorbestimmte Zeit verflössen ist und die Gittervorspannung der Gasentladungsröhre 70 einen Wert erreicht, bei dem die Gasentladungsröhre 70 leitend wird und ein Strom zur Erregung des Zeitrelais 58 fließt. Das Potentiometer 76 ist einstellbar, um die Entladungszeit des so Kondensators 74 verändern zu können, wodurch eine Möglichkeit zur Einstellung der Zeitverzögerung besteht.

Wenn das Relais 58 erregt wird, werden die normalerweise geschlossenen Kontakte SSA in dem Elektrodenabnutzungskreis 50 geöffnet; dadurch fällt das Elektrodenabnutzungsrelais 52 ab, und die Kontakte 52 b in dem Elektrodenvorschubkreis 46 öffnen ihrerseits. Die Drehspule 20 dreht sich dann auf Grund ihrer inneren Spannung in die Anfangsstellung zurück.

Ein »Elektrodenersetzungs «-Schalter 78 ist bezüglich des Stellmotors 16 feststehend angebracht. Er besitzt einen Arm, der sich in den Weg eines Nockens 78' erstreckt, welcher auf dem Elektrodenkopf 24 angebracht ist. Wenn die Elektrode nahezu vollständig verbraucht ist und der Elektrodenkopf 24 sich in seine tiefste Stellung bewegt hat, bewirkt der Nocken 78' die Schließung des Schalters 78. Die Schließung des Schalters 78 in dem »Elektrodenersetzungs «-Kreis 47 bewirkt die Einschaltung einer Warnlampe 80.

Im Betrieb wird der Stellmotor 16 durch einen nicht dargestellten Steuerkreis betätigt, um den Hauptschlitten 15 und damit die Elektrode 28 auf das Werkstück 29 zu senken, die Elektrode während des Schlittens in einem vorherbestimmten Abstand von dem Werkstück zu halten und den Hauptschlitten 15 und die Elektrode 28 aus der Betriebsstellung zurückzuziehen, wenn der Schnitt fertig ist. Während des oben beschriebenen normalen Betriebes fließt der Elektrodenstrom über das Relais 56, bevor der Elektrodenabnutzungsschalter 54 geschlossen und die Elektrodenabnutzungs-Kornpensationseinrichtung unwirksam ist. Nach mehreren Schnitten wird die Elektrode auf Grund der Abtragung graduell verkürzt; darauf bewegt sich der Hauptschlitten 15 weiter abwärts als normal, bevor der Elektrodenstrom zu fließen beginnen kann. Wenn das geschieht, wird der Elektrodenabnutzungsschalter 54 geschlossen, bevor der Elektrodenstrom zu fließen beginnt. Wie oben beschrieben, wird der Kreis so beeinflußt, daß die Drehspule 20 erregt wird, nachdem der Schnitt fertig ist, was durch Schließung des Zyklusbeendigungsschalters 60 bestimmt ist. Wenn die Drehspule erregt ist, dreht sich die Spindel 14 um die gleiche Anzahl von Graden wie die Spule 20; dadurch wird der Elektrodenkopf um einen vorbestimmten Betrag abwärts bewegt. Der Betrag der Abwärtsbewegung wird durch die Steigung der Spindel 14 und durch den Betrag des Drehwinkels der Drehspule 20 bestimmt. Wenn die Spule 20 abgeschaltet wird und sich auf Grund ihrer Vorspannung in ihre Anfangslage zurückdreht, wird die Spindel wegen der Unterbrechung durch die Einwegkupplung 22 nicht beeinflußt. Die Elektrode ist darm in der richtigen Lage für eine weitere Reihe von Arbeitsgängen, bis sie wieder verkürzt ist und die Kompensationseinrichtung erneut in Betrieb gesetzt wird.

Wenn die Elektrode ersetzt werden soll, wird der Hebel 35 an dem Elektrodenkopf gedreht, um die Spindelmutter von der Spindel 14 zu lösen. Der Elektrodenkopf wird dann von Hand in eine neue, gewöhnlich in die höchste Stellung gehoben, so daß eine Elektrode mit der vollen Länge eingesetzt werden kann. Wie oben beschrieben, ist es zur Ersetzung der Elektrode 28 nur erforderlich, den Spannarm 36 gegen die Spannung der Feder 42 zu schwenken, wobei sich die Backen 40 und 41 öffnen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Elektroerosion mit automatischer Steuerung bzw. Regelung der Erosionsarbeit, insbesondere des Elektrodenvorschubes während der Elektroerosionsarbeit und des Elektrodenrücktransportes nach Arbeitsbeendigung, in Abhängigkeit von den elektrischen Größen im Erosionsspalt bzw. unter Verwendung von Endlagenschaltern und eines am Vorschub-Hauptschlitten angeordneten, mit gesondertem Antrieb ausgerüsteten Vorschub-Hilfsschlittens für die Elektrodeneinspannung, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Erosionsarbeitsgang die Abnutzung der Elektrode (28) automatisch geprüft und bei entsprechendem Abnutzungsgrad zu deren Kompensation eine automatische Nachstellung der Elektrode (28) durch den Hilfsschlittenantrieb (10, 20, 22, 24) erfolgt.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem schrittweise nur in Vorwärtsrichtung verstellenden Spindelantrieb für den Elektrodenkopf, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine elektromagnetische Drehspule (20) als Antrieb vorgesehen ist, und daß diese über eine Einwegkupplung (22) mit der Spindel (14) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Schnellverschiebung des Elektrodenkopfes (24) von Hand die in ihm befindliche Spindelmutter (30) ausklinkbar ausgeführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Vorschub-Hauptschlitten (15) zwei verstellbare Schaltnocken (54', 60') für zwei Schalter (54, 60) angeordnet sind, von denen der eine Schalter (60) in an sich bekannter Weise ein Endlagenschalter für die Vorschubumschaltung bei Arbeitsende ist, während der andere Schalter (54) zwecks Kompensation der Elektrodenabnutzung (28) zur Betätigung des mit einer Zeitverzögerungseinrichtung (70, 74, 76) versehenen Vorschub-Hilfs-

Schlittenantriebes (20, 22, 24) dient, und weiterhin dadurch, daß ein Schalter (78), betätigt durch einen Schaltnocken (78') am Elektrodenkopf (24), für die Ausschaltung der Erosionsmaschine bei endgültig verbrauchter Elektrode (28) vorhanden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr, 1062 361;
»Schriftenreihe des Verlages Technik«, VEB-Verl. Technik Berlin 1954, »SVT-Band 177«, S. 26 bis 28 und 52 bis 54, ferner »SVT-Band 186«, S. 21/22 und 32/33.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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