DE2644369C3

DE2644369C3 - Halterung für Drahtelektroden von Funkenerosionsmaschinen

Info

Publication number: DE2644369C3
Application number: DE19762644369
Authority: DE
Inventors: Werner 6901 Nussloch Filsinger
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1976-10-01
Filing date: 1976-10-01
Publication date: 1981-04-16
Also published as: FR2366094B1; IT1090178B; DE2644369B2; GB1553009A; DE2644369A1; ES461860A1; CH627391A5; BR7706548A; FR2366094A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung für Drahtelektroden von Funkenerosionsmaschinen mit einem Einspannbügel zur Lagerung der Drahtelektrode zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten Bügelschenkeln, bei der der Einspannbügel mit einem Lagerteil in einer Ebene entlang einer Bahn nach zwei Koordinaten beweglich und an dem Lagerteil um einen zwischen den Bügelschenkeln gelegenen Drehpunkt auf der Drahilängsachse auf einem Kegelmantel drehbar und über einen Exzenter motorisch verstellbar gelagert ist.

Zur funkenerosiven Herstellung von Stanzformen ist es erforderlich, aus einer Metallplatte eine Ausnehmung derart herauszuschneiden, daß die Schneidkante, die durch die drahtförmige Erodierelektrode gegeben ist, gegen die Plattenebene einen von 90° verschiedenen Winkel einschließt, dessen Neigung den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend wählbar sein soll.

Zur Herstellung solcher Schnittformen ist es bekannt, den Erodierdraht, der an dem in einer Ebene entlang einer vorgegebenen Bahn verstellbaren Lagerteil befestigt ist, an dem Lagerteil einseitig in ortsfester Anordnung zu lagern und den anderen Lagerpunkt, der im Abstand von der ortsfesten Lagerung befindlich ist, auf einer Kreisbahn beweglich zu lagern, so daß der Erodierdraht quer zu seiner Längserstreckung entlang einer Kurvenbahn und unabhängig von dieser Bewegung auch auf einem Kegelmantel beweglich ist. Die Bewegung auf dem Kegelmantel wird mittels eines Stellmotors derart gesteuert, daß die Erodierelektrode beim Schneiden der Metallplatte stets eine feste Neigung von z. B. 25 Bogenrainuten gegen die Plattenebene aufweist Durch Verstellen des zweiten Lagerpunktes der Erodiereiektrode auf der Kreisbahn läßt sich die Neigung abhängig von der Bewegung des Erodierdrahtes entlang der Erodierkurve exakt einhalten.

ίο Es ist auch bekannt, beide Lagerpunkte auf einer Kreisbahn beweglich zu lagern, so daß die Spitze des Kegelmantels in der Mitte der Werkstückdicke oder an einer anderen gewünschten Stelle zu liegen kommt

Auch ist es bekannt den Erodierdraht in einer Aufhängung, die entlang der Kurve beweglich gelagert ist, mit ihren beiden Einspannpunkten in einem kardanischen Lager derart zu lagern, daß die Erodierelektrode um einen Punkt ihrer Längsausdehnung, der zwischen den beiden Einspannstellen gelegen ist auf einem Kegelmantel beweglich ist. Diese Anordnung weist den Vorzug auf, daß die Kegelmantelbewegung der Erodierelektrode um einen Punkt erfolgt, der von allen Seiten frei zugänglich ist, wodurch dieser Drehpunkt mit der Oberfläche eines zu schneidenden Werkstücks zusammengelegt und damit ein entsprechendes kegliges Profil geschnitten werden kann (DE-OS 24 13 627).

Die bekannten Halterungen diesel letztgenannten Art weisen jedoch den Nachteil auf, daß die kardanische Lagerung des Lagerbügels für die Erodierelektrode, die nach Art eines Kardans ausgebildet ist, zu unbequemen Abmessungen der kardanischen Lagerung und der zugehörigen Lager führt; denn die beweglichen Massen der Halterung verlangen eine exakte Führung und Abstützung des Kardanlagers.

Ls ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, die kardanische Lagerung durch eine an den Halterungsbügel angreifende Lagerentlastung in Form einer Führung zu ergänzen, die einen Teil der Massen, die zu führen sind, aufnimmt.

Ferner ist eine Vorrichtung zum Erodieren von konischen Lochungen in Werkstücken vorgeschlagen worden (DE-OS 25 22 188), bei der ein Werkzeughalter über ein kreisbogenförmiges Lager an einem Schlitten und dieser über ein gleichartiges, jedoch um 90° versetztes kreisbogenförmiges Lager in einem Aufnahmegehäuse schwenkbeweglich und über einen Exzenter verstellbar befestigt sind. In dieser Verrichtung führen beim Umlauf des Exzenters der Werkzeughalter und der Schlitten gemeinsam eine kombinierte Pendel-Taumelbewegung aus, wodurch das Erodierwerkzeug allseilig einstellbar begrenzte Kippbewegungen gegenüber dem feststehenden Werkstück tätigt und so einen konischen Abbrand am Werkstück erzeugt.

Die Erfindung bezweckt demgegenüber eine Verbesserung von Halterungen der eingangs näher bezeichneten Bauart zum Zweck einer einwandfreien Führung des Halterungsbügels auf der Fläche eines Kegelmantels. Zudem soll eine einfache und zweckmäßige, dabei robuste Konstruktion angegeben werden, die bei hoher Präzision der Bewegung ein einfaches tragendes Lager besitzt, das die Verstellung der Drahtelektrode auf dem Kegelmantel zuläßt.

Der Erfindung entsprechend wird dazu eine in einer Ebene entlang einer Bahn nach zwei Koordinaten verstellbare Halterung der eingangs näher bezeichneten Art vorgeschlagen, die sich dadurch kennzeichnet, daß der Einspannbügel über ein kreisbogenförmiges Lager,

dessen Drehachse die Drahtelektrode in dem Punkt, der die Spitze des Kegelmantels darstellt, rechtwinkelig schneidet, an einem beweglichen Kupplungsstück und das Kupplungsstück über ein gleichartiges Lager, das gegen das erste um 90° versetzt und in der gleichen Höhe angeordnet ist, an dem Lagerteil beweglich befestigt ist und daß der auf dem Lagerteil angeordnete Antriebsmotor über den Exzenter und ein Hilfskardangelenk mit dem Einspannbügel in Antriebsverbindung steht ίο

In dieser Ausbildung übernimmt das vorgesehene Hilfskardangelenk lediglich die Antriebsverbindung zwischen dem Antriebsmotor für die Bewegung der Drahtelektrode auf dem Kegelmantel und dem Einspannbügel der Halterung, ohne tragende Funktionen aufzuweisen.

Die Anordnung ist dabei bevorzugt derart getroffen, daß der Exzenterhub der Exzenterverbindung zur Wahl der Öffnung des Kegelmantels, auf dem die Drahtelektrode beweglich ist, einstellbar ist.

Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt in einer snhematischen Seitenansicht einen Teil einer an sich bekannten Funkenerosionsmaschine mit der erfindungsgemäßen Halterung.

Fig. 2 zeigt eine teilweise Schnittdarstellung der Anordnung nach F i g. 1.

F i g. 3 zeigt ein Einzelteil der Anordnung nach F i g. 2.

Fig.4 zeigt ein Bauteil nach der Darstellung der F i g. 2 in Draufsicht.

F i g. 1 zeigt ein auf einem Kreuzschlitten 2 nach zwei Koordinaten verstellbar gelagertes Gefäß 1 zur Aufnahme einer dielektrischen Flüssigkeit 3, einer Werkstückhalterung 4 und eines in der Flüssigkeit 3 angeordneten in der Halterung 4 gelagerten metallenen Werkstücks 5 in Form einer Platte, die funkenerosiv zu bearbeiten ist.

In einem (nicht näher dargestellten) Maschinenständer 6 der Maschine ist in einem Kugelgelenk 7 ein zweiarmiger Hebel 8 gelagert. Das nicht weiter dargestellte freie Ende des Hebels 8 steht mit einer Abtastvorrichtung in Verbindung, die eine ebene Zeichnungsvorlage entlang einer Kurve abtastet. Entsprechend der Abtastbewegung des freien Endes des Hebelarms 8 wird der Hebelarm 8' bewegt, der über ein in einer Führung 9 angeordnetes Gestänge 10 die der Erfindung entsprechende Halterung 11 trägt. Diese ist an dem Gestänge 10 durch Schraubverbindungen lösbar befestigt und rpit dem Gestänge in einer senkrecht zur Darstellungsebene verlaufenden Ebene x' nach zwei Koordinaten entsprechend der Steuerbewegung des Hebels 8 verstellbar.

Die Halterung 11 trägt eine drahiförmige Erodierelektrode 12, die an deti Schenkeln 13 und 14 eines U-förmigen Halterungsbügels 15 eingespannt ist. Die Elektrode 12 ist mit einem Pol einer Gleichstromimpulsquelle verbunden, deren zweiter Pol in bekannter Weise mit dem Werkstück 5 in Verbindung steht, so daß zwischen der Elektrode 12 und dem Werkstück 5 elektrische Funken übergehen.

Die Erodierelektrode 12 w^:-d einer Drahtvorratsrolle 16 entnommen und über Z.· isUienrollen 17 und 18 einer Aufwickelrolle 19 zugeführt, auf die sie mittels eines Elektromotors 2OA mit vorgebbarer Geschwindigkeit aufgewickelt wird, so daß sich die Elektrode 12 im Bereich des Arbeitsspalt.'; 12, 5 ständig erneuert. Der Bügel 15 weist im Bereich des Arbeitsspalts 5, 12 einen Ansatz \9>A auf, der der Führung des Drahts 12 in der unmittelbaren Umgebung des Werkstücks 5 und der Stromzuführung zum Draht dient Der Bügel 15 ist als Bestandteil der Halterung 11 mit dieser in der *'-Ebene quer zur Längsrichtung des Drahtes 12 verstellbar.

Der Halterungsbügel 15 ist um einen Punkt 20, der zwifchen den Bügelschenkeln 13 und 14 im Abstand von beiden Schenkeln auf der Drahtelektrode 12 gelegen ist, auf einem Kegelmantel drehbar gelagert, Zur Ausführung dieser Drehbewegung dient der Motor 21, der ortsfest an einem Lagerteil 22 der Halterung 11 befestigt ist

Der Bügelschenkel 13 ist dazu über ein Befestigungsteil 23 beweglich an dem Lagerteil 22 befestigt

Fig.2 gibt einen Schnitt in Richtung H-II der Anordnung nach F i g. 1 wieder. Zwei Schenkel 22A 22ß des U-förmigen Bauteils 22 tragen auf ihrer Innenwandung jeweils Rollen 30 und 31. Diese Rollen 30 und 31 sind jeweils dreifach vorhanden und an den Lagerteilen 22Λ und 22ß (senkrecht zur Darstellungsebene) hintereinander derart angeordnet, daß ihre Laufflächen auf einem Kreisbogen gelegen sind. In dieser Anordnung liegen die Rollen 30 und 31 auf Laufflächen 32 und

33 eines von den Schenkeln 22Λ und 225 umfaßten Kupplungsstücks 34 auf, die ebenfalls Kreisbogenform aufweisen. Die Gegenlaufflächen 32 und 33 (die .n F i g. 2 senkrecht zur Darstellungsebene verlaufen) weisen eine Krümmung auf, deren Achse durch den Mittelpunkt 20 der K^gelmantelbewegung der Drahtelektrode 12 geht.

Das Bauteil 34 ist in Fig. 3 noch einmal gesondert herausgezeichnet, wobei 32 und 33 die in F i g. 2 im Schnitt dargestellten Laufflächen der Rollen 30 und 31 bezeichnen. Die Laufflächen 32 und 33 sind als Einfräsungen im Bauteil 34 hergestellt und liegen parallel zueinander.

Das Bauteil 34 ist deshalb auf den Rollen 30 und 31 entlang einer Kreisbahn um den Krümmungsmittelpunkt 20 (auf einem beschränkten Weg) beweglich.

Das Bauteil 34 (vgl. Fig. 3) weist um 90° tu den Laufflächen 32 und 33 versetzt zwei weitere Laufflächen 35 und 36 auf, die ebenfalls parallel zueinander gelegen sind und deren Krümmungsachse gleichfalls durch den Punkt 20 geht. Die Lauffläche 35 ist in F i g. 1 ebenfalls angedeutet. Das Befestigungsteil 23 umfaßt ebenfalls mit einem U-förmigen Ansatz (in den Zeichnungen nicht sichtbar) das Kupplungsstück 34 und ist mit zu den Rollen 30 und 31 analogen Rollen, die auf den Laufflächen 35 und 36 laufen, gegen das Kupplungsstück

34 beweglich. Das Befestigungsteil 23 ist deshalb zusammen mit allen Bauteilen, die an dem U-förmigen Bügel 15 befestigt sind, um den Mittelpunkt 20 in den Laufflächen 35 und 36 beweglich. Die an dem Befestigungsteil 23 befestigten Bauteile 13, 14 und 15 sind also über das Kupplungsstück 34 an dem Lagerteil 22 jeweils in der Weise beweglich befestigt, daß sie gemeinsam um den Punkt 20 nach zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen kippbeweglich gelagert sind. Innerhalb der durch die Konlruktion bedingten Anschläge des Bauteils 34 ist innerhalb eines Kegelmantels möglich, dessen Spitze mit dem Mittelpunkt 20 zusammenfällt.

Das Befestigungsteil 23 ist in Fig.4 — teilweise geschnitten — in einer Draufsicht in Richtung !V-IV der F i e,. 2 gesondert dargestellt, wobei 23 eine Draufsicht auf eine Grundplatte wiedergibt, die mit dem Halterungsbügel 13 (der darunter gelegen ist) verschraubt ist. Die Grundplatte des Bauteils 23 weist zwei (senkrecht zur Darstellungsebene aufrecht stehende) Erhebungen

i&s* I

23Α und 23ß auf, die auf ihrer Innenwandung jeweils drei Lagerrollen 35A 35ß, 35C und 36A, 36fl, 36C aufnehmen. Die drei Rollen laufen jeweils auf den Laufflächen 35 und 36 des Kupplungsstücks 34.

Die Grundplatte des ßcfesiigungsteils 23 ist mit einer zentrischen Ausnehmung 40 versehen, die über zwei Lagerstifle 41 und 42 um die Verbindungsachse der Lagerstifle drehbar ein sclieibenringförmiges Bauteil 43 aufnimmt.

Das Bauieil 43 dient seinerseits über eine zentrische Ausnehmung 44 und zwei Lagerstifte 45 und 46, deren Verbindungslinie eine Drehachse bildet und senkrecht zur Drehachse 41, 42 angeordnet ist, zur Abstützung eines zylinderförmigen Bauteils 50, das sich seinerseits über ein Kugellager 51 an einem Zapfen 52 abstützt. κ,

Der Zapfen 52 ist um seine Längsachse innerhalb des Kugellagers 51 drehbar und hat einen exzentrischen Ansatz 52Λ, der von einem Zapfen 53 mit einer zugehörigen Ausnehmung 53/4 umfaßt und mit ihm über eine Schraubverbindung verbunden ist. Die Zapfen 52 und 53 bilden so eine Exzenterkupplung, deren antriebsseitiger Teil 53 über ein Kegelrollenlager 54 mit dem Rotor des Antriebsmotors 21 in Verbindung sieht. Die Exzenterkupplung 53, 52 besitzt dabei eine Ausnehmung 34A im Kupplungsstück 34.

Der Rotor des Motors 21 und die Antriebsachsen 53 bzw. 52 der Exzenterkupplung 53, 52 weisen dabei eine Bohrung 60, die von der drahtförmigen Erodierelektrode 12 durchsetzt wird, auf.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: Durch Verstellung des Hebels 8, 8' wird das Gestänge 10 entlang einer vorgegebenen Bahn in einer Ebene x', die senkrecht zur Darstellungsebene der F i g. 1 verläuft, derart verschoben, daß die drahtförmige Erodierelektrode 12 senkrecht zu ihrer Längserstreckung entlang j-, dieser Bahn verschoben wird. Dabei wird — bei entsprechender Vorschubgeschwindigkeit — vom Werkstück 5 entlang der Transportbahn der Bearbeitungselektrode 12 Material abgetragen.

Die Anordnung ist dabei derart getroffen, daß der Mittelpunkt 20, der auf der Elektrode 12 gelegen ist, mit der Unterkante des Werkstückmaterials 5 zusammenfällt und die Erodierelektrode 12 um diesen Punkt derart gekippt wird, daß sie in einer Ebene, die um 90° gegen die Transportrichtung verdreht ist, jeweils einen bestimmten Neigungswinkel gegen die Ebene des Werkstücks 5 einschließt. Die Neigung wird durch Betätigung des Motors 21 über eine entsprechende Steuervorrichtung (nicht dargestellt und erläutert) in bekannter Weise aufrechterhalten, wobei der Motor 21 seine Antriebsachse 53 über die Exzenterkupplung 53Λ, 524 derart dreht, daß sich die Abiriebsachse 52 auf einem Kreisbogen bewegt, dessen Durchmesser durch Verstellen der Exzenterkupplung 53/4, 52A einstellbar ist. Bei der zugehörigen Kreisbewegung wird über das Kardangelenk mit dem Zwischenring 43 das Befestigungsteil 23 in den beiden senkrecht aufeinanderstellenden Rollenlagern 32,33 und 35,36 verstellt. Dabei kippt der Halterungsbügel 13, 14, 15 um den Mittelpunkt 20 derart, daß die drahlförmige Erodierelekirode 12 die gewünschte Neigung gegen das Werkstück aufweist.

Die beschriebene Konstruktion weist den Vorzug auf, daß über das Kupplungsstück 34 die gesamte Masse des auf einem Kegelmantel beweglichen Halterungsteils aufgehängt ist und der Antrieb dieses auf einem Kegelmantel beweglichen Bauteils auf einfache An und Weise mittels eines Kardangelenkes möglich ist, welches selbst keine tragenden Funktionen aufweist. Die Konstruktion ist so präzise und kostensparend ausführbar.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Laufflächen des Kupplungsstücks 34 an den entsprechenden Gegenstükken der Konstruktion anzuordnen und das Kupplungsstück selber zur Lagerung der Laufrollen zu benutzen. Auch gemischte Anordnungen, bei denen die Laufrollen einerseits und zugehörigen Laufbahnen andererseits teilweise an dem Kupplungsstück und teilweise an den entsprechenden Gegenstücken angeordnet sind, sind ausführbar.

Im übrigen ist es zweckmäßig, die Laufrollen in den zugehörigen Ausnehmungen der Laufbahnen derart anzuordnen, daß eine Verspannung der Rollen gegeneinander und eine spielfreie Führung der Rollen in der zugehörigen Laufbahn erfolgt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Halterung für Drahtelektroden von Funkenerosionsmaschinen mit einem Einspannbügel zur Lagerung der Drahtelektrode zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten Bügelschenkeln, wobei der Einspannbügel

a) mit einem Lagerteil in einer Ebenen entlang einer Bahn nach zwei Koordinaten beweglich und

b) an dem Lagerteil um einen zwischen den Bügelschenkeln gelegenen Drehpunkt auf der Drahtlängsachse auf einem Kegelmantel drehbar und über einen Exzenter motorisch verstellbar gelagert ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Einspannbügel (13, 14, 15) über mindestens ein kreisbogenförmiges Lager (35, 36), dessen Drehachse die Drahtelektrode in dem Punkt (20), der die Spitze des Kegelmantels darstellt, rechtwinklig schneidet, an einem beweglichen Kupplungsstück (34) und das Kupplungsstück über mindestens ein gleichartiges Lager (32, 33), das gegen das erste um 90" versetzt und mit ihm in der gleichen Höhe angeordnet ist, an dem Lagerteil (22) beweglich befestigt ist und daß der auf dem Lagerteil angeordnete Antriebsmotor (21) über einen Exzenter (51, 53A, 52, 52A) und ein Hilfskardangelenk (41-42, 43, 45—46, 50) mit dem Einspannbügel (15) in Antriebsverbindung steht.

2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterkupplung (53, 53-4, 52, 52A^dUrCh eine Ausnehmung (34A) des Kupplungsstiicks (34) geführt ist und den Antriebsmotor (21) mit der Kardankupplung (41—42, 43, 45—46, 50) verbindet.