DE2754261C2 - Einrichtung zur elektroerosiven Bearbeitung eines Werkstücks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektroerosiven Bearbeitung eines Werkstücks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Aus VDI-Z, Band 118, 1976. Nr. 24, Dezember, Seiten bis 1151 ist eine Einrichtung zur elektroerosiven Bearbeitung eines Werkstücks bekannt, an deren in Vorschubrichtung beweglicher Hauptwelle eine Elektrode in zueinander und zur Vorschubrichtung senkrechten Richtungen von einer Querantriebsvorrichtung bewegbar ist Die Querantriebsvorrichtung bewegt die Elektrode relativ zu Hauptwelle auf einer vorgegebenen, geschlossenen Bewegungsbahn. Der Antrieb der Hauptwelle in Vorschubrichtung und der Querantrieb der Elektrode sind so aufeinander abgestimmt, daß sich die Elektrode entsprechend einer Folge räumlicher Kegelflächen bewegt Die Einrichtung wird hierbei c ntweder ausschließlich im Sinne einer Grobbearbeitung des

ίο Werkstücks oder ausschließlich im Sinne einer Feinbearbeitung des Werkstücks betrieben, wobei die Elektrode mit wechselndem Radius der Querbewegung kontinuierlich vorgeschoben wird. Eine ähnliche Elektroerosi^nseinrichtung wird in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 27 18 903 vorgeschlagen. Beide Vorrichtungen erfordern einen vergleichsweise hohen mechanischen Aufwand mit einer Reihe sowohl an der Hauptwelle als auch an dem zur Aufnahme des Werkstücks vorgesehenen Maschinentisch anzubringenden Fühlern und Antrieben.

Aus der CH-PS 5 66 841 ist eine Elektroerosionsvorrichtung bekannt, bei welcher die Elektrode bei der Grobbearbeitung des Werkstücks zunächst ausschließlich in Vorschubrichtung bewegt wird und dann bei der Feinbearbeitung des Werkstücks in eine schwingende Bewegung versetzt w«;d, bei welcher die Elektroden in den Ecken des Werkstücks zur Ruhe kommen. Bei dieser Vorrichtung wird zunächst die gesamte Grobbearbeitung des Werkstücks und dann die Feinbearbeitung vorgenommen.

Ähnliche Elektroerosionsvorrichtungen sind aus den Schweizer Patenten 4 94 085, 5 62 081 und 5 81 005 bekannt Auch bei diesen Vorrichtungen wird das Werkstück zunächst ausschließlich grob und dann fein bearbeitet, wobei es aus der CH-PS4 94 085 bekannt ist, den Schwingungsradius der auf einer kreisförmigen Bahn schwingenden Elektrode zu verändern, um den Überschnitt, d. h. den seitlichen Spalt zwischen Elektrode und Werkstück, der Bearbeitungsgenauigkeit anzupassen.

Bei der Vorrichtung der CH-PS 5 62 081 wird die Querschnittsform der Elektrode im wesentlichen gleich der in das Werkstück einzuformenden Aussparung gewählt, um die Ausbildung eventueller Ecken der Aussparung zu verbessern. Durch die schwingende Bewegung der Elektrode wird der Austrag des Abbrands gefördert. Die CH-PS 5 81 005 schließlich beschreibt die digitale Steuerung eines in Schwingungen versetzten Kreuztisches. Der Kreuztisch bewegt sich auf einer geschlossenen Bahn, wobei die Relativgeschwindigkeit des Tisches längs der Bahn variiert, um einen gleichmäßigen Abbrand zu erreichen.

Aus der US-PS 31 14 029 ist eine Erosionseinrichtung zur Oberflächenbearbeitung bekannt, bei welcher die Elektrode durch einen Exzenterantrieb in einer vertikalen Ebene kreisend angetrieben wird. Um vielflächige Körper bearbeiten zu können, kann die Vertikalebene, in welcher die Elektrode kreist, geschwenkt werden.

Schließlich ist aus der DE-AS 12 93 001 eine Elektroerosionsvorrichtung bekannt, bei welcher die Elektrode auf räumlich vorbestimmten Bahnen bewegt wird, um komplementäre Aussparungen in dem Werkstück, zum Beispiel Gewindegänge oder dergleichen, herstellen zu können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur

bi> elektroerosiven Bearbeitung von Werkstücken der bekannten Art so zu verbessern, daß sie trotz hoher Bearbeitungsgenauigkeit relativ hohe Frodierraten zuläßt. Die Einrichtung soll konstruktiv einfach ausgebildet

sein, so daß sie gegebenenfalls auch nachträglich zur Erweiterung von Erodiereinrichtungen herkömmlicher Art geeignet ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im konnzeichnenden Teil des Patentanspruchs I angegebenen Merkmale gelöst

Bei einer solchen Elektroerosionsvorrichtung wird die Elektrode abwechselnd in einem Grobbearbeitungsschritt und einem Feinbearbeitungsschritt betrieben. Der Grobbearbeitungsschritt wird ausschließlich in Vorschubrichtung der Elektrode bzw. der sie haltenden Hauptwelle durchgeführt, während der Feinbearbeitungsschritt in einer senkrecht zur Vorschubrichtung des Grobbearbeitungsschritts stehenden Ebene längs einer geschlossenen Bewegungsbahn erfolgt Nach jedem Feinbearbeitungsschritt wird die Elektrode wieder in eine vorbestimmte Ausgangsposition zurückgeführt, in der dann der Grobbearbeitungsschritt erfolgt Die schrittweise Grobbearbeitung erlaubt vergleichsweise hohe Arbeitsgeschwindigkeit Die Rückführung in die vorbestimmte Ausgangsposition nach jedem i-einbearbeitungsschritt stellt sicher, daß für jeden der aufeinanderfolgenden Grobbearbeitungsschritte gleichartige Ausgangsbedingungen bestehen, so daß die auf die einzelne Grobbearbeitung folgenden Feinbearbeitungsschritte zur gleichmäßigen Bearbeitungsergebnissen führen. Die Einrichtung kann problemlos als Zusatzgerät ausgebildet sein, welches an herkömmlichen Elektroerosionsgeräten angebracht werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger, besonders bevorzugter Ausführungsbei.spiele unter Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 8 der Zeichnung näher erläutert: es zeigt

F i g. 1 und 2 Darrrtellungen zur Erläuterung einer Grob-Feinbearbcitung bei der Elektroerosions-Bearbeitung;

Fig.3 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Elektroerosions-Einrichtung,

F i g. 4 einen vergrößerten Querschnitt eines Teils der F ig. 3;

F i g. 5 ein Beispiel für den Weg, welcher durch Bewegen der Elektrode der Einrichtung aus Fig.3 beschrieben wird;

F i g. 6 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Einrichtung nach der Erfindung;

F i g. 7 ein weiteres Blockschaltbild der Elektroerosions-Einrichtung, bei welcher die Hauptwelle vertikal bewegt wird und

F i g. 8 Wellenformen zur Erläuterung der F i g. 6.

Zunächst soll die konventionelle Grob-Fein-Bearbeitung näher erläutert werden, bevor die Elektroerosions-Einrichtung nach der Erfindung erörtert wird.

Anhand der F i g 1 sei der Vorgang des Bohrens eines Werkstücks 12 erläutert, das auf einem Tisch 10 einer Elektroerosions-Bearbeitungseinrichtung angeordnet ist, wobei eine reguläre, quadratische Stangenelektrode 14 an der Spitze der Hauptwelle der Einrichtung angebracht ist. Die Elektrode 14 kann sich in einer Längsrichtung 16 bewegen, Nimmt man an, daß der Querschnitt der Elektrode 14 die Abmessung von 1Ox 10 mm hat und daß das Werkstück 12 eine Dicke von 50 mm besitzt, dann beträgt das Volumen des Werkstücks, das bearbeitet bzw. durch Materialabtragung entfernt werden soll, 5 cm³. Wenn das Werkstück aus Eisen hergestellt ist, dessen spezifisches Gewicht 7,8 beträgt, dann ist das Gesamtgewicht zum Bearbeiten bzw. das durch Materialabtragung zu entfernende Gev/icht 39 g. Wenn die Bearbeitungsrate zu 5 p/min gewählt wird, dann erfordert die Bearbeitung nur 7,8 min, aber die Werkstückoberfläche wird, wie durch die ausgezogene Linie 18 veranschaulicht ist, sehr rauh (etwa 100 μ Rmax). In Fig. 1 wird durch die Dimension a der Spalt für die Elektroerosions-Bearbeitung repräsentiert Damit die Rauhigkeit der Werkstückoberfläche auf etwa 10 μ Rmax herabgesetzt wird, wie es für praktische Zwecke erwünscht ist muß die Bearbeitungs- bzw. Materialabtragungsrate auf 0,03 g/min vermindert werden, was wiederum eine Bearbeitungszeit von 1300 min erfordert

Infolgedessen wird gemäß der konventionellen Technik die Gesamtbearbeitungszeit dadurch herabgesetzt, daß man das Werkstück zunächst einer Grobbearbeitung mit einer sich schnell bewegenden Elektrode unterwirft, und daß man dann zur Erzielung einer endbearbeiteten Oberfläche, wie sie durch eine Linie 20 angedeutet ist, eine Annäherungs- bzw. Feinbearbeitung durchführt, bei der die Elektrode up; .-'inen Abstand b auf bzw. in einer Ebene bewegt wird, diz rechtwinklig zu der Axialrichtung verläuft. Anstelle einer solchen planaren Bewegung der Elektrode 14 kann der Tisch 10 bei dem konventionellen Bearbeitungsverfahren in einer solchen Weise bewegt werden, daß der Mittelpunkt 22 der Elektrode 14 einen Weg beschreibt, welcher die Punkte 1, 2, 3, 4 und 5 verbindet. Wenn ihre Mitte 22 zum Punkt 5 in F i g. 2 gebracht wird, dann befindet sich die Elektrode 14 in der Position, die durcb die gestrichelte Linie 24 angedeutet ist (F i g. 2).

Bei der konventionellen Annäherungsbearbeitung hängt die Ausbildung der endbearbeiteten Werkstückoberfläche 20 davon ab, wie Bedienungsperson den Tisch 10 von Hand bewegt und infolgedessen ist dieses konventionelle Verfahren nicht nur unökonomisch und leistungsschwach, sondern es ist damit auch nicht möglich, eine Werkstückoberfläche mit hoher Genauigkeit zu erzielen bzw. zu bearbeiten.

Wie in F i g. 3 gezeigt ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Entladungselektrode 14 über ein Zusatzgerät 38 am unteren Ende einer Hauptwelle 36 angebracht, die von einem Kopf 34 nach unten absteht. Der Kopf 34 ist an einer Säule 32 einer kommerziellen Elektroerosions-Bearbeitungsapparatur 30 freitragend gehalten. Die Hauptwelle 36 kann die Elektrode 14 in einer Axialrichtung bewegen, und das Zusatzgerät 38 führt eine Planarbewegung der Elektrode 14 durch. Das Werkstück 12 ist auf dem Tisch 10 der Elektroerosions-Bearbeitungsapparatur angeordnet, damit es durch die Elektrode 14 bearbeitet werden kann.

Die F i g. 4 zeigt Einzelheiten der bauliche Beziehung zwischen der Hauptwelle 36, dem Zusatzgerät 38 und der Elektrode 14. Das Zusatzgerät 38 ist über eine Stirnplatte 40 an der Hauptwelle 36 angebracht. Die Elektrode 14 ist über ein».- Universal- bzw. Kreuzgelenkeinspannvorrichtung 42 an dem Zusatzgerät 38 angebracht. Das Zusatzgerät 38 kann die Elektrode 14 in den Richtungen der X-Achse und der K-Achse bewegen, und zwar mittels eines X-Achsen-Impulsmotors 44 bzw. eines K-Achsen-Impulsmotors (nicht dargestellt). Der X-Achsen-lmpulsmotor dreht eine X-Achsen-Aritriebsschraube 46. und der V-Achsen-Impulsmotor dreht eine Y- Achsen-Antriebsschraube 48.

Durch wahlweises Drehen der beiden Schrauben 46 und 48 wird, über ζ. ϋ. Rolienführungen 50 und eine Druckmutter 52 eine gegebene Planarbewegung der Elektrode 14 erreicht.

Die Axialbewegung der Elektrode 14 folgt der Bewegung der Hauptwelle 36. Mit, anderen Worten bedeutet

das, daß die Elektrode durch einen Hauptwellenservomotor angetrieben wird, der die Hauptwelle vertikal bewegt, d. h. in der Richtung der Z-Achse antreibt. Die Elektrode wird außerdem einer Planarbewegung d. h. einer Bewegung in einer Ebene unter einem rechten Winkel zur Z-Achse unterworfen. Eine solche Bewegung wird durch den X-Achsen- und den Y-Achsen-Impulsmotor bewirkt.

F i g. 5 zeigt ein Beispiel der Wege, die von der Elektrode während der Elektroerosions-Bearbeitung des Werkstücks beschrieben werden. Es sei angenommen, daß der Ursprungspunkt 0 auf der planaren Oberfläche die erste Position der Elektrode 14 ist. Der Pfeil 1 repräsentiert die Bewegung der Elektrode in der +X-Achsen-Richtung um eine Einheit: der Pfeil 2 repräsentiert die Bewegung der gleichen Elektrode in der — Y-Achsen-Richtung um eine Einheit; der Pfeil 3 repräsentiert die Bewegung der Elektrode um είπε Einheit in der -X-Achsen-Richtung; der Pfeil 4 repräsentiert die Bewegung der Elektrode um ene Einheit in der —X-Achsen-Richtung; der Pfeil 5 repräsentiert eine Bewegung um eine Einheit in der + Y-Achsen-Richtung; der Pfeil 6 repräsentiert die Bewegung um eine Einheit in der + Y-Achsen-Richtung: der Pfeil 7 repräsentiert die Bewegung um eine Einheit in der +X-Achsenrichtung; der Pfeil 8 repräsentiert eine Bewegung um eine Einheit in der + X-Achsen-Richtung; der Pfeil 9 repräsentiert eine Bewegung um eine Einheit in der — Y-Achsen-Richtung: und der Pfeil 10 repräsentiert eine Bewegung um eine Einheit in der —X-Achsen-Richtung. Diese Bewegung der Elektrode wird durch wahlweisen Antrieb der X-Achsen- und der Y-Achsen-Impulsmotoren erzielt. Die Bewegung in der Richtung, die durch den Pfeil 10 angedeutet ist, bringt die Elektrode zurück zu dem Ursprungspunkt 0. Dann wird die Elektrode mittels des Hauptweuenservomotors in Richtung der Z-Achse bewegt die durch den Pfeil 11 angedeutet ist. Die Art der Bewegungen, die vorstehend erläutert sind, wird n-mal wiederholt.

Die F i g. 6 und 7 zeigen elektrische Schaltbilder des Zusatzgeräts 38 bzw. einer Hauptwellenservomotor-Steuerschaltung, wie sie zum Erzielen der oben beschriebenen Wege der Elektrode bevorzugt verwendet werden können.

Die F i g. 6 zeigt eine Schaltung zum Steuern des X-Achsen-Impulsmotors44 und des Y-Achsen-Impulsmotors 60. Ein Taktimpulsoszillator 62 gibt Taktimpulse an seinem Ausgang ab. die ein Bezugssignal zum Antrieb der Impulsmotoren bilden. Jeder Impulsmotor ist so ausgebildet, daß er .,ich auf 800 Taktimpulse hin einmal vollständig dreht. Die X-Achsen- und Y-Achsen-Antriebsschrauben, die an den Impulsmotor 44 bzw. 60 angekoppelt sind, sind präzisionsgehärtet und haben eine Steigung von 03 mm. Demgemäß bewegt sich die Elektrode um 0.625 μπα bei jedem Taktimpuls.

Die erste Position der Elektrode ist die auf dem Ursprungspunkt 0 in Fig.5. Zur Betätigung eines Schalters 66 wird ein Startknopf 64 gedrückt woraufhin die Taktimpulse, die von dem Oszillator 64 erzeugt werden, dem ersten Zähler 68 zugeführt werden. Der Zähler 68 besitzt eine Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen 70, 72, 76 und 78 und einen Rückstellanschluß 80; der Anschluß 70 kann für jeden Taktimpuls einen Ausgangsimpuls üefem, der Anschluß 72 kann für jeden zweiten Taktimpuls einen Ausgangsimpuls liefern: der Anschluß 76 kann für jeden dritten Taktimpuls einen Ausgangsimpuls liefern, und der Anschluß 78 kann für jeden vierten Taktimpuls einen Ausgangsimpuls liefern. Über einen Schalter 82 kann irgendeiner dieser Zählerausgänge ausgewählt werden. Ein Ausgangsimpuls, der auf diese Weise durch den Schalter 8 ausgewählt worden ist, wird dem Rückstellanschluß 80 des Zählers 68 zugeführt.

Fig.8(a) zeigt eine Reihe von Taktimpulsen, während F i g. 8(b) ein Zählerausgangssignal am Anschluß 72 veranschaulicht. Das Zählerausgangssignal wird einem Polaritätswandler 84 zugeführt. Der Polaritätswandler 84 liefert ein invertiertes Ausgangssignal, wenn ein Stoppschalter 86. der später erörtert wird, betätigt wird. Ein nichtinvertiertes Ausgangssignal des Polaritätswandlers 84 wird einen Vorwärtszähleingang 90 eines zweiten Zählers 88 und ein invertiertes Ausgangssignal einem Rückwärtszähleingang 92 des gleichen Zählers zugeführt.

Demgemäß wird ein Zählerausgangsimpuls 94. der über den Schalter 82 auf den Taktimpuls 2 hin abgegeben wird. Über den Vorwärtszähleingang 90 an den Ausgangsanschluß 1 des zweiten Zählers 88 geführt und

erzeugt an diesem Anschluß 1 einen Impuls 96, wie in Fig. 8(c) veranschaulicht ist. Der Impuls % wird auf eine Schaltermatrix 98 gegeben, die z. B. vom Stecktafeltyp sein kann. Eine Mehrzahl von Schaltern, z. B. Druckknopfschalter. Schnapp- bzw. Federschalter usw., kann für die Matrix 98 verwendet werden. Die Matrix 98 umfaßt eine Gruppe von horizontalen Leitungen, die mit den j-lweiligen Ausgangsanschlüssen 1 bis 10 des Zählers 88 verbunden sind, und eine Gruppe von vertikalen Leitungen +X, -X. + Y und -Y. Die Krcuzungsstellen dieser vertikalen und horizontalen Leitungen können wahlweise verbunden werden. Die dargestellte Matrix 98 ist so aufgebaut, daß man die Betriebsweise erzielt, die in F i g. 5 näher dargestellt ist. Auf das Ausgangssignal des Ausgangsanschlusses 10 des Zählers 88 spricht ein Relais 100 an.

Das Signal 96 am Ausgangsanschluß 1 des Zählers 88 wird von der +X-Leitung in der Matrix 98 an den Eingang eines NAND-Tors 102 abgegeben. Der andere Eingang des NAND-Tors ist so geschaltet, daß erTakt-

impulse empfängt. Ein Ausgangssignal des NAND-Tors 102 wird über Polaritätswandler 104 und 106 einem Treiber 108 zum Antrieb des X-Achsen-Impulsmotors 44 zugeführt. Der Polaritätswandler 104 invertiert die Polarität des Ausgangssignals des NAND-Tors 102, wenn ein Signal auf der Leitung 110 vorhanden ist. Der Polaritätswandler 106 invertiert die Polarität des Signals, wenn der Stoppschalter 86 eingeschaltet ist. Infolgedessen liefert das NAND-Tor 102, das von dem Impuls 96 betätigt wird, Taktimpulse 3 und 4 an den Trei-

ber 108, und zwar über die Polaritätswandler 104 sc\a 106, ohne daß ihre Polarität geändert wird. Die Wellcnformen der Impulse, die auf den Eingang des Treibers 108 gegeben werden, sind in F i g. 8(e) gezeigt. Ein nächster Zählerimpuls 112 von dem Schalter 82 wird auch dem Vorwärtseingangsanschluß 90 des Zählers 88 zugeführt. Als Ergebnis hiervon wird ein Impuls 114, wie in F i g. 8(d) gezeigt, am Ausgangsanschluß 2 des Zählers 88 erzeugt. Der Impuls wird auf die — Y-Leitung übertragen und weiterhin über Dioden 116 und 120 sowie die Leitung 110 einem Polaritätswandler 122 zugeführt, so daß ein polaritätsinvertierter Zustand erzielt wird. Andererseits wird er über eine Diode 118 und eine + Y-Leitung einem NAND-Tor 124 zugeführt Demgemäß werden die Taktimpulse 5 und 6 am Ausgang des NAND-Tors 124 erzeugt und nachdem ihre Polarität durch den Polaritätswandler 122 konvertiert worden ist, werden sie über einen Polaritätswandler 126 und von da einem Treiber 128 zum Antrieb des Y-Achsen-Impuls-

motors60 zugeführt. Die Wellcnformcn der Impulse.die dem Eingang des Treibers 128 zugeführt werden, sind in F i g. 8(f) gezeigt. Der Polaritätsinverter 126 liefert ähnlich dem Polaritätsinverter 106 einen polaritätsinvertierten Zustand beim Einschalten des Stoppschalters.

Ein dritter Zählerimpuls 130, ein vierter Zählerimpuls 1.32 i;>J ein fünfter Zählerimpuls 134 von dem Schalter 82 erzeugen einen Impuls an den Ausgangsanschlüssen 3 bzw. 4 bzw. 5 des Zählers 88. Der Impuls 130 treibt den X-Achsen-Impulsmotor 44 an, so daß dieser die Elektrode 14 um zwei Taktimpulse (7 und 8) in Richtung der — X-Achse bewegt, und der Impuls 132 treibt den gleichen Motor an, so daß dieser die Elektrode 14 um zwei Taktimpulse (9 und 10) in der gleichen Richtung bewegt. Der Impuls 134 treibt den X-Achsen-Impulsmotor 60 an, so daß die Elektrode 14 um zwei Taktimpulse in Richtung der + K-Achse bewegt wird. Der Ausgangsan-

\^_rr aa ;-.

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verbunden, so daß ein Signal auf der Leitung 110 erzeugt wird, und gleichzeitig ist er über eine Diode 140 zu der +X-Leitung geführt. Er treibt infolgedessen den X-Achsen-Impulsmotor 44 in Richtung der —X-Achse an, so daß die Elektrode 14 zu ihrem Ursprungspunkt 0 zurückgebracht wird. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal des Anschlusses 10 des Zählers 88 auch dem Relais 100 zugeführt, so daß dieses Ausgangssignal dann, wenn die Elektrode 14 zum Ursprungspunkt 0 zurückkehrt, die Hauptwellenservomotor-Steuerschaltung (in Fig. 7 gezeigt) betätigt und die Elektrode in Richtung der Z- Ath?i. angetrieben wird.

Wie sich aus der obigen Erläuterung klar ersehen läßt, werden die zehn aufeinanderfolgenden Bewegungen der Elektrode 14, die in dem Ursprungspunkt 0 in F i g. 5 beginnen und enden, in Ansprechung auf die Impulse erzielt, die am Ausgang des an den ersten Zähler 68 angekoppelten Schalters 82 erscheinen. Beim Rückkehren zum Ursprungspunkt 0 wird die Elektrode mittels des Relais 100 nach unten längs des Weges U in Richtung der Z-Achse angetrieben.

Schließlich sei der Fall angenommen, daß der Stoppschalter 86 eingeschaltet wird, wenn die Elektrode nach ihrer Bewegung in der Z-Achsen-Richtung ihre Bewegungsschritte 1 und 2 beendet hat. Die Betätigung des Stoppschalters erzeugt eine Wellenform, die in F i g. 8(g) gezeigt ist. Diese Wellenform wird über eine Leitung 142 den Polaritätswandlern 106 und 126 zugeführt, um diese für eine Betriebsweise der Polaritätsinversion einzustellen. Sie stellt auch den Polaritätswandler 84 für die gleiche Betriebsweise ein. Demgemäß wird ein Impuls, der dem dritten Impuls 130 vom Schalter 82 entspricht, dem Rückzähleingang 92 des Zählers 88 zugeführt, wo ein Impuls 144 am Ausgangsanschluß 2 erzeugt wird. Dieser Impuls erscheint auf der —/-Leitung und wird über die Dioden 116 und 120 der Leitung 110 sowie über die Diode 118 der +/-Leitung zugeführt über die er das UND-Tor 124 betätigt Da das Ausgangssignal des NAND-Tors mittels der beiden Polaritätswandler 122 und 126 einer doppelten Inversion unterworfen wird, erscheinen die Wellenformen, die in F i g. 8(h) angedeutet sind, am Eingang des Treibers 128 und treiben den V-Achsen-Impulsmotor 60 an, so daß dieser die Elektrode in der + V-Richtung bewegt Auf den nächsten Impuls hin, der dem Impuls 134 in F i g. 8(b) entspricht erscheint der Impuls 146. der in Fig.8(c) angedeutet ist, am Ausgangsanschluß 1 des Zählers 88. Dieser Impuls erscheint in der +Af-Leitung, so daß er das NAN D-Tor 102 betätigt. Das Ausgangssignal des NAND-Tois wird von dem Polaritätswandler 104 nicht invertiert, aber es wird von dem Polaritätswandler 106 invertiert. Demgemäß erhält der Eingang des Treibers 108 solche Wellenformen, wie sie in Fig. 8(i) angedeutet sind, die ihrerseits den X-Achsen-Impulsmotor 44 antreiben, so daß die Elektrode 14 zum Ursprungspunkt 0 zurückgebracht wird.

Der Stoppimpuls, der in F i g. 8(g) angedeutet ist, wird auch dem einen Eingang eines NAND-Tors 150 zugeführt. Die Impulse von dem Schalter 82 werden auf den anderen Eingang des NAND-Tors 150 gegeben. Das Ausgangssignal des NAND-Tors 150 wird durch einen Inverter 152 invertiert und dann dem einen Eingang eines NAND-Tors 154 zugeführt. Auf den anderen Eingang des NAND-Tors 154 wird der Impuls 146 vom Ausgangsanschluß 1 des zweiten Zählers 88 gegeben. Das Ausgangssignal des NAND-Tors 154 wird dem Schalter 66 zugeführt und dazu benutzt, den Ausgang

schaltet das Ausgangssignal des NAND-Tors 154 den Schalter 66 in den Aus-Zustand, wenn der X-Achsenlmpulsmotor 44 die Elektrode 14 zum Ursprungspunkt 0 gebracht hat.

Das in F i g. 6 gezeigte Relais 100 arbeitet so. daß es den Schalter 100' der in F i g. 7 gezeigten Hauptwellenservomotor-Steuerschaltung in den Ein-Zustand schaltet. Ein Hauptwellenservomotor 160 ist als Gleichstrommotor ausgebildet, dessen Drehrichtung durch die Richtung des Stroms bestimmt wird, der durch eine Wicklung 162 fließt. Der Servomotor 160 ist betriebsmäßig über eine Schraube 164 mit der Hauptwelle 36 verbunden. Die Spannung einer Stromversorgung 166 der Elektroerosionsmaschine wird an die Elektrode 14 und das Werkstück 12 angelegt, wobei diese Spannung die Spaltspannung für die Elektroentladung bestimmt. Die Stromversorgung 166 umfaßt eine Gleichstromversorgung 168. einen veränderbaren Widerstand 170 und einen Kondensator 172. Es ist eine variabel einstellbare Bezugsspannungsversorgung 178 vorgesehen, die aus einer Bezugsspanungsquelle 174 und einem Potentiometer 176 besteht. Die Bezugsspannung wird zwischen den veränderbaren Abgriff des Potentiometers 176 und Masse abgenommen. Wenn der Schalter 100' eingeschaltet ist und wenn die Spannung über der Elektrode und dem Werkstück höher als die Bezugsspannung ist, dann fließt der Strom in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung, so daß der Servomotor gedreht und dadurch die Elektrode in Richtung der Z-Achse, d. h. in der durch den Pfeil 11 in F i g. 5 angedeuteten Richtung bewegt wird. Die Elektrode setzt ihre Bewegung in der Richtung der Z-Achse fort, bis der Stromfluß durch die Motorwicklung 162 endet und die Spannung über der Elektrode und dem Werkstück mit der Bezugsspannung ausgeglichen ist. Bei Feststellung eines solchen ausgeglichenen Zustands wird der in Fig.6 gezeigte Stoppschalter ausgeschaltet. Das in F i g. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel ist nur ein Beispiel des Mechanismus zum Bewegen der Hauptwelle eines kommerziellen Elektroentladungs-Bearbeitungsgeräts. Es erscheint überflüssig darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung auch auf einen Mechanismus eines Hydraulikzylinder-Servosystems angewandt werden kann. Wesentlich ist jedoch, daß die Zeitgebung zum Bewegen der Elektrode in Richtung der Z-Achse mittels des Hauptwellenbewegungsmechanismus ermittelt wird, und daß danach der X- Y-Achsen-Bewegungsmechanismus, wie er in Verbindung mit F i g. 6 erläutert worden ist erneut gestartet wird.

Der mit dem Ausgang des ersten Zählers 68 verbun-

dene Schalter 82 in der Lage eine Bewegung der Elektrode in den Richtungen der .Y-Achse und der K-Achse um eine Abstandseinheit einzustellen, und die Schaltermatrix 98 ist in der Lage, die Bewegung der Elektrode entweder in der Richtung der X-Achse oder in der Riehtung der V-Achse anzuzeigen. Es können viele unterschiedliche Progiamme entsprechend der gewünschten Bearbeitung bzw. Materialabtragung erstellt werden. Die Einrichtung, wie sie durch die vorliegende Erfindung zur Verfügung gestellt wird, kann an eine korn- ίο merzielle Elektroerosions-Bearbeitungsapparatur angebaut werden, ohne daß wesentliche Abwandlungen der Apparatur erforderlich sind. Die planare Bewegung und die vertikale Bewegung der Elektrode sind wechselweise und kontinuierlich. Infolgedessen kann der Abbrand während der Elektroerosions-Bearbeitung glatt von der Apparatur entfernt werden. Wenn eine Öffnung, die durch vorhergehendes Renrheiten gebohrt worden ist, außermittig ist, ermöglicht die Einrichtung nach der Erfindung problemlos ein gewünschtes Werk- bzw. Werkstücköffnungsmuster.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur elektroerosiven Bearbeitung eines Werkstücks, mit einer in einer vorgegebenen Vorschubrichtung (Z) geführten Hauptwelle (36), einer Elektrode (14), einem die Hauptwelle (36) in der vorgegebenen Vorschubrichtung antreibenden ersten Antrieb (160), einer die Elektrode (14) an der Hauptwelle (36) haltenden und mittels eines zweiten Antriebs (44) und eines dritten Antriebs (60) in zueinander und zur vorgegebenen Vorschubrichtung (Z) senkrechten Richtungen (X, Y) relativ zur Hauptwelle (36) auf einer vorgegebenen, geschlossenen Bewegungsbahn bewegenden Querantriebsvorrichtung (38) und mit einer den ersten (160), zweiten (44) und dritten (60) Antrieb steuernden Steuerschaltung (62, 68, 84, 88, 98) dadurch gekennzeichnet, «aß die Steuerschaltung (62,68,84,88, 98) wechselweise aufeinanderfolgend den ersten Antrieb (160) für einen Grobbearbeitungs-Betriebsschritt und den zweiten (44) sowie den dritten (60) Antrieb für einen Feinbearbeitungs-Betriebsschritt einschaltet und daß die Steuerschaltung (62, 68, 84, 88, 98) den ersten Antrieb (160) bei jedem Grobbearbeitungs-Betriebsschritt in einer bezogen auf die vorgegebene, geschlossene Bewegungsbahn vorgegebenen Ausgangsstellung der Elektrode (14) einschaltet und den zweiten (44) und den dritten (60) Antrieb in der Weise steuert, daß sich die Elektrode (14) bei jedem Feinbearbeitungs-Betriebsschritt aus der vorgegebenen Ausgangsstellung heraus an die geschlossene Bewegungs&ahn heranbewegt und nach Durchlaufen der geschlossenen Bewegungsbahn wieder in die Ausgangsstellung zurückbewegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite (44) und der dritte (60) Antrieb als Schrittmotoren ausgebildet sind, von denen jeder die Querantriebsvorrichtung (38) in einer der beiden senkrecht zur Vorschubrichtung (Z) der Hauptwelle (36) verlaufenden Richtungen (X, Y) antreibt, daß die Steuerschaltung (62, 68, 84, 88, 98) einen Taktimpulse erzeugenden Taktgenerator (62) und einen abhängig von den Taktimpulsen eine Folge von Impulsen mit wählbarer Impulsfolgerate erzeugenden ersten Zähler (68) aufweist, daß die Steuerschaltung (62,68,84,88,98) ferner eine einstellbare Matrix (98) mit gesondert einstellbaren Impulsausgängen für die Steuerung der Vorwärtsrichtung und die Steuerung der Rückwärtsrichtung jedes der beiden Schrittmotoren und einen die Impulse des ersten Zählers (68) zählenden, die Matrix (98) steuernden zweiten Zähler (88) aufweist und daß die Zählrichtung des zweiten Zählers (88) über eine Zählrichtungssteuerung (84) bei Betätigung eines Stopschalters (86) umkehrbar ist.