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Spannvorrichtung bei funkenerosiven Werkzeugmaschinen oder dgl.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung zum exakten Spannen
und Ausrichten der Werkzeugelektrode bzw. -elektroden bei funkenerosiven Werkzeugmaschinen
oder dergleichen.
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Das elektro- bzw. funkenerosive Abtragen erlaubt eine Bearbeitung
auch von harten bzw. gehärteten metallischen Werkstoffen. Dabei erfolgt die Abtragarbeit
durch direkte Umsetzung der zugeführten Elektro energie in Wärmeenergie und wird
durch elektrostatische und elektromagnetische Abtragkräfte ausgeführt. Um eine qualitativ
gute Bearbeitung von Metallen durch Elektroerosion zu erhalten, muß an der Bearbeitungsstelle
die zugeführte Blektroenergie als kurzzeitiger Stromimpuls wirksam werden. Der Erodierbereich
am Werkstück, auf den diese kurzzeitige Impulsenergie einwirkt, muß verhältnismäßig
klein sein.
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Wie die spanabhebenden oder umformenden Werkzeuge die Form der zu
bearbeitenden Werkstückfläche durch ihre Gestalt- und Lageänderung bestimmen, so
hängt die Abtragkontur bei den Erodierverfahren von der Form und den Relativbewegungen
der Werkzeugelektrode ab. Wesentlich bei der Bearbeitung von Werkstücken im funkenerosiven
Verfahren durch die Werkzeugelektroden ist hierbei, daß sie bei ihrer Erosierarbeit
mit ausreichender Lagegenauigkeit geführt werden, was voraussetzt, daß sie exakt
eingespannt und ausgerichtet sind. Dies ist bei bekannten Spannvorrichtungen nicht
mit Sioherheit gewährleistet. Insbesondere haben bekannte Spannvorrichtungen
für
Werkzeugelektroden bei funkenerosiven Werkzeugmaschinen den Nachteil, daß eine Einspannung
und Ausrichtung der Elektroden nicht in allen Freiheitsgraden möglich ist, so daß,
um alle Partien des Werkstücks, die bearbeitet werden sollen, zu erreichen, ein
Umspannen des Werkstücks erforderlich ist, was verhAltnismEßig umständlich und damit
zeitraubend ist und eine exakte Positionierung nach dem Umspannen nicht immer gewährleistet.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Spannvorrichtung
der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß
ein exaktes Spannen und Ausrichten der Werkzeugelektrode bzw. -elektroden in allen
Freiheitsgraden möglich ist, wobei die Einrichtung und Spannung schnell und sicher
durchführbar sein soll. Zu fordern ist auch, daß eine derartige Spannvorrichtung
leicht zu fertigen ist, kompakte Ausbildung besitzt und ohne Schwierigkeiten gehandhabt
werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in
den Unteransprüchen für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen
beansprucht sind.
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Mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung, die auch als Spannsystem
bezeichnet werden kann, ist es möglich, die Werkzeugelektrode ohne Schwierigkeiten
exakt zu spannen und auszurichten, und zwar in jeder benötigten Position und Ausrichtung,
so daß ein umständliches Umspannen des Werkstücks entfällt. Die Spannvorrichtung
ist vielseitig einsetzbar und läßt sich auch bei anderen Werkzeugmaschinen mit Vorteil
verwenden.
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Die Erfindung wird nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele im Zusammenhang
mit der Zeichnung näher erläutert, wobei weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.
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Bs zeigen: Big, 1 die schematische Ansicht eines Werkzeugschaftes
mit Spannvorrichtung, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Spannklotzes, Fig.
3 den Spannklotz im Schnitt gemäß Schnittlinie III -III in Fig. 2, Fig. 4 den Spannwinkel
in perspektivischer Darstellung, Fig. 5 das freie Ende des Werkzeugschaftes in perspektivischer
gebrochener Darstellung, Fig. 6 das Adapterelement in perspektivischer Darstellung,
Fig, 7 ebenfalls in perspektivischer Darstellung eine Paßhülse, Fig. 8 in perspektivischer
Ansicht, teilweise auseinandergezogen, die Verbindung von Paß element und Werkzeugschaft
und Fig. 9 einen Spannklotz in perspektivischer Darstellung mit durch eine Schraube
im Spannmaul festgelegter Elektrode.
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In Fig, 1 ist in schematischer Darstellung eine Spannvorrichtung bzw.
ein Spannsystem gezeigt. 1 bezeichnet dabei den Werkzeugschaft, der an seinem freien
Ende in einen Vierkant 2 ausläuft.
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Am freien Ende des Werkzeugschafts 1 bzw. an der Unterseite des Vierkant
2 ist ein Spannklotz 3 festgelegt. Dieser Spannklotz 3 besitzt in seinem unteren
Bereich ein durch eine durchgehende Nut 4 gebildetes Spannmaul 5. Dieses Spannmaul
5 wird von einer Befestigungsechraube 6 durchgriffen, die zur seitlichen Pestlegmg
eines weiteren Spannklotzes 7 dient, der in gleicher Weise wie der Spannklotz 3
ausgebildet ist. Der Spannklotz 7 trägt in seinem Spannmaul 5 die beispielsweise
mittels Beilagscheiben 8 oder dgl. und nicht weiter dargestellten Schrauben eingespannte
Werkzeugelektrode 9.
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Der Spannklotz 3 bzw. 7 selbst ist in Fig. 2 gezeigt. Er besteht im
wesentlichen aus einem Basisteil 10, welches drei jeweils rechtwinklig z\ieinander
verlaufende Durchgangsbohrungen 11, 12 und 13 aufweist. Diese Durchgangsbohrungen
11, 12, 13, die zumindest teilweise ein Gewinde tragen, sind wenigstens auf der
einen Seite, wie insbesondere auch in Fig. 3 zu erkennen ist, mit einer Einsenkung
14 ausgestattet. Weiterhin besitzt der Spannklotz im Bereich des Spannmauls 5 zwei
rechtwinklig zur Nutachse verlaufende Durchgangsboh rungen 15, die einerseits bei
15' mit einem Gewinde versehen sind, während der andere Teil der Durchgangsbohrungen
15 glatt ausgebildet ist unter entsprechender Durchmesservergrößerung.
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In Fig. 4 ist ein Spannwinkel 16 gezeigt, der ebenfalls mit einem
Basisteil 10 versehen ist, welches drei jeweils im rechten Winkel zueinanderstehende
Durchgangsbohrungen 11, 12 und 13 aufweist.
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Der Spannwinkel 16 weist lediglich einen Vorsprung 17 auf.
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Sowohl beim Spannklotz 3 bzw. 7 als auch beim Spannwinkel 16 ist eine
innere IZnla?flachs 18 vorgesehen, die exakt parallnl zur Außenfläche 19 und im
rechten Winkel zur Außenfläche 20 verläuft.
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Diese Anlagefläche 18 muß, wie bereits ausgefiUlrtw exakt parallel
und rechtwinklig verlaufen, da Maßabweichungen in der Größenordnung beispielsweise
von 1/100 mm bei entsprechender Länge der im Spannmaul bzw. an den Anlageflächen
18 gehaltenen Werkzeugelektrode
zu einer vervielfachten Maßabweichung
im Bereich des Arbeitsendes der Elektrode fiihrt.
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In Fig. 5 ist das freie sunde des Werkzeugschaftes 1 gezeigt.
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Dabei zeigt sich, daß das freie Ende des Werkzeugschaf-ts 1 eine Durclimesservergrößerung
aufweist und jeweils paarweise parallel zueinander verlaufende Abflachungen bzw.
Flächen 21, 22 sowie 23 und, wie in Fig. 5 nicht weiter zu ersehen ist, 24 besitzt.
Wie bereits ausgeführt, sind die Flächen 21 und 22 sowie 23 und 24 jeweils paarweise
parallel zueinander angeordnet, wobei die Fläche 23 rechtwinklig zu den Flächen
21 und 22 usw.
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steht, so daß also am freien Ende des Werkzeugschafts 1, wie bereits
im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnt, ein Vierkant 2 gebildet wird.
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In Fig. 6 ist weiterhin ein Adapterelement 25 dargestellt. Dieses
Adapterelement 25 weist zwei nutförmige Aussparungen 26 und 27 auf, wobei die Aussparung
26 auf der Oberseite und die Aussparung 27 auf der Unterseite des Adapterelements
25 angeordnet ist.
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Die Aussparung 26 verläuft im rechten Winkel zur Aussparung 27.
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Außerdem ist in zentraler Anordnung eine von der Aussparung 26 zur
Aussparung 27 verlaufende Durchgangsbohrung 28 vorgesehen.
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In diese Durchgangsbohrung 28 paßt exakt die in Fig. 7 gezeigte Paßhülse
29, deren Höhle größer ist als die Länge der Durchgangsbohrung 28, so daß also die
Paßhülse 29 sowohl nach oben wie nach unten über den Grund einerseits der Aussparung
26 und andererseits der Aussparung 27 hinausragt.
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In Fig. 8 ist die Befestigung des Adapterelements 25 am freien Ende
des Werkzeugschafts 1 dargestellt. Dabei zeigt sich, daß die Seitenflanken 30 und
31 der Aussparung 26 zur Anlage an die Flächen 23 und 24 kommen, so daß das Adapterelement
25 verdrehsicher am Werkzeugschaft 1 gehalten ist. Zur Befestigung und exakten FestleRcuzg
ist weiterhin, wie bereits ausgeführt, die Paßhülse 29 in die Durchgangsbohrung
28 eingeschoben, wobei das nach oben herausragende Ende der Paßhülse 29 in eine
entsprechende Einsenkung 32 im Vierkant 2 eingreift, während das nach unten über
die Aussparung 27 hinausragende Ende der Paßhülse 29 in die entsprechende
Einsenkung
14 im Spannklotz 3 eingreift. Durch das Innere des Werkzeugschaftes 1 zieht sich
eine Längsbohrung 33, die von einer Schraube 34 durchgriffen wird, die bis zum Spannklotz
3 reicht und beim Anziehen eine entsprechende Befestigung der einzelnen Elemente
und insbesondere auch des Spannkotzes 3 am Werkzeugschaft 1 bewirkt.
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Schließlich zeigt Fig. 9 nochmals einen Spannklotz 3 bzw. 7, der in
seinem Spannmaul 5 eine Werkzeugelektrode 9 trägt, die mittels der Schraube 35 und
einer entsprechenden Gewindebohrung im Spannmaul 5 gehalten ist.
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Die Maße der einzelnen Elemente sind aufeinander abgestimmt.
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Die Breite der Aussparung 26, die mit X bezeichnet ist, ist gleich
dem Abstand der Flächen 23, 24 am Vierkant 2 voneinander, während der Abstand der
beiden Flächen 21 und 22 voneinander gleich ist der Breite der Aussparung 27, die
mit Y bezeichnet ist. Diese Maße X und Y finden sich, wie aus den Figuren 2 und
4 folgt, beim Spannklotz 3 bzw. 7 und beim Spannwinkel 16 wieder.
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Dabei weicht das Maß X um einen bestimmten Betrag vom Maß Y ab, d.h.
das Basisteil 10 des Spannklotzes 3 bzw. 7 und des Spannwinkels 16 ist rechtwinklig
mit verschiedenen den Maßen X und z entsprechenden Kantenlängen ausgebildet. Mif
diese Weise cntsteht ein Spannsystem, welches vielfältig variierbar ist m mit dem
die zu spannende und zu halternde Elektrode 9 in beliebigen Positionen und Ausrichtungen
eingestellt werden kann, und zwar in sämtlichen Freiheitsgraden. Insbesondere durch
die Verbindung zweier Spannklötze, wie in Fig. 1 dargestellt, und durch die Tatsache,
daß jeder Spannklotz 3 jeweils im rechten Winkel zueinanderstehende Durchgangsbohrungen
trägt, läßt sich jede gewünschte und benötigte Ausrichtung der Elektrode 9 verwirklichten
Unter Zwischenschaltung des Adapterelements 25 wird am Werkseugsohaft 1 eine exakte
Ausrichtung und Festlegung erreicht. Die gezeigten Spannklötze 3 bzw. 7 bzw. Spannwinkel
16 lassen sich in sinnvoller Weise miteinander verbinden und auch aneinanderreihen,
so daß jede gewünschte Position der Werkzeug elektrode bzw. der -elektroden eingestellt
werden kann. Damit kann mit dieser Spannvorrichtung bzw. diesem Spannsystem besonders
wirtschaf-tlich
gearbeitet werden, weil sich auch Reststücke der Werkzeugelektroden eakt einspannen,
bearbeiten und ausrichten lassen. Diese beliebige Positionierung und Ausrichtung
der Werkzeugelektrode 9 sei nochmals im Hinblick auf die Ausführungsform in Fig.
1 gezeigt.
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Je nachdem, welche der drei Durchgangsbohrungen 11, 12, 13 des Spannklotzes
7 zur Befestigung im Spannmaul 5 des Spannklotzes 3 herangezogen wird, ergibt sich
zunächst eine Ausrichtung des Spannklotzes 7 und damit der Werkzeugelektrode 9 nach
einer der drei Freiheitsgrade im Raum. Zusätzlich läßt sich der Spannklotz 7 beim
Einspannen im Spannmaul 5 des Spannklotzes 3 in eine beliebige Winkellage bringen,
so daß also, wie bereits ausgeführt, sämtliche Ausrichtungen und Positionen für
die Werkzeugelektrode 9 erreichbar sind.
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Im Zweifel sind alle hier beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale
erfindungswesentlich, und zwar für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination.