DE9013255U1

DE9013255U1 - Maschine zur Elektroentladungsbearbeitung von Werkstücken

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Publication number: DE9013255U1
Application number: DE9013255U
Authority: DE
Original assignee: SHAN IU INDUSTRIES Inc TAIPET/T'AI-PEI TW
Current assignee: SHAN IU INDUSTRIES Inc TAIPET/T'AI-PEI TW
Priority date: 1990-09-19
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1991-02-14
Anticipated expiration: 2000-09-20
Also published as: GB2248032A; CA2051093A1; CH683971A5; GB9115329D0

Description

PatMtanrilts Or.-lig. R. Roger Dlpl.-lig. H. P. Barthelt

zügel. Vertreter beim Europäischen Patentamt European Patent Attorneys

Wtebergasse3 ■ Postfach 348 · D-7300 Esalingen (Neckar)

13. September 1 99O_{TeWönS6Ätgart}

Gm 1 rüeh (07nj 356539 und 359019

Telefax (&Pgr;71&Tgr;) 35990? Telex 7256610 smru

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Shan Iu Industries Inc., No. 203 Fu-Ying Rd., Shin Chuang Taipei, Taiwan (R.P.C.)

Maschine zur Elektroentladungsbearbeitung von Werkstücken

Die Neuerung betrifft eine Maschine zur Elektroentladungsbearbeitung von Werkstücken, mit einer Spindel, die Elektrodenaufnahmemittel trägt und der eine elektrisch gesteuerte Antriebs- und Stelleinrichtung zugeordnet ist, mit einer Werkstückaufnahmeeinrichtung und mit einer Entladungsstromversorgungseinrichtung.

Maschinen zur Elektroentladungsbearbeitung von metallischen Werkstücken machen von dem Prinzip der Erzeugung von elektrischen Entladungen zwischen einer Elektrode und dem Werkstück Gebrauch. Dadurch wird die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes stationär bearbeitet, wobei keine Schleif- oder Schneidwerkzeuge erforderlich 3ind.

Körnen Deutsche Bank AG. Filiale Essiinqen Ht 304014 |BL{ 6»I JOO »I Pesischeck Sluti)än<24 &iacgr;WOO (BL/ fiOO 100701

Trotz der Bearbeitung der Oberfläche entstehen keine Umwandlungen der Eigenschaften des Materials des Werkstückes. Eine solche Maschine gewährleistet außerdem eine optimale Bearbeitungspräzision bei langer Lebensdauer. Sie wird in der Rog-jl zur Bearbeitung -on Werkzeugen, die sehr hohe Prä^lsionsanforderungen stcUen, eingesetzt.

Da die gebräuchlichen Maschinen zur Elektroentladungsbe arbeitung nur eine einzige Elektrode enthalten, kann auf ihnen auch jeweils nur ein einzelnes Werkstück Gearbeitet werden. Die Folge davon ist eine verhältnismäßig geringe Bearbeitungsgeschwindigkeit, die insbesondere bei einer Massenproduktion einen erheblichen Zeit- und Geldaufwand bedingt.

Aufgabe der Neuerung ist es deshalb, die Leistungsfähigkeit einer solchen Maschine für Elektroentladungsbearbeitung wesentlich zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte Maschine neuerungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenaufnahmemittel zur Aufnahme mehrerer Elektroden eingerichtet sind, diö durch die Spindel gemeinsam bewegt sind und daß die Werkstückaufnahmeeinrichtung für die gleichzeitige Aufnahme mehrerer Werkstücke ausgebildet ist, die durch die Elektroden gleichzeitig synchron unter gleichen oder unter verschiedenen Arbeitsbedingungen bearb&itbar sind.

Durch diese Ausbildung der Maschine läßt sich insbesondere bei der Massenproduktion von Werkstücken eine beträchtliche Zeit- und Kosteneinsparung erzieler.

Weiterbildungen der Maschine sind Gegenstand von Unteransprüchen.

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In der Zeichnung sind Ausfiihrungsbeispiele des Gegenstandes der Neuerung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Maschine zur Elektroentladungsbearbeitung einzelner Werkstücke, in perspektivischer Darstellung unter Veranschaulichung des grundsätzlichen Aufbaus,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der wesentlichen Teile der Maschine nach Fig. 1 zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips,

Fig. 3 eine schematische Darstellung entsprechend Fig. einer Maschine gemäß der Neuerung in einer ersten Ausführungsform und

Fig. 4 eine schematische Darstellung entsprechend Fig. einer Maschine gemäß der Neuerung in einer zweiten Ausfuhrungs form.

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Zur Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus ist in Fig. 1 eine gebräuchliche Maschine zur Elektroentlarlungsbehandlung eines metallischen Werkstückes dargestellt. Sie umfaßt zwei Hauptbestandteile/ von denen einer auf der linken und der andere auf der rechten Seite veranschaulicht ist. Der linke Teil, d.h. die eigentliche Maschine, ist mit 90 bezeichnet. Sie weist in gebräuchlicher Weise eine in einem entsprechenden Arbeitskopf drehbar und axial zustellbar gelagerte Spindel. 11 auf/ die eine Elektrodenklemm- oder -aufnahmeeinrichtung 12 trägt, in der eine Elektrode 13 sitzt. Eine mit einer Einstellskala versehene Einstelleinrichtung 16 erlaubt es, die Bearbeitungstiefe, d.h. den Abstand zwischen der Elektrode (Ausgangspunkt) und dem Werkstück (Endpunkt) prozentual einzustellen. Sobald der eingestellte Wert erreicht ist, werden die Stromversorgung des Zustellantriebs unterbrochen und die Entladung abgeschaltet. Sodann wird ein Warnsignal abgegeben, das die abgeschlossene Bearbeitung anzeigt, so daß das Werkstück aus der Maschine genommen und durch ein unbearbeitetes ersetzt werden kann.

Die Hauptmaschine 90 weist außerdem eine Magnetspannplatte 15 auf, die auf einem Kreuzsupport angeordnet ist und auf der ein mit 14 bezeichnetes/ zu bearbeitendes metallisches Werkstück durch magnetische Kräfte lagerichtig unterhalb der Elektrode 13 festgespannt werden kann.

Die Hauptitiaschine 90 umfaßt daneben Bedienungsknöpfe mit zugeordneten Teilstromkreisen, Getriebe, Vorschub- und Antriebseinrichtungen, Beleuchtungseinrichtungen, eine Ölversorgung etc., was im einzelnen nicht weiter dargestellt ist.

Der rechte Teil der Fig. 1 ist ein Stromversorgungs- _,chrank 80, der für die Versorgung und Steuerung der Hauptmaschine notwendige Netzanschlußeinrichtungen, Steuer- und Uberwachungsstromkreise, Bedienungsdruckknöpfe etc. enthält.

Mit der beschriebenen Anlage können Werkstücke beliebiger Gestalt an vorbestimmten Stellen ihrer Oberfläche in unterschiedlicher Ausdehnung und Tiefe mit unterschiedlicher Oberflächenrauhigkeit und unter verschiedenen Winkeln bearbeitet oder mit Bohrungen versehen werden.

Dabei wird die fest in die Klemm- oder Aufnahmeeinrichtung 12 eingesetzte Elektrode 13 durch die Spindel 11 bewegt, wobei zwischen ihr und der Oberfläche des Werkstückes 14 eine Serie diskontinuierlicher Entladungen erzeugt wird, die ohne Kontakt zwischen der Elektrode und der Werkstückoberfläche ablaufen. Die Größe des Entladungsstromes wird von dem Stromversorgungsschrank 80 aus gesteuert. Die Steuerung des diskontinuierlichen Vorschubs der Spindel 11 geschieht von der zugeordneten Zustelleinrichtung.

Dazu wird auf das in Fig. 2 dargestellte Schema der Maschine nach Fig. 1 verwiesen. Die Hauptmaschine 90 benötigt einen Steuerstrom für den Vorschub der Spindel 11 etc., der von dem Stromversorgungsschrank 80 aus über einen Steuerstromkreis 801 geliefert wird. Die elektrische Elektrode 13 und das zu bearbeitende Werkstück 14 sind über Leitungen 802 von dem Stromversorgungsschrank 80 aus mit Entladungsstrom versorgt. Das zugehörige Netzgerät ist über eine einen Stecker aufweisende Netzanschlußleitung 803 an das äußere Stromversorgungsnetz angeschlossen.

Aus der obigen kurzen Darstellung sind einige Eigenschaften und Beschränkungen dieser Maschinen für Elektroentladungsbearbeitung zu entnehmen:

1. Eine Serie schnell wiederkehrender Entladungen erfolgt über einen sehr kleinen Abstand zwischen der Elektrode und dem zu bearbeitenden Werkstück. Dabei wird die Oberfläche r?~s Werkstückes durch die von der Entladung herrührende große Wärmeentwicklung rasch angeschmolzen, womit die Bearbeitung zweckentsprechend erfolgt.

2. Das Werkstück wird auf seiner Oberflache schrittweise durch diesen Anschmelzvorgang bearbeitet. Da bei übermäßig großem Entladungsstrom die Oberfläche rauh wird, muß zur Erzielung hoher Bearbeitungspräzision die Bearbeitungsgeschwindigkeit verhältnismäßig nieder gewählt werden.

3. Da die zu erzielende Bearbeitungstiefe vorher auf einer in Prozenten geeichten Skala eingestellt werden kann, benötigt der Bearbeitungsvorgang selbst keine menschliche überwachung. Nach Erreichen der voreingestellten Bearbeitungstiefe hört die Bearbeitung selbst auf, wobei das Warnsignal abgegeben wird. Erst in diesem Augenblick wird menschliche Arbeitskraft erforderlich, um das fertig bearbeitete Werkstück zu entnehmen und ein unbearbeitetes Werkstück einzusetzen.

4. Da die Hauptitiaschine 90 - als Monomaschine - nur einen Einzelaufbau aufweist, d.h. lediglich einen Stromversorgungsschrank 80, eine Zustelleinrichtung, eine Spindel 11, eine Elektrodenklemm- oder -aufnahmeeinrichtung 12 und eine Elektrode 13 kann auch jedesmal jeweils nur ein Werkstück 14 bearbeitet werden. Bei einer Massenproduktion ist dadurch ein übermäßiger Zeitaufwand bedingt. Würden aber gleichzeitig mehrere

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Maschinen zur Bearbeitung eingesetzt werden, so ergäbe dies eine Steigerung der Produktionskosten. Beides läßt sich mit den Wirtschaftlichkeitsanforderungen nicht in Einklang bringen.

Demgegenüber bringt die neue Maschine eine beträchtliche Einsparung an Produktionszeit und -kosten, insbesondere bei der Massenproduktion.

Zum leichteren Verständnis der neuen Maschine wird auf die schematische Darstellung zweier Ausführungsbeispiele nach ( den Fig. 3 und 4 Bezug genommen. Bei der grafischen Darstellung sind dabei jeweils vier Elektroden bzw. vier Werkstücke veranschaulicht. Tatsächlich können naturgemäß entsprechend den jeweiligen Wünschen des Maschinenbenutzers gleichzeitig beliebig viele Werkstücke bearbeitet werden.

Bei der Maschine nach Fig. 3 ist die Anordnung derart getroffen, daß weiterhin die übliche Einzel-Hauptmaschine 90 mit einer Zustelleinrichtung, einer Spindel 11 und einem Arbeitstisch benutzt wird. Es ist eine Stromversorgungseinheit 81 vorgesehen, die von Stromversorgungsanschlüssen 1 bis 4 aus mehrere Elektroden 131 bis 134 und deren zugeordnete Werkstücke 141 bis 144 mit Entladungsstromversorgt. Weitere Stromversorgungsanschlüsse 5 bis 8 erlauben es, zusätzlich zu den vier erwähnten Elektroden 131 bis 134 noch andere Elektroden mit Entladungsstrom zu versorgen.

Während der Bearbeitung werden die vier dargestellten Elektroden 131 bis 134 nur von einer Antriebs- und Zustelleinrichtung, d.h. einer Spindel 11 bewegt; daher werden alle Elektroden auf dem gleichen Horizont gehalten, d.h. sie führen miteinander synchronisierte Bewegungen aus. Somit können alle zu bearbeitenden Werkstücke 141 bis 144, die

auf dem Arbeitstisch der Hauptmaschine 90 angeordnet sind, unter denselben Bearbeitungsbedingungen (beispielsweise Werkstücke der gleichen Art und gleicher Gestalt bei der Massenproduktion)oder unter unterschiedlichen Bearbeitungsbeüingungen (beispielsweise verschiedene .. rni, Rauhigkeit, Tiefe etc.) durch die Einzel-Hauptmaschine 9O gleichzeitig bearbeitet werdeü.

L- i Gestalt der bearbeiteten Oberfläche hängx ~ &eegr; der Gestalt der Elektroden ab. Die Oberflächenrauhigkeit wird über den Strom der j«r.-v»iligen Elektrode gesteuert. Was die Bearbeitungstiefe anbelangt, so sei diese anhand eines Beispieles von 0,05 mm und 0,03 mm Bearbeitungstiefe erklärt: Erst nachdem das eine Bearbeitungstiefe von 0,05 mm benötigende Werkstück bis auf eine Tiefe von 0,02 mm bearbeitet worden ist, wird das eine Bearbeitungstiefe von 0,03 mm benötigende andere Werkstück bearbeitet, so daß alle arbeitenden Elektroden gleichzeitig in der Endstellung ankommen und alle Werkstücke auch gleichzeitig fertig bearbeitet sind.

Ein zweites Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4. Die auch hier vorgesehene Einzel-Hauptmaschine 90 wird über den Steuerstromkreis 801 von einer Stromversorgungseinrichtung 82 aus mit dem Steuerstrom für die Spindel 11 versorgt. Das Arbeitsprinzip der Maschine nach Fig. 4 ist gleirh jenem der Maschine nach Fig. 3. Der Unterschied liegt lediglich in der Stromversorgungseinrichtung 62, die den Entladungsstrom über voneinander unabhängige Netzgeräte 821 bis 826 leitet, die auch als eigene Entladungsstromversorgungseinheiten bezeichnet werden können. Jedes Netzgerät besitzt eine eigene mit einem Stecker versehene Netzanschlußleitung 804 bis 809. Die nicht an EleKtroden angeschlossenen Netzgeräte 825, 826 deuten an, daß die Maschine entsprechend den Wünschen des Benutzers auch

durch zusätzliche Elektroden erweitert werden kann. In jedem Falle bewegt aber die Einzel-Hauptmaschine 90 eine Anzahl Elektroden 131 bis 134; sie bearbeitet entsprechend viele Werkstücke 141 bis 144 gleichzeitig unter gleichen oder unter verschiedenen Bearbeitung=.-bedingungen.

iusaiümenfassend ist fsstzustllen, da£ dir- neue Maschin*-": znr synchronen Elektroentladung:·bearbeitung mehrerer Werkstücke nur eine Hauptmaschine 90, aber mehrere Elektroden 531 bis 134 e ihäJ.*: Da sis uährenu des Bearbeitungs-Vorganges k_iner mensc^uiichen überwachung bedarf und sirh insbe: mdsre bei Massenprc-iuktion durch eine große Zeitersparnis auszeichnete -;-^: sie in hohem Maße fortschrittlich. Ihre Entladungsstromversorgung kann durch mehrere Str^mversorgungsanschlüsse einer einzigen Stromversorgungsejnheit erfolgen, d.h. die Maschine arbeitet mit Synchronentladung an den Elektroden; es können aber auch gleichzeitig mehrere Netzgeräte 821 bis 826 voneinander unabhängig eine Anzahl Elektroden 131 bis 134 mit Entladungsstrom versorgen; in jedem Falle können gleichzeitig mehrere Werkstücke bearbeitet werden.

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Claims

1. Maschine zur Elektroentladungsbearbeitung von Werkstücken, mit einer Spindel, die Elektrodenaufnahmeuij-ttel trägt und der eir«·- c.aktriseh gesteuerte Antriebs- und Stelleinrichtung zugeordnet ist, mit einer W^-kstückaufnahmeeinrichtung und mit einer Entladungsstrontversorgungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenauf nahmen» i·¹. te 1 (12) zur Aufnahme mehrerer Elektroden (131 bis 13«i) eingerichtet sind, die durch die Spindel (11) gemeinsam bewegbar sind und daß die Werkstückaufnahmeeinrichtung (15) für die gleichzeitige Aufnahme mehrerer Werkstücke (141 bis 144) ausgebildet ist, die durch die Elektroden (131 bis 134) gleichzeitig synchron unter gleichen oder unter verschiedenen Arbeitsbedingungen bearbeitbar sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie für alle oder für eine vorbestimmte Anzahl von Elektroden (131 bis 134) eine EntladungsStromversorgungseinheit (81) mit einer entsprechenden Anzahl von Stromversorgungsanschlüssen (1 bis 8) fdr die einzelnen Elektroden (131 bis 134) aufweist.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl selbständiger Entladungsstrom-Versorgungseinheiten (821 bis 826) mit jeweils eigenem Netzanschluß (804 bis 809) aufweist, die mit zugeordneten Elektroden (131 bis 134) einzeln verbunden sind und durch die die Stromversorgung jeder dieser Elektroden unabhängig steuerbar ist.