DE4029113A1 - Elektrische entladungsbearbeitungsmaschine - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf elektrische Entladungs­ bearbeitungsmaschinen, und insbesondere auf die Automatisierung einer elektrischen Entladungs­ bearbeitungsmaschine.

Eine herkömmliche elektrische Entladungsbearbeitungs­ maschine ist wie in Fig. 5 gezeigt aufgebaut.

In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine elektrische Entladungsbearbeitungselektrode; 2 ein zu bearbeitendes Werkstück; 3 einen Bearbeitungsbehälter; und 4 eine Bearbeitungslösung, wie etwa isolierendes Öl, in dem Bearbeitungsbehälter 3. Mit der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine werden an dem in die Bearbeitungslösung in dem Bearbeitungsbehälter 3 eingetauchten Werkstück 2 verschiedene Bearbeitungs­ vorgänge durchgeführt. Ferner bezeichnet in Fig. 5 das Bezugszeichen 5 eine Impulsstrom-Erzeugungseinheit für die Lieferung eines elektrischen Entladungsimpulsstromes an die Elektrode 1 und das Werkstück 2; 8a eine Kugelumlaufspindel zum vertikalen Bewegen der Hauptwelle der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine (in Richtung einer Z-Achse); 8c eine Kugelumlaufspindel zum Bewegen des Werkstückes 2 nach rechts und links (in Richtung einer X-Achse); 9a einen Servomotor zum Antreiben der Kugelumlaufspindel 8a; 9b einen Servomotor zum Antreiben einer Kugelumlaufspindel (nicht gezeigt), welche angepaßt ist, das Werkstück 1 vor und zurück zu bewegen (in Richtung einer Y-Achse); 9c einen Servomotor zum Antreiben der Kugelumlaufspindel 8c; und 10 eine numerische Steuerungseinheit zum geeigneten Steuern der Servomotoren 9a, 9b und 9c entsprechend einem Bearbeitungsprogramm. Ferner bezeichnet in Fig. 5 das Bezugszeichen 11 ein Kopfteil, welches den oberen Teil der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine bildet; 12 eine Säule, welche ein Rahmen ist, der das Kopfteil 11 festhält; 13 ein Bett, auf welchem die elektrische Entladungsbearbeitungsmaschine installiert ist; 14b einen beweglichen Tisch zum Bewegen des Werkstückes 2 und des Bearbeitungsgefäßes 3 vor und zurück (entlang der Y-Achse); 14c einen beweglichen Tisch zum Bewegen des Werkstückes 2 und des Bearbeitungsbehälters 3 nach rechts und links (entlang der X-Achse); 15 einen Bearbeitungskopf, der auf der Hauptwelle der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine montiert ist; 16 eine Elektrodenaustauscheinheit zum Austauschen der Elektrode 1 auf der Hauptwelle; 17 einen Arm zum Greifen einer Elektrode während eines Elektrodenaustauschvorganges; und 18 ein Magazin, welches eine Vielzahl von Werkzeugen, wie etwa Elektroden 1, aufnimmt.

Die so aufgebaute herkömmliche elektrische Entladungsbearbeitungsmaschine arbeitet wie folgt.

Die Elektrode 1 und das Werkstück 2 werden einander gegenüber angeordnet, während sie in der Bearbeitungslösung in dem Bearbeitungsgefäß 3 gehalten werden. Unter diesen Umständen wird ein Impulsstrom zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 2 von der Impulsstrom-Erzeugungseinheit 5 fließen gelassen. Als Resultat ergibt sich, daß eine elektrische Entladung zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück intermittierend stattfindet, und somit das Werkstück 2 bearbeitet wird. Bei diesem Vorgang wird die Elektrode 1, welche durch die Kugelumlaufspindel 8a mit dem Z-Achsen-Servomotor 9a verbunden ist, auf und ab bewegt, entsprechend Anweisungen von der numerischen Steuereinheit 10. Wie oben beschrieben, ist der entlang der Y-Achse bewegliche Tisch 14b über die nicht gezeigte Kugelumlaufspindel mit dem Y-Achsen-Servomotor 9b verbunden, und der in X-Richtung bewegliche Tisch 14c ist über die Kugelumlaufspindel 8c mit dem X-Achsen- Servomotor 9c verbunden. Diese beweglichen Tische 14b und 14c werden auf Instruktionssignale von der numerischen Steuereinheit 10 hin horizontal bewegt, so daß das Werkstück horizontal positioniert oder bearbeitet wird; das heißt, das Werkstück 2 und die Elektrode 1 werden relativ zueinander bewegt. Somit kann durch geeignete Steuerung der Servomotoren 9a, 9b und 9c eine gewünschte Konfiguration in dem Werkstück an einer gewünschten Position durch elektrische Entladungsbearbeitung gebildet werden.

Bei dem Bearbeitungsvorgang werden das Bearbeitungs­ programm und die Bearbeitungsbedingungen von dem Bediener entsprechend den Konfigurationen von zu verwendenden Elektroden und anzuwendenden Bearbeitungstiefen bestimmt.

Die herkömmliche elektrische Entladungsbearbeitungs­ maschine, welche so aufgebaut ist, ist nachteilig darin, daß elektrische Bedingungen separat entsprechend den Konfigurationen der zu verwendenden Elektroden bestimmt werden müssen, und es deshalb für den Bediener essentiell ist, auf die Konfigurationen von zu verwendenden Elektroden bezug zu nehmen.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, die oben beschriebene Schwierigkeit, welche eine herkömmliche elektrische Entladungsbearbeitungsmaschine begleitet, zu eliminieren.

Spezieller ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Entladungsbearbeitungsmaschine vorzusehen, in welcher ein Elektrodenkonfigurationssensor verwendet wird, Daten über die Bearbeitungs-Zonen einer elektrischen Entladungsbearbeitungselektrode auszugeben, welche für eine elektrische Entladungsbearbeitungs­ operation notwendig sind, und elektrische Bedingungen für den elektrischen Entladungsbearbeitungsvorgang automatisch in Übereinstimmung mit den so vorgesehenen Daten gewählt werden.

Die vorangehende Aufgabe und andere Aufgaben der Erfindung werden gelöst durch Vorsehen einer elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine mit einer numerischen Steuereinheit, welche entsprechend der Erfindung umfaßt: eine automatische elektrische Bedingungen-Wähleinrichtung zum Vergleichen einer Konfigurationsinformation einer mit der Hauptwelle der elektrischen Entladungsbearbeitungs­ maschine verbundenen Elektrode mit Daten, welche in Form von Datenbanken in der numerischen Steuereinheit vorgesehen sind, um automatisch am besten geeignete elektrische Bedingungen für die elektrische Entladungsbearbeitungsoperation auszuwählen.

Zusätzlich ist in dem numerischen Steuerprogramm einer CAD/CAM-Vorrichtung Konfigurationsinformation für die Bearbeitung der Elektrode enthalten. Die Konfigurations­ information der Elektrode wird in solcher Weise genutzt, daß aus den Datenbanken der numerischen Steuereinheit die am besten geeigneten Bearbeitungsbedingungen gewählt werden.

In der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine werden die Daten betreffend die elektrischen Bearbeitungs­ bedingungen, die zuvor in der numerischen Steuereinheit separat entsprechend Bearbeitungs-Zonen vorgesehen wurden, mit einem von der Elektroden­ konfigurations-Detektiereinrichtung (Elektroden­ konfigurationssensor) gelieferten Zonendaten separat entsprechend Bearbeitungstiefen und Zonendaten, welche von der Konfigurationsinformation der Elektrode im numerischen Steuerprogramm vorgesehen werden, verglichen, so daß am besten geeignete Bearbeitungsbedingungen automatisch gewählt oder separat geschaltet werden, entsprechend den Bearbeitungstiefen, um die elektrische Entladungsbearbeitungsmaschine zu betreiben.

Das Wesen, Prinzip und die Anwendung der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn sie zusammen mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in welchen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

In den begleitenden Zeichnungen ist

Fig. 1 ein erläuterndes Diagramm, teilweise als Blockdiagramm, welches die gesamte Anordnung eines Beispiels einer elektrischen Entladungsbearbeitungs­ maschine gemäß dieser Erfindung zeigt;

Fig. 2 mit den Teilen (a) und (b) erläuternde Diagramme zur Beschreibung eines Teils eines elektrischen Entladungsbearbeitungs­ vorganges, welcher mit der in Fig. 1 gezeigten Maschine durchgeführt wird;

Fig. 3 ein erläuterndes Diagramm zur Beschreibung des Betriebes eines Elektroden­ konfigurationssensors, der für die elektrische Entladungsbearbeitungs­ maschine gemäß der Erfindung vorgesehen ist;

Fig. 4 ein erläuterndes Diagramm zur Beschreibung eines Teiles eines anderen Ausführungs­ beispieles einer elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine gemäß dieser Erfindung; und

Fig. 5 ein erläuterndes Diagramm, teilweise als Blockdiagramm, welches die gesamte Anordnung einer herkömmlichen elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine zeigt.

Ein Beispiel einer elektrischen Entladungsbearbeitungs­ maschine gemäß dieser Erfindung wird mit Bezug auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben.

In Fig. 1 sind Teile, welche funktional jenen entsprechen, welche bereits beschrieben wurden, durch entsprechende Bezugszeichen oder -ziffern bezeichnet; spezieller bezeichnen die Bezugszeichen 1 bis 5 und 8a bis 18 dieselben Gegenstände oder funktional dieselben Gegenstände, wie jene in Fig. 5. Ferner bezeichnet in Fig. 1 das Bezugszeichen 75 einen Elektroden­ konfigurationssensor zum Messen der Konfiguration der Bearbeitungselektrode 1.

Der Betrieb der so konstruierten elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine wird beschrieben.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird die mit dem Bearbeitungskopf 15 verbundene elektrische Entladungsbearbeitungs­ elektrode 1 auf das Werkstück 2 zu bewegt, um einen elektrischen Entladungsbearbeitungsvorgang durchzuführen. Deshalb ist es notwendig, Flächeninhalte (oder Bearbeitungs-Flächeninhalte) an hervorstehenden Stellen (oder Bearbeitungsvertiefungen) der Elektrode 1 von ihrem Ende zu detektieren. Für diesen Zweck werden der Kopf 15 und der Elektrodenkonfigurationssensor 75 relativ zueinander bewegt, so daß der Kopf 15 über dem Sensor 75 angeordnet wird, um die Flächeninhalte an den hervorstehenden Stellen zu vermessen, wie in Fig. 3 gezeigt. Spezieller werden in dem Fall der Fig. 3 Flächeninhalte entlang horizontaler paralleler Linien gemessen, welche im Abstand von 1 mm zueinander angeordnet sind. Die so gemessenen Flächeninhalte werden an die numerische Steuereinheit 10 gegeben, wie unter (a) in der folgenden Tabelle 1 gezeigt; das heißt, in die numerische Steuereinheit 10 werden die Flächeninhalte mit den Längen eingegeben.

Tabelle 1

Auf der anderen Seite hat die numerische Steuereinheit 10 eine Funktion, automatisch Bearbeitungsbedingungen als Datenbanken zu wählen; das heißt, sie enthält Bearbeitungsbedingungs-Pakete (im folgenden mit "E-Pakete" bezeichnet, falls zutreffend) separat entsprechend den Materialien der Elektroden 1 und der Werkstücke 2, bezüglich der Flächeninhalte. In der numerischen Steuereinheit 10 werden die Flächeninhalte der Elektrode 1 an den vorstehenden Stellen, welche von dem Elektrodenkonfigurationssensor 75 geliefert werden, mit den Datenbanken verglichen, wie in der folgenden Tabelle 2 gezeigt, so daß Bearbeitungsbedingungen für die Bearbeitungstiefen bestimmt werden, wie unter (b) in Tabelle angedeutet.

Tabelle 2

Anmerkung: "Kupfer:Stahl" etc. entspricht "Elektroden­ material:Werkstückmaterial".

Danach werden die beweglichen Tische 14b und 14c bewegt, und der folgende Bearbeitungsschritt, das heißt, ein elektrischer Entladungsbearbeitungsschritt, wird durchgeführt. Obwohl nur eingestellte Bearbeitungstiefen gegeben sind, werden Bearbeitungsbedingungen (E-Pakte genannt) automatisch separat entsprechend den Bearbeitungstiefen gewählt, um die elektrische Entladungsbearbeitungsoperation durchzuführen.

Das andere Beispiel einer elektrischen Entladungs­ bearbeitungsmaschine gemäß dieser Erfindung wird mit Bezug auf die Fig. 4 beschrieben.

Fig. 4 ist ein erläuterndes Diagramm zur Beschreibung eines Teils des anderen Beispiels einer elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine gemäß dieser Erfindung.

In Fig. 4 bezeichnet ein Bezugszeichen 20 eine CAD/CAM- Vorrichtung und ein Bezugszeichen 21 bezeichnet ein Elektrodenbearbeitungsgerät. Die CAD/CAM-Vorrichtung ist mit einem numerischen Steuerprogramm ausgestattet, welches eine Konfigurationsinformation zur Bearbeitung der Elektrode 1 enthält. Das numerische Steuerprogramm wird an die numerische Steuereinheit 10 ausgegeben, so daß die Elektrode 1 von dem Elektrodenbearbeitungsgerät 21 bearbeitet wird.

Nun ist unter (a) in der Tabelle 1 und in der vorangehenden Beschreibung eine Information betreffend Flächeninhalte der Elektrode 1, welche eine dreidimensionale Form hat, wie in Fig. 3 gezeigt, angegeben, welche entlang horizontaler paralleler Linien gemessen werden, welche im Abstand von 1 mm zueinander angeordnet sind. Die Flächeninhaltsinformation für jede Höhe, die an die CAD/CAM-Vorrichtung 20 übermittelt ist, wird mit den Datenbanken der numerischen Steuereinheit 10 verglichen, so daß die am besten geeignete Bearbeitungs­ bedingung der Elektrode 1 separat entsprechend den Bearbeitungstiefen des Werkstückes 2 bestimmt wird, wie unter (b) in der Tabelle 1 angezeigt.

Daraus ergibt sich für den Fall der Bearbeitung, bei welcher eine Information über die Bearbeitungstiefe des elektrischen Entladungsbearbeitungsvorganges vorbestimmt ist, ebenso wie die in Fig. 1 gezeigte Bearbeitung, daß die am besten geeigneten Bearbeitungsbedingungen (E-Pakete genannt) separat entsprechend den Bearbeitungstiefen automatisch gewählt werden, um die elektrische Entladungsbearbeitungsoperation durchzuführen.

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die für die jeweils für die Bearbeitungstiefen vorgesehenen Elektrodenzonen verwendet; es können jedoch zur Vereinfachung Teilflächen verwendet werden.

Bei der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine gemäß der Erfindung wird der Elektrodenkonfigurationssensor, welcher in dem Bearbeitungsgefäß vorgesehen ist, um die Konfiguration der Elektrode zu detektieren, oder eine Elektrodenkonfigurationsinformation des numerischen Steuerprogrammes verwendet, um automatisch die am besten geeignete Bearbeitungsbedingung für den elektrischen Entladungsbearbeitungsvorgang zu wählen, welcher durchgeführt wird mit der Elektrode, deren Konfiguration so detektiert wurde.

Somit ist die elektrische Entladungsbearbeitungsmaschine im Gegensatz zur herkömmlichen elektrischen Entladungs­ bearbeitungsmaschine frei von dem Schwierigkeiten bereitenden Vorgang des Einstellens elektrischer Bedingungen. Ferner kann die Bearbeitungszeit stark reduziert werden, weil der elektrische Entladungs­ bearbeitungsvorgang durchgeführt wird, während elektrische Bedingungen gewählt werden, welche für Bearbeitungsflächeninhalte am besten geeignet sind. Zusätzlich kann mit der elektrischen Bearbeitungsmaschine nach der Erfindung sogar eine Person einen elektrischen Entladungsbearbeitungsvorgang durchführen, welche keine Fachkenntnisse hat.

Die Erfindung wurde anhand des bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß eine Vielzahl von Änderungen und Modifikationen denkbar sind, welche den Umfang der Erfindung nicht verlassen, und deshalb sollen die anschließenden Ansprüche alle derartigen Änderungen und Modifikationen, welchen die Idee der Erfindung zugrundeliegt, und welche den Umfang der Erfindung nicht verlassen, abdecken.

Claims (6)

1. Elektrische Entladungsbearbeitungsmaschine mit einer numerischen Steuereinheit, welche umfaßt:

• - eine automatische elektrische-Bedingungs- Auswahleinrichtung zum Vergleichen einer Konfigurationsinformation einer Elektrode, welche mit einer Hauptwelle der elektrischen Entladungs­ bearbeitungsmaschine verbunden ist, mit elektrische-Bedingungs-Daten, welche in Form von Datenbanken in der numerischen Steuereinheit vorgesehen sind, um automatisch am besten geeignete elektrische Bedingungen für einen elektrischen Entladungsbearbeitungsvorgang zu wählen.

2. Elektrische Entladungsbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, welche ferner umfaßt:

• - eine Elektrodenkonfigurations-Detektier­ einrichtung zum Detektieren der Konfiguration der Elektrode, welche mit der Hauptwelle der elektrischen Entladungsbearbeitungsmaschine verbunden ist, vor dem elektrischen Entladungsbearbeitungsvorgang derart, daß eine so detektierte Information als zu vergleichende Konfigurationsinformation verwendet wird.

3. Elektrische Entladungsbearbeitungsmaschine mit einer numerischen Steuereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektiereinrichtung Flächeninhalte an Höhen der Elektroden von ihrem Ende aus mißt.

4. Elektrische Entladungsbearbeitungsmaschine mit einer numerischen Steuereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Flächeninhalte entlang horizontaler paralleler Linien gemessen werden, welche in Abständen von 1 mm angeordnet sind.

5. Elektrische Entladungsbearbeitungsmaschine mit einer numerischen Steuereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die so gemessenen Flächeninhalte in die numerische Steuereinheit derart eingegeben werden, daß die Flächeninhalte der Elektrode an den Höhen mit den Datenbanken verglichen werden, wodurch die Bedingungs-Wähleinrichtung elektrische Bearbeitungs­ bedingungen wählt, welche am besten geeignet sind für den elektrischen Entladungsbearbeitungsvorgang.

6. Elektrische Entladungsbearbeitungsmaschine mit einer numerischen Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konfigurationsinformation der Elektrode in Daten in einem numerischen Steuerprogramm einer CAD/CAM- Vorrichtung zum Bearbeiten der Elektroden enthalten ist.