CH617616A5

CH617616A5 -

Info

Publication number: CH617616A5
Application number: CH240977A
Authority: CH
Inventors: Hiromichi Shichida; Gotaro Gamo; Yoshiyuki Nomura; Kiyoshi Hattori; Yutaka Koiwai
Original assignee: Fujitsu Fanuc Ltd
Priority date: 1976-02-25
Filing date: 1977-02-25
Publication date: 1980-06-13
Also published as: US4123645A; GB1560253A; FR2342121B1; DE2708214A1; JPS5841980B2; JPS52103088A; FR2342121A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerisch gesteuerte, elektrische Schneidmaschine, mit einem numerischen Steuergerät zur Steuerung des Vorschubes eines Werkstückes in Richtung der jeweiligen Koordinatenachse und mit einem eine Drahtelektrode aufweisenden Gerät.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine, welche ein Werkstück mittels Entladungen schneidet, welche in einem kleinen Spalt erzeugt werden, der sich zwischen dem Werkstück und der Drahtelektrode bildet, wobei die Drahtelektrode durch ein kleines Loch hindurchgeht, welches im Werkstück entsteht.

Bei den üblichen Draht-Schneidmaschinen wird die Drahtelektrode von einer Schiene zu einer anderen Schiene in gespanntem Zustand gerollt und bewegt, und ein kleiner Entladungsspalt wird zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück gebildet, welches unter einem etwa rechten Winkel zur Drahtelektrode angeordnet ist. Flüssigkeit, wie z. B. Wasser oder Öl, wird in den erwähnten kleinen Entladungsspalt gespeist, und elektrische Arbeitsimpulse werden immer wieder zwischen das Werkstück und die Drahtelektrode gespeist, so dass das Werkstück an der Stelle geschnitten wird, welche durch die relative Bewegung zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück gebildet wird. Wenn wir annehmen, dass die Bewegung der Drahtelektrode in zwei Richtungen durchgeführt wird, wird das Werkstück geschnitten und das Erzeugnis gewonnen durch Vorschub des Werkstückes in den Richtungen der Achsen X und Y im rechten Winkel zur Z-Achse.

Bei dem erwähnten elektrischen Entladegerät wird ein Paar von Backen normalerweise verwendet, um eine Drahtelektrode zu halten. Es ist schwierig für die Bedienungsperson, die Drahtelektrode durch die zwei Backen durchzuziehen. Um dieses Problem zu lösen, wird ein Paar von Schlitzführungen vom V-Typ verwendet, welche mit einem Schlitz vom V-Typ versehen sind, so dass die Drahtelektrode leicht gespannt werden kann. Wenn wir die Schlitzführungen vom V-Typ verwenden, wird die Drahtelektrode bei einigen relativen Bewegungen zwischen dem Werkstück und der Drahtelektrode aus der Schlitzführung vom V-Typ ausgestossen. Dadurch wird die Halterung der Drahtelektrode in der Schlitzführung vom V-Typ unstabil und eine hoch präzise Schneidung kann nicht ausgeführt werden.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird ein Mittel zur Schliessung des Schlitzes vom V-Typ normalerweise verwendet, nachdem die Drahtelektrode in die Schlitzführung vom V-Typ eingesetzt worden sind. Dann ist es allerdings schwierig, die Drahtelektrode zu spannen, und zwar wegen des Vorhandenseins der erwähnten Schliessmittel.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine numerisch gesteuerte elektrische Schneidmaschine zu schaffen, welche die genannten Nachteile nicht aufweist.

Um diese Aufgabe zu lösen, ist die erfindungsgemässe Schneidmaschine mit einem die Drahtelektrode aufweisenden Gerät versehen, welches folgende Teile enthält: ein Paar von Führungen mit V-förmigen Schlitzen, welche die Drahtelektrode spannen, erste und zweite Antriebsmittel, welche das Werkstück in den Richtungen zweier Achsen bewegen, dies in bezug auf die genannte Drahtelektrode, dritte Antriebsmittel, welche wenigstens eine Führung mit dem V-förmigen Schlitz um eine vorgegebene Achse herum drehen, so dass die relative Bewegung zwischen dem Werkstück und der Drahtelektrode über die ersten und die zweiten Antriebsmittel gesteuert wird, und zwar mittels zweier Ausgänge des numerischen Steuergerätes, wobei die Führung mit dem V-förmigen Schlitz über die dritten Antriebsmittel durch einen weiteren Ausgang aus dem numerischen Steuergerät gedreht wird, so dass die Führung mit dem V-förmigen Schlitz einen vorgegebenen Winkel in der Richtung der erwähnten relativen Verschiebung geschwenkt wird.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Durch diese Beschreibung ist der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise beschränkt. Es zeigt: Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Ausführungsform der numerisch gesteuerten Schneidmaschine,

Fig. 2 eine Beziehung zwischen einer Richtung einer mittleren Linie der Schlitzführung vom V-Typ und der Richtung der Stelle der Drahtelektrode, welche zur in Fig. 1 dargestellten Maschine gehört,

Fig. 3 eine Ausführung der V-förmigen Schlitzführung, Fig. 4 eine Gesamtansicht einer anderen Ausführung der numerisch gesteuerten, drahtschneidenden, elektrischen Entla-demaschine,

Fig. 5 eine Beziehung zwischen einer Richtung der mittleren Linie der V-förmigen Schlitzführung und der Richtung einer Stelle der Drahtelektrode der Maschine aus Fig. 4,

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Fig. 6 ein Blockschaltschema eines Steuergerätes in der genannten numerisch gesteuerten, drahtschneidenden, elektrischen Entlademaschine nach der vorliegenden Erfindung' und

Fig. 7 ein Bild, welches eine Drehsteuerung der V-förmi-gen Schlitzführung angibt.

In Fig. 1 ist ein wesentlicher Teil des Draht-Schneidgerätes der numerisch gesteuerten, elektrischen Draht-Schneidma-schine gezeigt, in welcher eine Drahtelektrode 1 zwischen einem Paar von V-förmigen Schlitzführungen 2 und 3 gespannt ist. Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird die Drahtelektrode zwischen den zwei V-förmigen Schlitzführungen 2 und 3 in vertikaler Richtung gespannt. Ein Werkstück 4 ist auf einem Tisch 5 angeordnet, welcher sich zwischen den zwei V-förmigen Schlitzführungen befindet. Der Tisch ist mit Hilfe von Motoren MX und MY in der Richtung von zwei Achsen bewegbar, die sich einander kreuzen und in einer horizontalen Ebene in einem rechten Winkel zueinander stehen. Das Paar der V-förmigen Schlitzführungen 2 und 3, welche die Drahtelektrode

I tragen, ist nach der vorliegenden Erfindung derart ausgeführt, dass es möglich ist, diese um eine vertikale Achse herumzudrehen. Die Führung 2 ist an eine drehbare Scheibe 6 und die Führung 3 an eine drehbare Scheibe 7 angeschlossen. Die zwei drehbaren Scheiben 6 und 7 können über ein Getriebe 7a und 8 mit Hilfe eines Motors M6> gedreht werden, wobei dieser Motor an derselben Achse, wie die Getrieberäder 7a und

8 sind.

Die V-förmige Schlitzführung 2 ist an der drehbaren Scheibe in folgender Weise befestigt. Ein erster Block 9 ist auf der drehbaren Scheibe 6 angeordnet und ein zweiter Block 10 ist an den Block 9 derart angeschlossen, dass der erste Block

9 entlang einer Y-Achse bewegbar ist, die in Fig. 1 gezeigt ist. Ein dritter Block 11 ist am zweiten Block 10 angeschlossen, so dass der dritte Block in Richtung einer X-Achse bewegbar ist, wobei diese Achse mit der Achse Y einen rechten Winkel ein-schliesst. Die V-förmige Schlitzführung 2 ist am dritten Block

II befestigt. Ein Einstellknopf 12 ist mit einem Schraubenschaft gekoppelt (nicht dargestellt in den Zeichnungen), welcher mit einer Schraubenmutter in Eingriff steht, die am zweiten Block 10 angebracht ist. Wenn der Einstellknopf verstellt wird, wird sich die Lage des zweiten Blockes 10 entlang der Richtung der Achse Y ändern, und zwar in bezug auf den ersten Block 9.

Auf der drehbaren Scheibe 7 ist ein Block IIa angeordnet und die V-förmige Schlitzführung 3 ist am Block IIa angeordnet.

Normalerweise wird das Werkstück 4 in den Richtungen der Achsen X und Y bewegt, welche sich einander kreuzen und unter einem rechten Winkel in der horizontalen Ebene zueinander stehen. Die zwei V-förmigen Schlitzführungen 2 und 3 sind derart angeordnet, dass eine untere Partie 21 der V-förmigen Schlitzführung 2 und eine obere Partie 31 der V-förmigen Schlitzführungen 3 einander zugekehrt sind. Im einzelnen sind die Lagen so eingestellt, dass eine mittlere Linie durch den Draht der Drahtelektrode 1 vertikal verläuft und mit der Mittelachse der drehbaren Scheiben 6 und 7 zusammenfällt.

Falls man die Motoren MX und MY durch zwei Ausgänge eines digitalen Steuergerätes steuert, welches die Bewegung des Werkstückes den Achsen X und Y entlang steuert, kann das Werkstück geschnitten werden, und zwar entlang der Bewegungsbahn der Drahtelektrode 1.

Da gemäss der voliegenden Erfindung die drehbaren Scheiben 6 und 7, welche gegebenenfalls die V-förmigen Schlitzführungen 2 und 3 führen, mit Hilfe des Motors M6> gedreht werden können, können die V-förmigen Schlitzführungen 2 und 3 derart gesteuert werden, dass eine mittlere Linie 51 der V-förmigen Schlitzführungen 2 und 3, wie in Fig. 2 dargestellt, Krümmungen aufweisen kann, und zwar in der

Richtung der relativen Verschiebung zwischen dem Werkstück 4 und der Drahtelektrode 1, wenn der Motor M0 mit einem Ausgang aus dem digitalen Steuergerät gesteuert wird.

Bezugnehmend auf Fig. 1 wird die Drahtelektrode 1 über Elektrodenbolzen 15 und 16, Drahtführungsrollen 17 und 18 und Überführungsrädchen 19 und 20 geführt.

Gemäss der Ausführung nach Fig. 1 kann das Werkstück 4 derart geschnitten werden, dass es eine abgeschrägte Oberfläche aufweist. In diesem Fall ist die V-förmige Schlitzführung 2 in der X-Richtung versetzt, so dass die Mitte der Drahtelektrode 1 am unteren Ende der V-förmigen Schlitzführung 2 um einen vorgegebenen Betrag gegenüber der Linie durch die Drehmitte der Drehscheibe 6 verschoben ist. Falls das Werkstück 4 derart geschnitten wird, dass es eine abgeschrägte Oberfläche aufweist, wird die obenerwähnte Steuerung der Richtung der V-förmigen Schlitzführung angewendet.

Die Ausgestaltung der V-förmigen Schlitzfährungen ist in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3 zeigt (a) eine Ansicht der V-förmigen Schlitzführung, (b) eine Seitenansicht der genannten Führung und (c) eine Ansicht der Führung von unten. Es ist von Vorteil, wenn ein Bodenteil 32 der V-förmigen Schlitzführung 31 derart gekrümmt ist, dass die Drahtelektrode mit Sicherheit geführt wird und wenn die Lage der Elektrodenbolzen 15 und 16 in Fig. 1 derart gewählt ist, dass die Drahtelektrode 1 gegen den Bodenteil 32 der V-förmigen Schlitzführung hin gedrückt wird, und zwar entlang einer möglichst langen Strecke.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform des drahtschneidenden, elektrischen Apparates der numerisch gesteuerten, drahtschneidenden, elektrischen Maschine nach der vorliegenden Erfindung. Der Hauptunterschied zwischen den Ausführungen nach Fig. 1 und 4 beruht darauf, dass eine von den V-förmigen Schlitzführungen nur in einer Richtung einstellbar ist, d. h. nur in der X-Richtung. Bei dieser Ausführungsform ist ein Gleitstück (oder ein beweglicher Block), welches über ein Getriebe 41 durch ein Motor M0a gedreht werden kann, an eine drehbare Scheibe 42 angeschlossen, und eine V-förmige Schlitzführung 44 ist am Gleitstück 43 befestigt.

Ein Einstellknopf 45 ist mit einem Gewindeabschnitt des Gleitstückes 43 gekoppelt, und bei Verstellung des Knopfes 45 der das Gleitstück 43 und, deswegen ist die V-förmige Schlitzführung 44 entlang der X-Achse beweglich, d. h. die rechte und die linke Richtung, welche in Fig. 4 dargestellt sind. Bei der Ausführung nach Fig. 4, wenn die Lage der V-förmigen Schlitzführung 44 eingestellt wird, wird eine Drahtelektrode 49 in der V-förmigen Schlitzführung 44 so verschoben, dass das Werkstück derart geschnitten wird, dass es eine abgeschrägte Form hat.

Ein Motor M02 treibt eine drehbare Scheibe 48 über ein Getriebe 46 derart an, dass die Richtung einer V-förmigen Schlitzführung 47 gesteuert wird, und in der Ausführung aus Fig. 4 ist der Motor M6>2 unabhängig vom Motor M6>i ausgeführt.

Auch bei der Ausführung nach Fig. 4 sind die Lagen der V-förmigen Schlitzführungen 44, 47 derart eingestellt, dass die Mitte des Drahtes der Drahtelektrode 49 mit den Drehmitten der zwei drehbaren Scheiben 42 und 48 zusammenfällt. In diesem Fall dürfte es ersichtlich sein, dass die Motoren M0t, M02 durch den Ausgang aus dem digital gesteuerten Gerät derart synchron gesteuert werden, dass die Richtungen der V-förmigen Schlitze der V-förmigen Schlitzführungen 44 und 47 einen vorgegebenen bestimmten Winkel einschliessen, und zwar in bezug auf die Richtung der Relativbewegung zwischen dem Werkstück und der Drahtelektrode.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 kann die Mittellinie des V-förmigen Schlitzes in der V-förmigen Schlitzführung 44 aus der Mitte der drehbaren Scheibe 42 versetzt werden und die Richtung der V-förmigen Schlitzführung 44 wird derart gesteuert, dass die Richtung der Mittellinie 51 der V-förmigen

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Schlitzführung vertikal verläuft, und zwar in bezug auf die Richtung der relativen Bewegung zwischen dem Werkstück und der Drahtelektrode, wie in Fig. 5 dargestellt.

In Fig. 5 wird die Drahtelektrode 41 über Elektrodenbolzen 43, 54, Führungsrädchen 55, 56, 57, 58, eine Spindelrolle 59 und eine Klemmrolle 60 bewegt.

Nachstehend wird das Verfahren zur Steuerung der mittleren Linie der V-förmigen Schlitzführung sowie der Richtung der relativen Versetzung dargelegt, welche zwischen dem Werkstück und der Drahtelektrode so vor sich geht, dass ein konstanter Winkel zwischen der mittleren Linie und der genannten Richtung der genannten relativen Versetzung aufrechterhalten bleibt. In Fig. 6 ist ein Befehlsband TP dargestellt, welches numerische Informationen aufnimmt, welche die Werte X und Y usw. betreffen; CNC ist ein durch einen Computer gesteuertes digitales Steuergerät, welches die Werte der Drehwinkel 0 der V-förmigen Schlitzführungen berechnet, und zwar auf Grund des eingespeicherten Programms, und welches Impulse verteilt, welche auf dem Winkel 0 und der numerischen Information beruhen; DUX, DUY und DU0 sind Antriebsstromkreise für die Impulsmotoren MX, M Y und M0, welche gegebenenfalls die Achsen X und Y betreffen und welche den Achsen X, Y und 0 zugeordnet sind, wobei die letztere Achse die Achse der V-förmiten Schlitzführung ist.

Um die Darlegung zu vereinfachen, nehmen wir an, dass das Werkstück durch den Draht entlang einer geraden Linie geschnitten wird und dass die Mittellinie 51 der V-förmigen Schlitzführung mit der X-Achse zusammenfällt, wie in Fig. 7 dargestellt. Wenn die Befehlswerte Xa und Ya aus dem Band TP geliefert werden, beginnt das durch den Computer gesteuerte digitale Steuergerät CNC das Arbeitsprogramm derart, um den Drehwinkel 0 zu berechnen. In diesem Fall kann der Drehwinkel 0 tan-1 (Y/X) berechnet werden. Gemäss der vorliegenden Erfindung, um die Berechnung des Drehwinkels 0 viel einfacher ausführen zu können, wird die folgende Arbeitsweise bevorzugt. Erstens wird gemäss der vorliegenden Erfindung der Winkel 0 berechnet, und zwar in bezug auf verschiedene Werte des Verhältnisses X/Y, und die berechneten Werte werden in einem Speicher des Apparates CNC gespeichert. Infolgedessen berechnet das Gerät CNC nur den Wert in bezug auf das Verhältnis von Y^Xt und bestimmt aus dem Speicher den Winkel 0U welcher das Verhältnis Yt/X betrifft, und infolgedessen kann die Arbeitszeit verkürzt werden.

Falls der Wert des Winkels 0i berechnet ist, wird er an einer vorgegebenen Adresse gespeichert, und der genannte Wert 0j wird in eine Anzahl von Impulsen umgewandelt, welche dem Wert 0X entsprechen. Die umgewandelten Impulse, welche dem Wert 0 , entsprechen, werden dem Antriebskreis DU0 zugeführt, um den Impulsmotor M0 um den Winkel 0i zu drehen.

Danach werden Impulseverteilungen an zwei Achsen zugleich durchgeführt, und zwar in Abhängigkeit von den Befehlwerten X, Y. Die erhaltenen verteilten Impulse werden über die Antriebsstromkreise DUX und DUY den Motoren MX, MY zugeführt, wie in Fig. 6 dargestellt, so dass das Werkstück, welches in Fig. 1 dargestellt ist, entlang einer geraden Linie lj bewegt wird, wie aus Fig. 7 ersichtlich, und die mittlere Linie der V-förmigen Schlitzführung ist stets zur Vorschubrichtung des Werkstückes gerichtet.

Wenn die folgenden Befehlswerte X2) Y2 aus dem Band TP ausgelesen werden, wird der Wert des Winkels 02 in bezug auf die X-Achse berechnet, und der Wert des 02-0j wird ebenfalls berechnet. Das Resultat wird in eine Anzahl von Impulsen umgewandelt, welche dem Winkel 02-0t entspricht, und die V-förmige Schlitzführung wird um den Winkel 02-0i gedreht, so dass sie in einer neuen Vorschubrichtung des Werkstückes liegt.

Diese obige Darlegung war für den Fall dass der Tisch gedreht wird erst nachdem die V-förmige Schlitzführung gedreht worden ist; allerdings dürfte es klar sein, dass der Antrieb des Tisches und das Drehen der V-förmigen Schlitzführung zugleich erfolgen kann, und zwar durch Verteilung der Impulse zu den Antriebsstromkreisen DUX, DUY und DU0 zugleich. Falls es gewünscht ist, das Werkstück entlang einer gekrümmten Linie mit dem Draht zu schneiden, kann das oben erwähnte Verfahren verwendet werden, indem man die gekrümmte Linie mit einer zusammenhängenden Anzahl von kurzen Linien approximiert.

Wie oben erwähnt worden ist, kann die Streckung der Drahtelektrode gemäss der vorliegenden Erfindung sehr leicht durchgeführt werden, weil ein Paar der V-förmigen Schlitzführungen als Führungen der Drahtelektrode verwendet wird und auch deswegen, weil die Drahtelektrode im V-förmigen Schlitz bleibt, da die Mittellinie der V-förmigen Schlitzführung derart gesteuert wird, um einen vorgegebenen Winkel direkt zu drehen, und zwar in bezug auf die relative Bewegung, welche zwischen dem Werkstück und der Drahtelektrode erfolgt. Als Resultat daraus kann eine Schneidung mit Hilfe des Drahtes mit einer hohen Zuverlässigkeit erwartet werden. Infolge der Einhalterung der Mittellinie der V-förmigen Schlitzführung unter einem vorgegebenen rechten Winkel in bezug auf die Verschiebung zwischen dem Werkstück und der Drahtelektrode, ist die Drahtelektrode viel stabiler in der V-förmigen Schlitzführung gehalten und die Zuverlässigkeit der Drahtschneidung kann wesentlich vergrössert werden.

Gemäss der vorliegenden Erfindung kann das Schneiden des Werkstückes bei einem vorgegebenen Anschrägungswinkel leicht durchgeführt werden, und zwar durch Versetzen der Drahtelektrode um einen vorgegebenen Winkel aus der vertikalen Richtung. Bei dieser Versetzung kann die Steuerung der Drehung der V-förmigen Schlitzführung ähnlich wie in dem Fall ausgeführt werden, wo die Drahtelektrode vertikal gehalten wird.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Numerisch gesteuerte elektrische Schneidmaschine, mit einem numerischen Steuergerät zur Steuerung des Vorschubes eines Werkstückes in Richtung der jeweiligen Koordinatenachse und mit einem eine Drahtelektrode aufweisenden Gerät, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät folgende Teile aufweist:

ein Paar von Führungen mit V-förmigen Schlitzen, welche die Drahtelektrode spannen,

erste und zweite Antriebsmittel, welche das Werkstück in der Richtung zweier Achsen bewegen, dies in Bezug auf die genannte Drahtelektrode,

dritte Antriebsmittel, welche wenigstens eine Führung mit dem V-förmigen Schlitz um eine vorgegebene Achse herum drehen, so dass die relative Bewegung zwischen dem Werkstück und der Drahtelektrode über die ersten und die zweiten Antriebsmittel gesteuert wird, und zwar mittels zweier Ausgänge des numerischen Steuergerätes, wobei die Führung mit dem V-förmigen Schlitz über die dritten Antriebsmittel durch einen weiteren Ausgang aus dem numerischen Steuergerät gedreht wird, so dass die Führung mit dem V-förmigen Schlitz um einen vorgegebenen Winkel in der Richtung der erwähnten relativen Verschiebung geschwenkt wird.

2. Schneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führung (2) mit einem V-förmigen Schlitz mit einem Tragglied (6) verbunden ist, welches um eine vorgegebene Achse herum drehbar ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schneidmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (2) mit dem V-förmigen Schlitz mit dem Tragglied (6) derart verbunden ist, dass die Führung mit dem V-förmigen Schlitz in Bezug auf die Mitte der Drehung des genannten Traggliedes (6) versetzbar ist.

4. Schneidmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Versetzung in bezug auf die Richtung der relativen Bewegung zwischen der Führung (2) mit dem V-förmigen Schlitz und dem Werkstück (4) vertikal ist.

5. Schneidmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Führung (2) mit V-förmigem Schlitz mit einem ersten Tragglied (6) verbunden ist, welches um eine vorgegebene Achse drehbar ist, dass die Führung (3) mit einem V-förmigen Schlitz mit einem zweiten Tragglied (7) verbunden ist, welches um eine vorgegebene Achse drehbar ist, und dass das erste und das zweite Tragglied (6, 7) durch ein Antriebsmittel zugleich gedreht werden.