CH647707A5

CH647707A5 - Device for cutting workpieces by means of electrical charge

Info

Publication number: CH647707A5
Application number: CH4815/80A
Authority: CH
Inventors: Yutaka Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1979-06-22
Filing date: 1980-06-23
Publication date: 1985-02-15
Also published as: JPS563149A; DE3022917A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum elektrischen Schneiden eines Materials gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The present invention relates to a device for electrically cutting a material according to the preamble of patent claim 1.

Es wurde eine Vorrichtung zum elektrischen Schneiden eines Werkstückes in eine gewünschte Form durch Hin- und Herbewegung einer drahtförmigen Elektrode in bezug auf das Werkstück und Anlegen eines elektrischen Stromes an die drahtförmige Elektrode und ein Werkstück, durch eine in einem Spalt zwischen der drahtförmigen Elektrode und dem Werkstück vorgesehene Arbeitsflüssigkeit, vorgeschlagen. Ferner ist eine Vorrichtung zum elektrischen konischen Schneiden eines Werkstückes durch eine elektrische Entladung bekannt, mit welchem ein Werkstück in eine gewünschte konische Konfiguration geschnitten werden kann, indem die drahtförmige Elektrode mit einem gewünschten Winkel in bezug auf einer Referenzschneidachsenrichtung, im allgemeinen die Z-Achsenricht-ung, gesteuert wird. Es ist leicht möglich, die Schneidoperation zur Erzeugung einer gewünschten Schneidkonfiguration durch eine N/C-Steuervorrichtung od. dgl. zu steuern. Deshalb sind die obenerwähnten Vorrichtungen zum elektrischen Schneiden eines Werkstük-kes durch elektrische Entladung ganz brauchbar zum Schneiden und Formen eines Werkstückes in eine gewünschte, komplizierte Konfiguration mit hoher Genauigkeit. An apparatus has been provided for electrically cutting a workpiece into a desired shape by reciprocating a wire-shaped electrode with respect to the workpiece and applying an electric current to the wire-shaped electrode and a workpiece through a gap between the wire-shaped electrode and the Workpiece intended working fluid, proposed. Also known is an apparatus for electrically tapering a workpiece by electrical discharge, with which a workpiece can be cut into a desired conical configuration by making the wire-shaped electrode at a desired angle with respect to a reference cutting axis direction, generally the Z-axis direction. is controlled. It is easily possible to control the cutting operation by an N / C controller or the like to produce a desired cutting configuration. Therefore, the above-mentioned devices for electrically cutting a workpiece by electric discharge are quite useful for cutting and shaping a workpiece into a desired, complicated configuration with high accuracy.

In Fig. 1 ist eine bekannte Vorrichtung zum elektrischen Schneiden eines Werkstückes durch elektrische Entladung schematisch dargestellt. In Fig. 1, a known device for electrically cutting a workpiece by electrical discharge is shown schematically.

Die Vorrichtung gemäss Fig. 1 umfasst einen X-Y-Kreuztisch 12, auf welchem ein zu schneidendes und formendes Werkstück 10 fest angeordnet ist. Der X-Y-Kreuztisch 12 wird in den X- und Y-Achsenrichtungen durch einen X-Achsenantriebsmotor 14 einen Y-Achsenantriebsmotor 16 angetrieben, wobei eine gewünschte Hin-und Herbewegung zwischen einer drahtförmigen Elektrode 18 und dem Werkstück 10 erzielt wird. Die drahtförmige Elektrode 18 wird von einer Drahtzuführungshaspel 20 zugeführt und auf eine Drahtaufwindehaspel 30 aufgewunden, wobei sie durch eine Spannrolle 22, einen elektrischen Stromzuführungsteil 24, eine obere Drahtführung 26, das Werkstück 10 und eine untere Drahtführung 28 in der angeführten Reihenfolge durchtritt. Eine Schneidflüssigkeit wird von einer Schneidflüssigkeitzuführvorrichtung (nicht dargestellt) in einen zwischen der drahtförmigen Elektrode 18 und dem Werkstück 10 gebildeten Schneidspalt zugeführt. Von einer elektrischen Energieversorgung 32 wird elektrische Energie zum zwischen der drahtförmigen Elektrode 18 und dem Werkstück 10 gebildeten Spalt zugeführt. Ein gewünschtes Schneiden des Werkstückes 10 mit einer elektrischen Entladung wird durch Anlegen eines elektrischen Stromes an den Schneidspalt durch die Schneidflüssigkeit erzielt. Die elektrische Energieversorgung 32 ist z. B. eine Razalenko-Entlade-schaltung, welche eine Gleichspannungsquelle 34, einen den Entladungsstrom begrenzenden Widerstand 36 und einen Kondensator 38 umfasst. 1 comprises an X-Y cross table 12 on which a workpiece 10 to be cut and shaped is fixedly arranged. The X-Y cross table 12 is driven in the X and Y axis directions by an X axis drive motor 14, a Y axis drive motor 16, whereby a desired reciprocation between a wire-shaped electrode 18 and the workpiece 10 is achieved. The wire-shaped electrode 18 is fed from a wire feed reel 20 and wound onto a wire take-up reel 30, passing through a tension roller 22, an electric power supply part 24, an upper wire guide 26, the workpiece 10 and a lower wire guide 28 in the order mentioned. A cutting fluid is fed from a cutting fluid supply device (not shown) into a cutting gap formed between the wire-shaped electrode 18 and the workpiece 10. Electrical energy is supplied from an electrical energy supply 32 to the gap formed between the wire-shaped electrode 18 and the workpiece 10. Desired cutting of the workpiece 10 with an electrical discharge is achieved by applying an electrical current to the cutting gap through the cutting fluid. The electrical power supply 32 is, for. B. a Razalenko discharge circuit, which comprises a DC voltage source 34, a resistor 36 limiting the discharge current and a capacitor 38.

Um das Werkstück 10 konisch zu schneiden, wird die drahtförmige Elektrode 18 so gesteuert, dass sie in einem gewünschten Winkel in bezug auf eine Referenzschneidachse (Z-Achse) senkrecht zu einer durch die X-Achse und die Y-Achse definierte X-Y-Ebene geneigt ist. Die obere Drahtführung 26, welche einen Teil der drahtförmigen Elektrode 18 hält, wird so gesteuert, dass sie bei einer gewünschten Position durch einen U-Achsenantriebsmotor 40 und einen V-Achsenmotor 42 positioniert wird. In order to taper the workpiece 10, the wire-shaped electrode 18 is controlled so that it is inclined at a desired angle with respect to a reference cutting axis (Z axis) perpendicular to an XY plane defined by the X axis and the Y axis is. The upper wire guide 26, which holds part of the wire-shaped electrode 18, is controlled to be positioned at a desired position by a U-axis drive motor 40 and a V-axis motor 42.

Jeder der oben beschriebenen Antriebsmotoren 14,16,40 und 42 wird durch eine Steuervorrichtung 44 gesteuert. Diese Motoren werden verwendet, um das Werkstück 10 in bezug auf die drahtförmige Elektrode 18 zu bewegen und/oder den Neigungswinkel der drahtförmigen Elektrode 18 in bezug auf die Z-Achse einzustellen, so dass das Werkstück 10 in die gewünschte Form geschnitten und geformt wird. Die Steuervorrichtung 44 besteht aus einer Kopierfrässteuervorrichtung, einer N/C-Steuervorrichtung oder einer elektronischen Recheneinheit. Each of the drive motors 14, 16, 40 and 42 described above is controlled by a control device 44. These motors are used to move the workpiece 10 with respect to the wire-shaped electrode 18 and / or to adjust the angle of inclination of the wire-shaped electrode 18 with respect to the Z-axis, so that the workpiece 10 is cut and shaped into the desired shape. The control device 44 consists of a copy milling control device, an N / C control device or an electronic computing unit.

Fig. 2 zeigt ein Werkstück, welches einem konischen Schneidverfahren ausgesetzt wird, um einen Stempel herzustellen, wobei die herkömmliche Vorrichtung gemäss Fig. 1 verwendet wird. Gemäss Fig. 2 wird der Stempel geformt, indem das Werkstück 10 konisch geschnitten wird. Der Stempel wird gebildet, indem ein Pyramidenstumpf 10a aus dem Werkstück 10 herausgeschnitten und entfernt wird. Die untere Begrenzungsfläche des Stempels bildet eine Schneidkante. Die obere Fläche des Stempels ist grösser als die untere, wie das durch den Wert r angegeben wird, so dass die innere Fläche des fertigen Stempels eine konische Form aufweist. Deshalb wird bei der Erzeugung von Stempeln ein konisches Schneiden gefordert, bei welchem die drahtförmige Elektrode 18 geneigt ist. FIG. 2 shows a workpiece which is subjected to a conical cutting process in order to produce a stamp, the conventional device according to FIG. 1 being used. 2, the stamp is formed by cutting the workpiece 10 conically. The stamp is formed by cutting and removing a truncated pyramid 10a from the workpiece 10. The lower boundary surface of the stamp forms a cutting edge. The upper surface of the stamp is larger than the lower, as indicated by the value r, so that the inner surface of the finished stamp has a conical shape. Therefore, a conical cutting is required in the production of stamps, in which the wire-shaped electrode 18 is inclined.

Gemäss Fig. 2 ist die Dicke des Werkstückes 10 mit t angegeben, wobei der Konizitätswinkel, d. h. der Neigungswinkel 0 der drahtförmigen Elektrode 18, der folgenden Beziehung gehorcht 2, the thickness of the workpiece 10 is indicated by t, the taper angle, ie. H. the inclination angle 0 of the wire-shaped electrode 18 obeys the following relationship

0 = tan-1^ 0 = tan-1 ^

Bei gebräuchlichen Vorrichtungen wird die drahtförmige Elektrode 18 durch U-Achsen- und V-Achsenantriebsmotor 40 und 42 gesteuert, so dass der Neigungswinkel immer den Wert 0 aufweist. In conventional devices, the wire-shaped electrode 18 is controlled by U-axis and V-axis drive motors 40 and 42, so that the angle of inclination is always 0.

Zur Bildung eines Stempels mit einer geraden Innenwand ist es nötig, jederzeit den Neigungswinkel 0 der drahtförmigen Elektrode 18 in bezug auf das Werkstück genau aufrechtzuerhalten. Da die Konfiguration eines zu formenden Stempels eine Mehrzahl von zu formenden Teilen mit verschiedener Krümmung umfasst, ist es notwendig, beim Formen der Eckteile und der konischen Teile die obere Drahtführung 26 zu einer gewünschten Position in der U-V-Achsen-richtung anzutreiben, indem der U-Achsenantriebsmotor 40 und der V-Achsenantriebsmotor 42 gesteuert werden, so dass die drahtförmige Elektrode 18 immer unter einem Winkel senkrecht zur Schneidlinie geneigt gehalten wird. So ist es z. B. gemäss Fig. 2 notwendig, an jedem Eckteil des Pyramidenstumpfes entsprechend dem Fortschreiten des Schneidvorganges, den Neigungswinkel der drahtförmigen Elektrode kontinuierlich zu ändern und zu korrigieren. To form a stamp with a straight inner wall, it is necessary to maintain the angle of inclination 0 of the wire-shaped electrode 18 with respect to the workpiece at all times. Since the configuration of a stamp to be molded includes a plurality of parts to be molded with different curvatures, when the corner pieces and the conical pieces are molded, it is necessary to drive the upper wire guide 26 to a desired position in the UV axis direction by the U -Axle drive motor 40 and the V-axis drive motor 42 are controlled so that the wire-shaped electrode 18 is always inclined at an angle perpendicular to the cutting line. So it is z. B. necessary according to FIG. 2, to continuously change and correct the angle of inclination of the wire-shaped electrode at each corner part of the truncated pyramid in accordance with the progress of the cutting process.

Aus Fig. 3 ist in einer vergrösserten Ansicht die Änderung in der Neigung der drahtförmigen Elektrode 18 in bezug auf das Werkstück 10 ersichtlich, welche bewirkt wird, wenn der Schneidvorgang entlang der Kurve ausgeführt wird. Das Werkstück 10 wird geschnitten, indem die Bewegung der drahtförmigen Elektrode 18 3 shows in an enlarged view the change in the inclination of the wire-shaped electrode 18 with respect to the workpiece 10, which is caused when the cutting process is carried out along the curve. The workpiece 10 is cut by moving the wire-shaped electrode 18

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

647707 647707

entlang der Oberfläche eines Kreiskegels mit der Spitze a gesteuert wird. is controlled along the surface of a circular cone with the tip a.

Wenn der Kurvenradius der Drahtelektrode 18, welche sich vom Punkt b zum Punkt c auf der unteren Fläche des Werkstückes 10 bewegt, als Rd bezeichnet wird, so beträgt der Kurvenradius Ru der drahtförmigen Elektrode 18, welches sich vom Punkt B zum Punkt C auf der oberen Fläche des Werkstückes bewegt When the radius of curvature of the wire electrode 18 moving from point b to point c on the lower surface of the workpiece 10 is referred to as Rd, the radius of curvature Ru of the wire-shaped electrode 18 which is from point B to point C on the upper Surface of the workpiece moves

Ru = Rd + r = Rd + t • tan 0 Ru = Rd + r = Rd + t • tan 0

Die Schneidstrecke pro Zeiteinheit an der oberen Fläche des Werkstückes 10 ist verschieden von deijenigen an der unteren Fläche. D.h., dass die Schneidgeschwindigkeit der oberen Fläche verschieden von deijenigen der unteren Fläche ist. Wenn gekrümmte Teile des Stempels mit einer Schneidgeschwindigkeit, welche derjenigen für die geraden Teile entspricht, geschnitten werden, wird die Schneidgeschwindigkeit an der unteren Fläche des Werkstückes 10 vermindert, wodurch eine Verminderung der Schneidgeschwindigkeit an den geraden Teilen verursacht wird. Als Folge der Abnahme der Schneidgeschwindigkeit tritt der Nachteil auf, dass die Breite der Schneidrille angesichts der Charakteristik der elektrischen Entlade-bearbeitungsvorrichtung (EDM) breiter wird. Wenn angenommen wird, dass die elektrischen Bearbeitungsbedingungen der Energier-versorgung 32, wie z. B. Leerlaufspannung, Spitzenladestrom, Pulsbreite, Ruheintervall od. dgl. konstant sind, wenn die Bearbeitungsgeschwindigkeit vermindert wird, wird zusätzliche Energie von der Energieversorgung 32 im Bearbeitungsspalt konzentriert. Da die Überschussenergie in der Schneidrille entlang der Kurve der unteren Fläche des Werkstückes 10, welche einer Bearbeitung mit niedriger Geschwindigkeit ausgesetzt ist, konzentriert ist, wird die Breite der Schneidrille bemerkenswert vergrössert, was den Nachteil hat, dass ein fertiges Produkt mit einer höchst genauen Konfiguration nicht erhalten werden kann. The cutting distance per unit time on the upper surface of the workpiece 10 is different from that on the lower surface. That is, the cutting speed of the upper surface is different from that of the lower surface. When curved parts of the punch are cut at a cutting speed corresponding to that for the straight parts, the cutting speed on the lower surface of the workpiece 10 is reduced, causing a reduction in the cutting speed on the straight parts. As a result of the decrease in the cutting speed, there arises a disadvantage that the width of the cutting groove becomes wider in view of the characteristic of the electrical discharge machining device (EDM). If it is assumed that the electrical processing conditions of the power supply 32, such as. B. open circuit voltage, peak charging current, pulse width, rest interval or the like. Constant, if the processing speed is reduced, additional energy from the power supply 32 is concentrated in the machining gap. Since the excess energy is concentrated in the cutting groove along the curve of the lower surface of the workpiece 10 which is subjected to low-speed machining, the width of the cutting groove is remarkably increased, which has the disadvantage that a finished product with a highly accurate configuration cannot be obtained.

Falls das Werkstück in einen Stempel gemäss den Fig. 2 und 3 geschnitten wird, so dient die untere Fläche des Stempels als Schneidkantenteil, welcher eine hohe Genauigkeit erfordert. Infolge einer kleineren Genauigkeit an der Schneidkante ist es schwierig, einen solchen Stempel mit den gebräuchlichen Vorrichtungen herzustellen. Der oben beschriebene Nachteil, dass die Schneidrillenbreite erhöht wird, verunmöglicht eine zusätzliche spätere Formung des Stempels in die gewünschte Konfiguration. Praktisch war es sehr schwierig, das konische Schneiden mit grosser Genauigkeit durchzuführen, um einen Stempel mit Teilen verschiedener Krümmung zu erhalten. If the workpiece is cut into a stamp according to FIGS. 2 and 3, the lower surface of the stamp serves as a cutting edge part, which requires high accuracy. Due to a smaller accuracy at the cutting edge, it is difficult to produce such a stamp with the usual devices. The disadvantage described above, that the width of the cutting groove is increased, makes it impossible to subsequently shape the punch into the desired configuration. In practice, it was very difficult to carry out the conical cutting with great accuracy in order to obtain a stamp with parts of different curvature.

Um die oben beschriebenen Nachteile, welche die gebräuchlichen Vorrichtungen aufweisen, zu eleminieren, wurde eine Vorrichtung gemäss Fig. 4 vorher vorgeschlagen. Bei den herkömmlichen EDM-Vorrichtungen gemäss Fig. 4 wird die Zuführgeschwindigkeit einer drahtförmigen Elektrode 18 in bezug auf ein Werkstück 10 als Antwort auf die zwischen dem Werkstück 10 und der drahtförmigen Elektrode angelegte Spannung Eg gesteuert. Die Spannung Eg wird mit einer Referenzspannung E0 durch einen Komparator 46 verglichen, um eine Fehlerspannung — Ec zu erzeugen. Der Komparator 46 besteht aus einen Fehlerverstärker od. dgl. Die Fehlerspannung —Ee wird über einen Widerstand 48 an einen invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers 50 angelegt. Ein Widerstand 52 wird zwischen die Ein- und Ausgangsanschlüsse gelegt. Die Widerstandswerte der Widerstände 48 und 52 betragen R[ und R2. Der Verstärkungsfaktor des Steuersystems wird durch die Widerstandswerte Rj und R2 bestimmt. Die Fehlerspannung —Ee wird durch das Verhältnis der Widerstandswerte der Widerstände 48 und 52, d. h. R2/Ri, im Operationsverstärker 50 multipliziert, wobei dann der Ausgang des Operationsverstärkers 50 an eine Antriebssteuervorrichtung 54 als Tischantriebsgeschwindigkeits-signal F angelegt wird. Die Antriebssteuervorrichtung 54 umfasst einen Geschwindigkeitsverteiler, welcher in der Steuervorrichtung 44 gemäss Fig. 1 enthalten ist. In der Antriebssteuervorrichtung 54 wird das Tischantriebsgeschwindigkeitssignal F an die Antriebsmotoren 14 und 16 als X-Achsengeschwindigkeitssignal Fx und als Y- In order to eliminate the disadvantages described above, which the conventional devices have, a device according to FIG. 4 was previously proposed. In the conventional EDM devices shown in FIG. 4, the feeding speed of a wire-shaped electrode 18 with respect to a workpiece 10 is controlled in response to the voltage Eg applied between the workpiece 10 and the wire-shaped electrode. The voltage Eg is compared to a reference voltage E0 by a comparator 46 to generate an error voltage - Ec. The comparator 46 consists of an error amplifier or the like. The error voltage -Ee is applied via a resistor 48 to an inverting input terminal of an operational amplifier 50. A resistor 52 is placed between the input and output connections. The resistance values of resistors 48 and 52 are R [and R2. The control system gain is determined by the resistance values Rj and R2. The error voltage -Ee is determined by the ratio of the resistance values of resistors 48 and 52, i. H. R2 / Ri, multiplied in the operational amplifier 50, the output of the operational amplifier 50 then being applied to a drive control device 54 as a table drive speed signal F. The drive control device 54 comprises a speed distributor, which is contained in the control device 44 according to FIG. 1. In the drive control device 54, the table drive speed signal F is sent to the drive motors 14 and 16 as the X-axis speed signal Fx and as the Y-

Achsengeschwindigkeitssteuersignal FY verteilt. In diesem Falle ist einleuchtend, dass F2 = Fx2 + FY2 ist. Ähnlich wird der Neigungswinkel der drahtförmigen Elektrode 18 ebenfalls durch die Ausgänge Fjj und Fv der Antriebssteuervorrichtung 45 gesteuert, wobei eine gewünschte konische elektrische Entladungsbearbeitung ausgeführt werden kann. Axis speed control signal FY distributed. In this case it is obvious that F2 = Fx2 + FY2. Similarly, the inclination angle of the wire-shaped electrode 18 is also controlled by the outputs Fjj and Fv of the drive control device 45, and desired conical electrical discharge machining can be carried out.

Gemäss der bekannten Vorrichtung gemäss Fig. 4 steigt die Spaltspannung Eg an, wenn der Schneidvorgang vom geraden Teil zum gekrümmten Teil übergeht, und die Schneidgeschwindigkeit in der unteren Fläche des Werkstückes 10 kleiner wird. Als Folge davon steigt die Fehlerspannung — Ee, welche an den Komparator 46 angelegt wird, an, wobei das Tischantriebsgeschwindigkeitssignal F ebenfalls entsprechend ansteigt. Infolgedessen ist es bis zu einem gewissen Ausmass möglich, die Erzeugung von Überschussenergie in eine Energieversorgung 32 zu verhindern. Entsprechend ist es möglich, eine Endkonfiguration mit einer relativ hohen Genauigkeit zu erhalten, indem das Auftreten einer Vergrösserung der Schneidrillenbreite infolge Verminderung der Schneidgeschwindigkeit verhindert wird. Bei der gebräuchlichen Vorrichtung gemäss Fig. 4 werden Änderungen der Schneidgeschwindigkeit bei der konischen Bearbeitung entlang des gekrümmten Teils als Änderungen der Spaltspannung Eg detektiert. Das Tischantriebsgeschwindigkeitssi-gnal F wird in Antwort auf die Änderungen der Spaltspannung Eg gesteuert, wobei eine Vergrösserung der Schneidrillenbreite verhindert wird. According to the known device according to FIG. 4, the gap tension Eg increases when the cutting process passes from the straight part to the curved part and the cutting speed in the lower surface of the workpiece 10 becomes smaller. As a result, the error voltage - Ee applied to the comparator 46 increases, and the table drive speed signal F also increases accordingly. As a result, it is possible to a certain extent to prevent the generation of excess energy in an energy supply 32. Accordingly, it is possible to obtain a final configuration with a relatively high accuracy by preventing the enlargement of the cutting groove width from occurring due to the reduction in the cutting speed. 4, changes in the cutting speed during the conical machining along the curved part are detected as changes in the gap tension Eg. The table drive speed signal F is controlled in response to the changes in the gap tension Eg, thereby preventing the cutting groove width from increasing.

In der obenerwähnten, bekannten Vorrichtung kann eine konstante Spaltspannung Eg nicht erhalten werden, da die Tischantriebsgeschwindigkeit durch die Fehlerspannung — Ee gesteuert wird, welche durch die Differenz zwischen der Spaltspannung Eg und der Referenzspannung Ec definiert ist, wodurch es unmöglich ist, die Vergrösserung der Schneidrillenbreite ganz zu verhindern. In Anbetracht des Obigen kann, um die Spaltspannung Eg konstant zu halten, der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 50, d. h. das Widerstandsverhältnis R2/Ri, erhöht werden, um dabei die Fehlerspannung —Ee zu reduzieren. In diesem Fall hat ein Erhöhen des Verstärkungsfaktors des Steuersystems den Nachteil, dass das unerwünschte Pendelphänomen auftritt. Deshalb weist das bekannte Steuerverfahren ernsthafte Nachteile auf. Mit den bekannten Vorrichtungen ist es möglich, die Spaltspannung während des konischen Schneidens entlang des gekrümmten Teiles konstant zu halten, was eine Abnahme der Genauigkeit in der Endkonfiguration infolge von Überschussenergie von der Energieversorgung 32 zur Folge hat. In the above-mentioned known device, a constant gap voltage Eg cannot be obtained because the table drive speed is controlled by the error voltage - Ee, which is defined by the difference between the gap voltage Eg and the reference voltage Ec, making it impossible to increase the cutting groove width to prevent entirely. In view of the above, in order to keep the gap voltage Eg constant, the gain of the operational amplifier 50, i. H. the resistance ratio R2 / Ri can be increased in order to reduce the error voltage —Ee. In this case, increasing the gain of the control system has the disadvantage that the undesirable pendulum phenomenon occurs. Therefore, the known control method has serious disadvantages. With the known devices it is possible to keep the gap tension constant during the conical cutting along the curved part, which results in a decrease in the accuracy in the final configuration due to excess energy from the power supply 32.

In Anbetracht der oben beschriebenen, bei den bekannten Vorrichtungen auftretenden Schwierigkeiten ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Schneiden eines Werkstückes mit einer Elektrode durch eine elektrische Entladung zu schaffen, welche Vorrichtung einfach im Aufbau ist und mit welcher die Möglichkeit besteht, eine zwischen einer drahtförmigen Elektrode und einem Werstück angelegte Spaltspannung konstant zu halten, wobei eine elektrische Entladebearbeitung mit hoher Genauigkeit erreicht werden kann. In view of the above-described difficulties encountered with the known devices, it is an object of the invention to provide an improved device for cutting a workpiece with an electrode by an electrical discharge, which device is simple in construction and with which there is a possibility of to keep the gap voltage applied between a wire-shaped electrode and a workpiece constant, whereby electrical discharge machining can be achieved with high accuracy.

Dies wird erfindungsgemäss erreicht durch Vergleichsmittel zum Vergleichen einer Spaltspannung über der drahtförmigen Elektrode und dem Material mit einer Referenzspannung, um eine Fehlerspannung zu erzeugen, Integrationsmittel zur Integration der Fehlerspannung sowie Steuermittel zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit der drahtförmigen Elektrode relativ zum Material entsprechend dem Ausgang der Integrationsmittel. This is achieved according to the invention by comparison means for comparing a gap voltage across the wire-shaped electrode and the material with a reference voltage in order to generate an error voltage, integration means for integrating the error voltage and control means for controlling the speed of movement of the wire-shaped electrode relative to the material in accordance with the output of the integration means.

Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen: In the following an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Vorrichtung zum elektrischen Schneiden eines Werkstückes durch elektrische Entladung, 1 is a schematic representation of a conventional device for electrically cutting a workpiece by electrical discharge,

Fig. 2 ein Werkstück, welches konisch mit der herkömmlichen Vorrichtung gemäss Fig. 1 geschnitten wird, um einen Stempel zu erzeugen, 2 shows a workpiece which is cut conically with the conventional device according to FIG. 1 to produce a stamp,

Fig. 3 eine vergrösserte Ansicht zur Beschreibung des konischen Schneid Vorganges entlang des gekrümmten Teiles gemäss Fig. 2, 3 is an enlarged view for describing the conical cutting process along the curved part according to FIG. 2,

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

647 707 647,707

4 4th

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Schaltkreises mit dem Steuersystem einer herkömmlichen Vorrichtung zum elektrischen Schneiden eines Werkstückes mit einer drahtförmigen Elektrode mit Hilfe einer elektrischen Entladung, und Fig. 4 is a schematic representation of the circuit with the control system of a conventional device for electrically cutting a workpiece with a wire-shaped electrode by means of an electrical discharge, and

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Schaltung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung für die elektrische Entladebearbeitung. Fig. 5 is a schematic representation of a circuit of a preferred embodiment of a device for electrical discharge machining.

In Fig. 5 ist eine schematische Schaltung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum elektrischen Entladebear-beitea (EDM) dargestellt, wobei die Komponenten, welche der bekannten Vorrichtung entsprechen, die gleichen Bezugszeichen tragen. 5 shows a schematic circuit of a preferred exemplary embodiment of a device for electrical discharge machining (EDM), the components which correspond to the known device having the same reference numerals.

Aus diesem Grunde wird auf eine detaillierte Beschreibung der herkömmlichen Schaltungskomponenten verzichtet. For this reason, a detailed description of the conventional circuit components is omitted.

Eine wichtige Eigenschaft der Erfindung besteht darin, dass die Fehlerspannung — Ee, welche ein Ausgangssignal des Komparators 46 darstellt, der zum Vergleichen der Spaltspannung Eg mit der Referenzspannung E0 dient, an einen Integrator 56 angelegt wird, An important property of the invention is that the error voltage - Ee, which represents an output signal of the comparator 46, which is used to compare the gap voltage Eg with the reference voltage E0, is applied to an integrator 56,

wobei das integrierte Ausgangssignal des Integrators als Tischver-stellgeschwindigkeitssignal F verwendet wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 umfasst der Integrator einen Operationsverstärker 58, einen Integrierwiderstand 60 und einen Integrierkondensator 62, wobei die Fehlerspannung — Ee über den Integrierwiderstand 60 an einen invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 58 angeschlossen ist. wherein the integrated output signal of the integrator is used as table adjustment speed signal F. In the preferred exemplary embodiment according to FIG. 5, the integrator comprises an operational amplifier 58, an integrating resistor 60 and an integrating capacitor 62, the error voltage - Ee being connected via the integrating resistor 60 to an inverting input connection of the operational amplifier 58.

Mit der Integration der Fehlerspannung, wie oben beschrieben, wird der Verstärkungsfaktor des Steuersystems im stationären Zustand unendlich, wobei die Fehlerspannung —Ee als Null betrachtet werden kann. Selbst wenn die Schneidgeschwindigkeit in der unteren Fläche des Werkstückes herabgesetzt wird, was eine Abnahme des totalen Schneidbetrages pro Zeiteinheit zur Folge hat, nimmt das integrierte Ausgangssignal vom Integrator 56 ab, so dass 5 die Spaltspannung Eg so gesteuert wird, dass sie völlig konstant ist. Deshalb ist es möglich, das Auftreten eines Anstieges der Schneidrillenbreite infolge der Überschussenergie von der Energieversorgung 32 zu eliminieren, wobei eine elektrische Entladungsbearbeitung (EDM) mit extrem hoher Genauigkeit möglich wird. Wenn eine io Störung an den Servosteuerungsmechanismus angelegt wird, wird, da die Einschwingimpedanz des Integrationskondensators 62 im Integrator 56 extrem tief ist, der Einschwingverstärkungsfaktor des Servosteuerungsmechanismus niedrig. Deshalb ist es möglich, den Servosteuerungsmechanismus unter sehr stabilen Bedingungen zu 15 betreiben. With the integration of the error voltage as described above, the gain of the control system becomes infinite in the steady state, where the error voltage -Ee can be considered zero. Even if the cutting speed in the lower surface of the workpiece is reduced, resulting in a decrease in the total amount of cutting per unit time, the integrated output signal from the integrator 56 decreases, so that the gap voltage Eg is controlled to be completely constant. Therefore, it is possible to eliminate the occurrence of an increase in the cutting groove width due to the excess energy from the power supply 32, whereby electric discharge machining (EDM) becomes possible with extremely high accuracy. If an io fault is applied to the servo control mechanism, since the transient impedance of the integration capacitor 62 in the integrator 56 is extremely low, the transient gain of the servo control mechanism becomes low. Therefore, it is possible to operate the servo control mechanism under very stable conditions.

Wie oben beschrieben, kann mit der Vorrichtung zum Schneiden eines Werkstückes mit einer drahtförmigen Elektrode durch eine elektrische Entladung im Falle, wo die elektrische Entladungsbearbeitung kontinuierlich entlang in ihrer Krümmung verschiedenen 20 Teilen durchgeführt wird, die Spaltspannung unverändert gelassen und das Auftreten von Überschussenergie eliminiert werden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 wird der Integrator durch einen Operationsverstärker, einen Integrator, einen integrierenden Widerstand und einen integrierenden Kondensator gebildet, 25 wobei Abänderungen dieser Ausführungsform möglich sind, ohne dass vom wesentlichen Bereich der Erfindung abgewichen wird. Der Integrator kann durch eine die Integration durchführende Vorrichtung in der Steuervorrichtung, wie z. B. einen elektronischen Rechner, ersetzt werden. As described above, in the device for cutting a workpiece with a wire-shaped electrode by an electrical discharge, in the case where the electrical discharge machining is continuously performed along 20 parts different in curvature, the gap voltage can be left unchanged and the occurrence of excess energy can be eliminated. In the preferred exemplary embodiment according to FIG. 5, the integrator is formed by an operational amplifier, an integrator, an integrating resistor and an integrating capacitor, 25 modifications of this embodiment being possible without departing from the essential scope of the invention. The integrator can be implemented by a device performing the integration in the control device, such as. B. an electronic calculator to be replaced.

R R

2 Blätter Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

647 707 2 PATENT CLAIMS

1. An apparatus for electrically cutting a material with a wire-shaped electrode, wherein the material is cut electrically by passing an electric current through a cutting liquid in a gap formed by the wire-shaped electrode and the material, the wire-shaped electrode and the material relative to one another are moved and the wire-shaped electrode is controlled so that it encloses a desired angle with a reference cutting axis, so that the material is tapered into an object with a desired configuration, characterized by comparison means for comparing a gap voltage across the wire-shaped electrode and the material with a reference voltage to generate an error voltage, integration means for integrating the error voltage and control means for controlling the speed of movement of the wire-shaped electrode relative to the material in accordance with the output of the integration medium, wherein the material is cut electrically conically into a desired configuration with at least one rounded corner part and / or curved part which differ from one another in the curvature, on the condition that the gap tension is left unchanged.

2. Device according to claim 1, characterized in that the integration means comprise an operational amplifier, an integrating resistor and an integrating capacitor.