CH667827A5 - Verfahren und einrichtung zum automatischen einfuehren eines elektrodendrahtes an einer elektroerosions-schneidmaschine. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum automatischen Einführen eines Elektrodendrahtes an einer Elektroerosions-Schneidmaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 4.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken an Elektroerosi-ons-Schneidmaschinen wird es von Zeit zu Zeit notwendig, zu einer neuen auszuschneidenden Kontur überzugehen, wozu der Draht abgeschnitten und das Werkstück in der

Weise verschoben werden muss, dass die Achse des abgeschnittenen Drahtendes mit der Achse einer vorhandenen Bohrung einer neuen Kontur zusammenfallt. Bei der Bearbeitung eines neuen Werkstücks ist es nötig, nach dem Auswechsel des Werkstücks das einzuführende Drahtende in die vorhandene Bohrung dieses Werkstücks einzuführen, die Enden des Drahtes miteinander zu verbinden, diesen zu spannen und mit der Bearbeitung zu beginnen.

Der Drahtdurchmesser unterschreitet einen Wert von 0,3 mm, weshalb dessen einzuführendes Ende eine geringe Steifigkeit aufweist. Ausserdem bleibt das einzuführende Ende beim Abschneiden nicht mehr geradlinig, sondern es wird gebogen, wobei die Biegungen sowohl in Achs-, als auch in Querrichtung des Drahtes auftreten. Die Stirnseite des abgeschnittenen Endes weist einen Grat auf. Es bildet sich auch eine Drahtspirale aus. Zugleich beträgt der Durchmesser der Bohrung 2 bis 5 mm. All das führt dazu, dass beim manuellen Einführen der gesamte Arbeitsgang eine beträchtliche Zeit in Anspruch nimmt. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit der kostspieligen Ausrüstung, wie dies eine moderne Ekektroerosions-Schneidmaschine mit numerischer Steuerung ist, reduziert.

Darüber hinaus stellen Schneidmaschinen einen Komplex mit hohem Automatisierungsgrad dar, der sich nahezu zum Einfügen in Fertigungssysteme eignet, die ohne Eingriff des Menschen arbeiten. Dies wird durch das Fehlen eines automatischen Drahteinführens behindert.

Das Wesen aller bekannten Verfahren zum automatischen Einführen eines Elektrodendrahtes an Elektroerosi-ons-Schneidmaschinen besteht darin, dass das Einzuführende Drahtende längs der Achse der Bohrung des Werkstücks ausgerichtet und in diese zwangsläufig eingeführt wird.

Es ist ein Verfahren zum automatischen Einführen eines Elektrodendrahtes an einer Elektroerosions-Schneidmaschi-ne bekannt, das darin besteht, dass das einzuführende Elektrodendrahtende längs der Bohrung des Werkstücks angeordnet und in diese zwangsläufig (s.den SU-Urheberschein 738813, Kl. B 23 P 1/08 bekanntgemacht am 05.06.80) eingeführt wird.

Es ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum automatischen Einführen eines Elektrodendrates an einer Elektroerosions-Schneidmaschine bekannt, die eine Elektrodendrahtzufuhrvorrichtung für das Einführen des Elektrodendrahtes in die Bohrung des Wandstücks und eine Elektrodendrahtabschneidvorrichtung, die vor dem Werkstück in Bewegungsrichtung des Elektrodendrahtes nacheinander angeordnet sind, sowie eine hinter dem Werkstück angeordnete Elektrodendrahtdurchziehvorrichtung (s. den SU-Urheberschein 738813) aufweist.

In der genannten Einrichtung besteht die Drahtzufuhrvorrichtung aus einer unter dem Werkstück angeordneten Aufnahmebuchse und einer unter dem Werkstück hegenden Auffanghülse für das Elektrodendrahtende. In der Einrichtung ist die Abschneidvorrichtung in Form eines Messers ausgebildet, und es sind Greifzangen zum Verbinden der Elektrodendrahtenden miteinander sowie einen Durchziehmechanismus bildende Einzugsrollen vorgesehen. Die Umspulung geschieht von unten nach oben. Bevor zu einer neuen zu bearbeitenden Kontur übergegangen wird, wird der Elektrodendraht mit dem unter dem Werkstück zwischen einer Führungsbuchse und den Einzugsrollen liegende Messer abgeschnitten. Danach wird das Werkstück in der Weise verschoben, dass die Achse der Bohrung mit der Achse des Elektrodendrahtes zur Deckung gebracht wird, danach wird die Führungsbuchse nach oben geführt und mit ihrem Kegelteil in der Bohrung zentriert. Anschliessend wird der Elektrodendraht mittels der Einzugsrollen durch die Füh5

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rungsbuchse, die Bohrung des Werkstücks und die Auffanghülse nach oben geführt.

Die über der Auffanghülse angeordneten Greifzangen verbinden das obere und das untere einzuführende Elektrodendrahtende miteinander, worauf der Draht hindurchgezogen wird, damit die Verbindungsstelle zur Aufnahmespule gelangt.

Die vorliegende Erfindung bietet keine sichere Einführung des Elektrodendrahtendes, weil der Durchlauf des Drahtes durch die Führungsbuchse aus den gleichen Gründen wie auch der Durchlauf des Drahtes durch die Bohrung im Werkstück selbst, auf die vorstehend hingewiesen wurde, nämlich wegen des Haftens des einzuführenden Drahtendes an der Wandung der Öffnung der Führungsbuchse, wegen seiner Verdrehung u. ä., erschwert wird.

Bei einem Drahtbruch oberhalb der Greifzange wird das automatische Einführen des Drahtes unmöglich. Die Wahrscheinlichkeit eines solchen Bruches ist gegeben, denn gerade auf diesem Abschnitt ist der Draht nach dem Passieren des Bearbeitungsbereiches unter der Wirkung elektrischer Ladungen abgenutzt (erodiert) und dessen Festigkeit als Folge davon verringert worden.

Es ist auch eine Einrichtung zum automatischen Einführen eines Drahtes (s. den SU-Urheberschein 755491, Kl. B 23 P 1/08, bekanntgemacht am 15.08.80) bekannt, die im wesentlichen analog der oben genannten ausgeführt ist. Der Unterschied besteht darin, dass zwischen den Einzugsrollen und dem Werkstück ein bewegliches Führungsrohr angeordnet ist, dessen Aussendurchmesser kleiner als der Durchmesser der Bohrung des Werkstücks ist.

Bei der Einführung wird der Draht zwischen dem Rohr und dem Werkstück abgeschnitten, wonach das Rohr in die Bohrung des Werkstücks eingeführt und der Draht gleichzeitig damit durch die Einzugsrollen mit der gleichen Geschwindigkeit vorgeschoben wird. Nachdem das Rohr und der Draht das Werkstück durchlaufen haben, wird der Draht durch Aufnahmerollen erfasst, und das Rohr verlässt die Bohrung.

In der genannten Einrichtung gestattet es die Anwendung des Rohres, den Draht in die Bohrung des Werkstücks gegenüber der weiter oben genannten Einrichtung sicherer einzuführen. Jedoch wird das Rohr bei der Arbeit der Elek-troerosionsmaschine mit der Einrichtung zum automatischen Einführen des Drahtes verstaubt, durch feine metallische Teilchen verstopft, wodurch die Umspulung des durch das Rohr beim Ausschneiden ständig hindurchlaufenden Drahtes erschwert wird. Dies verschlechtert die Arbeit der Elektroerosionsmaschine.

Darüber hinaus entstehen bei einem Drahtbruch vor dem Rohr Schwierigkeiten mit dem Einführen des Drahtes in das Rohr selbst.

Es sind auch Einrichtungen zum automatischen Einführen des Drahtes bekannt, in denen verschiedene Hilfsverfahren zur Bearbeitung des Drahtes vor dessen Zuführen in die Bohrung angewendet werden. So führt die Firma «Charmilles» (Schweiz) ein Vorglühen des Drahtes, wodurch dieser biegsamer wird, sowie dessen Kalibrieren in einer Diamantziehdüse durch. Hierbei wird zur Erleichterung des Durchlaufes des einzuführenden Endes durch die Bohrung des Werkstücks von einem Hochgeschwindigkeits-Luftstrahl oder -Wasserstrahl Gebrauch gemacht.

Die genannten Einrichtugen ermöglichen die Einführung des Drahtes in 80 bis 100 mm hohe Werkstücke. Zum Durchlauf durch höhere Werkstücke ist es notwendig, die Strahlenenergie zu vergrössern, was die Anwendung von leistungsstärkeren Pumpen verlangt, die Abmessungen und die Kompliziertheit der gesamten Einrichtung vergrössert und demzufolge deren Betriebszuverlässigkeit herabsetzt. In diesem Zusammenhang ist das Anwendungsgebiet des genannten Verfahrens und der dazugehörigen Einrichtung begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum automatischen Einführen eines Elektrodendrahtes an einer Elektroerosions-Schneidmaschi-ne zu schaffen, die durch eine Erhöhung der Steifigkeit des einzuführenden Elektrodendrahtendes es gestatten, die Zuverlässigkeit des Drahteinführens zu erhöhen.

Die gestellte Aufgabe wird durch die, im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. 4, aufgeführten Merkmale gelöst.

Es ist zweckmässig, die feste Ummantelung aus der Schmelze eines Werkstoffes zu formen, dessen Schmelztemperatur unterhalb der des Werkstoffes des Elektrodendrahtes liegt, indem diese Schmelze bis zum festen Zustand abgekühlt wird.

Es ist auch vorteilhaft, die feste Ummantelung aus Wasser durch dessen Abkühlung bis zum festen Zustand zu formen.

Es ist vorteilhaft, die Formeinheit für die Ummantelung am Elektrodendrahtende in der Einrichtung als eine Kammer auszuführen, die mit einem Heizelement, einem Dosiergerät für den Werkstoff, aus dem die feste Ummantelung geformt wird, und einer am Austritt der Kammer angeordneten Ziehdüse versehen ist, bei der der Öffnungsdurchmesser kleiner als der der Bohrung des Werkstücks ist.

Es ist sinnvoll, in der Kammer im Bereich der Ziehdüse einen mit einer Kühlmittelleitung verbundenen Kanal vorzusehen.

Von grossem Nutzen ist es, die Kammer mit einer Druckluftleitung zu verbinden.

Es ist auch vorteilhaft, die Formeinheit für die Ummantelung am Elektrodendrahtende mit zwei koaxial zueinander angeordneten Rohren auszuführen, von denen das Innenrohr mit einer Wasserleitung verbunden, aus einem stromleitenden Werkstoff hergestellt und an eine Stromquelle anschaltbar ist, und das Aussenrohr aus einem Wärmeisolierstoff hergestellt und mit einer Kühlmittelleitung verbunden ist.

Das Vorhandensein einer Ummantelung an dem einzuführenden Elektrodendrahtende erhöht dessen Steifigkeit in Axialrichtung, d.h. in Richtung des Drahteinführens in die Bohrung. Dies ermöglicht einen leichteren Durchlauf des einzuführenden Drahtendes durch die Bohrung des Werkstücks, wodurch die Geschwindigkeit und die Zuverlässigkeit des Drahteinführens erheblich gesteigert werden. Dies gestattet es, die Stillstandszeiten der Elektroerosionsmaschi-nen zu verkürzen und deren Einfügung in Fertigungssysteme zu ermöglichen, die ohne Eingriff des Menschen arbeiten.

Die Erfindung wird durch die nachstehende Beschreibung von Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform einer Einrichtung, in der eine Ummantelung an dem einzuführenden Drahtende aus der Schmelze eines Werkstoffes geformt wird (im teilweisen Längsschnitt);

Fig. 2 eine Gesamtansicht einer Kammer für die Formung der Ummantelung an dem einzuführenden Drahtende aus der Schmelze eines Werkstoffes in einer Vergrösserung (im Längsschnitt);

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Einrichtung, mit der Formung der Ummantelung an dem einzuführenden Elektrodendrahtende aus Wasser durch dessen Einfrieren (im teilweisen Längsschnitt);

Fig. 4 eine Kammer mit einem Dosiergerät in dem Augenblick, in welchem sie mit einer Teilmenge eines leichtschmelzenden Werkstoffes gefüllt und der Draht abgeschnitten wird;

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Fig. 5 wie in Fig. 4, zum Zeitpunkt der Formung eines Stabes aus der Schmelze;

Fig. 6 wie in Fig. 5, zum Zeitpunkt des Drahtabschneidens;

Fig. 7 eine Einrichtung zum automatischen Einführen eines Drahtes zum Zeitpunkt des Durchlaufes des Stabes durch die Bohrung eines Werkstücks;

Fig. 8 wie in Fig. 7, zum Zeitpunkt des Abschneidens des Stabes durch eine Fräse;

Fig. 9 eine Formeinheit für die Ummantelung, ausgebildet als zwei Koaxialrohren, zum Zeitpunkt des Drahtabschneidens und der Wasserzufuhr zum Innenrohr;

Fig. 10 wie in Fig. 9, zum Zeitpunkt des Wassereinfrierens unter Ausbildung einer Ummantelung;

Fig. 11 wie in Fig. 9, zum Zeitpunkt der Erzeugung eines Spaltes zwischen dem erhitzten Innenrohr und der Ummantelung;

Fig. 12 wie in Fig. 3, zum Zeitpunkt des Durchlaufes des einzuführenden Drahtendes in der Ummantelung durch die Bohrung in einem Werkstück.

Das Verfahren zum automatischen Einführen eines Elektrodendrahtes an einer Elektroerosions-Schneidmaschine besteht darin, dass zuerst ein Draht abgeschnitten und ein Werkstück gleichzeitig in der Weise verschoben wird, dass das einzuführende Drahtende koaxial zur Achse einer Bohrung im Werkstück zu liegen kommt. Dann wird am einzuführenden Ende, um dessen Steifigkeit in Axialrichtung, d.h. in Richtung der zwangsläufigen Drahtzuführung in die Bohrung des Werkstücks, zu erhöhen, eine feste Ummantelung angeformt, deren Querschnitt kleiner als der Durchmesser der Bohrung ist.

Die Ummantelung wird aus der Schmelze eines Werkstoffes durch dessen Abkühlung bis zum festen Zustand geformt, wobei dessen Schmelztemperatur ts unterhalb der Schmelztemperatur des Werkstoffes des Drahtes liegt. Als solch ein Werkstoff kommen beispielsweise leichtschmelzende Metalle und Legierungen wie Zinn mit ts = 231 °C, Blei mit ts = 327 C, Woods Legierung (die zu 50% aus Bi, zu 12,5% aus Sn, zu 25% aus Pb, zu 12,5% aus Cd zusammengesetzt ist) mit ts = 68 °C, in Frage. Es können auch Polymere, beispielsweise Polyäthylen mit der Schmelztemperatur ts = 125 bis 130 C und der Polymerisationsbeginntemperatur tpoiym. = 60 bis 80 °C, Polystyrol mit der Schmelztemperatur ts = 180 bis 230 °C und der Polymerisationstemperatur tpoiym = 60 bis 80 C, eingesetzt werden.

Die Ummantelung wird auch aus Wasser durch dessen Abkühlung bis zum festen Zustand (bis zur Einfrieren) geformt.

Die Einrichtung zum automatischen Einführen eines Elektrodendrahtes an einer Elektroerosions-Schneidmaschi-ne weist vor einem Werkstück 1 (Fig. 1), in Bewegungsrichtung des Elektrodendrahtes 2 (von oben nach unten) gesehen, nacheinander angeordnete; eine Formeinheit 3 für eine feste Ummantelung an dem in eine Bohrung 4 (Fig. 2) des Werkstücks 1 einzuführenden Elektrodendrahtende, eine Elektrodendrahtzufuhrvorrichtung 5 (Fig. 1) für die Einführung des Elektrodendrahtes in die Bohrung 4 des Werkstücks 1 und eine Elektrodendrahtabschneidvorrichtung 6 auf. Hinter dem Werkstück 1 befinden sich eine Elektroden-drahtdurchziehVorrichtung 7 und eine Vorrichtung 8 für die Entfernung des verbrauchten Drahtes 2.

Unmittelbar vor und nach dem Werkstück 1 sind Einheiten 9 und 10 von oberen bzw. unteren Führungen für den Elektrodendraht 2 vorgesehen.

Die Elektrodendrahtzufuhrvorrichtung 5 für die Einführung des Elektrodendrahtes in die Bohrung besteht aus einer Antriebsrolle 11, die über eine elastische Kupplung 12 mit ihrem Antrieb 13 für die Drehbewegung verbunden ist, und einer angetriebenen Rolle 14, die gegen den Draht 2 durch eine Feder 15 gedrückt ist. Die Feder 15 ist zwischen zwei Scheiben 16 eingeklemmt, zwischen denen ein Geber 17 liegt, der einen End-Mikroschalter darstellt.

Die Drahtabscheidvorrichtung 6 setzt sich aus einem Messer 18 und seinem Antrieb 19 zusammen.

Die Drahtdurchziehvorrichtung 7 ist in konstruktiver Hinsicht der Drahtzufuhrvorrichtung 5 ähnlich und besteht aus Rollen 20 und 21, einer elastischen Kupplung 22, einem Antrieb 23, einer Feder 24, Scheiben 25 und einem Geber 26 bzw. einem End-Mikroschalter.

Die Vorrichtung 8 für die Entfernung des verbrauchten Drahtes 2 weist eine mit einem Antrieb 28 gekoppelte Fräse 27 und einen Sammler 29 für den Drahtabfall auf. Die Einheit 9 von oberen Führungen weist eine mit einem Elektromagnetantrieb 31 gekoppelte Führung 30 und eine mit einem weiteren Elektromagnetantrieb 33 verbundene abgefederte Führung 32 auf. Die Einheit 10 von unteren Führungen ähnelt der Einheit 9 von oberen Führungen und setzt sich aus einer Führung 34, einem Elektromagnetantrieb 35, einer abgefederten Führung 36 und einem weiteren Elektromagnetantrieb 37 zusammen.

Die Formeinheit 3 für die Ummantelung hat in Abhängigkeit von dem Herstellungsverfahren verschiedene konstruktive Ausführungen. Falls die Ummantelung aus der Schmelze eines Werkstoffes hergestellt wird, weist die Einheit 3 (Fig. 2) eine Kammer 38 auf, die aus einem Gehäuse 39 besteht, an dessen Seitenwand ein Heizelement 40, in der beschriebenen Ausführungsvariante eine durch eine Isolierglocke 41 abgedeckte elektrische Heizspirale, befestigt ist. Die Kammer 38 ist durch einen Deckel 42 abgeschlossen, durch dessen Bohrung der Elektrodendraht 2 hindurchgeführt ist. Der obere Eingangsteil der Kammer 38 ist mit einer Druckluftleitung 43 über ein elektrisches Ventil 44 verbunden.

Im Ausgangsteil der Kammer 38 befindet sich eine Ziehdüse 45. An der Anordnungsstelle der Ziehdüse 45 in der Kammer 38 ist ein Kanal 46 vorgesehen, der mit einer Kühlmittelleitung 47 über ein elektrisches Ventil 48 verbunden ist. Als Kühlmittel kommt in der beschriebenen Ausführungsvariante Wasser zur Anwendung.

Die Kammer 38 ist mit einem Dosiergerät 49 versehen, das zur Zuführung einer Teilmenge eines Werkstoffes 50, aus dem die Ummantelung geformt wird, zur Kammer 38 dient. Die Kammer 38 ist vom Dosiergerät 49 durch einen Schieber 51 abgetrennt, der mit seinem Antrieb 52 verbunden ist.

Im mittleren und unteren Teil der Kammer 38 sind Temperaturgeber 53 und 54 untergebracht, die mit dem Eingang einer Vergleichseinheit 55 gekoppelt sind. Der Ausgang der Vergleichseinheit 55 ist mit dem Eingang einer Temperaturregeleinheit 56 für die Kammer 38 verbunden.

Die Einrichtung umfasst auch eine automatische Steuereinheit 57 (Fig. 1). Der Eingang der Einheit 57 ist mit einem Steuersystem 58 und mit den Gebern 17 und 26 verbunden, die den Durchlauf eines Stabes durch die Vorrichtungen 5 und 7 überwachen, während der Ausgang der Einheit 57 mit den Antrieben 13, 19, 23, 28, 31, 33, 35, 37, 52 aller Vorrichtungen, mit dem elektrischen Ventil 44 und mit dem Eingang der Regeleinheit 56 gekoppelt ist. Der Ausgang der Regeleinheit 56 ist an das Heizelement 40 und an das elektrische Ventil 48 angeschlossen.

Die Formeinheit 3 weist, im Falle der Herstellung der Ummantelung aus Wasser durch dessen Einfrieren, zwei koaxial angeordnete Rohre auf. Das Innenrohr 59 (Fig. 3) ist aus einem stromleitenden Werkstoff, beispielsweise aus Stahl, ausgeführt und mit einer Stromquelle 60 verbunden. Das Aussenrohr 61 ist aus einem Wärmeisolierstoff, beispielsweise aus Textolit, gefertigt. Durch das Innenrohr 59

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wird der Elektrodendraht 2 hindurchgeführt. Das Innenrohr 59 ist mit einer Wasserleitung 62 über ein durch einen Antrieb 63 gesteuertes Ventil 64 verbunden. Das Aussenrohr 61 ist beidseitig abgeschlossen. Die Rohre 59,61 begrenzen einen Spalt, in den durch eine Leitung 65 über ein elektrisches Ventil 66 ein Kühlmittel, beispielsweise ein flüssiger Stickstoff, geleitet wird, der über eine Leitung 67 abgeführt wird.

Die Länge des Innenrohres 59 muss den Abstand von dessen unterem Ende bis zur Bohrung im Werkstück 1 überschreiten, was für einen sicheren Durchlauf des erzeugten steifen Stabes mit dem Draht 2 in der Mitte durch den Bearbeitungsbereich erforderlich ist.

In Fig. 4 bis 8 ist die Einrichtung gemäss Fig. 1 vereinfacht, zu verschiedenen Zeitpunkten bei der Formierung der, aus der Schmelze eines Werkstoffes mit dem Draht 2 einen Stab 68 bildenden, festen Ummantelung, dargestellt.

In Fig. 9 bis 12 ist die Einrichtung gemäss Fig. 3 vereinfacht, zu verschiedenen Zeitpunkten bei der Formierung der aus Wasser mit dem Draht 2 einen Stab 69 bildenden festen Ummantelung, dargestellt.

Die Einrichtung zum automatischen Einführen eines Elektrodendrahtes an einer Elektroerosions-Schneidmaschi-ne arbeitet wie folgt.

Die Notwendigkeit zum Einführen eines Drahtes 2 entsteht beim Übergang zu einer neuen zu bearbeitenden Kontur oder bei einem Drahtbruch.

In beiden Fällen schaltet das Steuersystem 58 (Fig. 1) die Einrichtung zum automatischen Einführen des Drahtes 2 ein. Hierbei kommen von der Steuereinheit 57 Befehle zur Ausschaltung der Drahtdurchziehvorrichtung 7 und zur Öffnung der Führungen 30, 32, 34, 36 der Einheiten 9 und 10.

Gleichzeitig schaltet die Drahtabschneidvorrichtung 6 ein, worauf sich der (in der Zeichnung nicht angedeutete) Tisch der Elektroerosionsmaschine derart verschiebt, dass die Achse des Elektrodendrahtes 2 koaxial zur Achse der Bohrung 4 (Fig. 2) des Werkstücks 1 zu liegen kommt. In der Ausführungsform zur Herstellung der Ummantelung aus der Schmelze wird weiter in einer in Fig. 4 bis 8 gezeigten Reihenfolge gearbeitet.

Zuerst kommt von der Einheit 57 (Fig. 1) ein Befehl an dem Antrieb 52 an, der den Schieber 51 für eine festgelegte Zeitdauer öffnet, und aus dem Dosiergerät 49 wird der Kammer 38 eine Teilmenge vom Werkstoff 50 (Fig. 4) zugeführt.

Dann gelangt von der Einheit 57 (Fig. 1) ein Befehl auf die Temperaturregeleinheit 56 für die Kammer 38, die das Heizelement 40 (Fig. 5, 6, 7, 8) für eine Zeit einschaltet, die zum Schmelzen des Werkstoffes 50 erforderlich ist.

Da das Heizelement 40 nur den mittleren Teil der Kammer 38 umschliesst, fällt die Temperatur in Richtung gegen die Ziehdüse 45 ab. Indem die Heizstufe des Heizelementes 40 geregelt wird, wird ein derartiges Temperaturgefälle geschaffen, dass die Temperatur im mittleren Teil oberhalb der Schmelztemperatur des Werkstoffes liegt, d.h. dass sich der Werkstoff in einem dünnflüssigen Zustand befindet, während die Temperatur im unteren Teil die Schmelztemperatur etwas unterschreitet, und der Werkstoff befindet sich in einem zähflüssigen plastischen Zustand.

Nach dem Erschmelzen des Werkstoffes wird die Drahtzufuhrvorrichtung 5 (Fig. 1) für die Einführung des Drahtes 2 in die Bohrung 4 des Werkstücks 1 betätigt, die diesen aus der Kammer 38 zieht. Dabei kommt der Draht 2 aus der letzteren mit einer Ummantelung, deren Dicke durch den Durchmesser der Öffnung der Ziehdüse 45 festgelegt wird. Nach dem Austritt aus der Ziehdüse 45 erstarrt der Werkstoff an der Luft endgültig, indem er mit dem Draht 2 einen festen Stab 68 (Fig. 5) bildet.

Um das Erreichen des erforderlichen Temperaturgefälles zwischen dem mittleren und unteren Teil der Kammer 38 zu erleichtern, wird die Ziehdüse 45 mit der Möglichkeit einer Kühlung ausgeführt. In diesem Fall wird die erforderliche Temperatur im mittleren Teil der Kammer durch das Heizelement 40 und im unteren Teil durch Wasserzufuhr über einen die Ziehdüse 45 umgebenden Ringkanal 46 gewährleistet. Die Solltemperaturen werden hierbei mit Hilfe der Temperaturgeber 53 (Fig. 2) und 54, deren Signale an die Vergleichseinheit 55 gelangen, überwacht und aufrechterhalten.

Falls die Isttemperaturen von den Solltemperaturen abweichen, kommt von der Einheit 55 an die Temperaturregeleinheit 56 ein Befehl für eine jeweilige Temperaturänderung im mittleren und unteren Teil der Kammer 38.

Um den Austritt des Stabes 68 (Fig. 5) aus der Kammer 38 zu erleichtern, wird in den oberen Teil der Kammer 38 über die Leitung 43 Druckluft eingepresst. Sobald der Stab

68 die Rollen 11 und 14 erreicht hat, presst er sie (Fig. 6) auseinander. Hierbei verschiebt sich die linke Scheibe 16 (Fig. 1) nach rechts und drückt gegen den Geber 17. Ein Signal von diesem gelangt an die Steuereinheit 57, die einen Schaltbefehl an die Drahtzufuhrvorrichtung 5 und die Abschneidvorrichtung 6 abgibt. Das Messer 18 (Fig. 6) schneidet das aus dem Stab 68 hervortretende Drahtende ab, wobei es eine kurze Führungsnase 2 (2 bis 5 mm) übrig lässt.

Nach dem Durchlauf durch die offenen oberen Führungen 30 (Fig. 1) und 32 passiert der Stab 68 (Fig. 7) die Bohrung 4 des Werkstücks 1 und die offenen unteren Führungen 34 und 36. Beim Erreichen der Rollen 20 und 21 presst der Stab 68 diese auseinander. Hierbei wird der Geber 26 (Fig. 1) ausgelöst, der einen Schaltbefehl an die Durchziehvorrichtung 7 abgibt. Der Stab 68 wird durch die Rollen 20 (Fig. 7) und 21 erfasst, an die Zähne der Fräse 27 geführt, dort abgeschnitten und fällt in den Sammler 29.

Die Teilmenge des vom Dosiergerät 49 (Fig. 1,2,4) zur Kammer 38 gelieferten Werkstoffes 50 wird in der Weise gewählt, dass sie für die Ausbildung des Stabes 68 (Fig. 5,6,7, 8) mit einer Länge ausreicht, die den Abstand von der unteren Stirnseite der Ziehdüse 45 (Fig. 2) bis zur Fräse 27 (Fig. 1) um ein ca. 1,2 bis l,5faches überschreitet.

Nachdem die gesamte Teilmenge verbraucht worden ist, kommt aus der Kammer 38 (Fig. 8) der Draht 2 ohne Ummantelung heraus, der mit dem Stab 68 wie der Faden mit der Nadel verbunden ist. Nachdem der Stab 68 den gesamten Weg von der Zufuhrvorrichtung 5 (Fig. 1) bis zur Durchziehvorrichtung 7 durchgemacht hat, nähern sich die Rollen 20 und 21 einander, der Geber 26 bewirkt eine Ausschaltung, und es wird ein Befehl für eine Annäherung der oberen und unteren Führungen 30 (Fig. 8), 32, 34, 36 gegeben. Der Einführungsarbeitsgang wird abgeschlossen, und die Elektroerosionsmaschine ist bereit zum Ausschneiden einer neuen Kontur.

Nach der Ausführungsvariante zur Ausbildung der Ummantelung aus Wasser durch dessen Einfrieren wird wie folgt gearbeitet. Nach dem der Draht 2 abgeschnitten und das Werkstück 1 für die Einführung in die neue Bohrung 4 verschoben worden ist, kommt von der Steuereinheit 57 (Fig. 3) am Antrieb 63 ein Befehl für die Öffnung des Ventils 64 an, über welches Wasser dem Innenrohr 59 (Fig. 9) zugeleitet wird. Gleichzeitig gelangt auf das elektrische Ventil 66 ein Befehl für das Einlassen eines flüssigen Gases, beispielsweise des Stickstoff, in das Aussenrohr 61, wodurch Wasser im Innenrohr 59 (Fig. 10) zum Einfrieren gebracht wird.

Nach Ablauf einer bestimmten Zeit, die ausreicht, das Wasser im Innenrohr 59 vollständig einfrieren zu lassen und in dessen Längsrichtung samt dem Draht 2 einen festen Stab

69 zu erzeugen, wird die Zufuhr des flüssigen Stickstoffes in das Aussenrohr 61 unterbrochen. Gleichzeitig wird ein Si-

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gnal an die Stromquelle 60 (Fig. 3) gegeben. Ein Stromimpuls von der Quelle 60 erwärmt das Innenrohr 59, was zu dessen Erweiterung und zum Erschmelzen der Oberfläche des Eisstabes 69 (Fig. 11) führt, der an den Wänden des Rohres 59 anliegt. Dies ermöglicht einen leichten Austritt des festen Eisstabes 69 mit dem Draht 2 unter der Wirkung der in das Innenrohr 59 einströmenden neuen Wasserportion. Der Stab durchläuft frei die offenen oberen Führungen 30, 32, die Bohrung 4 (Fig. 12) des Werkstücks 1, die offenen unteren Führungen 34, 36 und wird durch die Rollen 20, 21, indem er sie auseinanderpresst, erfasst und der Fräse 27 zugeführt. Nachdem der ganze Eisstab 69 den gesamten Einführungsweg durchlaufen hat, nähern sich die Rollen 20 und 21 einander, der Geber 26 (Fig. 3) bewirkt eine Abschaltung, die oberen und unteren Führungen 30, 32, 34, 36 nähern sich einander.

Der Einführungsarbeitsgang endet damit, und die Elek-troerosionsmaschine ist bereit zum Ausschneiden einer neuen Kontur.

Zum besseren Verständnis des Verfahrens zum automatischen Einführung eines Elektrodendrahtes an einer Elektro-erosions-Schneidmaschine sind nachstehend dessen konkrete Durchführungsbeispiele angeführt.

Beispiel 1

Als Werkstoff, aus dem die Ummantelung geformt wird, wird Zinn mit der Schmelztemperatur ts = 231 °C eingesetzt.

Durchmesser der Ziehdüse 45 1,5 mm

Durchmesser der Bohrung 4 3 mm

Höhe des Werkstücks 1 150 mm

Als Elektrode wurde ein Messingdraht 2 von 0,25 mm Durchmesser mit der Schmelztemperatur ts = 900 °C verwendet.

In die Kammer 38 wurde Zinn eingeführt. Die Erhitzungstemperatur betrug innerhalb der Kammer 240 bis 250 °C.

Beim Durchziehen durch die abkühlende Ziehdüse 45 ist aus der Kammer 38 ein 200 mm langer Stab 68 herausgekommen, der die Bohrung 4 des Werkstücks 1 frei durchlaufen hat.

Beispiel 2

Als Werkstoff für die Ummantelung wurde Blei mit der Schmelztemperatur ts = 327 °C eingesetzt.

Der Durchmesser der Ziehdüse 45, der Durchmesser der Bohrung 4, die Höhe des Werkstücks 1, der Werkstoff und der Durchmesser des Elektrodendrahtes 2 sind wie im Beispiel 1.

In die Kammer 38 wurde Blei eingeführt. Die Erhitzungstemperatur betrug innerhalb der Kammer 330 bis 340 °C.

Beim Durchziehen durch die abkühlende Ziehdüse 45 ist aus der Kammer 38 ein 225 mm langer Stab 68 herausgekommen, der die Bohrung 4 des Arbeitsstücks 1 frei durchlaufen hat.

Beispiel 3

Als Werkstoff für die Ummantelung wurde eine Woods Legierung mit der Schmelztemperatur ts = 68 °C eingesetzt.

Der Durchmesser der Ziehdüse 45, der Durchmesser der Bohrung 4 des Werkstücks 1, die Höhe des Werkstücks 1, der Werkstoff und der Durchmesser des Elektrodendrahtes 2 sind wie im Beispiel 1.

In die Kammer 38 wurde Woods Legierung eingeführt. Die Temperatur betrug innerhalb der Kammer 38 70 bis 75 °C.

Beim Durchziehen durch die abkühlende Ziehdüse 45 ist aus der Kammer 38 ein 250 mm langer Stab 68 herausgekommen, der anschliessend die Bohrung 4 im Werkstück 1 frei durchlaufen hat.

Beispiel 4

Als Werkstoff für die Ummantelung wurde Polyäthylen mit der Schmelztemperatur ts = 120 °C eingesetzt.

Der Durchmesser der Ziehdüse 45, der Durchmesser der Bohrung 4, die Höhe des Werkstücks 1, der Werkstoff und der Durchmesser des Elektrodendrahtes 2 sind wie im Beispiel 1.

In die Kammer 38 wurde eine Teilmenge von Polyäthy-lengranulen geschüttet. Die Erhitzungstemperatur betrug innerhalb der Kammer 38 140 bis 130 °C.

Beim Durchziehen ist aus der Kammer 38 ein 250 mm langer Stab 68 herausgekommen, der die Bohrung 4 im Werkstück 1 frei durchlaufen hat.

Beispiel 5

Als Werkstoff für die Ummantelung wurde Polystyrol mit der Schmelztemperatur ts = 180 °C eingesetzt.

Der Durchmesser der Ziehdüse 45, der Durchmesser der Bohrung 4, die Höhe des Werkstücks 1, der Werkstoff und der Durchmesser des Elektrodendrahtes 2 sind wie im Beispiel 1.

In die Kammer 38 wurde eine Teilmenge von Polystyrol-granulen geschüttet. Die Erhitzungstemperatur betrug innerhalb der Kammer 38 240 bis 250 °C.

Beispiel 6

Als Werkstoff für die Ummantelung wird Wasser ausgenutzt.

Das Innenrohr 59, mit dessen Hilfe die Ummantelung geformt wird, ist aus Stahl mit einem Innendurchmesser von 2 mm und einem Aussendurchmesser von 3 mm ausgeführt. Das Innenrohr 59 ist 60 mm lang. Der Durchmesser der Bohrung 4 im Werkstück 1 beträgt 3 mm. Der Durchmesser und der Werkstoff des Elektrodendrahtes 2 sind wie im Beispiel 1. Die Höhe des Werkstücks 1 ist 150 mm. Durch den Spalt zwischen dem Innen- und dem Aussenrohr 59, 61 der Einrichtung wurde flüssiger Stickstoff hindurchgeleitet.

Dann wurde auf das Innenrohr 59 ein Stromimpuls mit einer Amplitude von I = 60 A und einer Dauer von 10 s gegeben.

Aus dem Innenrohr 59 kam ein fester Eisstab 69 mit einer Länge von 60 mm, der die Bohrung 4 im Werkstück 1 frei durchlief.

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10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

S

3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

667 827

1. Verfahren zum automatischen Einführen eines Elektrodendrahtes (2) an einer Elektroerosions-Schneidmaschi-ne, bei dem das einzuführende Ende des Elektrodendrahtes (2) im wesentlichen koaxial zur Achse einer im Werkstück (1) vorhandenen Bohrung (4) angeordnet und zwangsweise in diese eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an dem einzuführenden Endbereich des Elektrodendrahtes (2) eine feste Ummantelung angeformt wird, bevor dieser Endbereich in die Bohrung (4) eingeführt wird, wobei der Durchmesser der Ummantelung geringer als der Durchmesser der Bohrung (4) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Ummantelung aus der Schmelze eines Werkstoffes geformt wird, dessen Schmelztemperatur unterhalb der des Werkstoffes des Elektrodendrahtes (2) liegt, indem diese Schmelze bis zum festen Zustand abgekühlt wird.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die feste Ummantelung aus Wasser durch dessen Abkühlung bis zum festen Zustand geformt wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die eine Elektrodendrahtzufuhrvorrichtung (5) für die Einführung des Elektrodendrahtes (2) in die Bohrung (4) des Werkstücks (1) und eine Elektrodendrahtabschneid-vorrichtung (6), die vor dem Werkstück (1) in Bewegungsrichtung des Elektrodendrahtes (2) nacheinander angeordnet sind, sowie eine hinter dem Werkstück (1) angeordnete Elek-trodendrahtdurchziehvorrichtung (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine vor der Elektrodendrahtzufuhrvor-richtung (5) angeordnete Formeinheit (3) für die feste Ummantelung an dem in die Bohrung (4) des Werkstücks (1) einzuführenden Elektrodendrahtende vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formeinheit (3) für die Ummantelung am Elektrodendrahtende eine Kammer (38) aufweist, die mit einem Heizelement (40), einem Dosiergerät (49) für den Werkstoff, aus dem die feste Ummantelung geformt wird, und einer am Austritt der Kammer (38) angeordnete Ziehdüse (45), deren Durchmesser kleiner als der der Bohrung (4) des Werkstücks (1) ist, versehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer (38) im Bereich der Ziehdüse (45) ein mit einer Kühlmittelleitung (47) verbundener Kanal (46) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (38) mit einer Druckluftleitung (43) verbunden ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formeinheit (3) für die Ummantelung am Elektrodendrahtende zwei koaxial zueinander angeordnete Rohre (59, 61) aufweist, wobei das Innenrohr (59) mit einer Wasserleitung (62) verbunden, aus einem stromleitenden Werkstoff hergestellt und an eine Stromquelle (60) anschaltbar ist, sowie das Aussenrohr (61) aus einem Wärmeisolierstoff hergestellt und mit einer Kühlmittelleitung (65) verbunden ist.