DE19739976C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerschneiden eines Drahtes in kurze Stücke während dessen Zuführung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Zerschneiden eines Drahtes in kurze Stücke während dessen Zuführung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerschneiden eines Drahtes in kurze Stücke während dessen Zuführung. Der Draht kann insbesondere eine Drahtelektrode aus einer elektrischen Funkenerosionsmaschine oder ein Elektroleitungsdraht sein.
Aus den Fig. 9 und 10 ist eine herkömmliche Drahtzerschneidvorrichtung zum Zerschneiden eines solchen Drahtes, wie einer Elektrode für eine elektrische Funkenerosionsmaschine, ersichtlich, die in Patent Abstracts of Japan, CD-ROM, JP 6/297230 A offenbart ist.
Diese Drahtzerschneidvorrichtung weist einen Motor M, einen Grundkörper b für die Montage eines rotierenden Schneidwerkzeuges d und eine Platte c für die Montage einer feststehenden Klinge e auf, die gemeinsam an einem Rahmen a der Vorrichtung angeordnet sind. Der Motor M dreht das rotierende Schneidwerkzeug d, das an dem Grundkörper b montiert ist. Dadurch wird ein Draht (fortlaufendes Element) W von einer Schneidkante e1 der feststehenden Klinge e, die an der Platte c montiert ist, und einer Mehrzahl von Schneidkanten d1 des rotierenden Schneidwerkzeuges d zerschnitten.
Aufgrund des Kontaktes der Kanten d1 des rotierenden Schneidwerkzeuges d mit der Kante e1 der feststehenden Klinge e beim Zerschneiden des Drahtes W werden jedoch eine unerwünschte Vibration und ein sehr lästiges Geräusch erzeugt. Ferner werden die Kanten d1 und e1 schnell abgenutzt. Außerdem wird durch den Kontakt der Kanten d1 und e1 das Wellenlager des rotierenden Schneidwerkzeuges d schnell abgenutzt, so daß an dem Wellenlager ein Spiel entsteht, welches eine stärkere Vibration und ein stärkeres Geräusch erzeugt. Daher weist diese herkömmliche Vorrichtung derartige Nachteile auf.
Bei einer derartigen herkömmlichen Zerschneidvorrichtung ist es notwendig, daß die Schneidkante e1 der feststehenden Klinge e mit der Kante d1 des rotierenden Schneidwerkzeugs d beim Schneidvorgang in Kontakt steht. Die Ursache liegt darin, daß, wenn der Schneidvorgang ohne die einander kontaktierenden Schneidkanten d1 und e1 durchgeführt wird, der Draht W nicht vollständig zerschnitten werden kann, sondern an der Schneidkante e1 der feststehenden Klinge e gebogen werden kann. Daher kann bei dem Vorgang kein gleichmäßig fortlaufendes Zerschneiden des Drahtes erreicht werden.
Durch die Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerschneiden eines Drahtes geschaffen, wobei eine geringe Vibration und ein geringes Geräusch erzeugt werden und die Produktivität und die Standzeit der Zerschneidvorrichtung verbessert werden.
Dies wird nach der Erfindung durch ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 bzw. 2 erreicht.
Vorzugsweise kann sich jede der Schneidkanten des rotierenden Schneidwerkzeuges spiralförmig rings der Welle erstrecken.
In vorteilhafter Weise kann die Schneidkante der feststehenden Klinge an einer ein Durchgangsloch mit kleinem Durchmesser begrenzenden Umfangsfläche ausgebildet sein, wobei das Durchgangsloch an dem Führungsende des Drahtführungsdurchgangs vorgesehen ist.
Vorzugsweise kann das rotierende Schneidwerkzeug einen Kanal aufweisen, der zwischen jedem Schneidkantenpaar des rotierenden Schneidwerkzeuges vorgesehen ist und schräg zu der Welle verläuft.
In vorteilhafter Weise kann die feststehende Klinge in jeder von einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Stützrahmens angeordnet sein, wobei die feststehenden Klingen in Axialrichtung der Welle gegeneinander versetzt sind.
Vorzugsweise kann der Stützrahmen aus einem Rahmenkörper unter Verwendung einer metallischen Matrize durch Extrudieren geformt sein.
In vorteilhafter Weise kann der Stützrahmen durch Zuschneiden eines durch Extrudieren geformten zylindrischen Rahmenkörpers mit viereckigem Querschnitt aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sein.
Gemäß der Erfindung ist das Spiel zwischen den einander gegenüberliegenden Schneidkanten der feststehenden Klinge und des rotierenden Schneidwerkzeuges derart vorbestimmt, daß das Spiel nicht größer als die Hälfte des Durchmessers des Drahtes beträgt, wodurch die Vibration und das Geräusch der Vorrichtung verringert werden und ein normales kontinuierliches Zerschneiden des Drahtes ohne unerwünschtes Verbiegen des Drahtes während des Schneidvorgangs erreicht wird.
Wenn das minimale Spiel der einander gegenüberliegenden Schneidkanten größer als die Hälfte des Durchmessers des Drahtes ist, kann der Draht beim Schneidvorgang gebogen werden und eine Unterbrechung des normalen kontinuierlichen Schneidvorgangs eintreten.
In vorteilhafter Weise wird das minimale Spiel zwischen den einander gegenüberliegenden Schneidkanten derart vorbestimmt, daß es im Bereich von einem Zehntel bis drei Zehntel des Drahtdurchmessers liegt. Das heißt, das minimale Spiel von einem Zehntel bis drei Zehntel des Drahtdurchmessers ermöglicht eine geringere Abnutzung der Schneidkanten, wodurch deren Lebensdauer erhöht wird, um einen effizienteren Schneidvorgang zu erreichen.
Außerdem ist der Stützrahmen zum Montieren der feststehenden Klinge und des rotierenden Schneidwerkzeuges durch Extrudieren unter Verwendung einer metallischen Matrize hergestellt, wobei der Stützrahmen vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung ist. Mit dem derart hergestellten Stützrahmen wird leicht in geeigneter Weise ein kleines Spiel zwischen den einander gegenüberliegenden Schneidkanten erreicht und das Spiel auf dem vorbestimmten Wert gehalten.
Da kein gegenseitiger Kontakt der einander gegenüberliegenden Schneidkanten auftritt, können die Schwingung und das Geräusch, die von den Kanten erzeugt werden, verringert werden, wodurch eine hohe Geschwindigkeit des Schneidvorgangs erreicht wird. Ferner können die beiden einander gegenüberliegenden Kanten eine längere Lebensdauer haben, wodurch die Unterbrechung des Schneidvorgangs für das Ersetzen der feststehenden Klinge und des rotierenden Schneidwerkzeuges verringert wird und eine Verbesserung der Betriebskosten der Zerschneidvorrichtung erreicht wird.
Die Schneidkante, die so gestaltet ist, daß sie spiralförmig um die Drehachse des rotierenden Schneidwerkzeuges verläuft, ermöglicht einen gleichmäßigen Schneidvorgang unter Verringerung der Vibration und des Geräusches und Verbesserung der Produktivität der Vorrichtung. Ferner ist die Schneidkante der feststehenden Klinge rings des gesamten Umfangs am Ende des Durchgangsloches mit geringem Durchmesser ausgebildet, wodurch der gesamte Umfang der Schneidkante ohne Ersetzen der feststehenden Klinge genutzt werden kann, so daß eine erhöhte Lebensdauer der feststehenden Klinge erreicht wird.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Drahtzerschneidvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht der Drahtzerschneidvorrichtung aus Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie X-X aus Fig. 1;
Fig. 4 eine weggebrochene Ansicht der feststehenden Klinge und des rotierenden Schneidwerkzeuges aus Fig. 3 in einem Zustand, in dem ein Draht zerschnitten wird;
Fig. 5 eine Ansicht der feststehenden Klinge und des rotierenden Schneidwerkzeugs aus Fig. 4 in einem Zustand, in dem ein kurzes Stück des Drahtes weggeschnitten wurde;
Fig. 6A eine Vorderansicht eines Kanals, der zwischen den Schneidkanten des rotierenden Schneidwerkzeuges aus Fig. 2 ausgebildet ist;
Fig. 6B eine Seitenansicht des Kanals aus Fig. 6A;
Fig. 7A eine Draufsicht einer Drahtzerschneidvorrichtung nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7B eine Vorderansicht der Drahtzerschneidvorrichtung aus Fig. 7A;
Fig. 7C eine Seitenansicht der Drahtzerschneidvorrichtung aus Fig. 7A;
Fig. 8A eine perspektivische weggebrochene Ansicht eines Rahmenkörpers beim Extrudieren aus einer Metallform;
Fig. 8B eine perspektivische weggebrochene Ansicht des Rahmenkörpers aus Fig. 8A beim Zuschneiden eines Stützrahmengrundkörpers auf eine vorbestimmte Länge;
Fig. 8C eine perspektivische Ansicht des zugeschnittenen Stützrahmens aus Fig. 8B, der mit Montagelöchern versehen wurde;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Drahtzerschneidvorrichtung; und
Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie Y-Y aus Fig. 9. Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
Aus den Fig. 1, 2 und 3 ist eine Drahtzerschneidvorrichtung A nach einer Ausführungsform der Erfindung ersichtlich.
Die Drahtzerschneidvorrichtung A weist einen Stützrahmen 1 auf, der aus einem Rahmenkörper aus einer Aluminiumlegierung durch Extrudieren hergestellt wird. An dem Stützrahmen 1 sind eine feststehende Klinge 2 und ein rotierendes Schneidwerkzeug 3 montiert.
Der Stützrahmen 1 ist zylindrisch mit einem rechteckigen Querschnitt konfiguriert, wobei in einer Seitenwand 1a des Stützrahmens 1 eine äußere Montageausnehmung 4 ausgebildet ist, die eine Öffnung aufweist, welche die feststehende Klinge 2 aufnimmt, die aus einem gehärteten Stahl hergestellt ist. Die feststehende Klinge 2 weist einen Drahtführungsdurchgang 5 auf und ist in der Öffnung der Seitenwand 1a mittels Schrauben 6 gesichert, wobei sich der Drahtführungsdurchgang 5 senkrecht zur Seitenwand 1a erstreckt. Andere, der Seitenwand 1a benachbarte Seitenwände 1b und 1b' weisen jeweils eine Öffnung zum Einsetzen und Festlegen eines Wellenlagers 7 auf, welches eine Welle 8 des rotierenden Schneidwerkzeuges 3 drehbar axial abstützt.
Der Drahtführungsdurchgang 5 der feststehende Klinge 2 ist trichterförmig konfiguriert und an seinem einen Ende mit einer großen Einlaßöffnung und an seinem anderen Ende mit einem Durchgangsloch 9 mit kleinem Durchmesser versehen. Am Umfang des offenen Endes des Durchgangsloches 9 ist eine Schneidkante 10 ausgebildet. Das Durchgangsloch 9 mit kleinem Durchmesser erstreckt sich an der Innenseite der Seitenwand 1a des Stützrahmens 1, wobei die Schneidkante 10 dem rotierenden Schneidwerkzeug 3 gegenüberliegt.
Die Welle 8 des rotierenden Schneidwerkzeuges 3 ist in den Wellenlagern 7 drehbar abgestützt, die jeweils in den einander gegenüberliegenden Seitenwänden 1b, 1b' des Stützrahmens 1 montiert sind. Bei dieser Anordnung kreuzt die Mittelachse der Welle 8 mit der Mittellinie des Durchgangsloches 9 der feststehenden Klinge 2.
Das rotierende Schneidwerkzeug 3 weist vier Schneidkanten 11 auf, die spiralförmig um die Welle 8 herum vorgesehen sind, wobei die Schneidkanten 11 im gleichen Abstand voneinander mit einem dazwischenliegenden Kanal 3a angeordnet sind. Der Kanal 3a erstreckt sich im Winkel zu der Mittelachse der Welle 8. Die Abstände von der Mittelachse der Welle 8 zu der jeweiligen Schneidkante 11 sind gleich, so daß sich jede Schneidkante 11 auf derselben Kreibahn bewegt. Die Welle 8 wird von einem Motor (nicht gezeigt) mit einer hohen Geschwindigkeit angetrieben.
Die Schneidkante 11 des rotierenden Schneidwerkzeuges 3 gelangt bei Rotation nahe an die Schneidkante 10 der feststehenden Klinge 2 mit einem minimalen Spiel S. Das Spiel S ist derart vorbestimmt, daß es nicht mehr als die Hälfte des Durchmessers eines Drahtes W beträgt. Das minimale Spiel S wird auf der Basis des Durchmessers des Drahtes W vorbestimmt. Wenn beispielsweise der Draht W einen Durchmesser von 0,1 mm aufweist, wird das Spiel vorzugsweise in dem Bereich von 0,01 bis 0,03 mm vorbestimmt.
Beim Schneidvorgang eines Drahtes für eine elektrische Funkenerosionsmaschine wird unter Verwendung der oben genannten Zerschneidvorrichtung A, wie aus Fig. 3 ersichtlich, ein Paar von Zuführungsrollen 12, 12' zum Zuführen des Drahtes W benachbart zu dem Drahtführungsdurchgang 5 der feststehenden Klinge 2 angeordnet. Dann treibt der Motor (nicht gezeigt), der mit der Welle 8 des rotierenden Schneidwerkzeuges 3 verbunden ist, das rotierende Schneidwerkzeug 3 zum Drehen desselben in Richtung des Pfeils an.
Die Zuführungsrollen 12, 12' drehen sich jeweils in Richtung des Pfeils aus Fig. 3, um den Draht W kontinuierlich dem Drahtführungsdurchgang 5 der feststehenden Klinge 2 zuzuführen. Dann rückt der Draht W, wie aus Fig. 4 ersichtlich, zu der Schneidkante 10 der feststehenden Klinge 2 hin vor. Als nächstes greift die Schneidkante 11 des rotierenden Schneidwerkzeuges 3, welches sich in Richtung des Pfeils dreht, in den Draht W ein, wodurch sich der Draht W zu der Schneidkante 10 der feststehenden Klinge 2 hinbewegt. Daher wird der Draht W, wie aus Fig. 5 ersichtlich, an die Schneidkante 10 der feststehenden Klinge 2 gedrückt und in kurze Stücke zerschnitten.
Zwischen den Schneidkanten 11 des rotierenden Schneidwerkzeuges 3 ist, wie aus Fig. 6A ersichtlich, der Kanal 3a in einem Winkel α (bei dieser Ausführungsform etwa 12°) zu der Welle 8 des rotierenden Schneidwerkzeuges 3 ausgebildet. Dadurch werden gleichmäßig kurz zerschnittene Stücke 13 (siehe Fig. 3) des Drahtes W entlang des Kanals 3a in Richtung des Pfeils Q durch Rotation des Schneidwerkzeuges 3 in Richtung des Peils P (siehe Fig. 6B) gefördert. Dann werden die herabfallenden kurzen Stücke 13 in einem Aufnahmebehälter (nicht gezeigt) aufgenommen, der unter dem Stützrahmen 1 angeordnet ist.
Bei Nichtvorhandensein des Kanals 3a können die kurzen Stücke 13 nicht gleichmäßig herabfallen, so daß sich die Stücke 13 um die Schneidkante 11 des rotierenden Schneidwerkzeuges 3 herum anhäufen, wodurch zähflüssiges Öl oder dergleichen an dem Draht W festkleben kann. Dies kann zu einer Unterbrechung des Drahtschneidvorgangs führen. Dagegen werden durch das Vorhandensein des Kanals 3a die kurzen Stücke 13 mit weniger Unterbrechungen vorwärtsbewegt. Die Länge der kurzen Stücke 13 kann durch Änderung der Drehzahl der Zuführungsrollen 12, 12' ausgewählt werden.
Aus den Fig. 7A, 7B und 7C ist eine Drahtzerschneidvorrichtung B nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ersichtlich.
Die Drahtzerschneidvorrichtung B weist einen Stützrahmen 14 auf, der aus einem Rahmenkörper aus einer Aluminiumlegierung durch Extrudieren hergestellt ist. An einander gegenüberliegenden Wänden 14a, 14a' des Stützrahmens 14 ist jeweils eine feststehende Klinge 2 gesichert montiert. Die feststehende Klinge 2, die in der Seitenwand 14a befestigt ist, ist in einem Abstand L zu der feststehenden Klinge 2 angeordnet, die in der Seitenwand 14a' befestigt ist, wie aus Fig. 7A ersichtlich ist. Die Mittellinien der feststehenden Klingen 2 erstrecken sich senkrecht zu der Mittelachse der Welle 8 des rotierenden Schneidwerkzeuges 3. Der andere Aufbau ist gleich dem Aufbau der Drahtzerschneidvorrichtung A nach der ersten Ausführungsform.
Wenn eine der feststehenden Klingen 2 abgenutzt ist, wird der Stützrahmen 14 um 180° gedreht, so daß die andere feststehenden Klinge 2 zur Drahtzuführungsseite hin gerichtet ist. Daher kann bei der Drahtzerschneidvorrichtung B die feststehende Klinge 2 leicht ersetzt werden. Ferner kann wegen des Abstandes L der feststehenden Klingen 2 voneinander vorteilhaft ein neuer Teil der Schneidkanten 11 des rotierenden Schneidwerkzeuges 3 verwendet werden.
Aus den Fig. 8A, 8B und 8C sind jeweils Schritte zum Herstellen des Stützrahmens 1 oder 14 aus einer Aluminiumlegierung durch Extrudieren ersichtlich.
Zuerst wird, wie aus Fig. 5A ersichtlich, ein Rahmenkörper 16 aus einer Aluminiumlegierung in Form eines im Querschnitt viereckigen Zylinders unter Verwendung einer metallischen Matrize 15 zum Extrudieren geformt. Als nächstes wird, wie aus Fig. 8B ersichtlich, der Rahmenkörper 16 in eine Mehrzahl von Stützrahmengrundkörpern 17 mit einer vorbestimmten Länge zugeschnitten. Dann wird, wie aus Fig. 8C ersichtlich ist, der zugeschnittene Stützrahmengrundkörper 17 mit Montagelöchern 18 zum Montieren des rotierenden Schneidwerkzeuges 3 und mit einem Montageloch 18' für die Montage der feststehenden Klinge 2 versehen. Dadurch wird der Stützrahmen 1 geschaffen.
Mit diesen einfachen Verfahrensschritten kann in vorteilhafter Weise der Stützrahmen mit einer hohen Genauigkeit hergestellt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zum Zerschneiden eines Drahtes in kurze Stücke während dessen Zuführung, mit folgenden Schritten:
Montieren einer feststehenden Klinge (2) und eines angetriebenen rotierbaren Schneidwerkzeuges (3) an einen Stützrahmen (1; 14),
Einrichten eines Spiels (S) zwischen der Schneidkante (10) der feststehenden Klinge (2) und der Schneidkante (11) des rotierenden Schneidwerkzeuges (3), und
Antreiben des Schneidwerkzeuges (3) unter Zerschneiden des Drahtes (W), der zwischen der feststehenden Klinge (2) und dem rotierenden Schneidwerkzeug (3) geführt wird,
wobei das Spiel (S) nicht größer als die Hälfte und nicht kleiner als ein bis drei Zehntel des Durchmessers des Drahtes (W) vorgesehen wird.
2. Vorrichtung zum Zerschneiden eines Drahtes in kurze Stücke während dessen Zuführung, mit:
einer feststehenden Klinge (2), die einen Drahtführungsdurchgang (5) und eine Schneidkante (10) aufweist, wobei die Schneidkante (10) an der Innenseite des freien Endes des Drahtführungsdurchgangs (5) vorgesehen ist;
einem angetriebenen rotierbaren Schneidwerkzeug (3), das eine Mehrzahl von Schneidkanten (11) an seinem Umfang aufweist;
und
einem Stützrahmen (1; 14) zum Montieren der feststehenden Klinge (2) und des rotierenden Schneidwerkzeuges (3),
wobei die Welle (8) des rotierenden Schneidwerkzeuges (3) im wesentlichen senkrecht zu der Achse des Drahtführungsdurchgangs (5) verläuft, und ein Spiel (S), das nicht größer als die Hälfte und nicht kleiner als ein bis drei Zehntel des Durchmessers des Drahtes (W) ist, zwischen der Schneidkante (10) der feststehenden Klinge (2) und der jeweiligen Schneidkante (11) des rotierenden Schneidwerkzeuges (3) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei sich jede der Schneidkanten (11) des Schneidwerkzeuges (3) spiralförmig rings der Welle (8) erstreckt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Schneidkante (10) der feststehenden Klinge (2) an einer ein Durchgangsloch (9) mit geringem Durchmesser begrenzenden Umfangsfläche ausgebildet ist, wobei das Durchgangsloch (9) an dem Führungsende des Drahtführungsdurchgangs (5) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Schneidwerkzeug (3) einen schräg zu der Welle (8) verlaufenden Kanal (3a) zwischen jedem Schneidkantenpaar (11) des rotierenden Schneidwerkzeuges (3) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei in der der Seitenwand (14a') des Stützrahmens (14), in der die feststehende Klinge (2) angeordnet ist, gegenüberliegenden Seitenwand (14a) eine feststehende Ersatzklinge (2) angeordnet ist, wobei die feststehenden Klingen (2) in Axialrichtung der Welle (8) gegeneinander versetzt sind und der Stützrahmen (14) unter Vertauschen der feststehenden Klingen (2) drehverstellbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Stützrahmen (1) aus einem Rahmenkörper (16) unter Verwendung einer metallischen Matrize (15) durch Extrudieren geformt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der Stützrahmen (1) durch Zuschneiden eines zylindrischen Rahmenkörpers (16) mit viereckigem Querschnitt aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Schneidkante (10) der feststehenden Klinge (2) rings der gesamten, das Durchgangsloch (9) mit geringem Durchmesser begrenzenden Umfangsfläche ausgebildet ist und die Klinge (2) um die Achse des Drahtführungsdurchgangs (5) drehverstellbar ist.
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