DE19756195A1 - Entladungsbearbeitungsgerät mit Drahtelektrode - Google Patents

Entladungsbearbeitungsgerät mit Drahtelektrode

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Description

Die vorliegenden Erfindung betrifft ein Entladungsbearbeitungsgerät mit Elektrode, bei dem eine geringe Lücke zwischen einer Drahtelektrode und einem Werkstück mit einer Bearbeitungsflüssigkeit gefüllt ist und eine Endladung in der Lücke bewirkt wird, wodurch das Werkstück bearbeitet wird.
Die Fig. 18 zeigt ein Beispiel zum Darstellen eines ersten üblichen Funkenerosions-Bearbeitungsgerät (EDM) mit Drahtelektrode (als Stand der Technik 1 bezeichnet). In Fig. 17 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Bett als Basis eines drahtbasierten EDM-Geräts; 2 einen auf dem Bett aufgebauten Tisch; 3 einen auf dem Bett montierten Sattel, der durch eine Führung an dem Tisch 2 so montiert ist, daß er horizontal beweglich im Hinblick auf den Tisch 2 ist; 4 eine an dem Sattel 3 durch eine Führung so montierte Spalte, daß sie entlang der Vor- und Rückrichtung im Hinblick auf den Tisch 2 beweglich ist; 5 ein mit der Vorderseite der Spalte 4 durch eine im Hinblick auf den Tisch 2 vertikal bewegliche Führung gekoppeltes Strahlelement; 6 eine obere Drahtführung, die an dem Strahlelement 5 fixiert ist; 7 einen unteren an der Spalte 4 fixierten Arm; 8 eine untere an der Spitze des unteren Arms 7 fixierte Drahtführung; 9 ein fest an dem Tisch 2 montiertes Werkstück; 10 ein Bearbeitungsbad, das auf dem Bett 1 aufgesetzt ist; 11 eine durch die obere und untere Drahtführung 6 und 7 unterstützte Drahtelektrode; 12 eine Bearbeitungsflüssigkeit-Zuführvorrichtung; 13 eine Bearbeitungsflüssigkeits-Kühlvorrichtung; 14 einen Temperatursensor für die Bearbeitungsflüssigkeits- Kühlvorrichtung 13; und 15 bezeichnet isolierende Bearbeitungsflüssigkeit, die von der Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführrichtung 12 zum Bearbeitungsbad 10 über die Bearbeitungsflüssigkeits- Kühlvorrichtung 13 zugeführt wird. Die durch einen Bearbeitungsprozeß verschmutzte Bearbeitungsflüssigkeit 15 wird von der Bearbeitungsflüssigkeit-Zuführrichtung 12 gesammelt und gefiltert und erneut dem Bearbeitungsbad 10 zugeführt. Die Bearbeitungsflüssigkeits-Kühlvorrichtung 13 steuert einen Temperaturwert der Bearbeitungsflüssigkeit 12 derart, daß sie gleich der Summe eines durch den Temperatursensor 14 detektierten Temperaturwerts und eines Versatzwerts ist. Zum Bearbeiten des Werkstücks wird eine Pulsspannung zwischen der Drahtelektrode 11 und dem Werkstück 12 von einer nicht gezeigten Energiequelle ausgehend angelegt. Eine Entladung findet in der feinen Lücke zwischen der Drahtelektrode 11 und dem Werkstück 9 statt, um hierdurch die Bearbeitung des Werkstücks zu bewirken.
Die Fig. 1 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines zweiten üblichen Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts (Stand der Technik 2), offenbart in der japanischen Offenlegungsveröffentlichung Nr. Sho 62-264830.
Der Aufbau des in Fig. 19 gezeigten Draht-EDM-Geräts wird nachfolgend beschrieben. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 46 ein Bett; 47 eine Spalte; 48 einen oberen Arm; 49 einen unteren Arm; 50 eine Drahtelektrode; 51 eine Elektrodenspule; 52 eine Aufnahmewalze; 53 eine obere Führung; 54 eine untere Führung; und 55 einen UV-Tisch zum Positionieren der oberen Führung 53 dann, wenn sie durch eine nicht gezeigte Steuereinheit getrieben wird. 56 bezeichnet einen XY-Tisch, der für eine Bewegung in zwei orthogonal verlaufende Richtung dann angetrieben wird, wenn er durch die nicht gezeigte Steuereinheit getrieben wird. 57 bezeichnet ein Werkstück; 58 eine Werkstückhaltevorrichtung; 59 ein Abschirmelement; 60 eine Balgvorrichtung (bellow means); und 61 einen Lufteinlaß.
Wie in Fig. 19 gezeigt, bildet das Abschirmelement 59 einen im wesentlichen geschlossenen Raum bei zumindest einer Hauptstruktur. Für den UV-Tisch 55 und den XY-Tisch 56 ist die Balgvorrichtung in einem Teil des Abschirmelements 59 vorgesehen, und mehrere Lufteinlässe 61 und ein Luftauslaß, nicht gezeigt, sind hierin vorgesehen. Gas wird in dem durch das Abschirmelement 59 gebildeten Raum durch die Lufteinlässe 61 eingeführt, wodurch der Raum auf feste Temperatur und festen Feuchtigkeitswerten gehalten wird. Die Temperatur und die Feuchtigkeitswerte des über die Lufteinlässe 61 eingeführten Gases werden entsprechend der Temperatur und den Feuchtigkeitswerten in dem Raum angeglichen.
Die Fig. 20 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eine dritten üblichen Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts (Stand der Technik 3), das in der japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr. Sho 63-99128 offenbart ist.
Der Aufbau des in Fig. 20 gezeigten Draht-EDM-Geräts wird hiernach beschrieben. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 62 einen Behälter zum Speichern von Bearbeitungsflüssigkeit; und 64 ist ein Kühler zum Kühlen der Bearbeitungsflüssigkeit 63. Nach der Kühlung durch den Kühler wird die Bearbeitungsflüssigkeit 63 durch eine Pulsenergiequelleneinheit 66 zu einer ersten Passage A durch eine Pumpe 65 geleitet. Die erste Passage A leitet die Bearbeitungsflüssigkeit zwischen die Elektroden durch eine obere Bearbeitungsflüssigkeits-Ausstoßdüse 67 und eine untere Bearbeitungsflüssigkeits-Ausstoßdüse 68. Die Bearbeitungsflüssigkeit 63 wird durch die Pumpe 65 einer zweiten Passage B über obere und untere Arme 69 und 70 zugeführt, sowie einem Bearbeitungsbett, auf dem ein Werkstück 71 angeordnet ist. Zwei Passagen, die erste und zweite Passage A und B, sind für die gekühlte Bearbeitungsflüssigkeit 63 vorgesehen, zum Verbessern eines Kühlwirkungsgrads. In der ersten Passage A wird die Bearbeitungsflüssigkeit zunächst zum Kühlen der Pulsenergiequelleneinheit 66 eingesetzt, und die erwärmte Flüssigkeit wird zwischen den Elektroden zugeführt. Die zweite Passage B wird zum Kühlen des Mechanismus eingesetzt.
Die Fig. 21 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines vierten üblichen Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts (Stand der Technik 4), das in der japanischen Patent- Offenlegungsveröffentlichung Nr. Sho 63-179024 offenbart ist.
Der Aufbau des in Fig. 21 gezeigten Draht-EDM-Geräts wird hiernach beschrieben. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 73 ein Werkstück; 74 bezeichnet eine Oberflächenplatte; 75 bezeichnet eine obere Drahtführung; 76 bezeichnet eine untere Drahtführung; 77 bezeichnet eine Drahtelektrode; 78 bezeichnet einen unteren Arm; 79 bezeichnet eine Spalte; 80 bezeichnet eine Leitung; 71 bezeichnet einen motorgetriebenen Lüfter; und 82 bezeichnet Luft.
Das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät bearbeitet das Werkstück 73 in eine gewünschte Form durch die Drahtelektrode 77, während Bearbeitungsflüssigkeit gegen einen zu bearbeitenden Teil des Werkstücks 73 geblasen wird. In diesem EDM-Gerät ist eine Haltevorrichtung der unteren Drahtführung 76 zum Halten der Drahtelektrode 77 ausgehöhlt. Das EDM-Gerät ist mit einer Vorrichtung zum Zuführen gekühlten Fluids in den Hohlraum der Haltevorrichtung versehen.
Die Fig. 22 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines fünften üblichen Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts (Stand der Technik 5), offenbart in der japanischen Patent- Offenlegungsveröffentlichung Nr. Sho 61-86130.
Der Aufbau des in Fig. 22 gezeigten Draht-EDM-Geräts wird hiernach beschrieben. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 83 einen Hauptkörper des Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgeräts; 84 bezeichnet eine Steuereinheit mit einer NC-Einrichtung und einer Bearbeitungsenergiequelle; 85 bezeichnet eine Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführeinrichtung; 86 bezeichnet ein Kabel zum Verbinden der Steuereinheit 84 mit dem Bearbeitungsgerätkörper 83; 87 bezeichnet ein Kabel zum Verbinden des Bearbeitungsgerätkörpers 83 mit der Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführvorrichtung 85. Das Bezugszeichen 88 bezeichnet eine Bearbeitungsflüssigkeits- Ausführleitung zum Wegleiten von Bearbeitungsfluid von dem Bearbeitungsgerätkörper 83 zu der Bearbeitungsflüssigkeits- Zuführvorrichtung 85. Das Bezugszeichen 89 bezeichnet einen Filter zum Filtern der Bearbeitungsflüssigkeit in dem Bad. 90 bezeichnet eine Außentemperatur-Meßeinrichtung zum Messen der Temperatur außerhalb des Bearbeitungshauptkörpers 83. 91 bezeichnet eine Bearbeitungsflüssigkeits- Temperaturmeßeinrichtung zum Messen der Temperatur der Bearbeitungsflüssigkeit in dem Bad. 92 bezeichnet ein Vorheizgerät zum Vorheizen der Bearbeitungsflüssigkeit des Bads bis zu einer vorab durch die Steuereinheit 84 festgelegten Temperatur. 93, 94 und 95 bezeichnen Kabel zum Verbinden der Steuereinheit 84 mit der Außentemperatur- Meßeinrichtung 90, der Bearbeitungsflüssigkeitstemperatur- Meßeinrichtung 91 und dem Vorheizgerät 92.
Die Probleme im Zusammenhang mit dem Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät nach dem Stand der Technik 1 sind wie folgt. Bei dem EDM-Gerät wird der untere sich von der Spalte erstreckende Arm in die Bearbeitungsflüssigkeit eingetaucht, und das sich ebenfalls von der Spalte erstreckende Stabelement liegt in der Luft vor. Es tritt eine Temperaturdifferenz zwischen dem Stabelement und dem unteren Arm auf, da eine Temperaturdifferenz zwischen der Bearbeitungsflüssigkeit und dem Entladungsbearbeitungsgerät vorliegt, sowie eine Differenz zwischen den Zeitkonstanten ihrer Temperaturschwankungen derselben und der Außenluft. Die thermischen Expansionen des unteren Arms und des Stabelements bewirken eine Verstellung dieser Elemente gegenüber ihren korrekten Positionen. Im Ergebnis ist die obere Drahtführung hinsichtlich der Position relativ zu der unteren Drahtführung verschoben, die an den Spitzen des oberen und unteren Arms gehalten sind. Dies führt zu der Verschlechterung der Geradlinigkeit der Drahtelektrode sowie der Bearbeitungsgenauigkeit des Entladungsbearbeitungsgeräts.
Zum Gewährleisten einer hochgenauen Bearbeitung muß das Draht-EDM-Gerät in einem thermostatischen Raum installiert sein, dessen Temperatur steuerbar ist. Es ist jedoch unvermeidlich, daß eine Person den thermostatischen Raum betritt und diesen verläßt. In anderen Worten ausgedrückt, werden thermische Störungen unvermeidlich erzeugt. Die Fig. 23 zeigt einen Graphen zum Darstellen einer Veränderung einer Raumtemperatur, um das in einem thermostatischen Raum plazierte Draht-EDM-Gerät. Wie anhand des Graphen ersichtlich, variiert die Raumtemperatur ungefähr 1,5°C während eines Tags. Die Temperaturzunahme entspricht 20 µm pro einen Meter bei der thermischen Expansion des Elements, dessen thermischer Expansionskoeffizient 11,8 × 10-61/°C beträgt. Da ein an der Gußstruktur angesetzter Temperatursensor in direktem Kontakt zu dem Gas in dem Raum mit konstanter Temperatur gelangt, beeinflußt die Raumtemperaturschwankung, die durch den Sensor erfaßten Temperaturwerte. Demnach variiert die Bearbeitungsflüssigkeitstemperatur mit einer Schwankung der Raumtemperatur. Die Temperaturschwankung der Gußstruktur spricht nicht momentan auf die Raumtemperaturveränderung an. Deshalb unterscheidet sich die Temperatur bei einem Abschnitt der Gußstruktur mit direktem Kontakt zu der Bearbeitungsflüssigkeit zu der Temperatur in dem verbleibenden Abschnitt ohne Kontakt zu der Bearbeitungsflüssigkeit. Das Ergebnis besteht darin, daß eine thermische Expansionsdifferenz zwischen der oberen und unteren Drahtführung erzeugt wird, und die Bearbeitungsgenauigkeit des Draht-EDM-Gerätes ist verschlechtert.
Die Probleme im Zusammenhang mit dem üblichen Draht-EDM-Gerät nach den Stand der Technik 2 sind wie folgt. Bei dem EDM- Gerät wird Gas in den Raum eingeführt, der von dem Abschirmelement umfaßt ist, das eine Hauptstruktur des Draht- EDM-Geräts umgibt, um hierdurch die Temperatur des Gases in/um das Draht-EDM-Gerät zu steuern, das in dem durch das Abschirmelement umgebenden Raum angeordnet ist. Zum Konstanthalten der Temperatur der Hauptstruktur des EDM- Geräts mit großer Wärmekapazität und der Temperatur des Gases in dem Abschirmelement ist eine Luftklimaanlage (Airconditioner) großer Kapazität und mit hohem Leistungsvermögen erforderlich. Jedoch ist es schwierig, die Produkte oder die EDM-Geräte zu praktisch akzeptablen Preisen herzustellen.
Es ist ein großer Raum zum Installieren des EDM-Geräts erforderlich. Demnach erfordert das Draht-EDM-Gerät nach dem Stand der Technik 2 ein großes Raumvolumen des begrenzten Raums in dem Konstanttemperaturraum. In einem extremen Fall ist die Installation des EDM-Geräts in dem Raum unmöglich oder die Erweiterung des Konstanttemperaturraums ist erforderlich.
Ferner wird eine große Wärmemenge durch den Wärmetauscher der Luftklimaanlage des EDM-Geräts erzeugt. Unter dieser Bedingung wird dann, wenn die Draht-EDM-Geräte nach dem Stand der Technik 1 und 2 nahe aneinander installiert sind, eine thermische Deformierung bei dem Stand der Technik 1 erhöht, derart, daß sich die Bearbeitungsgenauigkeit gemäß dem Stand der Technik 2 verschlechtert.
Obwohl die Temperatur innerhalb des Abschirmelements direkt durch Einführen von Gas zu der Innenseite des Abschirmelements gesteuert wird, wird eine Temperaturdifferenz zwischen einem Abschnitt der Hauptstruktur des EDM-Geräts, an dem es direkt in Kontakt mit dem temperaturgesteuerten Gas gelangt, und dem verbleibenden Abschnitt ohne direkten Kontakt zu derselben erzeugt, sowie zwischen den Abschnitten der Hauptstruktur, die nahe bei und entfernt von den Gaseinlässen liegen. Die Temperaturdifferenz führt zu thermischen Expansionsdifferenzen dieser Abschnitte, und eine Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit des Draht-EDM-Geräts.
Das übliche EDM-Gerät gemäß dem Stand der Technik 3 ist ein Drahtschneideelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät. Diese Art von Gerät führt die Entladungsbearbeitung durch, während Spannung zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück angelegt ist. Das EDM-Gerät enthält zwei Bearbeitungsflüssigkeitspassagen, eine erste und zweite Passage. In der ersten Passage wird gekühlte Bearbeitungsflüssigkeit ausgehend von dem Tank zugeführt, zu dem Zwischenraum zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück, über die Energiequelleneinheit und die obere und untere Düse. In der zweiten Passage wird die Bearbeitungsflüssigkeit zu einem Gebiet bei und nahe dem Werkstück zugeführt, über den oberen und unteren Arm sowie das Bearbeitungsbett, an dem das Werkstück angeordnet ist. Deshalb wird eine Temperaturdifferenz zwischen der durch den oberen und unteren Arm fließenden Bearbeitungsflüssigkeit und der Bearbeitungsflüssigkeit erzeugt, die ausgehend von dem Tank zu dem Zwischenraum zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück zugeführt wird, über die Energiequelleneinheit und die obere und untere Düse. Die Temperaturdifferenz bewirkt die thermische Expansionsdifferenz der mechanischen Teile und Komponenten in dem Gerät sowie eine Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit.
Wo der Bearbeitungskörper durch die gekühlte Bearbeitungsflüssigkeit gekühlt wird, werden einige Abschnitte des Bearbeitungskörpers gekühlt, und einige Abschnitte werden nicht gekühlt. Deshalb ist eine Temperaturverteilung in dem Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät nicht einheitlich. Dies führt zu dem Ergebnis, daß lokale Deformationen in dem Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät auftreten, und thermische Expansionen bei dem oberen und unteren Arm sowie dem Bearbeitungsbett unterscheiden sich voneinander. Zum einheitlichen Ausbilden der Temperaturverteilung des Bearbeitungskörpers ist es erforderlich, den oberen und unteren Arm zu kühlen und ferner die gesamte Bearbeitungsstruktur mit dem Bearbeitungsbett. Dies führt zu einer Erhöhung der Kühlkapazität des Kühlgeräts und einer Zunahme der Komplexität der Kühlerstruktur, und demnach wird es schwierig, die Produkte mit praktisch akzeptablen Kosten herzustellen.
Das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät gemäß dem Stand der Technik 4 bearbeitet das Werkstück in eine gewünschte Form durch die Drahtelektrode, während es für die Bearbeitungsflüssigkeit gegen einen Bearbeitungsteil des Werkstücks bläst. In diesem EDM-Gerät ist eine Haltevorrichtung für die untere Drahtführung 76 zum Halten der Drahtelektrode 77 hohl ausgebildet. Gekühltes Fluid wird in den Hohlraum der Haltevorrichtung zugeführt. Bei Störung der Temperatur der Bearbeitungsflüssigkeit in Übereinstimmung mit der Außentemperatur haben die Schwankungen der Temperatur des Hauptkörpers des Entladungsbearbeitungsgeräts und der Außentemperatur unterschiedliche Zeitkonstantdämpfung. Im Ergebnis wird eine thermische Expansionsdifferenz zwischen der Drahtführung und der mechanischen Struktur zum Halten des Werkstücks erzeugt, und die Bearbeitungsgenauigkeit des Entladungsbearbeitungsgeräts ist verschlechtert.
Bei den Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach dem Stand der Technik 5 ist die Bearbeitungsflüssigkeit vorgeheizt, gemäß einem erhöhten Temperaturwert der momentan zum Bearbeiten eingesetzten Bearbeitungsflüssigkeit, der gemessen oder berechnet wird, und einem Außenseiten- Temperaturwert, gemessen durch eine thermische Sensoreinrichtung. Die vorgeheizte Bearbeitungsflüssigkeit wird durch den Hauptkörper des Bearbeitungsentladungsgeräts zirkuliert. Zum Setzen der jeweiligen Punkte in dem gesamten Gerät auf den Temperaturwert der vorgeheizten Bearbeitungsflüssigkeit ist es erforderlich, die Passage zum Zirkulieren der Bearbeitungsflüssigkeit durch das ganze Gerät auszubilden. In dem Entladungsbearbeitungsgerät ist die Flüssigkeitszirkulationspassage, falls erforderlich, lang. Die lange Passage führt zu einer komplexen Struktur des Entladungsbearbeitungsgeräts sowie zu einer Zunahme der Herstellungskosten. Das Entladungsbearbeitungsgerät, bei dem die Temperatur der Bearbeitungsflüssigkeit einer Schwankung der Außentemperatur folgt, ist dahingehend nachteilhaft, daß dann, wenn die Bearbeitungsflüssigkeit durch einen Teil des Entladungsbearbeitungsgeräts zirkuliert wird, eine Zeit konstante einer Temperaturschwankung bei einem Abschnitt des Geräts, wo es in Kontakt zu der Bearbeitungsflüssigkeit gelangt, unterschiedlich ist zu den Temperaturschwankungs- Zeitkonstanten bei den verbleibenden Abschnitten hiervon, bei dem diese nicht in Kontakt zu der Bearbeitungsflüssigkeit gelangen. In Ergebnis führt dies zu einer Erhöhung einer Abweichung einer Temperaturverteilung des Geräts. Zum Vermeiden einer derartigen thermischen Abweichung ist es erforderlich, die Bearbeitungsflüssigkeitspassage durch das gesamte Gerät hinweg vorzusehen. Dies erfordert eine lange Bearbeitungsflüssigkeitspassage und führt zu hohen Herstellungskosten.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der Probleme bei den bekannten Geräten geschaffen, und eine Aufgabe besteht in der Schaffung eines Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgeräts, das ein Objekt mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit bearbeiten kann, mit seiner vorteilhaften Funktion zum Minimieren einer Positionsverschiebung der oberen Drahtführung relativ zu der unteren Drahtführung, die auf eine thermische Verschiebung in dem Entladungsbearbeitungsgerät zurückzuführen ist.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät geschaffen mit mindestens eine obere und untere Drahtführung zum gleitfähigen Halten einer Drahtelektrode oberhalb eines Werkstücks; Düsen an der oberen und unteren Drahtführung; ein sich horizontal erstreckendes Stabelement, derart, daß ein Ende des Stabelements einheitlich mit einer Säule ausgebildet oder vertikal beweglich ist und das andere Ende hiervon mit der oberen Drahtführung vorgesehen ist; einen unteren Arm, von dem ein Ende an der Säule fixiert und von dem das andere Ende mit der unteren Drahtführung vorgesehen ist, wodurch ein Werkstück in Entladungsweise bearbeitet wird, bei Zuführen von Bearbeitungsflüssigkeit von den Düsen zu einem Bearbeitungsabschnitt; derart, daß die Verbesserung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Bearbeitungstemperatur- Detektorvorrichtung zum Detektieren der Temperatur eines Hauptkörpers eines Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgeräts vorgesehen ist, das das Stabelement und der untere Arm hohl ausgebildet ist und ein Fluid, dessen Temperatur der Bearbeitungstemperatur bestimmt anhand der Bearbeitungstemperatur-Detektorvorrichtung, durch das Stabelement und den unteren Arm zirkuliert wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät geschaffen, mit mindestens eine obere und untere Drahtführung zum gleitfähigen Halten einer Drahtelektrode oberhalb eines Werkstücks; Düsen an der oberen und unteren Drahtführung; ein sich horizontal erstreckendes Stabelement, derart, daß ein Ende des Stabelements einheitlich mit einer Säule ausgebildet oder vertikal beweglich ist und das andere Ende hiervon mit der oberen Drahtführung vorgesehen ist; einen unteren Arm, von dem ein Ende an der Säule fixiert und von dem das andere Ende mit der unteren Drahtführung vorgesehen ist, wodurch ein Werkstück in Entladungsweise bearbeitet wird, bei Zuführen von Bearbeitungsflüssigkeit von den Düsen zu einem Bearbeitungsabschnitt; derart, daß die Verbesserung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Bearbeitungstemperatur- Detektorvorrichtung zum Detektieren der Temperatur eines Hauptkörpers des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts vorgesehen ist, daß der untere Arm hohl ist, ein Gehäuse in Kontakt mit der Außenoberfläche des Stabelements vorgesehen ist, und ein Fluid, dessen Temperatur an die Bearbeitungstemperatur, abgeleitet durch die Bearbeitungstemperatur-Detektorvorrichtung, durch das Gehäuse und das Stabelement zirkuliert wird.
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird insbesondere ein Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung so geschaffen, daß ein durch das Stabelement und den unteren Arm oder das in Kontakt zu der Außenoberfläche des Stabelements und dem unteren Arm vorgesehene Gehäuse zirkulierendes Fluid eine Bearbeitungsflüssigkeit ist, deren Temperatur der Bearbeitungstemperatur, abgeleitet durch die Bearbeitungstemperatur-Detektorvorrichtung, angeglichen ist.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät geschaffen, mit mindestens eine obere und untere Drahtführung zum gleitfähigen Halten einer Drahtelektrode oberhalb eines Werkstücks; Düsen an der oberen und unteren Drahtführung; ein sich horizontal erstreckendes Stabelement, derart, daß ein Ende des Stabelements einheitlich mit einer Säule ausgebildet oder vertikal beweglich ist und das andere Ende hiervon mit der oberen Drahtführung vorgesehen ist; einen unteren Arm, von dem ein Ende an der Säule fixiert und von dem das andere Ende mit der unteren Drahtführung vorgesehen ist, wodurch ein Werkstück in Entladungsweise bearbeitet wird, bei Zuführen von Bearbeitungsflüssigkeit von den Düsen zu einem Bearbeitungsabschnitt; derart, daß die Verbesserung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Bearbeitungstemperatur- Detektorvorrichtung zum Messen einer Temperatur eines Hauptkörpers des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts vorgesehen ist und ein Fluid, dessen Temperatur angeglichen ist an die Bearbeitungstemperatur, abgeleitet durch die Bearbeitungstemperatur-Detektorvorrichtung, ein über die Düsen zugeführtes Bearbeitungsfluid ist.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät geschaffen, mit einer oberen und unteren Drahtführung zum gleitfähigen Halten einer Drahtelektrode oberhalb eines Werkstücks, Düsen für die oberen und untere Drahtführung, ein sich horizontal erstreckendes Stabelement, derart, daß ein Ende des Stabelements aus der Einheit mit einer Säule oder getrennt von der Säule ausgebildet ist und das andere Ende hiervon zusammen mit der oberen Drahtführung vorgesehen ist, ferner einen unteren Arm, von dem ein Ende an der Säule fixiert ist und das andere Ende zusammen mit der unteren Drahtführung vorgesehen ist, wodurch ein Werkstück durch Entladung bearbeitet wird, während Bearbeitungsflüssigkeit von den Düsen zu einem Bearbeitungsabschnitt zugeführt wird, derart, daß die Verbesserung dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Teil oder das gesamte Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät mit der Abdeckvorrichtung hergestellt aus einem adiabatischen Material abgeregt ist.
Das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein temperaturgesteuertes Fluid durch die Abdeckvorrichtung zirkuliert wird.
Das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid in der Abdeckvorrichtung geschüttelt/hin- und herbewegt/umgeschaufelt/gerührt wird.
Das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid in der Abdeckvorrichtung so zirkuliert wird, daß es eine durch eine Tür der Abdeckvorrichtung definierte Öffnung schließt.
Das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Partitioniereinrichtung innerhalb der Abdeckvorrichtung vorgesehen ist, zum Aufteilen eines Raums mit einem Bearbeitungsbad und der Abdeckung der Abdeckvorrichtung von dem verbleibenden Raum.
Das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einem adiobatischen Material hergestellte Abdeckvorrichtung so angeordnet ist, daß sie einen Temperatursensor zum Steuern der Bearbeitungsflüssigkeit umgibt.
Das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem adiabatischen Material hergestellte Abdeckvorrichtung so angeordnet ist, daß sie einen Temperatursensor zum steuern der Bearbeitungsflüssigkeit umgibt.
Das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand zwischen der Abdeckvorrichtung und einem Boden, auf dem die Abdeckvorrichtung aufgesetzt ist, mit einem flexiblen Element abgeschlossen ist.
Die obigen und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm zum schematischen Darstellen eines Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht zum hauptsächlichen Darstellen eines Stabelements, das in dem Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach der Ausführungsform 1 eingesetzt wird;
Fig. 3 ein Diagramm zum Darstellen einer Abdeckstruktur mit einem Abdeckelement eines Temperatursensors bei dem Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach der Ausführungsform 1;
Fig. 4A und 4B jeweils ein Diagramm zum Darstellen einer Abdeckstruktur mit einer Abdeckung und einem adiabatischen Element nach dem Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät der Ausführungsform 1;
Fig. 5 ein Diagramm zum Darstellen einer anderen Struktur der Abdeckung für den Boden, auf dem das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät angeordnet ist;
Fig. 6 ein Diagramm zum Darstellen eines Lüfters, der in dem Drahtelektroden-Bearbeitungsgerät eingesetzt wird;
Fig. 7 ein Diagramm zum Darstellen des Umfelds eines Testraums, der zum Bestätigen der Ergebnisse der Erfindung eingesetzt wird;
Fig. 8 ein Diagramm zum schematischen Darstellen eines Präzisionspositions-Meßinstruments, das zum Bestätigen der Ergebnisse nach der Erfindung eingesetzt wird;
Fig. 9A und 9B Graphen zum Darstellen der Meßergebnisse einer Verschiebungsdifferenz zwischen der oberen und unteren Düse bei dem Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät nach der Ausführungsform 1, erzielt durch Einsatz eines Präzisionsmeßinstruments;
Fig. 10 einen Graphen zum Darstellen der Meßergebnisse für die Temperatur des Hauptkörpers des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts nach der Ausführungsform 1;
Fig. 11 einen Graphen zum Darstellen der Meßergebnisse einer Verschiebungsdifferenz zwischen den oberen und unteren Düsen bei dem Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät nach der Ausführungsform 1, erzielt durch den Einsatz eines Präzisionsmeßinstruments;
Fig. 12A und 12B Diagramme zum Darstellen von Temperaturverteilungen über den Hauptkörper des Geräts nach der Ausführungsform 1;
Fig. 13 ein Diagramm zum Darstellen einer anderen Abdeckstruktur mit einem Abdeckelement eines Temperatursensors in dem Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät nach einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ein Diagramm zum schematischen Darstellen eines Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts nach einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 ein Diagramm zum schematischen Darstellen eines Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16 ein Diagramm zum schematischen Darstellen eines Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen einer Abdeckstruktur zum Bilden einer Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
Fig. 18 ein Diagramm zum Darstellen eines ersten üblichen Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts;
Fig. 19 ein Diagramm zum Darstellen eines zweiten üblichen Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts;
Fig. 20 ein Diagramm zum Darstellen eines dritten üblichen Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts;
Fig. 21 ein Diagramm zum Darstellen eines vierten üblichen Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts;
Fig. 22 ein Diagramm zum Darstellen eines fünften üblichen Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts; und
Fig. 23 einen Graphen zum Darstellen einer Veränderung einer Raumtemperatur um das EDM-Gerät, das in einen thermostatischen Raum plaziert ist.
Nunmehr erfolgt eine detailliertere Beschreibung bevorzugter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung.
(Ausführungsform 1)
Fig. 1 zeigt ein Diagramm zum schematischen Darstellen eines Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts nach einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In der Figur bezeichnen die Bezugszeichen 1 bis 15 gleiche Abschnitte wie in der Figur, auf die zum Beschreiben der bekannten Geräte Bezug genommen wurde. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet ein mit der Vorderseite einer Säule 4 mittels einer im Hinblick auf einen Tisch 2 vertikal beweglichen Führung gekoppeltes Stabelement. 17 bezeichnet eine Leitung zum Zuführen einer Bearbeitungsflüssigkeit 15 zu dem Stabelement 16. Die Temperatur der Bearbeitungsflüssigkeit 15 wurde durch eine Bearbeitungsflüssigkeits-Kühlvorrichtung 13 gesteuert. 18 bezeichnet eine Leitung zum Zuführen der Bearbeitungsflüssigkeit 15 von dem Stabelement 16 zu dem Bearbeitungspaar 10. Diese Bearbeitungsflüssigkeit 15 wird von der Leitung 17 zu dem Stabelement 16 zugeführt. 19 bezeichnet ein Abdeckelement, hergestellt aus adiabatischem Material, das die Außenoberfläche eines Temperatursensors 16 bedeckt, der geeignet an dem Körper des Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgeräts befestigt ist. 20 bezeichnet eine Abdeckung zum Abdecken des Gerätekörpers. 21 bezeichnet ein an der Abdeckung 20 befestigtes adiabatisches Element. 22 bezeichnet einen innerhalb einer Abdeckstruktur der Elemente 20 und 21 vorgesehenen Lüfter.
Eine Konstruktion mit dem Stabelement 16 und den Leitungen 17 und 18 ist detaillierter in Fig. 2 gezeigt. Wie gezeigt, ist das Stabelement 16 zum Ausbilden eines Raums hohl. Die Leitungen 17 und 18 sind kommunizierend mit dem Innenraum des Stabelements 16 gekoppelt. Die Leitung 18 ist kommunizierend zwischen den Stabelement 16 und einem Bearbeitungsbad 10 angeschlossen. Die Bearbeitungsflüssigkeit 15 wird von dem Stabelement 16 zu dem Bearbeitungsbad 10 zugeführt, und über einen Ablauf/Wasserablauf/Spiegatt des Bearbeitungsbads 10 abgeleitet.
Bei dem so aufgebauten Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät wird Wärme zwischen der dem Stabelement 16 zugeführten Bearbeitungsflüssigkeit 15 und dem Stabelement 16 übertragen. Die Bearbeitungsflüssigkeit 15 wird in dem Stabelement 16 mit einer solchen Strömungsrate zirkuliert, daß sie auf einer im wesentlichen kontrollierten Temperatur gehalten wird. Deshalb wird die Temperatur des Stabelements 16 im wesentlichen so angeglichen, daß sie gleich der Temperatur der Bearbeitungsflüssigkeit 15 ist.
Die von der Bearbeitungsflüssigkeits-Kühlvorrichtung 13 zugeführte Bearbeitungsflüssigkeit 15 wird ebenfalls in einem unteren Arm 7 zirkuliert. Deshalb sind der untere Arm 7 und das Stabelement 16 bei nahezu gleichen Temperaturwerten plaziert. Das Ergebnis ist die Reduzierung der thermischen Expansionsdifferenz zwischen dem unteren Arm 7 und dem Stabelement 16, die durch eine Temperaturschwankung bewirkt wird.
Es ist zu erkennen, daß die Bearbeitungsflüssigkeit 15 von dem hohlen Stabelement 16 dem Bearbeitungsbad 10 über die Leitung 18 zugeführt wird. Demnach wird eine Zirkulation der Bearbeitungsflüssigkeit 15 zu der Bearbeitungsflüssigkeits- Zuführvorrichtung 12 realisiert, ohne daß zusätzlich ein Ablauf zum Zuführen der Bearbeitungsflüssigkeit 15 gebildet wird, die dem Stabelement 16 zugeführt und nun in diesem vorliegt, und zwar zu einer Zirkulationspassage der Bearbeitungsflüssigkeits-Zuführvorrichtung 12.
Ein detaillierter Aufbau mit dem Temperatursensor 14 und dem Abdeckelement 19 ist in Fig. 3 dargestellt. Wie gezeigt, ist der Temperatursensor 14 nahe an der Oberfläche des Betts befestigt, während er durch das aus adiabatischem Material hergestellte Abdeckelement 19 abgedeckt wird. Das Abdeckelement 19 vermeidet, daß der Temperatursensor 14 in Kontakt mit der Umgebungsluft gelangt. Deshalb übt die von den mechanischen Strukturelementen erzeugte Wärme einen dominanten Einfluß auf den Temperatursensor 14 aus. In anderen Worten ausgedrückt, erfaßt der Temperatursensor 14 in hochgenauer Weise eine Temperaturschwankung der mechanischen Strukturelemente. Bei dieser Ausführungsform ist der Temperatursensor 14 an der Vorderseite des Betts 1 befestigt, die getrennt von den Wärmeerzeugungsquellen angeordnet ist, beispielsweise einem Antriebsmotor und einer Stromversorgungsschaltung. Die Temperatur derjenigen Strukturelement des Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgeräts, die in Kontakt zu der Bearbeitungsflüssigkeit 15 gelangen, werden auf diejenige der Vorderseite des Betts angeglichen. Die Stelle, an der der Temperatursensor 14 montiert ist, ist getrennt von derjenigen der wärmeerzeugenden Quellen, beispielsweise dem Antriebsmotor und der Stromversorgung, und die Sensormontagestelle ist beispielsweise die Unterseite oder der innere Teil des Betts 1. Deshalb läßt sich eine Schwankung der Flüssigkeitstemperatur reduzieren. Das Ergebnis besteht in der Reduzierung einer thermischen Deformierung des Tisches 2 und/oder des Werkstücks 9, die beide in Kontakt zu der Bearbeitungsflüssigkeit gelangen. Ferner weisen das Bett 1, das Stabelement 16 und der untere Arm 7 im wesentlichen gleiche Temperaturwerte auf. Das Ergebnis besteht darin, daß die thermischen Expansionen dieser Elemente im wesentlichen gleich zueinander sind und daß Schwankungen der Relativpositionen des Tisches 2 und der Drahtdüsen 6 und 8 reduziert sind.
Es läßt sich leicht erkennen, daß bei dem Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät, das das Stabelement 5 enthält, die Kuppel an die Vorderseite der Säule 4 durch eine im Hinblick auf den Tisch 2 vertikal bewegliche Führung, und ferner das Gehäuse in Kontakt zu der Außenoberfläche des Stabelements 5, dieselben nützlichen Wirkungen auftreten, wie sie oben erwähnt sind, wenn die Strukturelemente des Bearbeitungsgeräts im Hinblick auf die Temperatur an den unteren Arm 7 angeglichen sind. Dieselben nützlichen Wirkungen lassen sich durch Anbringen eines Elements mit guter thermischer Leitfähigkeit, das die Bearbeitungsflüssigkeit 15 zirkulieren kann, an dem Stabelement 5 erzielen.
Eine Abdeckstruktur mit der Abdeckung 2 und dem adiabatischen Element 21 ist detailliert in den Fig. 4A und 4B dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist das adiabatische Element 21 an der Innenoberfläche der Abdeckung 20 gebondet. Falls erforderlich, kann es an der Außenoberfläche des Abdeckelements 20 gebondet sein. Bei der Ausführungsform sind die Abdeckung 20 und das adiabatische Element 21 getrennt von den Körper des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts vorgesehen. Falls erforderlich, können diese Elemente in den Hauptkörper des Bearbeitungsgeräts aufgenommen sein. Bei dieser Ausführungsform ist ein Abstand zwischen der Abdeckung 20 und einem Boden mit dem adiabatischen Element 21 geschlossen. Alternativ kann der Abstand mit einem flexiblen Element 96 geschlossen sein, wie in Fig. 5 gezeigt.
Die Kombination der Abdeckung 20 und des adiabatischen Elements 21 verhindert, daß umgebende Außenluft direkt in das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät eintritt. Eine Zeitkonstante der Innenseite der Abdeckung 20 im Hinblick auf eine Temperaturschwankung wird niedrig angesetzt. Dies unterdrückt die Temperaturschwankung bei dem Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät aufgrund einer Schwankung einer Umgebungstemperatur für eine Zeitperiode von einem Tag. Ferner reduziert es eine thermische Deformierung des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts.
Der in dem Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät eingesetzte Lüfter 22 ist in Fig. 6 gezeigt. Wie gezeigt, sind bei der vorliegenden Ausführungsform mehrere Lüfter 22 an der Oberfläche der Struktur der Abdeckung 20 und dem adiabatischen Element 21 montiert. Der Lüfter 22 ist so montiert, daß er eine nach unten gerichtete Strömung von Luft bewirkt. Es ist erforderlich, eine Zirkulation einer Luftströmung innerhalb der Abdeckung 20 zu erzeugen.
Da der Lüfter 22 Luft innerhalb der Struktur der Abdeckung 20 und des adiabatischen Elements 21 hin- und herbewegt, ist eine Temperaturverteilung in dem Hauptkörper des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts einheitlich. Die thermischen Formänderungen sind ebenfalls einheitlich über das gesamte Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät hinweg. Die einheitlichen thermischen Deformationen führen zu einheitlichen thermischen Expansionen der oberen und unteren Drahtdüsen. Deshalb wird ein Fehler reduziert, der aufgrund einer Positionsverschiebung der Drahtelektrode 11 oder relativ zu dem Werkstück 9 entsteht, die zwischen der oberen und unteren Drahtführung 6 und 8 angeordnet sind. Die Positionsverschiebung wird durch thermische Formänderungen dieser Führungen bewirkt. Im Ergebnis ist die Bearbeitungsgenauigkeit des Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgeräts verbessert.
Ein Umgebungstestraum, der zum Bestätigen der Ergebnisse der Erfindung eingesetzt wurde, wird beschrieben. Der Umgebungstestraum ist, wie in Fig. 7 gezeigt, aufgebaut. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 23 einen Umgebungstestraum. 24 bezeichnet ein oberes Klimagerät, das an dem obere Abschnitt der Innenwand des Umgebungstestraums montiert ist; 25 bezeichnet ein unteres Klimagerät, das an dem unteren Abschnitt der Innenwand des Umgebungstestraums montiert ist, während es unterhalb des oberen Klimageräts 24 angeordnet ist; 26 bezeichnet einen thermischen Sensor, der an der Decke des Testraums für das obere Klimagerät befestigt ist; 27 bezeichnet einen thermischen Sensor, der an dem Boden für das untere Klimagerät befestigt ist; 28 bezeichnet einen Lüfter zum Zirkulieren von Luft in dem Umgebungstestraum 23; 29 bezeichnet, eine Auslaßöffnung des Umgebungstestraums; und 30 bezeichnet eine Klimagerät-Steuereinheit zum Steuern der Klimageräte. Die oberen Klimageräte 24 und 25 blasen Luft, deren Temperatur so gesteuert ist, daß die Temperatur in dem Umgebungstestraum 23 variiert, so wie dies durch einen Temperaturbefehlswert angezeigt ist, der von der Klimagerät- Steuereinheit 30 abgegeben wird. Der Temperaturbefehlswert basiert auf einer digitalen Größe, die anhand physikalischer Größen angesetzt wird, die äquivalent zu von den thermischen Sensoren 26 und 27 abgeleiteten Temperaturwerten sind. Luft wird aus der Ausströmöffnung 29 so abgeleitet, daß ein konstanter Druck in dem Testraum aufgebaut wird. Das obere Klimagerät 24 und das untere Klimagerät 25 sind in dem oberen und unteren Abschnitt in dem Testraum 23 angeordnet. Deshalb ist eine Temperaturverteilung vertikal in dem Testraum ausgerichtet. In dem Klimagerät-Steuergerät ist ein Programm zum Festlegen eines Temperaturbefehls auf einen gewünschten Wert installiert. Der Temperaturwert und eine Veränderungsrate des Temperaturwerts im Hinblick auf die Zeit lassen sich auf gewünschte Werte einstellen.
Es wird ein Präzisionspositions-Meßinstrument beschrieben, das zum Bestätigen der Ergebnisse der Erfindung eingesetzt wurde. Ein Aufbau des Präzisionspositions-Meßgeräts ist in Fig. 8 gezeigt. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 31 einen Reflexspiegel, der an der oberen Drahtführung 6 fixiert ist. 33 bezeichnet einen Reflexspiegel, der an der unteren Drahtführung 8 fixiert ist. 33 bezeichnet einen an dem Tisch 2 fixierten Reflexspiegel. 34 bezeichnet eine an dem Tisch fixierte Metallplatte. 35 bezeichnet eine Laserlichtquelle. 36 bezeichnet ein Laserinterferrometer. 37 bezeichnet eine Steuereinheit für ein Laserlängen- Meßinstrument zum Steuern der Laserlichtquelle 35. 38 bezeichnet eine Datenverarbeitungseinheit, die zum Detektieren der Größen der Verstellung der Reflexspiegel 31, 32 und 33 eingesetzt wird, durch Einsatz der Ausgangssignale von dem Laserinterferrometer 36. Eine Differenz zwischen den Verschiebungsgrößen der Reflexspiegel 31 und 32 sowie des Reflexspiegels 33 wird durch die Datenverarbeitungseinheit 38 berechnet. Diese Differenz wird benützt, um eine Differenz zwischen den Verschiebungsgrößen der Drahtdüse 6 und dem Tisch 2 und eine Differenz zwischen der Spitze des unteren Arms 7 und dem Reflexspiegel 33 an dem Tisch 2 zu erhalten.
Veränderung der Verschiebungsdifferenzen zwischen den Reflexspiegeln sind graphisch in den Fig. 9A und 9B dargestellt. Zum Messen der Verschiebungsdifferenzen wurde ein übliches Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät in dem Umgebungstestraum 23 plaziert. Die Umgebungstemperatur wurde um 3° bei fixierter Neigung während 12 Stunden erhöht, und anschließend bei fixierter Neigung um 3° während 12 Stunden verringert. Eine Verschiebungsdifferenz zwischen den Reflexspiegeln 31 und 33 und eine Verschiebungsdifferenz zwischen den Reflexspiegeln 33 und 33 wurde durch die Datenverarbeitungseinheit 38 detektiert und berechnet. Wie in den Fig. 9A und 9B gezeigt, wurden die Verschiebungsdifferenzwerte auf den Maximalwert der Verschiebungsdifferenz zwischen den Reflexspiegeln 32 und 33 des üblichen Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts normiert. Die Fig. 9A zeigt einen Graphen zum Darstellen der tatsächlich gemessenen Verschiebungsdifferenzwerte des üblichen Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts. Die Fig. 9B zeigt einen Graphen zum Darstellen der tatsächlich gemessenen Verschiebungsdifferenzwerte des modifizierten Geräts, das so betrieben wurde, daß das Stabelement 5 durch das Stabelement 16 ersetzt ist und die Bearbeitungsflüssigkeit 15 in einer Flüssigkeitspassage mit den Leitungen 17 und 18 und dem Stabelement 16 zirkuliert. In dem Gerät, bei dem die Bearbeitungsflüssigkeit 15 durch das Stabelement 16 zirkuliert wird, stimmt die Verschiebungsdifferenz zwischen den Reflexspiegeln 31 und 33 im wesentlichen auf die Signalform mit derjenigen zwischen den Reflexspiegeln 32 überein. Dies bewirkt, daß die Verschiebungsgröße der oberen Drahtführung 6 im wesentlichen gleich derjenigen der unteren Drahtführung 8 ist. Die Neigung der Drahtelektrode 11 variiert in Abhängigkeit von einer Verschiebungsdifferenz zwischen der oberen Drahtführung 6 und der unteren Drahtführung 8. Eine Temperatur des Stabelements 16 ist auf diejenige des unteren Arms 7 angeglichen, um hierdurch eine Veränderung der Neigung der Drahtelektrode 11 zu minimieren. Das Ergebnis ist eine geringere Schnelligkeit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks 9, das durch eine Relativbewegung der Drahtelektrode 11 zu dem Werkstück 9 bearbeitet wird, sowie eine Verbesserung der Qualität der Bearbeitungsoberfläche.
Die Fig. 10 zeigt einen Graphen zum Darstellen der Temperaturmeßergebnisse für den Hauptkörper des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts nach der Ausführungsform 1. Zum Messen der Temperatur wurde ein übliches Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät in den Umgebungstestraum 23 plaziert. Die Umgebungstemperatur wurde um 3° erhöht bei fixierter Neigung während 12 Stunden, und anschließend bei fixierter Neigung um 3° während 12 Stunden verringert. Das Meßergebnis ist in Fig. 10 anhand der durchgezogenen Linie dargestellt. Eine andere Messung wurde in einer solchen Weise durchgeführt, daß das Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät nach Fig. 1 in dem Umgebungstestraum 23 plaziert wurde. Die Umgebungstemperatur wurde um 3° bei einer fixierten Neigung während 12 Stunden erhöht, und anschließend bei einer fixierten Neigung um 3° während 12 Stunden verringert. Das Meßergebnis ist anhand einer gestrichelten Linie in Fig. 10 gezeigt. In Fig. 10 sind die Temperaturmeßwerte des üblichen Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgeräts auf den Maximalwert der Messungen normiert.
Durch die Abdeckstruktur 20 und das adiabatische Element 22 wird erreicht, daß die durch das obere und untere Klimagerät 24 und 25 gesteuerte Lufttemperatur nicht direkt zur Innenseite des Geräts strömt. Das Blockieren der temperaturgesteuerten Luft und die adiabatische Funktion der Struktur wirken gemeinsam dahingehend, daß die Übertragung von Wärme zu dem Gerätekörper gehemmt wird. Das Ergebnis führt zu einer großen Reduzierung einer Temperaturschwankung des Gerätekörpers.
Die Fig. 11 zeigt einen Graphen zum Darstellen der Meßergebnisse einer Verschiebungsdifferenz zwischen der oberen und unteren Düse in dem Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät nach der Ausführungsform 1, erzielt durch Einsatz eines Präzisionsmeßgeräts. Zum Messen der Temperatur wurde ein übliches Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät in dem Umgebungstestraum 23 plaziert. Die Umgebungstemperatur wurde um 3° mit fixierter Neigung während 12 Stunden erhöht, anschließend mit fixierter Neigung um 3° während 12 Stunden verringert. Die Verschiebungsgrößen der Reflexspiegel 31 bis 33 sind durch die Datenverarbeitungseinheit 38 detektiert. Die Differenz zwischen jeweils den detektierten Verschiebungsgrößen der Reflexspiegel 31 und 33 wurden so variiert, wie in Fig. 1 anhand der durchgezogenen und der Zweipunkt-Kettenlinien gezeigt. Eine andere Messung wurde derart durchgeführt, daß das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach Fig. 1 in dem Umgebungstestraum 23 plaziert wurde, und der Lüfter wurde nicht betätigt. Die Umgebungstemperatur wurde um 3° mit fixierter Neigung während 12 Stunden erhöht und anschließend mit fixierter Neigung um 3° während 12 Stunden abgesenkt. Die Verschiebungsgrößen der Reflexspiegel 31 bis 33 wurden durch die Datenverarbeitungseinheit 38 detektiert. Die Differenzen zwischen jeweils den detektierten Verschiebungsgrößen der Reflexspiegel 31 und 33 und zwischen denjenigen der Reflexspiegel 32 und 33 variierten so, wie in Fig. 11 anhand der unterbrochenen und Einpunkt-Kettenlinie gezeigt.
Bei Vergleich der in Fig. 11 gezeigten Temperaturveränderungsprofile ist zu erkennen, daß die Verschiebungsdifferenzen zwischen den Reflexspiegeln 31 und 33 und zwischen den Reflexspiegel 32 und 33 reduziert sind. Mit der Struktur der Abdeckung 20 und des adiabatischen Elements 21 ist eine Temperaturveränderung des Körpers des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts reduziert. Deshalb ist auch der Umfang der thermischen Deformation des Gerätekörpers reduziert. Dies bewirkt die Reduzierung der Verschiebungsumfangsdifferenz zwischen der oberen Drahtführung 6 und dem Tisch 2, sowie derjenigen zwischen der unteren Drahtführung 8 und dem Tisch 2. Deshalb erfolgt eine Unterdrückung einer Positionsverschiebung der Drahtelektrode 11 relativ zu dem Werkstück 9, das auf den Tisch 2 bewirkt wird, die auf deren thermische Deformation bedingt durch eine Temperaturveränderung des Gerätekörpers bei Variierung der Umgebungstemperatur zurückzuführen ist. Die unterdrückte Positionsverschiebung führt zu der Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit.
Die Temperatur wurde in den zugeordneten Abschnitten des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts nach Fig. 1 gemessen. Die Meßergebnisse sind in den Fig. 12A und 12B gezeigt. Zum Messen der Temperaturveränderung wurde das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach Fig. 1 in dem Umgebungstestraum 23 plaziert. Die Umgebungstemperatur wurde um 3° bei einer fixierten Neigung während 12 Stunden erhöht, und anschließend bei einer fixierten Neigung um 3° während 12 Stunden abgesenkt.
Zum Erzielen einer in Fig. 12A gezeigten Temperaturverteilung wurde die Bearbeitungsflüssigkeit 15 durch das Stabelement 16 in einem Zustand zirkuliert, bei dem der Lüfter 22 nicht betrieben wurde. Zum Erzielen der in Fig. 12B gezeigten Temperaturverteilung wurde die Bearbeitungsflüssigkeit 15 durch das Stabelement 16 in einem Zustand zirkuliert, in dem der Lüfter 23 betrieben wurde. Die Temperaturwerte wurden selbstverständlich nach 12 Stunden gemessen. Wie in der Figur gezeigt, sind durch Einströmen von Luft durch den Lüfter 22 Temperaturschwankungsgrößen nach 12 Stunden an den jeweiligen Abschnitten des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts vereinheitlicht.
Durch Einsatz des Lüfters 22 sind die Temperaturveränderungsgrößen im wesentlichen einheitlich über das gesamte Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät, das in Fig. 1 gezeigt ist. Die wesentliche Gleichmäßigkeit der Temperaturveränderungsgrößen bewirkt im wesentlichen gleichmäßige thermische Expansionen bei dem Entladungsbearbeitungsgerät, da diese thermischen Expansionen von den thermischen Expansionskoeffizienten und den Temperaturschwankungsgrößen abhängen. Sind die Hauptstruktur- Aufbauelemente, Komponententeile und dergleichen des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts aus solchen Materialien hergestellt, die im wesentlichen gleiche thermische Expansionskoeffizienten aufweisen, so sind die thermischen Expansionsgrößen der oberen Drahtführung 6, der unteren Drahtführung 8 und des Tisches im wesentlichen gleich zueinander. Das Ergebnis ist die Minimierung einer Positionsverschiebung des Werkstücks auf dem Tisch 2 relativ zu der Drahtelektrode 11, das zwischen der oberen Drahtführung 6 und der unteren Drahtführung 8 angeordnet ist.
(Ausführungsform 2)
Die Fig. 13 zeigt ein Diagramm zum Darstellen einer anderen Abdeckstruktur mit einem adiabatischen Abdeckelement des Temperatursensors 14 bei dem Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät nach einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
Der Aufbau des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts der vorliegenden Ausführungsform stimmt im wesentlichen mit derjenigen des in Fig. 1 gezeigten Aufbaus überein. Ein Bezug auf den Aufbau nach Fig. 1 erfolgt lediglich dann, wenn es in der nachfolgenden Beschreibung erforderlich ist.
Das Bezugszeichen 19 bezeichnet ein Abdeckelement, hergestellt aus einem adiabatischen Material und montiert an der Außenoberfläche des Temperatursensors 14, der an dem Hauptkörper des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts befestigt ist. Die Struktur desselben ist die selbe wie diejenige des Abdeckelements der Ausführungsform 1. Ein adiabatisches Element 39 ist zwischen dem Temperatursensor 14 und dem Hauptkörper des Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgeräts angeordnet. Durch Vorsehen des adiabatischen Elements 39 läßt sich eine Empfindlichkeit des Temperatursensors 14 geeignet angleichen, da sich eine Wärmeströmung ausgehend von den mechanischen Strukturelementen in den Sensor dadurch angleichen läßt, daß die Dicke und das Material des adiabatischen Elements 39 verändert wird.
Die thermischen Expansionsgrößen des Stabelements 16 und des unteren Arms 7 lassen sich durch die Bearbeitungsflüssigkeit 15 steuern, deren Temperatur auf die durch den Temperatursensor 14 detektierte Temperatur angeglichen wird. Die thermische Expansionsdifferenz zwischen dem Tisch 2 und der Drahtelektrode 11 läßt sich durch geeignete Auswahl der Dicke des adiabatischen Elements 39 reduzieren, wodurch sich das Werkstück mit hoher Genauigkeit bearbeiten läßt.
Es ist ersichtlich, daß mit dem Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät dieselben Wirkungen erzielbar sind, wie sie oben erwähnt sind, wenn es so aufgebaut ist, daß die Bearbeitungsflüssigkeit 15, deren Temperatur durch die Bearbeitungsflüssigkeits-Kühlvorrichtung 13 gesteuert ist, in Kontakt zu dem unteren Arm 7 und dem Tisch 2 gelangt.
(Ausführungsform 3)
Fig. 14 zeigt ein Diagramm zum schematischen Darstellen eines Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform stimmt der Aufbau des Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgeräts im wesentlichen mit demjenigen der Ausführungsform 1 überein, mit Ausnahme der Abdeckung 20 und dem adiabatischen Element 21.
Das Bezugszeichen 40 bezeichnet ein Abdeckelement zum Abdecken des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts 41 bezeichnet eine Fluidzirkuliereinrichtung zum Zirkulieren eines Fluids in dem Abdeckelement 40. 41 bezeichnet eine Fluidzirkuliereinrichtung zum Zirkulieren eines Fluids in dem Abdeckelement 40. 42 bezeichnet eine Temperatursteuereinheit zum Steuern der Temperatur des in der Fluidzirkuliereinrichtung 41 zirkulierenden Fluids.
Mit einem solchen Aufbau wird die Temperatur des Fluids durch die Temperatursteuereinheit 42 gesteuert, und das temperaturgesteuerte Fluid zirkuliert in dem Abdeckelement 40 durch die Fluidzirkuliereinrichtung 41. Deshalb läßt sich die Temperatur des Abdeckelements im wesentlichen konstant halten, und zwar durch Zirkulieren einer geeigneten Menge von Fluid in dem Abdeckelement. Die Außenseite des Abdeckelements 40 ist thermisch gegenüber der Innenseite hiervon isoliert. Deshalb variiert die Temperatur in dem Abdeckelement 40 in geringem Umfang, falls die Umgebungstemperatur variiert. Der Hauptkörper des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts ist in geringem Umfang deformiert/reduziert, wenn die Umgebungstemperatur variiert, so daß die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert ist.
(Ausführungsform 4)
Fig. 15 zeigt ein Diagramm zum schematischen Darstellen eines Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform ist ein adiabatischen Elements 43 zum Abdecken des Abdeckelements 40 vorgesehen, das in der Ausführungsform 3 eingesetzt wird.
Das adiabatischen Elements 43 wirkt in adiabatischer Weise zum Reduzieren der Wärmeübertragung pro Zeiteinheit zwischen seiner Umgebungstemperatur und dem Abdeckelement 40. Deshalb ist es möglich, die Temperatur in dem Abdeckelement 40 auf einem konstanten Wert in wirksamer Weise zu erhalten. Dies führt zu einer geringeren thermischen Deformierung des Hauptkörpers des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts dann, wenn die Umgebungstemperatur variiert.
(Ausführungsform 5)
Die Fig. 16 zeigt ein Diagramm zum schematischen Darstellen eines Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts gemäß einer Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform ist ein flexibles Partizionierelement 44 in der Abdeckstruktur mit der Abdeckung 20 und dem adiabatischen Elements 21 angeordnet, die für die Ausführungsform 1 beschrieben sind. Das Partitionierelement 44 ist zum Partitionieren des Bearbeitungsbads 10 gegenüber den Hauptstrukturelementen des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts in der Abdeckung 20 vorgesehen.
Ist das Partitionierelement 44 nicht vorgesehen, so wird dann, wenn ein Werkstück 9 auf den Tisch 2 gelegt wird, die Abdeckung 20 geöffnet, und die Umgebungstemperatur strömt in das Bearbeitungsgerät. Zu dieser Zeit gelangt Luft in Kontakt zu den Hauptstrukturen des Bearbeitungsgeräts, beispielsweise der Säule 4 und dem Sattel 3. Um dies zu vermeiden, ist die vorliegende Ausführungsform so aufgebaut, daß dann, wenn die Abdeckung 20 geöffnet ist, die Hauptstrukturen mit zumindest der Säule 4, dem Sattel 3 und dem Bett 1 mit dem Partitionierelement 44 abgedeckt sind, und die Abdeckstruktur enthält die Abdeckung 20 und das adiabatische Elements 21. Bei einem derartigen Aufbau variiert dann, wenn die Abdeckung 20 geöffnet ist, bei den Hauptstrukturen des Bearbeitungsgeräts deren Temperatur in geringem Umfang. Deshalb erfolgt eine geringe thermische Deformation in den Hauptstrukturen, und die Bearbeitungsgenauigkeit ist verbessert.
(Ausführungsform 6)
Fig. 17 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Darstellen einer Abdeckstruktur zum Bilden einer Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 45 einen Lüfter, der an dem Eingang der Tür der Abdeckung 20 vorgesehen ist, die dann geöffnet ist, wenn ein Werkstück auf den Tisch 2 gelegt wird.
Der Lüfter 45 bläst Luft aus der Abdeckung 20 so, daß die Räume innerhalb und außerhalb der Abdeckung 20 bei dem Türeingang der Öffnung 20 partitioniert sind, um hierdurch zu vermeiden, daß Luft in den Raum innerhalb der Abdeckung 20 eintritt. Eine Temperaturveränderung in der Abdeckung 20 aufgrund deren Umgebungstemperatur wird auf einen außerordentlich geringen Umfang rückgeführt. Dies führt zu einer Eliminierung einer Temperaturschwankung des Hauptkörpers des Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgeräts. Ferner wird auch eine thermische Deformation des Hauptkörpers aufgrund dessen Temperaturveränderung reduziert, und demnach ist die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät geschaffen, enthaltend mindestens eine obere und untere Drahtführung zum gleitfähigen Halten einer Drahtelektrode oberhalb eines Werkstücks; Düsen an der oberen und unteren Drahtführung; ein sich horizontal erstreckendes Stabelement, derart, daß ein Ende des Stabelements einheitlich mit einer Säule ausgebildet oder vertikal beweglich ist und das andere Ende hiervon mit der oberen Drahtführung vorgesehen ist; einen unteren Arm, von dem ein Ende an der Säule fixiert und von dem das andere Ende mit der unteren Drahtführung vorgesehen ist, wodurch ein Werkstück in Entladungsweise bearbeitet wird, bei Zuführen von Bearbeitungsflüssigkeit von den Düsen zu einem Bearbeitungsabschnitt; derart, daß die Verbesserung darin besteht, daß eine Maschinentemperatur-Detektorvorrichtung zum Detektieren der Temperatur eines Hauptkörpers des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts vorgesehen ist, daß das Stabelement und der untere Arm hohl sind, und ein Fluid durch das Stabelement und den unteren Arm zirkuliert wird, dessen Temperatur auf die Bearbeitungstemperatur angeglichen ist, die anhand der Bearbeitungstemperatur- Detektorvorrichtung abgeleitet wird. Bei einem solchen Aufbau weisen das Stabelement, der untere Arm und die mechanische Struktur gleiche Temperaturwerte auf, so daß die Verschiebungsumfänge dieser Elemente und Strukturen, die sich aufgrund der thermischen Expansionen derselben ergeben, einheitlich sind. Die thermische Expansionsdifferenz zwischen dem oberen und unteren Arm ist minimiert, und die thermische Expansionsdifferenz zwischen dem Draht, der zwischen dem oberen und unteren Arm angeordnet ist, sowie dem auf dem mechanischen Strukturhauptkörper angeordneten Werkstück ist minimiert. Deshalb ist die Geradlinigkeit der durch die obere und untere Drahtführung gehaltenen Drahtelektrode verbessert. Ferner ist eine Positionsverschiebung der zwischen der oberen und unteren Führung relativ zu dem auf den Tisch gelegten Werkstück gestreckten Drahtelektrode erheblich reduziert. Das Ergebnis ist die Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit des Draht-EDM-Geräts. Eine Bearbeitungstemperatur- Detektorvorrichtung zum Detektieren der Temperatur eines Hauptkörpers des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts ist vorgesehen, das Stabelement und der untere Arm sind hohl, und ein Fluid, dessen Temperatur auf eine Bearbeitungstemperatur angeglichen ist, die durch die Bearbeitungstemperatur-Detektorvorrichtung abgeleitet ist, wird durch das Stabelement und den unteren Arm zirkuliert. Deshalb bewirkt der Fluidzirkuliermechanismus mit einfachem Aufbau eine Vereinheitlichung der Temperaturwerte über den gesamten Gerätekörper. Dies bewirkt die Vereinfachung des Fluidzirkuliermechanismus und somit geringere Herstellungskosten.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät geschaffen, mit mindestens eine obere und untere Drahtführung zum gleitfähigen Halten einer Drahtelektrode oberhalb eines Werkstücks; Düsen an der oberen und unteren Drahtführung; ein sich horizontal erstreckendes Stabelement, derart, daß ein Ende des Stabelements einheitlich mit einer Säule ausgebildet oder vertikal beweglich ist und das andere Ende hiervon mit der oberen Drahtführung vorgesehen ist; einen unteren Arm, von dem ein Ende an der Säule fixiert und von dem das andere Ende mit der unteren Drahtführung vorgesehen ist, wodurch ein Werkstück in Entladungsweise bearbeitet wird, bei Zuführen von Bearbeitungsflüssigkeit von den Düsen zu einem Bearbeitungsabschnitt; derart, daß die Verbesserung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Maschinentemperatur- Detektorvorrichtung zum Detektieren der Temperatur eines Hauptkörpers des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts vorgesehen ist, daß der untere Arm hohl ist, daß ein Gehäuse in Kontakt mit der Außenoberfläche des Stabelements vorgesehen ist und ein Fluid durch das Gehäuse und das Stabelement zirkuliert wird, dessen Temperatur auf die Bearbeitungstemperatur angeglichen ist, die durch die Bearbeitungstemperatur-Detektorvorrichtung abgeleitet ist. Bei einem solchen Aufbau läßt sich die Bearbeitungsgenauigkeit verbessern, durch lediglich den zusätzlichen Einsatz des Gehäuses bei dem üblichen Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät. In anderen Worten ausgedrückt, ist der zusätzliche Einsatz des Gehäuses billiger als das Ersetzen des üblichen Stabelements mit dem erfindungsgemäße Stabelement. Dieselben plötzlichen Wirkungen bei dem zweiten Aspekt der Erfindung sind vergleichbar mit denjenigen bei dem ersten Aspekt der Erfindung.
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird insbesondere ein Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung so ausgebildet, daß ein durch das Stabelement und den unteren Arm oder das Gehäuse gebildeten Kontakt mit der Außenoberfläche des Stabelements und dem unteren Arm zirkulierendes Fluid eine Bearbeitungsflüssigkeit ist, deren Temperatur der Bearbeitungstemperatur angeglichen ist, die durch die Bearbeitungstemperatur-Detektorvorrichtung abgeleitet ist. Durch dieses einmalige Merkmal kann die Temperatur des Stabelements und des unteren Arms der Bearbeitungstemperatur angeglichen werden, ohne zusätzliche Bearbeitungsflüssigkeit- Temperatursteuereinheit. Deshalb erzielt diese Erfindung eine nützliche Wirkung mit geringen Herstellungskosten, wie der erste und zweite Aspekt der Erfindung.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät geschaffen, mit mindestens eine obere und untere Drahtführung zum gleitfähigen Halten einer Drahtelektrode oberhalb eines Werkstücks; Düsen an der oberen und unteren Drahtführung; ein sich horizontal erstreckendes Stabelement, derart, daß ein Ende des Stabelements einheitlich mit einer Säule ausgebildet oder vertikal beweglich ist und das andere Ende hiervon mit der oberen Drahtführung vorgesehen ist; einen unteren Arm, von dem ein Ende an der Säule fixiert und von dem das andere Ende mit der unteren Drahtführung vorgesehen ist, wodurch ein Werkstück in Entladungsweise bearbeitet wird, bei Zuführen von Bearbeitungsflüssigkeit von den Düsen zu einem Bearbeitungsabschnitt; derart, daß die Verbesserung dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Bearbeitungstemperatur- Detektorvorrichtung zum Messen der Temperatur eines Hauptkörpers des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts vorgesehen ist und ein Fluid, dessen Temperatur der Bearbeitungstemperatur angeglichen ist, die anhand der Bearbeitungstemperatur-Detektorvorrichtung abgeleitet ist, eine durch die Düsen zugeführte Bearbeitungsflüssigkeit ist. Das derart aufgebaute Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät minimiert eine Temperaturdifferenz zwischen der Bearbeitungsflüssigkeit und der Maschine. Deshalb sind lokale Deformationen aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen einem Abschnitt des Geräts, wo es in Kontakt mit der Bearbeitungsflüssigkeit gelangt, und in verbleibenden Abschnitten eliminiert, und zudem die thermische Expansionsdifferenz zwischen diesen. Dies führt zu einer Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät geschaffen, in dem ein Werkstück durch eine Entladung bearbeitet wird, die in einer geringen zwischen einer Drahtelektrode und einem Werkstück ausgebildeten und mit Bearbeitungsflüssigkeit gefüllten Lücke stattfindet, derart, daß eine obere und untere Drahtführung die Drahtelektrode oberhalb des Werkstücks gleitfähig stützen und die Verbesserung dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Teil oder die Gesamtheit des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts mit einer aus einem adiabatischen Material hergestellten Abdeckvorrichtung abgedeckt ist. Deshalb ist die Bearbeitungsgenauigkeit der Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts verbessert. Zudem variiert dann, wenn das Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät in einem thermostatischen Raum eingesetzt wird, die Temperatur des Geräts in geringem Umfang, da der erfindungsgemäße Aufbau die thermischen Störungen durch das Eintreten und Verlassen des Raums durch Personen verringert, sowie bei nahe hierzu angeordneten Draht-EDM-Geräten und dergleichen. Das Ergebnis ist das Absenken einer Positionsverschiebung des oberen Drahts und des unteren Drahts, die aufgrund von Temperaturdifferenzen zwischen den Strukturabschnitten entsteht, sowie unterschiedlicher Temperaturveränderungen im Hinblick auf die Zeit. Dies führt zu einer Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit des Draht-EDM-Geräts. Demnach passiert es nie, daß die temperaturgesteuerte Luft durch den Eingang des Klimageräts in den thermostatischen Raum eintritt und in Kontakt mit dem Hauptkörper des Entladungsbearbeitungsgeräts gelangt. Das Ergebnis besteht in der Reduzierung der Temperaturdifferenzen in dem Entladungsbearbeitungsgerät sowie in einem Absenken der lokalen Deformationen des Gerätekörpers. In einem Fall, in dem die Abdeckvorrichtung zum Abdecken des Entladungsbearbeitungsgeräts wie eine Schachtel/Box ausgebildet ist, ist es einfach, das adiabatische Element zu montieren und den Abstand für das adiabatische Element zu reduzieren. Demnach ist die Montage des adiabatischen Elements einfacher als bei der direkten Montage des adiabatischen Elements an dem Hauptkörper des komplizierter aufgebauten Entladungsbearbeitungsgeräts. Zusätzlich wird vermieden, daß Außenluft direkt in Kontakt zu dem Hauptkörper des Entladungsbearbeitungsgeräts gelangt. Das Ergebnis besteht in der Reduktion der Herstellungskosten und der Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird insbesondere das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach den fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, daß ein temperaturgesteuertes Fluid durch die Abdeckvorrichtung zirkuliert wird. Eine Temperaturveränderung aufgrund von thermischen Störungen, beispielsweise bei Eintreten und Verlassen des thermostatischen Raums durch eine Person, übt einen geringeren Einfluß auf das Entladungsbearbeitungsgerät aus. Hierdurch reduziert sich der Umfang der relativen Verschiebungen des unteren Arms, des Stabelements und des Tisches, die aufgrund von deren thermischen Expansionen entstehen. Ferner ist eine Positionsverschiebung der zwischen der oberen und unteren Führung relativ zu dem auf dem Tisch abgelegten Werkstück gestreckten Elektrode erheblich reduziert. Das Ergebnis besteht in der Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit. Weiterhin übt an anderen Stellen als dem thermostatischen Raum eine Temperaturveränderung einen geringen Einfluß auf das Entladungsbearbeitungsgerät aus. Deshalb ist die Bearbeitungsgenauigkeit besser als bei dem üblichen Entladungsbearbeitungsgerät. Es ist möglich, eine Temperaturveränderung des Hauptkörpers des Entladungsbearbeitungsgeräts dadurch zu reduzieren, daß ein Klimagerät eingesetzt wird, dessen Kapazität kleiner ist als die Luftkonditionierkapazität, die dann erforderlich ist, wenn die Innenseite der Abdeckvorrichtung mit dem Hauptkörper des Entladungsbearbeitungsgeräts als Ganzes einer Temperatursteuerung unterzogen wird. Dies führt zu einer Reduzierung des erforderlichen Raums und der Herstellungskosten.
Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung wird insbesondere das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach dem fünften oder sechsten Aspekt der Erfindung so ausgebildet, daß das Fluid in der Abdeckvorrichtung hin- und herbewegt wird. Dieser einzigartige Aufbau bewirkt eine einheitliche Temperaturverteilung über das gesamte Entladungsbearbeitungsgerät hinweg. Hierdurch vereinheitlichen sich die Größen der Relativverschiebungen des unteren Arms, des Stabelements und des Tisches, die aufgrund deren thermischen Expansionen entstehen. Ferner wird eine Positionsverschiebung der zwischen der oberen und unteren Führung relativ zu der auf dem Tisch abgelegten Werkstück gestreckten Drahtelektrode erheblich reduziert. Das Ergebnis besteht in der Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach dem fünften, sechsten oder siebten Aspekt der Erfindung so ausgebildet, daß das Fluid in der Abdeckrichtung so zirkuliert wird, daß es eine durch eine Tür der Abdeckvorrichtung definierte Öffnung schließt. Das Ergebnis besteht darin, daß eine Raumtemperaturschwankung aufgrund thermischer Störungen, beispielsweise einer eintretenden oder austretenden Person, abgesenkt ist, und daß ein geringerer Einfluß durch Außenluft, die bei auf dem Werkstücktisch abgelegten Werkstück eintritt, auf das Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät ausgeübt wird. Dies reduziert die Größen der Relativverschiebungen des unteren Arms, des Stabelements und des Tisches, die aufgrund deren thermischen Expansionen entstehen. Ferner ist eine Positionsverschiebung der zwischen der oberen und unteren Führung gestreckten Drahtelektrode relativ zu dem auf dem Tisch gelegten Werkstück erheblich reduziert. Das Ergebnis besteht in der Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit.
Gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung wird das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach dem fünften, sechsten, siebten oder achten Aspekt der Erfindung so ausgebildet, daß eine Partitioniervorrichtung zum Partitionieren eines Raums mit einem thermostatischen Bad und der Abdeckung der Abdeckvorrichtung gegenüber dem verbleibenden Raum in der Abdeckvorrichtung vorgesehen ist. Das Ergebnis besteht darin, daß eine Raumtemperaturschwankung aufgrund thermischer Störungen, beispielsweise einer eintretenden oder austretenden Person, abgesenkt ist, und daß durch eine Außenluft, die bei auf dem Werkstücktisch abgelegtem Werkstück eintritt, ein geringerer Einfluß und eine geringere Auswirkung auf das Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät ausgeübt wird. Dies reduziert die Größen der Relativverschiebungen des unteren Arms, des Stabelements und des Tisches, die aufgrund deren thermischer Expansionen entstehen. Ferner ist eine Positionsverschiebung der Drahtelektrode, die zwischen der oberen und unteren Führung relativ zu dem auf dem Tisch abgelegten Werkstück gestreckt ist, erheblich reduziert. Das Ergebnis besteht in der Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät geschaffen, mit mindestens eine obere und untere Drahtführung zum gleitfähigen Halten einer Drahtelektrode oberhalb eines Werkstücks; Düsen an der oberen und unteren Drahtführung; ein sich horizontal erstreckendes Stabelement, derart, daß ein Ende des Stabelements einheitlich mit einer Säule ausgebildet oder vertikal beweglich ist und das andere Ende hiervon mit der oberen Drahtführung vorgesehen ist; einen unteren Arm, von dem ein Ende an der Säule fixiert und von dem das andere Ende mit der unteren Drahtführung vorgesehen ist, wodurch ein Werkstück in Entladungsweise bearbeitet wird, bei Zuführen von Bearbeitungsflüssigkeit von den Düsen zu einem Bearbeitungsabschnitt; derart, daß das Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgerät dadurch gekennzeichnet ist, daß die Abdeckvorrichtung, hergestellt aus einem adiabatischen Material, so angeordnet ist, daß sie einen Temperatursensor zum Steuern der Bearbeitungsflüssigkeit umgibt. Deshalb ist es möglich, die Expansionsgrößen des oberen oder unteren Arms und des Stabelements zu reduzieren, die aufgrund von deren thermischen Expansionen entstehen, und somit eine Positionsverschiebung der oberen Drahtführung relativ zu der unteren Drahtführung zu reduzieren, die an den Spitzen des unteren Arms und des Stabelements gehalten sind. Im Ergebnis ist die Geradlinigkeit der durch die Drahtführungen gehaltenen Drahtelektrode verbessert, und die Bearbeitungsgenauigkeit ist verbessert. Ferner ist es für die Umsetzung der Erfindung lediglich erforderlich, daß nur ein Teil des adiabatischen Elements zusätzlich eingesetzt wird. Eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit des Entladungsbearbeitungsgeräts wird bei geringen Kosten und einfach realisiert.
Nach einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird insbesondere das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach einem der ersten bis neunten Aspekte der Erfindung so ausgebildet, daß die aus adiabatischem Material hergestellte Abdeckvorrichtung so angeordnet ist, daß sie einen Temperatursensor zum Steuern der Bearbeitungsflüssigkeit umgibt. Es ist möglich, die Expansionsgrößen des unteren Arms und des Stabelements zu steuern, die aufgrund deren thermischer Expansionen entstehen. Eine Positionsverschiebung der zwischen der oberen und unteren Führung relativ zu dem auf dem Tisch abgelegten Werkstück gestreckten Elektrode ist erheblich reduziert. Das Ergebnis besteht in der Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit.
Bei dem sechsten Aspekt der Erfindung wird ein temperaturgesteuertes Fluid durch ein hohles Abdeckelement zirkuliert. Deshalb ist eine Wärmekapazität des temperaturgesteuerten Fluids gering, so daß eine Luftkonditionierausrüstung geringer Kapazität zum Steuern der Temperatur des Fluids ausreicht. Da ein Eintreten der temperaturgesteuerten Luft in den Raum innerhalb der Abdeckvorrichtung vermieden wird, schwankt die Temperaturverteilung in dem Entladungsbearbeitungsgerät in dem geringeren Umfang. In anderen Worten ausgedrückt, ist es möglich, die Temperaturexpansionen der Hauptstrukturen des Entladungsbearbeitungsgeräts zu vereinheitlichen. Dies verringert eine potentielle Verschiebung der oberen Drahtführung gegenüber der unteren Drahtführung, und verbessert die Bearbeitungsgenauigkeit des Entladungsbearbeitungsgeräts.
Gemäß einem zwölften Aspekt der Erfindung wird das Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach einem der fünften bis elften Aspekte der Erfindung so ausgebildet, daß ein Abstand zwischen der Abdeckvorrichtung und einem Boden, auf dem die Abdeckvorrichtung aufgesetzt ist, durch ein flexibles Element geschlossen ist. Dieser einzigartige Aufbau vermeidet, daß Luft in und aus dem Raum innerhalb der Abdeckvorrichtung selbst bei unregelmäßigem Boden eintritt bzw. austritt. Das Ergebnis besteht in der Reduzierung der thermischen Deformation des Hauptkörpers des Drahtelektroden- Entladungsbearbeitungsgeräts und in der Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit des Entladungsbearbeitungsgeräts.
Die Erfindung nach einem des ersten bis zwölften Aspekts der Erfindung ist in der Lage, die Bearbeitungsgenauigkeit des Entladungsbearbeitungsgeräts ohne zusätzlichen Einsatz des Klimageräts zu verbessern.
Die vorhergehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform wurde zu Zwecken der Darstellung und Beschreibung gegeben. Es wird nicht beabsichtigt, sie als erschöpfend anzusehen oder die Erfindung auf die präzis offenbarte Form zu begrenzen, und Modifikationen und Variationen sind in Lichte der obigen Lehren möglich, oder können anhand der praktischen Umsetzung der Erfindung gewonnen werden. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung sowie deren praktische Anwendung zu erläutern, damit ein mit dem Stand der Technik Vertrauter die Erfindung in zahlreichen Ausführungsformen und mit zahlreichen Modifikationen, wie sie für den besonderen angestrebten Einsatz geeignet sind, anwenden kann. Es wird beabsichtigt, daß der Schutzbereich der Erfindung durch die angefügten Patentansprüche und deren Äquivalente definiert ist.

Claims (13)

1. Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät, enthaltend:
mindestens eine obere und untere Drahtführung zum gleitfähigen Halten einer Drahtelektrode oberhalb eines Werkstücks;
Düsen an der oberen und unteren Drahtführung;
ein sich horizontal erstreckendes Stabelement, derart, daß ein Ende des Stabelements einheitlich mit einer Säule ausgebildet oder vertikal beweglich ist und das andere Ende hiervon mit der oberen Drahtführung vorgesehen ist;
einen unteren Arm, von dem ein Ende an der Säule fixiert und von dem das andere Ende mit der unteren Drahtführung vorgesehen ist, wodurch ein Werkstück in Entladungsweise bearbeitet wird, bei Zuführen von Bearbeitungsflüssigkeit von den Düsen zu einem Bearbeitungsabschnitt; und
eine Bearbeitungstemperatur-Detektorvorrichtung zum Detektieren der Temperatur eines Hauptkörpers des Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgeräts.
2. Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabelement und der untere Arm hohl sind, und ein Fluid, dessen Temperatur der durch die Bearbeitungstemperatur- Detektorvorrichtung abgeleiteten Bearbeitungstemperatur angepaßt ist, durch das Stabelement und den unteren Arm zirkuliert wird.
3. Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Gehäuse in Kontakt mit einer Außenoberfläche des Stabelements vorgesehen ist; derart, daß der untere Arm hohl ist und ein Fluid, dessen Temperatur an die durch die Bearbeitungstemperatur- Detektorvorrichtung abgeleitete Bearbeitungstemperatur angeglichen ist, durch das Gehäuse und das Stabelement zirkuliert wird.
4. Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durch das Stabelement und den unteren Arm zirkulierte Fluid eine Bearbeitungsflüssigkeit ist, dessen Temperatur an die durch die Bearbeitungstemperatur-Detektorvorrichtung abgeleitete Bearbeitungstemperatur angeglichen ist.
5. Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das durch das Gehäuse mit Kontakt zu der Außenoberfläche des Stabelements und dem unteren Arm zirkulierende Fluid eine Bearbeitungsflüssigkeit ist, deren Temperatur an die durch die Bearbeitungstemperatur-Detektorvorrichtung abgeleitete Bearbeitungstemperatur angeglichen ist.
6. Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fluid, dessen Temperatur an die durch die Bearbeitungstemperatur-Detektorvorrichtung abgeleitete Bearbeitungstemperatur angeglichen ist, eine über die Düsen zugeführte Bearbeitungsflüssigkeit ist.
7. Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät, bei dem ein Werkstück durch eine Entladung in einer geringen Lücke bearbeitet wird, die zwischen einer Drahtelektrode und einem Werkstück gebildet und mit einer Bearbeitungsflüssigkeit gefüllt ist, derart, daß das Gerät enthält:
mindestens eine obere und untere Drahtführung zum gleitfähigen Halten der Drahtelektrode oberhalb dem Werkstück; und
eine Abdeckung hergestellt aus einem adiabatischen Material, durch die ein Teil oder das gesamte Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät abgedeckt ist.
8. Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein temperaturgesteuertes Fluid durch die Abdeckung zirkuliert wird.
9. Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid in der Abdeckung hin- und herbewegt wird.
10. Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung eine Tür enthält, und daß das Fluid innerhalb der Abdeckung so zirkuliert wird, daß es eine durch die Tür definierte Öffnung abschließt.
11. Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Abdeckung eine Partitioniervorrichtung zum Partitionieren eines Raums mit einem Bearbeitungsbad und der Tür der Abdeckung gegenüber dem verbleibenden Raum vorgesehen ist.
12. Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner eine aus adiabatischem Material hergestellte Abdeckung enthält, die um die Bearbeitungstemperatur- Detektorvorrichtung herum angeordnet ist.
13. Drahtelektroden-Entladungsbearbeitungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner ein flexibles Element zum Schließen eines Abstands enthält, und zwar zwischen der Abdeckvorrichtung und einem Boden, auf dem die Abdeckvorrichtung aufgesetzt ist.
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