DE2207942A1

DE2207942A1 - Verfahren zur Bearbeitung eines aus elektrisch leitendem Material bestehenden Werkstücks durch elektrische Entladungen zwischen dem Werkstück und einem elektrisch leitenden Draht sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2207942A1
Application number: DE19722207942
Authority: DE
Inventors: Hans Rudolf Genf Lehmann (Schweiz). M
Original assignee: Ateliers des Charmilles SA
Current assignee: Ateliers des Charmilles SA
Priority date: 1971-02-17
Filing date: 1972-02-16
Publication date: 1972-11-23
Also published as: IT949070B; FR2125875A5; CH526365A

Description

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Dlpl.-lng. 1-.--UJZ

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16. Feb. 1972

A 1266

Ateliers Des Charmilles S.A., Genf/ Schweiz

Verfahren zur Bearbeitung eines aus elektrisch leitenden Material bestehenden Werkstücks durch elektriache Entladungen zwischen dem Werkstück und einem elektrisch leitenden Draht sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung eines aus elektrisch leitendem Material bestehenden Werkstücks durch elektriache Entladungen - allgemein als "Elektroerosion¹· bezeichnet - zwischen diesem Werkstück und einem eine Elektrode darstellenden, in die Bearbeitungszone des Werkstücke! eingeführten elektrisch leitenden Draht. E3 ist bekannt, eine derartige Bearbeitung durch Elektroerosion zu bewirkeil, indem man das zu bearbeitende Werkstück und den Draht in eine elektrisch nichtleitende Arbeitsflüssigkeit taucht und zwischen dem Draht und dem zu bearbeitenden Werkstück eloktrische Entladungen hervorruft.

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Im Verlauf der Bearbeitung άβ3 Werkstücks vrird der Draht, der im allgemeinen aus Kupfer, Aluminium, Eisen, Wolfram bzw. deren Legierungen usw. besteht, mehr oder weniger aufgebracht; dieser Vorgang hängt insbesondere von dem Grad der Verunreinigung der Arbeitoflüssigkeit und der Bearbeitungs3tromstärke ab. Um den Materialverbrauch auszugleichen, wird die Drahtelektrode in Längsrichtung der Bearbeitungszone angeordnet und eine ttelativverachiebung zwischen den zu bearbeitenden Werkstück und der Achse der Drahtelektrode in dem Maße unterworfen, daß während der Elektroerosion ein Funkenspalt in der Größenordnung von 0,01 mm aufrechterhalten bleibt.

Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art läßt sich indessen kein vollständig linearer Materialabtrag erreichen.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erlaubt ee, eine geradlinige Anordnung der Drahtelektrode in der Bearbeitungezone des Werkstücks sowie einen linearen Materialabtrag zu erreichen. E3 ist daaurch gekennzeichnet, daß man den Draht !kalibriert, inde;:. man ihn vor dem Eintritt in die Bearbeitungszone des Werkstacks unter der Wirkung eines hinter der Bearbeitungszone auf ihn ausgeübten Zugea auoziehtk

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Halterung für das zu

BAD ORIGINAL

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bearbeitende Werkstück, eingangs- und ausgangsseitig der Bearbeitungszone angeordneten PUhrungaeinrichtungen für einen eine Elektrode bildenden elektrisch leitenden Draht, mindestens einer, elektrischen Stromkreis, der aufeinanderfolgende Entladungen liefern kann und einerseits an das zu bearbeitende Werkstück und andererseits an die Elektrode angeschlossen ist.

Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Führung des Drahtes aus einem Zieheisen besteht, deauen Querschnitt geringer ist als der des Drahtes vor dem Einlauf in das Zieheißen, wobei dieses gleichzeitig die Kalibrierung und auch die Halterung dea Drahtes gewährleistet.

Die beigefügte Zeichnung stellt schematisch und als Beispiel eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausführurfg dee erfindungsgemäßen Verfahrene sowie Teilvarianten dar.

Pig. 1 ist eine schematische Ansicht der Vorrichtung in ihrer Gesamtheit im Längsschnitt.

Pig. 2 ist ein Teillängsschnitt der Bearbeitungszone in größerem Maßstab.

Pig, 3 ist ein Telllängsschnitt der Bearbeitungszone in einer Variante der Ausführungsform nach Pig. 1.

Die Fig. 4 biß S Stollen Längs- bzw. Querschnitte durch weitere Varianten der Zieheisen am Drahteinlauf dart«,

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Die Ausführungsform der Vorrichtung nach Pig. 1 weist ein metallisches Gestell 20 aufjf das eine Wanne 1 trägt. Diese ist mit einer dielektrischen Flüssigkeit wie z.B. Kerosen gefüllt, in die ein zu bearbeitendes Werkstück 2 eingetaucht ist.

Das Werkstück 2 wird von einem metallischen Winkel 3 getragen^ der unter Zwischenlage einer isolierenden Platte 21 auf einem Koordinatentisch 4 befestigt ist. Die Kulissen des Tischea werden durch Elektromotoren 5 gezogen.Eine Steuervorrichtung 6 gewährleistet die Inbetriebsetzung und das Anhalten der Motoren 5 gemäß einem vorherbestimmten Programm· Die Drahtelektrode 7 führt so einen Einschnitt 8 in das Werkstück durch Elektroerosion aus.

Der Draht 7 wird von einer "Spule 9 abgezogen und läuft durch ein erstes Zieheisen 11, das sich unter dem Werkstück 2 befindet, sowie ein zweites Zieheisen 12, das sich über diesem befindet. Das Zieheisen 11 hat einen Querschnitt von geringerem Durchmesser als dem des Drahtes 7» wenn er die Spule 9 verläßt, und das Zieheisen 12 hat einen Querschnitt von geringerem Durchmesser als dem des Drahtes 7, nachdem er das Zieheisen 11 verläßt.

Eine Vorrichtung zum Ziehen des Drahtes 7, die aus einem Paar Ritzel 10 besteht, die von einem nicht gezeigten Motor

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küntinuierlich und gegenläufig angetrieben werden, ist oberhalb des ZieheieenBi2 angeordnet und gewährleistet, daß der Draht 7 allmählich cturch das Zieheisen 11, die Bearbeitungszone des Werkstücks 2 und das Zieheisen 12 gezogen wird.

Ein Generator 19, der elektrische Entladungen liefert, ist einerseits über das Gestell 20, an dem sie befestigt sind, mit den Zieheisen 11 und 12 und andererseits mit dem Stützwinkel 3 für das zu bearbeitende Werkstück 2 verbunden, der elektrisch gegen das Gestell 20 isoliert 1st.

Ein Vorratsbehälter 13 für die dielektrische Flüssigkeit ist über die Speiseleitungen 14-17 mit der Wanne 1 rerbunden. Die einen, die Leitungen 14 und 15» münden in der Nähe der Zieheisen 11 bzw. 12, die anderen, die Speiseleitungen 16 und 17, in die Wanne 1, und zwar die eine in der Näho des Bodens und die andere in etwa einem Drittel ihrer Höhe. Die Leitungen 14-17 sind mit jeweils einer Pumpe P ausgerüstet, die es erlaubt, die jeweilige Fördermenge so zu steuern, daß die Bearbeitung des Werkstücks 2 unter optimalen Bedingungen erfolgt. Eine tiberlaufleitung 18 an der Wanne 1 führt die dielektrische Flüssigkeit über ein nicht gezeigtes Filter In den Vorratsbehälter 13 zurück.

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Wie ersichtlich, müssen die Querschnitte der Zieheisen 11,12 und des Drahtes 7, der durch sie hindurchläuft, einander entsprechend auogewählt werden, so daß der Querschnitt des auf der Spule 9 aufgewickelten Drahtes 7 größer ist alo· der Querschnitt des Zieheioens 11. Man verwendet beispielsweise einen handelsüblichen Draht aus geglühtem Kupfer eines Querschnitts von 0,200 mm, oin Zieheisen 11 mit einem Durchmesser von 0,185 mm sowie ein Zieheisen 12 von 0,180 mm Durchmesser. Der Draht wird mittels der Ritzel 10 mit einer Geschwindigkeit durch die Zieheisen 11,12 gezogen, die auereicht, um einen zu hohen Verbrauch des Drahtes zu verhindern.

Beim Durchlauf des Drahtes 7 durch das Zieheisen 11 findet eine Abbremsung, gefolgt von einer. Kaltverformung des Drahtes 7 statt. Dadurch verhärtet sich der Draht und richtet dem Zug in der Bearbeitungszone einen höherer. Widerstand entgegen. Da der Draht durch die Ritzel 10 einem konstanten Zug ausgesetzt ist, wird seine Geradheit gegenüber einem nach dem herkömmlichen Verfahren in die Bearbeitungnzone eingeführten Draht verbessert. Die Konstanz des auf den Draht 7 in der Bearbeitungszone ausgeübten Zuges wird weiterhin verbessert, wenn, wie es in der Ausführungsfdrra der Fig. 1 dargestellt ist, der aus dem unteren Zieheisen 11 austretende Draht 7 ein weiteres Zieheisen 12 durchläuft, dessen Querschnitt kleiner ist als der des Zieheisens 11.

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In der Praxis hat sich erwiesen, daß man mit Diner aolchen Anordnung in der Bearbeitungszone eine völlig geradlinige Drahtelektrode erhält, deren Lage zwischen den zwei Zieheisen 11, 12 konstant bleibt. Man erhälct hierdurch eine erhebliche Verbesserung der Geometrie der bearbeiteten Oberflächen sowie den Oberflächenzustandes der bearbeiteten Werkstücke. Die Kaltverformung des Drahtes beim Einlauf in die Bearbeitungszone und die sich dabei ergebende Verfestigung in Verbindung mit der konstanten Spannung der Drahtelektrode in dieser Zone, die so verwirklicht werden können, erlauben eine stabile und damit schnelle und sichere Bearbeitung,

Bei der Bearbeitung hält man während des Durchlaufe des Drahtes zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück und dem Draht eine Entfernung in der Größenordnung von 0,010 mm +_ 0,001 mm aufrecht, wobei der Generator einerseits an das Gestell 20 und andererseits an den Stützwinkel 3 angeschlossen ist.

Wie die Fig. 2 zeigt, lassen sich die Zieheisen 11,12 eur Zuführung der dielektrischen Flüssigkeit in unmittelbarer Nähe der Bearbeitungszone verwenden. Zu diesem Zweck wird jedes Zieheisen in eine Halterung eingesetzt, die eine Zuführungsleitung 14 bi-.w, 15 darstellt. Weiterhin weist

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jedes Zieheisen einen oder mehrere Kanäle 22 bzw. 23 auf, die eine Verbindung zwinchen der Außen- und der Innenfläche des Ziehei3ena gewährleisten. Auf diese Weise wird die dielektrische Flüssigkeit in unmittelbarer Nähe der Bearbeitungazone um den Draht 7 herumgeführt.

Pig. 3 ist eine Teilansicht einer Variante der in Pj.g. 1 beschriebenen Anordnung, in der der Draht 7 von oben nach unten durch die Zieheisen 11, 12 gezogen wird. Hierbei ist Jedes von ihnen mit einer isolierenden Dichtung 24 versehen, die am zu bearbeitenden Werkstück 2 anliegt und zwischen den Zieheisen und de·: Werkstück 2 eine ringförmige Kammer 29

bilden. Jedes der Zieheisen 11, 12 weist wie vorher Kanäle 22 bzw. 23 auf, die in die ringförmige Kammer 29 münden, um die dielektrische Flüssigkeit in sie hinein oder gegebenenfalls aus ihr heraus zu führen.

Durch eine geeignete Regelung der Zu- und Abfuhr der dielektrischen Flüssigkeit in die bzw. aus den beiden ringförmigen Kammern 29 läßt oich erreichen, daß durch den Spalt θ der Platte 2 und insbesondere den stirnseitigen Teil des Spaltes, wo die Funkenerzeugung; für die Elektroerosion stattfindet, oo viel dielektrische Flüssigkeit otrömt, dtili es überflüssig wird, die Bearbeitung zone doR Werke tücku i? in einer mit d.'Oloktri ocher Flünol^keit gefüllten Wanne nnler-

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sutauchon. Diese Variante ist besonders dort interessant, wo man anatatt einer dlelektriechen Flüssigkeit beispielsweise ein gasförmiges dielektrisches Strömungsmittel einsetzt·

Wie ersichtlich, werden in der Variante der Pig. 3 metallische Zieheisen verwendet, die über eine Stromzuführung 25 Jeweils an eine der Klemmen des Generators 19 für die elektrischen Entladungen gelegt sindj die andere Klemme des Generators 19 ist dabei mit dem zu bearbeitenden Werkstück rerbunden.

Mit der Ausführungsforrr, der Vorrichtung nach Fig. 1 sowohl als auch ihrer Variante nach Pig. 3 erhält man bereits eine bemerkenswerte Verbesserung der Geradheit und der Spannung des Drahtes 7 in der Bearbeitungszone, wenn für den Draht nur ein einziges Zieheisen verwendet wird, das zwischen der Spule 9 und dem zu bearbeitenden Werkstück 2 liegt. Durch die au8gangsseitige Einfügung eines zweiten Zieheisena 12 zwischen das Werkstück 2 und die Ziehritzel 10 erreicht man darüberhinaus eine verbesserte Spannungskonstanz, die vcn etwaigen Schwankungen des Durchzugs durch die Ritzel 10 unabhängig ist.

Die Pig. 4 zeigt schsiatisch einen Längs- unä einen Querschnitt einer Variante, bei der das eingangsseitige Zieheisen

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26 in der Innenfläche der Durchlaßöffnun/¹; ^ängenuter. aufweiat. Diese Variante i3t besonders dort interessant, wo die BcarbeLtun^auone nicht in einer mit dielektrischer Flüssigkeit gefüllten Wanns untergetaucht ist. Die durch dieso Nuten in der Außenfläche des Drahtes 7 beim Ziehen erzeugten Längsnuten 27 erleichtern die Strömung der dielektrischen Flüssigkeit in der Bearbeitungszone des Wcrkr,t'.icka 2 und den Abfluß τοη BearbeitungBrück3tänden.

Die Fig. 5 stellt eine Variante des Zieheisen 26 dar, bol der letztere um ihre Achse gedreht wird und auf dfcm Draht schraublinienförmige Nuten 28 erzeugt. Die Fig. 6, 7 und θ zeigen Varianten, bei denen das eingangsseitige Zieheisen 11 exzentrisch umläuft, um den durch Elektroerosion im Werkstück 2 erzeugten Spalt θ zu erweitern. In Falle der Variante nach Fig. 6 ist über dem Werkstück 2 ein nicht gezeigtes zweites Zieheisen vorgesehen, das synchron mit der. eingangaeeitigen unteren Zieheisen exzentrisch umläuft. Man erhält so einen erweiterten Schlitz 8 mit parallelen Seitenwänden.

Im Falle der Varianten nach den Fig. 7 und 8 i3t jedoch der Draht 7 direkt mit einer festen Zugvorrichtung - wie s.B. einem nicht gezeigten Paar Ritzel 10 - oder über ein zweiten

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Zieheisen mit einer derartigen, nicht gezeigten Zugvorrichtung verbunden. Die Seitenwände dee erweiterten Schlitzes 8 laufen hierbei nach oben zusammen.

Ee lassen eich auch elektrisch nichtleitende Ziehdüsen verwenden. In diesen] Falle muß die Stromzuführung "vom Generator 19 zum Draht 7 abgeändert werden.

Es ist ersichtlich, daß die Drahtelektrode nicht unbedingt senkrecht angeordnet sein muß. Die Zieheisen lassen sich so anordnen, daß sich für den Draht j ede beliebige Neigung ergibt.

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Claims

Patentansprüche

1»/Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks aus elektrisch leitendem Material durch elektrische Entladungen zwischen dem Werkstück und einem eine Elektrode darstellenden, elektrisch¹ leitenden Draht, der in die Bearbeitungezone des Werkstücks 2 eingeführt wird, wobei die Entladungen innerhalb eines Strömungsmittele stattfinden, das den Raum zwischen dem Draht und dem zu bearbeitenden Werkstück mindestens teilweise ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, daß man den Draht (7) kalibriert, indem man ihn oberhalb der Bearbeitungszone des Werkstücks (2) unter der Einwirkung eines unterhalb der Bearbeitungezone auf ihn ausgeübten Zuges auszieht.

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Bearbeitungsstrom dem Draht (7) in dem Bereich, wo er kalibriert ist, mittels eines elektrischen Kontaktes suführt, der ihn auf einem Teil seiner Länge über seinen gesamten Umfang umgibt.

3· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Halteeinrichtung für ein zu bearbeitendes Werkstück, eingange- und ausgangsseitig der

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Bearbeitungszone vorgesehenen lUhrungaeinriohtungen fUr den Draht, der elektrisch leitend ist und ein· Elektrode bildet mit mindestens einem elektrischen Stromkreis, der elektrische Entladungen liefern kann und einerseits mit dem zu bearbeitenden Werkstück und andererseits mit der Elektrode verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Tührungseinrichtungen für den Draht aus einem Zieheisen (11) bestehen, deesen Querschnitt kleiner ist als der des Drahtes (7) von dem Sinlauf in das Zieheisen (11), wobei letzteres gleichzeitig die Kalibrierung des Drahtes und dessen Halterung gewährleistet·

4* Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bahn des die Bearbeitungszone verlassenden Drahtes (7) ein zweites Zieheisen (12) angeordnet ist, dessen Querschnitt kleiner ist als der des aus dem ersten Zieheisen (11) auslaufenden Drahtes (7)·

5. Torrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Zieheisen (11,12) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

daß sie ein Zieheisen_J^6j_JE4^--4^au?weist, das in der

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7· Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4_f dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel aufweist, um mindestens eines der Zieheisen (26> Fig. 6-8) in exzentrische Drehung zu Tersetzen·

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel aufweist, um das Ziehoisen (26| Pig. 5) zu drehen.

9. Vorrichtung nach Anopruch 3 oder 4, mit einer Leitung (22 bzw. 23) zur Zu- oder Ableitung des StrömungenittelB In die bzw. aus der Bearbeitungszone, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (22 bzw. 23) mit einer ringförmigen Kammer (29) in Verbindung steht, die den Draht (7) umgibt und in Richtung der Bearbeitungszone offen sowie in der anderen Richtung durch das Zieheisen (11,12) geschlossen ist.

10· Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kammer (29) eine Dichtung (24) aufweist, die am Zieheiaen (11,bzw. 12) oder an einer Halterung dee Zieheisene angebracht und .dazu bestimmt ist, sich an das zu bearbeitende Werkstück (2) anzulegen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3 'oder 4, dadurch gekennzeichnet , da3 mindestens ein Zieheisen (1.2| Fig. 3) aus

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elektrisch leitendem Material besteht und mit einer Leitung (25) für die Zuführung dea BearbeitungBstromea zur Drahtelektrod· (7) verbunden ist.

Cl/Bre

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