DE2401424A1

DE2401424A1 - Vorrichtung zum funkenerosiven schneiden von sich erweiternden durchbruechen in metallischen werkstuecken

Info

Publication number: DE2401424A1
Application number: DE2401424A
Authority: DE
Inventors: Fritz Mansfeld
Original assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Current assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Priority date: 1974-01-12
Filing date: 1974-01-12
Publication date: 1975-07-17
Also published as: CH592492A5

Description

Vorrichtung zum funkenerosiven Schneiden von sich erweiternden Durchbrüchen in metallischen Werkstücken Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bunkenerosiven Schneiden von sich erweiternden Durchbrüchen in metallischen Werkstücken mittels einer als Bearbeitungswerkzeug dienenden kontinuierlich ablaufenden durch das Werkstück geführten Drahltelektrode mit numerischer Bahnsteuerung einer mit einem mit Schrittmotoren oder dgl. angetriebenen Kreuztisch versehenen Eunkenero sionsmaschine.
Die Technik des Funkenerodierens hat in den letzten Jahren im Bereich der abtragenden Fertigungsverfahren allgemein Eingang als Arbeitsverfahren gefunden. Speziell das funkenerosive Schneiden mit einer kontinuierlich ablaufenden Drahtelektrode hat seit einiger Zeit erheblich an Bedeutung gewonnen, insbesondere seitdem auf dem Markt numerisch bahngesteuerte Drahterodiermaschinen erhältlich sind.
Beim funkenerosiven Schneiden mit einer Drahtelektrode wird ein kontinuierlich ablaufender Metalldraht als Elektrode entsprechend einer zu schneidenden Kontur durch ein metallisches Werkstück geführt. Die Durchführung des Verfahrens setzt voraus, daß ein mechanischer Anlagenteil, z.B. ein Kreuztisch, vorhanden ist, in dem die relative Koordinatenbewegung zwischen der Drahtelektrode und dem metallischen Werkstück erfolgt0 Der mechanische Anlagenteil weist ferner eine Drahtantriebs-, Drahtführungs und Drahtspanneinrichtung auf, die einen kontinuierlichen Nachschub der verschleiß enden Drahtelektrode ermöglicht. Der Erodierprozeß wird unter einer dielektrischen Flüssigkeit durchgeführt. Die für die Bearbeitung erforderliche elektrische Entladung liefert ein spezieller Funkengenerator, der jedoch nicht für eine besonders hohe Leistung ausgelegt ist, da die Bearbeitungs fläche bei den verwendeten Drantelektroden mit Abmessungen von etwa 0,01 bis 0,5 mm Durchmesser sehr klein ist.
Wird das funkenerosive Schneiden mit einer numerisch bahngesteuerten Drahtelektrode für zweidimensionale Konturen angewendet, so muß eine entsprechende zweiachsige numerische Bahnsteuerung oder eine Kopiersteuerung verwendet werden.
Bei der zweiachsigen Steuerung sind sich nach einer Seite erweiternde Profile vergleichsweise schwierig zu schneiden, da die Schräglage der schneidenden Drahtelektrode zusätzllc:n jeweils dem momentan resultierenden Bewegungsvektor entsprechend eingestellt oder geregelt werden muß.
Für die Kopiersteuerung der Drahtelektrode ist ein Verfahren aus der DT-OS 2 052 123 bekannt, welches diese variable Schrägstellung über Ring-Kontaktgeber mit unstetigem, d.h.
stufenweise abgegriffenem Signal und mit Hilfe einer elektromechanischen Verstelleinrichtung für die Drahtführungselemente bewirkt. Wenn jedoch eine numerische Bahnsteuerung für die Hauptbewegung der schneidenden.
Drahtelektrode verwendet wird, kann die Relativbewegung der Drahtführungen bzw. Führungsköpfe ineinander, die zur jeweiligen Schrägeinstellung nötig ist, gleichfalls in die Steuerung übernommen werden.
Bekannt ist ferner aus der DT-OS 2 155 622 ein elektroerosives Bearbeitungsverfahren, bei dem die Drahtelektrode durch zu ihrer Vorschubeinrichtung zusätzlich kreisförmige oder elliptische Bewegungen der Drahtführung konische Durchbrüche in das Werkstück schneidet, wobei die Bewegungen unter Berücksichtigung des Neigungswinkels in einer senkrecht zur Achse der Drahtelektrode liegenden Ebene erfolgen. Mit dieser Vorrichtung können, wie angegeben, nur Schnitte mit einem Konturneigungswinkel von kleiner als 1 bis 150 erzeugt werden. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, -daß ein vergleichsweise hoher technischer Aufwand erforderlich ist, um den gewünschten Erfolg zu erzielen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, den technischen Aufwand für die Herstellung von sich erweiternden Durchbrüchen in metallischen Werkstücken nach dem funkenerosiven Verfahrensprinzip herabzusetzen und mit vergleichsweise einfachen Mitteln Durchbrüche mit einem Öffnungswinkel bis zu 450 ausschneiden zu können.
Weiterhin sollen Querschnitte mit stetiger Flächenzunahme erzeugt werden, wobei die senkrecht zur Drahtvorschubrichtung liegenden Werkstückschnitte- miteinander geometrisch ähnlich sind. Dies#ist- eine Voraussetzung, um beispielsweise bei Ziehscheiben eine gleichmäßige Werkstoffver formung zu erreichen, da die erzeugte Oberfläche am Ziehprozeß teilnimmt und nicht wie in der Stanzereitechnik nur die Schnittkante.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen allseitig schwenkbar gelagerten, vorzugsweise kardanisch aufgehängten Kreuztisch gelöst, wobei der Eintrittspunkt der Drahtelektrode in das Werkstück im Schnittpunkt der Achsen der kardanischen Aufhängung liegt. Dazu kann eine Höheneinstellung helfen. Auf diese Weise kann der Kreuztisch zusätzlich einer gesteuerten Schwenkbewegung um die x- und y-Achse in Abhängigkeit vom x- oder y-Istwert unterworfen werden.
Die Achsen des Kreuztisches liegen mit den Achsen der kardanischen Aufhängung paarweise parallel, Entsprechend der Verschiebung des System-Nullpunktes aus dem Achsenkreuz wird die zugehörige Schwenkbewegung mehr oder weniger stark ausgeführt. In den beiden Achsen kann der Verstärkungsfaktor zur Auslenkung verschieden groß gewählt oder auch konstant eingestellt werden, Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt und wird im folgenden anhand eines Ausführungs beispiels näher erläutert: Die Vorrichtung besteht aus einem U-förmigen über einen Drehzapfen 1 schwenkbar gelagerten Kardanelement 2 und 0 einem um 180 versetzten in den Schenkeln des Kardanelementes 2 schwenkbar gelagerten Kardanelement 3, auf dem der durch Schrittmotoren - angetriebene Kreuztisch 4, 5 angeordnet ist. Durch eine entsprechende Öffnung 6 des Kreuztisches 4, 5 und des Kardanelementes 3 wird die kontinuierlich ablaufende Drahtelektrode 7 geführt.
Mit dieser Vorrichtung kann beispielsweise durch funkenerosives Schneiden das Ziehprofil in einer für die Herstellung von Formdrähten benutzten aus Hartmetall bestehenden auf dem Kreuztisch aufgespannten Ziehscheibe 8-hergestellt werden, indem die Drahtelektrode zunächst durch ein manuell gebohrtes Startloch geführt wird. Der sich anschließende Bearbeitungsvorgang wird nach einem in einer eingeführten Programmiersprache hergestellten Programmspeicher wie Loch- oder Magnetband numerisch gesteuert.
Nachdem das Programm zur Herstellung von Ziehscheiben durch Funkenerosion mit Drahtelektroden anhand der zur Verfügung stehenden Werkstückzeichnung in einer gängigen Programmiersprache unter Berücksichtigung der Korrekturfaktoren für die Einlaufschräge in die x- und y-Achse erstellt wurde, wird ein Ziehscheibenrohling 8 geeigneter Größe mit dem Startloch für die Ausgangsposition der Drahtelektrode 7 versehen und entsprechend der gültigen Werkstoffvorschrift wärmebehandelt. Die Ziehscheibe 8 wird auf den kardanisch aufgehängten Kreuztisch 4, 5 gespannt, wobei die Position des Startloches in der Ziehscheibe 8 sich mit dem Programmausgangspunkt, meistens dem Schnittpunkt der x- und y-Achse 9, 10, decken muß. Der Kreutisch 4, 5 hat dazu in seiner Null-Stellung zu stehen, damit Programmausgangspunkt und Startloch sowie Koordinaten-Nullpunkt des Kreuztisches 4, 5 deckend übereinanderliegen. Üblicherweise besitzen die Ziehscheiben 8 die gleiche Höhe, so daß ein Einstellen auf die Arbeitsebene entfällt. Nunmehr wird die Drahtelektrode 7 in das Startloch eingeführt und der Arbeitsablauf gestartet, Entsprechend der Arbeitsaufgabe sind die technologischen Werte zu wählen und zu verbessern. Der Kreuztisch 4, 5 wird nun vom gespeicherten Programm numerisch gesteuert und führt zunächst eine Bewegung von dem Startloch zu einer Seite die Werkstückkontur aus, wobei der programmierte Verstärkungsfaktor für die Auslenkung wirksam wird.
Jetzt wird der Weg in Richtung dieser Seite forgesetzt, wobei sich der gewählte Verstärkungsfaktor der zweiten Arbeitsachse auswirkt. Nach dem Programmablauf zeigt sich in der Schwenkebene, gleich Eintrittsebene, die von der Zeichnung geforderte Kontur unter Beachtung der entsprechenden Toleranzlage, die bei der Programmierung zu berücksichtigen ist. An der Austrittsebene der Drahtelektrode 7 ist die Form der Ziehscheibe 8 entsprechend den Einlaufwinkeln, - die sich durch die- Ausschwenkbewegung bilden, vergrößert vorhanden. Bei diesem Vorgehen werden gewünschte Stufen der Seitenflächen so in der Ziehscheibe 8 erzeugt, daß eine stetige Materialverformung beim Ziehprozeß stattfinden kann Nachdem die Form so ausgearbeitet wurde, kann in einem zweiten Lauf des gleichen Programmes unter anderen technologischen Werten ein zylindrischer Abschnitt der Kontur hergestellt werden, welcher der Ziehscheibe 8 ein größeres Standvermögen verleiht. Bei diesem zweiten Lauf, der wegen der geringeren Abtragleistung mit größerem Vorschubwert in der Zeiteinheit gefahren wird, ist die Schwenkbewegung des Kreuztisches 4, 5 ausgeschaltet.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, sowohl von der Formgeometrie als auch der Toleranz her eine solche Genauigkeit zu erzielen, die mit herkömmlichen Arbeitsmethoden nicht in gleichwertiger und wirtschaftlicher Weise erzielt werden kann. Auch Werkstoffe, die bisher nur schwer oder gar nicht bearbeitbar waren sowie gehärtete Werkstoffe, können erodiert werden.
Patentansprüche

Claims

PATENTANSPRÜCHE #)Vorrichtung zum funkenerosiven Schneiden von sich erweiternden Durchbrüchen in metallischen Werkstücken mittels einer als Bearbeitungswerkzeug dienenden kontinuierlich ablaufenden durch das Werkstück geführten Drahtelektrode mit numerischer Bahnsteuerung einer mit einem mit Schrittmotoren oder dgl. angetriebenen Kreuztisch versehenen Funkenerosionsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuztisch (4, 5) allseitig schwenkbar gelagert ist.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen kardanisch aufgehängten Kreuztisch (4, 5), wobei der Eintrittspunkt der Drahtelektrode (7) in das Werkstück (8) im Schnittpunkt der Achsen (9, ) der kardanischen Aufhängung liegt,
3) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichhet, daß die Achsen des Kreuztisches (4, 5) mit den Achsen (9, 10) der kardanischen Aufhängung paarweise parallel liegen.
4) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwei U-förmige Kardanelemente (2, 3), von denen das eine (2) über einen Drehzapfen (1) und das andere (3) in den Schenkeln des einen Kardanelementes (2) schwenkbar gelagert sind.
5) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1- bis 4, -dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuztisch (4, 5) höheneinstellbar ist.

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