DE2628268A1

DE2628268A1 - Verfahren und vorrichtung zur edm- bearbeitung

Info

Publication number: DE2628268A1
Application number: DE19762628268
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1975-06-24
Filing date: 1976-06-24
Publication date: 1977-05-18
Also published as: US4052583A; IT1062165B; JPS521797A; JPS5638330B2; GB1501809A; FR2317043B1; DE2628268C3; NL7606878A; NL180286C; FR2317043A1; DE2628268B2

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. R. B E ETZ sen. Dipl.-Ing. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. R. B E E T Z jr.

8 München 22, Stelnsdorfstr. 1O Tel. (089)22 7201/227244/295910

Telegr. Allpatent München Telex 5 22O48

581-25.719P

24. 6. 1976

Inoue-Japax Research Incorporated, Yokohamashi, Kanagawaken

(Japan)

Verfahren und Vorrichtung zur EDM-Bearbeitung

Die Erfindung betrifft elektroerosive oder EDM-Bearbeitung, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektroerosiven Bearbeitung unter Verwendung einer Draht- od. dgl. gestreckten Elektrode, die einen Vorschub erfährt, um eine Bearbeitungszone zwischen der Elektrode und einem Werkstück
durchlaufen zu können, das relativ dazu und quer zur Laufrichtung verschoben wird.

58I-(A5O6)-HdSl

7 O 9 8 2 Q / G 6 3 O

Bei einer derartigen elektroerosiven Bearbeitung wird die Draht- od. dgl. gestreckte Elektrode, im folgenden kurz "Drahtelektrode" genannt, gespannt vorgeschoben, um durch die 3earbei tur.gazone hindurchzulaufen, die mit einer Bearbeitungs^lüssigkeit gespült wird, die üblicherweise destilliertes Wasser ist, und eine Folge von elektrischen Impulsen wird am Bearbeitungsspalt zwischen der Drahtelektrode und dem 'Werkstück angelegt, um zeitlich getrennte elektrische Entladungen zwischen Drahtelektrode und Werkstück zu erzeugen, damit Material vom Werkstück abgetragen wird. Die Querverschiebung des Werkstücks relativ zur laufenden Drahtelektrode, um dem Mater!glabtrag 7,11 folgen, wird gewöhnlich automatisch durch eine Steuerung mit programmierten Befehlen vorgenommen, die eine vorgegebene Bearbeitungs- oder Schneidbahn festlegen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dai3 für eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit sowie der Wirksamkeit und der Stabilität des Betriebs eine Kompensation der Bearbeitungszone oder der Werkstückdicke wichtig ist. Bisher läuft die Drahtelektrcde durch die Bearbeitungszone mit konstanter Geschwindigkeit, und Bearbeitungspulse mit konstantem Wert der Impulsdauer, des Impulsintervalls und des Impulsspitzenstroms werden durchgehend während eines gegebenen Bearbeitungsvorgangs verwendet. Infolgedessen kommt es mit der Änderung in der Dicke des Werkstücks zu einer änderung der Größe des Drahtelektrodenverschleißes, wobei eine örtliche Verschleißänderurig die erzielbare Bearbeitungsgenauigkeit begrenzt und den Betrieb instabil macht sowie zu einem Reißen der Drahtelektrode führen kann.

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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur EDM-Bearbeitung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei denen die Dicke des Werkstücks wirklich ermittelt bzw. gemessen werden kann und änderungen der Dicke kompensiert werden können.

Ein Verfahren zur elektroerosiven (EDM-) Bearbeitung mittels einer Drahtelektrode, die einen Vorschub erfährt, um eine Bearbeitungszone zu durchlaufen, in der ein Werkstück relativ zur laufenden Drahtelektrode und quer zu deren Laufrichtung verschoben wird, wobei eine Bearbeitungsflüssigkeit dem zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode ausgebildeten Bearbeitungsspalt zugeführt wird, eine Folge elektrischer Impulse am Bearbeitungsspalt angelegt wird, um elektrische Entladungen zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode zum Materialabtrag vom Werkstück zu erzeugen, und wobei die Reiatiwerschiebung zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode auf einer vorgesehenen Bearbeitungsbahn erfolgt, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Werkstücks ermittelt wird, indem vorübergehend die Relativverschiebung unterbrochen wird, damit die elektrischen Entladungen sich abschwächen und im wesentlichen aufhören, und indem elektrische Impulse am Bearbeitungsspalt angelegt werden, um den Reststrom durch den Bearbeitungsspalt zu messen und aus dem gemessenen Reststrom die Dicke des Werkstücks abzuleiten.

Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, daß die ermittelte Dicke des Werkstücks verwendet wird, um einen bestimmten Wert mindestens eines vorgegebenen

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Bearbeitungsparameters einzustellen, der der bestimmten Dicke des Werkstücks entspricht, und daß die Relativverschiebung zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode wieder aufgenommen wird, um die Bearbeitung durch elektrische Entladung mit dem eingestellten bestimmten Wert des Bearbeitungsparameters forzusetzen.

Ferner ist eine Vorrichtung zur elektroerosiven (EDM·) Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Drahtelektrode einschließlich einer Einrichtung, die die Drahtelektrode durch eine Bearbeitungszone hindurchlaufen läßt, eine Einrichtung zur Verschiebung des Werkstücks relativ zur laufenden Drahtelektrode und quer zu deren Laufrichtung auf einer vorgegebenen Bearbeitungsbahn, eine Einrichtung zur Zufuhr einer Bearbeitungsflüssigkeit zu einem Bearbeitungsspalt zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode und pine Einrichtung zum Anlegen einer Folge elektrischer Impulse am Bearbeitungsspalt, um elektrische Ladungen zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode zum Materialabtrag vom Werkstück zu erzeugen, erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum vorübergehenden Stillsetzen der Relativverschiebung des Werkstücks zur laufenden Drahtelektrode, damit im Bearbeitungsspalt die elektrischen Entladungen sich abschwächen und im wesentlichen aufhören, während elektrische Impulse weiter am Bearbeitungsspalt angelegt werden können, durch eine Einrichtung, die erfaßt, wenn die elektrische Entladung im wesentlichen aufgehört hat, und durch eine von der erfassenden Einrichtung gesteuerte Einrichtung zum Messen des Reststroms durch den Bearbeitungsspalt bei Aufhören der elektrischen Entladung und zum Ableiten der Dicke des Werkstücks aus dem gemessenen Reststrom.

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Die Erfindung wird weitergebildet durch eine Einrichtung, die einen bestimmten Wert eines vorgegebenen Bearbeitungsparameters entsprechend der erfaßten bestimmten Dicke des Werkstückes einstellt und die Fortsetzung der Relativverschiebung auslöst, um die Bearbeitung durch elektrische. Entladung mit dem eingestellten bestimmten Wert des Bearbeitungsparameters wieder aufzunehmen.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2a schematise!! im Querschnitt den Zustand, bei

dem die Relativverschiebung zwischen Werkstück und laufender Drahtelektrode soeben angehalten worden ist; und

Fig. 2b im Querschnitt den Zustand, bei dem die Erzeugung der elektrischen Entladung aufhört und nur ein Reststrom zwischen Werkstück und laufender Drahtelektrode fließt.

Gemäß Fig". 1 wird eine Drahtelektrode 1 kontinuierlich von einer Vorratsspule 2 abgewickelt und auf eine Aufnahmespule 5 aufgewickelt, wobei der Draht über und zwischen Haiteführungen 4a und 4b unter Einwirkung einer Aufwickelrolle 6 am Aufnahmeende und einer Bremsrolle am Zuführungsende gespannt ist. Ein Werkstück 7 ist sicher an einem Tisch 8 befestigt, der sich zwischen den Haiteführungen 4a und 4b befindet, und wird durch die

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laufende Drahtelektrode 1 bearbeitet. Der das Werkstück tragende Tisch 8 wird in einer x-y-Ebene durch einen x-Achsen-Antrieb 9 und einen y-Achsen-Antrieb 10 bewegt, die durch Signale von einer herkömmlichen Kopiereinrichtung, einer NC-Einrichtung oder einer anderen Steuereinrichtung (nicht gezeigt) entsprechend programmierten Befehlen, die eine Vorrichtung zur Bearbeitungsbahn des Werkstücks 7 bestimmen, betätigt sind. Ein Leiter liegt an der Drahtelektrode 1 an, um diese mit einem Pol einer Stromversorgung zu verbinden, und ist in einer Zuführkammer 12 für Bearbeitungsflüssigkeit angeordnet, die den Abschnitt der Drahtelektrode 1 zwischen dem Leiter und der Bearbeitungszone des Werkstücks 7 umschließt. Die Bearbeitungsflüssigkeit, die üblicherweise destilliertes Wasser ist, wird in die Zuführkammer 12 über eine Düse 13 durch eine (nicht gezeigte) Pumpeneinheit eingespeist. Die Stromversorgung 14, die mit dem Leiter 11 und dem Werkstück 7 verbunden ist, ist in ihren Ausgangsparametern wie Impulsdauer, -Intervall und Spitzenstrom für sich oder in Kombination durch einen Steller 15 einstellbar, der von einer Schalteinheit 16 betätigt wird. An einen Bearbeitungsspalt G zwischen dem Werkstück 7 und dem Leiter 11 ist auch ein Resonanzkreis 17 mit einer Induktivität L und einem Kondensator C angeschlossen, der auf das Auftreten oder Fehler, von Entladungen im BearbeitungsspaIt anspricht, die durch einen Sensor 18 erfaßt werden, der seinerseits einen Kommutator 19 steuert. In einem Nebenschlußkreis S der Stromversorgung 14, der an den 3earbeitungsspalt G angeschlossen ist, ist ein Stromfühler 20 vorhanden, der ein Gleichstrommesser sein kann, um einen Reststrom durch den Bearbeitungsspalt zu messen. Der Stromfühler 20 ist an eine Anzeigeeinrichtung 21 angeschlossen, die die Dicke des Werkstücks 7 entsprechend

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dem gemessenen Strom anzeigt und auch auf die Schalteinheit l6 einwirkt.

Während des Betriebs, wenn die Drahtelektrode I kontinuierlich durch die Bearbeitungszone läuft, die mit der BearbeitungsflUssigkeiL von der Düse 13 gespült wird, wird eine Folge von Bearbeitungsimpulsen am Bearbeitungsspalt G zwischen der 3rahtele*ctrode 1 und dem Werkstück 7 angelegt, um elektrische Entladungen su erzeugen, die Material vom Werkstück 7 abtragen, das seinerseits relativ zur laufenden Drahtelektrode i durch die Motoren 9 und 10 verschoben wird, die Von einer Steuereinrichtung entsprechend den vorgegebenen, programmierten Befehlen für die Bearbeitungsbahn angetrieben sind. Erfindungsgemäß werden die Motoren 9 ¹J^d 10 vorübergehend stillgesetzt. Nach dem Stillsetzen treten zwar anfangs noch Entladungen regelmäßig auf, jedoch fällt ihre Folgefrequenz schließlieh auf Mull ab, wenn der Bearbeitungsspalt G unter Materialabtrag vom Werkstück 7 aufgeweitet worden ist. Diese Zustände, nämlich im Zeitpunkt des Stillsetzens des Bearbeitungsvorschubs und nach der Beendigung der Entladungen, sind schematisoh in Fig. 2a bzw. 2b dargestellt. Im Zustand von Fig. 2a spricht der Resonanzkreis 17 auf die hochfrequenten Komponenten der Entladungen an, und die Resonanzspannung wird dadurch erfaßt. Im Zustand von Fig. 2b nimmt jedoch die Resonanzspannung schließlich auf Null ab, und das Fehlen dieser Spannung wird vom Sensor l8 erfaßt. Der Sensor l8 betätigt den Kommutator 19, um den Hauptstromversorgungskreis M vom Bearbeitungsspalt G zu trennen und den Nebenschlußkreis 3 an den Bearbeitungsspalt G anzuschließen, um in diesem den Stromfühler 20 in Betrieb zu nehmen, der auf den Reststrom durch die Bearbeitungsflüssigkeit von der Stromversorgung 14 bei fehlenden Entladungen anspricht.

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Durch Messung dieses Reststroms wird die Dicke des Werkstücks ermittelt. Wenn z. B. die Impulsspannung V von der Stromversorgung 14 200 V beträgt, der Durchmesser w der Drahtelektrode 1 gleich 0,2 mm ist, der spezifische Widerstand r der Bearbeitungsflüssigkeit (destilliertes Wasser) 5 ♦ 10 -Q- * cm ist, die Größe g des Bearbeitungsspalts G im Zustand von Fig. 2b 0,012 mm und der erfaßte Rfiststrom I 0,1 A betragen, ergibt sich die Dicke t des Werkstücks 7 folgendermaßen:

_{t =}

g)

₌ 5 · IQ⁴ · 0,012 · ΙΟ"¹ . 0,1 « ! _cm. ²⁰⁰ 0,3 . 10"¹

Die Bearbeitungsspaltgröße, bei der eine Entladung

nicht mehr stattfinden kann, ist proportional der angelegten Spannung, und da diese Spannung, der spezifische Widerstand der Bearbeitungsflüssigkeit und der Durchmesser der Drahtelektrode sämtlich vorgegeben werden können, kann die Dicke des Werkstücks proportional zum erfaßten Reststrom ermittelt und durch die Anzeigeeinrichtung 21 angezeigt werden. Wie bereits erwähnt wurde, hat die Anzeigeeinrichtung 21 die zusätzliche Funktion der Einwirkung auf die Schalteinheit 16, so daß optimale Werte der Impulsparameter automatisch durch den Steller 15 ausgewählt und in der Stromversorgung 14 entsprechend der erfaßten Dicke des Werkstücks eingestellt werden. Wenn die optimale Einstellung erreicht ist, wird ein entsprechendes Signal durch den Steller 15 erzeugt und in den Kommutator 19 eingespeist, so daß die Bearbeitung durch elektrische Entladung automatisch wiederaufgenommen wird und im Bearbeitungsspalt mit den optimalisierten Impulsparametern stattfindet.

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Optimale '/'erte der Impulsparameter, d. h. der Impulsdauer -/C_n ), de~ Impulsintervalls ^t₀Yf) und des Impulsstroms (I ^X; _; für verschiedene Werkstückdicken können aus experimentellen Daten und empirischen Formeln gewonnen werden, z. B. wie folgt:

i(mm) X (/Us)

f ⁽/^us·	) I_p(A)
8	8
10	14
12	22
10	26
10	30
10	30
10	50

1 10

10 12

20 12

hO 12

50 12

60 12

PO 12

Diese Tabelle kann zum Bearbeiten von Stahl-Werkstücken benutzt werden. Diese numerischen Daten können in einem Programmgeber im Steller 15 gespeichert sein, der einen F^stspeicher, einen Mikroprozessor od. dgl. mit Speiche-*-und Ve rarbeitungs funktionen aufweisen kann, und eine Auswahl wird durch die Schalteinheit 16 vorgenommen, die Digitalschalter aufweisen kann.

Es sei darauf, hingewiesen, daß der Bearbeitungsparameter, der erfindungsgemäß gesteuert werden kann, nicht auf die Impulsparameter wie beschrieben beschränkt ist, sondern alternativ kann auch die Lauf- bzw. Vorschubgeschwindigkeit der Drahtelektrode gesteuert werden. Die Steuerung der Laufgeschwindigkeit der Drahtelektrode ist so getroffen, daß sie mit der Dicke des Werkstücks zunimmt bzw. abnimmt. Die Geschwindigkeit der Relativverschiebung zwischen dem Werkstück und der

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laufenden Drahtelek^rode kann auch air, Funktion der Dicke des Werkstücks gesteuert v/erden, um eine maximale Abtragsrate und Betriebsstabilität zu erzielen.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

1 ./Verfahren zur elektroerosiven (EDI·'·') Bearbeitung mittels einer Drahtelektrode, die einen Vorschub erfährt, um eine Bearbeitungszone zu durchlaufen, in der ein Werkstück relativ zur laufenden Drahtelektrode und quer zu deren Laufrichtung verschoben wird, wobei eine Bearbeitungsflüssigkeit dem zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode ausgebildeten Bearbeitungsspalt zugeführt wird, eine Folge elektrischer Impulse am Bearbeitungsspalt angelegt wird, um elektrische Entladungen zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode zum Materialabtrag vom Werkstück zu erzeugen, und wobei die Relativverschiebung zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode auf einer vorgesehenen Bearbeitungsbahn erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Werkstücks ermittelt wird, indem vorübergehend die Relativverschiebung unterbrochen wird, damit die elektrischen Entladungen sich abschwächen und im wesentlichen aufhören, und indem elektrische Impulse am Bearbeitungsspalt angelegt werden, um den Reststrom durch den Bearbeitungsspalt zu messen und aus dem gemessenen Reststrom die Dicke des Werkstücks abzuleiten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte Dicke des Werkstücks verwendet wird, um einen bestimmten Wert mindestens eines vorgegebenen Bearbeitungsparameters einzustellen, der der bestimmten Dicke des Werkstücks entspricht, und daß die Relativverschiebung zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode wieder aufgenommen wird, um die Bear-

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beitung durch elektrische Entladung mit dem eingestellten bestimmten Wert des Bearbeitungsparameters fortzusetzen.

3- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsparameter die Dauer der elektrischen Impulse ist.

K. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsparameter das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden der elektrischen Impulse ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsparameter der Spitzenstrom der elektrischen Impulse ist.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsparameter eine Kombination der Dauer, des Zeitintervalls und des Spitzenstromes der elektrischen Impulse ist.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsparameter die Lauf- bzw. Vorschubgeschwindigkeit der Drahtelektrode durch die Bearbeitungszone hindurch ist.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsparameter die Geschwindigkeit der Relativverschiebung zwischen der laufenden Drahtelektrode und dem Werkstück ist.

9- Vorrichtung zur elektroerosiven (EDW-) Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Drahtelektrode einschließlich einer Einrichtung, die die Drahtelektrode eine Bearbeitungszone durchlaufen läßt, einerEinrichtung

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zur Verschiebung des Werkstücks relativ zur laufenden Drahtelektrode und quer zu deren Laufrichtung auf einer vorgegebenen Bearbeitungsbahn, einer Einrichtung zur Zufuhr einer Bearbeitungsflüssigkeit zu einem Bearbeitungsspalt zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode und einer Einrichtung zum Anlegen einer Folge elektrischer Impulse am Bearbeitungsspalt, um elektrische Ladungen zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode zum Materialabtrag vom Werkstück zu erzeugen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum vorübergehenden Stillsetzen der Relativverschiebung des Werkstücks (7) zur laufenden Drahtelektrode (l), damit im Bearbeitungsspalt (G) die elektrischen Entladungen sich abschwächen und im wesentlichen aufhören, während elektrische Impulse weiter am Bearbeitungsspalt (G) angelegt werden können]; durch eine Einrichtung, die erfaßt, wenn die elektrische Entladung im wesentlichen aufgehört hat* und durch eine von der erfassenden Einrichtung gesteuerte Einrichtung zum Messen des Reststroms durch den Bearbeitungsspalt bei Aufhören der elektrischen Entladung und zum Ableiten der Dicke des Werkstücks aus dem gemessenen Reststrom.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die einen bestimmten Wert eines vorgegebenen Bearbeitungsparameters entsprechend der erfaßten bestimmten Dicke des Werkstückes einstellt und die Fortsetzung der Relativverschiebung auslöst, um die Bearbeitung durch elektrische Entladung mit dem eingestellten bestimmten Wert des Bearbeitungsparameters wieder aufzunehmen.

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