DE2628268B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Drahterodieren - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum DrahterodierenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektroerosiven Schneiden mittels
ίο einer Draht-Elektrode.
Bei einer derartigen elektroerosiven Bearbeitung läuft die Draht-Elektrode gespannt durch die Bearbeitungszone
hindurch, die mit einer Bearbeitungsflüssigkeit, üblicherweise destilliertem Wasser, gespült wird,
is 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 wird gewöhnlich automatisch durch eine Steuerung mit
programmierten Befehlen vorgenommen, die eine vorgegebene Schneidbahn festlegen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß 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 Drahtelektrode
JO 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 Infolge-
dessen kommt es mit der Änderung in der Dicke des Werkstückes zu einer Änderung der Größe des
Drahtelektrodenverschleißes, wobei eine örtliche Verschleißänderung die erzielbare Bearbeitungsgenauigkeit
begrenzt und den Betrieb instabil macht sowie zu einem Reißen der Drahtelektrode führen kann.
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.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Dicke des Werkstückes
ermittelt, indem vorübergehend die Relativverschiebung unterbrochen wird, damit die elektrischen
Entladungen im wesentlichen aufhören, und indem der Reststrom durch den Bearbeitungsspalt gemessen wird,
um aus dem gemessenen Reststrom die Dicke des Werkstückes abzuleiten.
Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, daß die ermittelte Dicke des Werkstückes verwendet wird, um
einen bestimmten Wert mindestens eines vorgegebenen Bearbeitungsparameters einzustellen, der der bestimmten
Dicke des Werkstücks entspricht, und daß die
bo Relativverschiebung zwischen dem Werkstück und der
laufenden Drahtelektrode wieder aufgenommen wird, um die Bearbeitung durch elektrische Entladung mit
dem eingestellten bestimmten Wert des Bearbeitungsparameters fortzusetzen.
br) Ferner ist eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens, die eine Einrichtung zur Verschiebung des Werkstücks relativ zur laufenden
Drahtelektrode und quer zu deren Laufrichtung auf
einer vorgegebenen Bearbeitungsbahn, und zum vorübergehenden Stillsetzen der Relatiwerschiebung aufweist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen
Fühler, der erfaßt, wenn die elektrische Entladung im
wesentlichen aufgehört hat, und durch eine von dem Fühler gesteuerte Einrichtung zum Messen des Reststroms durch den Bearbeitungsspah bei Aufhören der
elektrischen Entladung und zum Ableiten der Dicke des Werkstücks aus dem gemessenen Reststrom.
Die Erfindung wird weitergebildet durch eine EinrichniTig, die einen bestimmten Wert eines vorgegebenen Bearbeitungsparameters entsprechend der erfaßten bestimmten Dicke des Werkstückes einstellt und die
Fortsetzung der Relatiwerschiebung 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 zeigt
F i g. 1 schematisch ein Ausführun^sbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig.2a schematisch im Querschnitt den Zustand, bei
dem die Relatiwerschiebung 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 F i g. 1 wird eine Drahtelektrode 1 kontinuierlich von einer Vorratsspule 2 abgewickelt und auf eine
Aufnahmespule 3 aufgewickelt wobei der Draht über und zwischen Halteführungen 4 unter Einwirkung einer
Aufwickelrolle 6 am Aufnahmeende und einer Bremsrolle 5 am Zuführungsende gespannt ist Ein Werkstück
7 ist sicher an einem Tisch 8 befestigt, der sich zwischen den HnI; jhrungen 4 befindet und wird durch die
laufende Drahtelektrode 1 bearbeitet. Der das Werkstück 7 tragende Tisch 8 wird in einer ΛΤ-y-Ebene durch
einen x-Achsen-Antrieb 9 und einen y-Achsen-Antrieb tO bewegt, die durch Signale von einer herkömmlichen
ICopiereinrichtung, einer NC-Einrichtung oder einer anderen Steuereinrichtung (nicht gezeigt) entsprechend
programmierten Befehlen, die eine Bearbeitungsbahn des Werkstücks 7 bestimmen, betätigt werden. Ein
Leiter 11 liegt an der Drahtelektrode 1 an, um diese mit einem Pol einer Stromversorgung zu verbinden, und ist
in einer Zuführkammer 12 für Bearbeitungsflüssigkeit angeordnet, oiie den Abschnitt der Drahtelektrode 1
zwischen dem Leiter 11 und der Bearbeitungszone des
Werkstückes 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, -interval! und Spitzenstrom für sich oder in
Kombination durch einen Steller IS einstellbar, der von
einer Schalteinheit 16 beutigt wird. Zwischen dem
Werkstück 7 und dem Leiter 11 ist auch ein Resonanzkreis 17 mit meiner Induktivität L und einem
Kondensator C angeschlossen, der auf das Auftreten
3 oder Fehlen von Entladungen im Bearbeitungsspalt
anspricht die durch einen Sensor 18 erfaßt werden, der seinerseits einen Kommutator 19 steuert In einem
Nebenschlußkreis Sder Stromversorgung 14, der an den
Bearbeitungsspalt G angeschlossen ist ist ein Stromfüh
ler 20 vorhanden, der ein Gleichstrommesser sein kann,
um einen Reststrom durch den Bearbeitungsspalt zu messen. Der Strornfühler 20 ist an eine Anzeigeeinrichtung 21 angeschlossen, die die Dicke des Werkstücks 7
entsprechend dem gemessenen Strom anzeigt und auch
auf die Schalteinheit 16 einwirkt
Während des Betriebs, wenn die Drahtelektrode 1 kontinuierlich durch die Bearbeitungszone läuft die mit
der Bearbeitungsflüssigkeit von der Düse 13 gespült wird, wird eine Folge von Bearbeitungsimpulsen am
Bearbeitungsspalt G zwischen der Drahtelektrode 1 und dem Werkstück 7 angelegt um elektrische Entladungen
zu erzeugen, die Material vom Werkstück 7 abtragen, das seinerseits relativ zur laufenden Drahtelektrode 1
durch die Motoren 9 und 10 entsprechend den
vorgegebenen, programmierten Befehlen für die Bearbeitungsbahn verschoben wird. Erfindungsgemäß werden die Motoren 9 und 10 vorübergehend stillgesetzt
Nach dem Stillsetzen treten zwar anfangs noch regelmäßig Entladungen auf, jedoch fällt ihre Folgefre
quenz schließlich auf Null ab, wenn der Bearbeitungs
spalt 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
schematisch in Fig. 2a bzw. 2b dargestellt Im Zustand
von F i g. 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 18 erfaßt Der Sensor 18 betätigt den
Kommutator 19, um den Hauptstromversorgungskreis M vom Bearbeitungsspah G zu trennen und den
Nebenschlußkreis 5 an den Bearbeitungsspah G
anzuschließen, in dem der Stromfühler 20 auf den
Reststrom durch die Bearbeitungsflüssigkeit von der Stromversorgung 14 bei fehlenden Entladungen anspricht
Durch Messung dieses Reststroms wird die Dicke des
so Werkstücks ermittelt. Wenn z. B. die Impulsspannung V von der Stromversorgung 200 V beträgt der Durchmesser w der Drahtelektrode 1 gleich 0,2 mm ist der
spezifische Widerstand r der Bearbeitungsflüssigkeit (destilliertes Wasser) 5 · 104 ß · cm ist die Größe g des
Bearbeitungsspalts G im Zustand von F i g. 2b 0,012 mm
und der erfaßte Reststrom /0,1 A betragen, ergibt sich die Dicke tdes Werkstücks 7 folgendermaßen:
t =
· 10" ■ 0,012 ■ IQ"1 0,1
200 ' 0,3 · 10-
1 cm.
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
Jar 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 Werkstückes 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.
Optimale Werte der Impulsparameter, d.h. der
Impulsdauer (τΟπ), der Impulspause (vor?) und des
Impulsstroms (Ip), für verschiedene Werkstückdicken
können aus experimentellen Daten und empirischen Formeln gewonnen werden, z. B. wie folgt:
f (mm) | ton (Ν | Ό// (μ*) | /,(A) |
1 | 10 | 8 | 8 |
10 | 12 | 10 | 14 |
20 | 12 | 12 | 22 |
40 | 12 | 10 | 26 |
50 | 12 | 10 | 30 |
60 | 12 | 10 | 30 |
80 | 12 | 10 | 30 |
Diese Tabelle kann zum Bearbeiten von Stahl-Werkstücken
benutzt werden. Diese numerischen Daten können in einem Programmgeber im Steller 15
gespeichert sein, der einen Festspeicher, einen Mikroprozessor od. dgl. mit Speicher- und Verarbeitungsfunktionen
aufweisen kann, und eine Auswahl wird durch die Schalteinheit 16 vorgenommen, die Digitalschalter
aufweisen kann.
Es sei drauf hingewiesen, daß der Bearbeitungsparameter, der erfindungsgemäß gesteuert werden kann,
nicht auf die Impulsparameter wie beschrieben beschränkt ist, sondern alternativ kann auch die Laufgeschwindigkeit
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 laufenden Drahtelektrode kann auch als
Funktion der Dicke des Werkstücks gesteuert werden, um eine maximale Abtragsrate und Betriebsstabilität zu
erzielen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. Verfahren zum elektroerosiven Schneiden mittels einer Drahtelektrode, wobei die Relatiwerschiebung
zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode quer zu deren Laufrichtung
auf einer vorgesehenen Bearbeitungsbahn erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dicke des Werkstücks ermittelt wird, indem vorübergehend die Relatiwerschiebung unterbrochen
wird, damit die elektrischen Entladungen im wesentlichen aufhören, und indem der Reststrom
durch den Bearbeitungsspalt gemessen wird, um 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 Bearbeitungsparamters einzustellen, der der bestimmten Dicke des
Werkstücks entspricht, und daß die Relatiwerschiebung zwischen dem Werkstück und der laufenden
Drahtelektrode wieder aufgenommen wird, um die Bearbeitung 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
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsparameter die Impulspause
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 Impulsdauer, der Impulspause und des Spitzenstromes der elektrischen Impulse ist
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bearbeitungsparameter die Laufgeschwindigkeit 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 Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung zur
Verschiebung des Werkstückes relativ zur laufenden Drahtelektrode und quer zu deren Laufrichtung auf
einer vorgegebenen Bearbeitungsbahn und zum vorübergehenden Stillsetzen der Relativverschiebung,
gekennzeichnet durch einen Fühler, der erfaßt, wenn die elektrische Entladung im wesentlichen
aufgehört hat; und durch eine von dem Fühler 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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