DE2653857A1

DE2653857A1 - Einrichtung zur fuehrung, spuelung und stromzuleitung fuer band- oder drahtfoermige elektroden in der bearbeitungszone von elektrisch abtragenden bearbeitungseinrichtungen

Info

Publication number: DE2653857A1
Application number: DE19762653857
Authority: DE
Inventors: Ernst Buehler; Beat Kilcher; Herbert Ruh; Arno Sieg; Werner Dr Ullmann
Original assignee: Agie Charmilles SA
Current assignee: Agie Charmilles SA
Priority date: 1976-08-20
Filing date: 1976-11-26
Publication date: 1978-02-23
Also published as: FR2361970B1; JPS5324700A; SE7701356L; FR2361970A1; US4205212A; DE2653857C2; GB1546026A; IT1065776B; SE427164B; BR7608618A; CH594477A5; JPS6234496B2

Description

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A.G. für industrielle Elektronik

AGIE Losone bei Locarno, Losone

(Schweiz)

Einrichtung zur Führung, Spülung und Stromzuleitung für band- oder drahtförmige Elektroden in der Bearbeitungszone von elektrisch abtragenden Bearbeitungseinrichtungen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für elektrisch abtragende Bearbeitungsmaschinen, wobei die Einrichtung eine bandförmige oder drahtförmige Elektrode, welche in Richtung der Elektrodenachse bewegt wird, spannt, geometrisch führt, mit elektrischer Energie versorgt und einen mit Spülmedium angereicherten Arbeitsspalt zwischen der Elektrode und einem Werkstück spült.

Aus den Facherfahrungen ist bekannt, dass die entstehenden Abtragprodukte in der Bearbeitungszone sich spaltweitend auswirken und dass durch die Einstellung eines günstigen Spaltes z.B. mit Hilfe von Spülungen die mechanischen Leistungskenngrössen positiv beeinflusst werden. Es ist bisher kein System bekannt geworden, das diese drei Funktionen geschickt in einer einheitlichen Einrichtung integriert löst,

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insbesondere sind folgende erfiiidungsgemäss gelösten Probleme bisher nicht erfüllt:

1. Galvanische Trennung der Stromzuführung zu den benötigten zwei Führungsköpfen, zwischen denen die Draht- oder Bandelektrode gespannt ist.

2. Vermeidung von Energieverlusten durch Induktion aufgrund der Stromzuführung.

3. Kühlung der Stromzuführkontakte.

4. Symmetrische Beanspruchung der Drahtelektrode in ihren mechanischen Führungszonen.

5. Ausführung der Konstruktion derart, dass die Gesamtzahl der Funktionen in einer einheitlichen Aggregatgruppe konzentriert sind, in die der Draht nach einem seitlichen Oeffnen der Vorrichtung nicht eingefädelt, sondern nur eingelegt zu werden braucht.

In den ersten Vorschlägen zur Lösung der beschriebenen Aufgaben (britisches Patent 776 172) wird die Führung des Drahtes durch ringförmige Elemente (Ziehsteine) übernommen und die ganze Arbeitszone in das Dielektrikum eingetaucht. Die Stromzuführung erfolgt in den Führungselementen selbst und ist spätestens dann mangelhaft, wenn diese durch Verschleiss zu einem gewissen Spiel sich aufgeweitet haben. Ein weiterer Lösungsvorschlag ist im US-Patent 3,495,258 von Kolodnov et al." enthalten. Die Führung des Drahtes wird bei dieser Erfindung durch gekreuzte Stifte übernommen, die gleichzeitig wiederum der Stromzuführung dienen. Auch in diesem Fall muss die ganze Bearbeitungszone in das Arbeitsmedium getaucht werden und verliert ihre Präzision durch Kontaktverschleiss. In den schweizerischen Patentschriften 569 547 und 571 380 (Lehmann et al.) wird ein System beschrieben, bei dem die Stromzuführung und die geometrische

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Führung des Drahtes getrennt gelöst wird. Allerdings ist es auch in diesem Fall vorgesehen, die Bearbeitung komplett in das Dielektrikum einzutauchen, so dass Nachteile mit der geringeren Uebersichtlichkeit der Arbeitsstelle und den verlorenen Füll- und Entleerzeiten in Kauf genommen werden müssen. Bei einer solchen Anordnung bleibt ausserdem nur eine begrenzte Möglichkeit gegeben, die dielektrischen Bedingungen in der Bearbeitungszone zu beeinflussen. Die Anordnung der Stromzuleitungen schliesst induktive Verluste nicht aus. Für das schweizerische Patent 526 365 gilt das gleiche, nur sind in diesem Falle wiederum Ziehsteine entsprechend des bereits zitierten britischen Patentes als Führungsmittel eingesetzt. Beim letztgenannten Patent werden in den Figuren 2 und 3 allerdings auch Vorschläge gemacht zu einer Zuführung des Arbeitsmediums zur Bearbeitungsstelle mit Hilfe von Spülstrahlen, die jedoch nur zu einem ungeordneten, diffusen Ueberfluten der Arbeitszone führen können. In der schweizerischen Patentschrift 537 243 (Ullmann et al.) der Anmelderin (BE 14'696) wird in Fig. 4 ein Drahtführungsprxnzip mit einer Kerbe beschrieben, bei dem die Aufgaben der Stromzuführung und der geometrischen Fixierung kombiniert gelöst werden, wobei der entstehende Verschleiss durch Verstellung des Bauteiles ausgeglichen werden kann. In dieser Ausführung bleibt aber weiterhin die Zuführung der Spülflüssigkeit ungelöst, ein erster Lösungsvorschlag für diese Aufgabenstellung, kombiniert mit der Drahtführung, ist hingegen enthalten in der schweizerischen Patentschrift 560 574 (BE 16"176) (Ullmann et al.) der Anmelderin. Bei dieser Ausführung wird der Draht wiederum in einer Kerbe geführt, die allerdings nur noch aus nicht leitendem keramischem Material besteht und zur Stromzuführung wird ein verlängerter Kontakt 20 vorgeschlagen. Die Zuführung der Spülflüssigkeit erfolgt über eine abschwenkbare Koaxxalspüleinrichtung mit vorgesetztem Düsenmundstück. Nachteil dieser Ausführung bleibt, dass der Draht nicht voll umfasst werden kann durch die geometrische Führung, dass die Stromzuführung nicht in der gekühlten Zone der Flüssigkeit

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liegt und dass die Zuführung des elektrischen Stromes auch nicht unter Vermeidung von induktiven Wirkungen auf das Werkstück erfolgt.

Der beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die verschiedenen Funktionen in einer einheitlichen Einrichtung und möglichst verfahrensgerecht unter Vermeidung der zitierten Mangel zu kombinieren, ohne Erschwerung für die Bedienung der Anlage zuzulassen, vielmehr dabei gleichzeitig eine symmetrische Belastung der Stromzuführungskontakte zu erzielen und die Vermeidung von induktiven Verlusten zu erreichen.

Ferner soll mit der Erfindung eine vorteilhafte Verknüpfung von folgenden drei Funktionen erreicht werden: "Geometrische Führung, Spülung und Stromzuleitung". Eine solche Kombination bzw. Verknüpfung ist von entscheidender Bedeutung auf das Arbeitsergebnis, weil eine bessere Genauigkeit zum Beispiel erzielt werden kann durch eine stärker gespannte und damit weniger schwingende drahtform!ge bzw. bandförmige Elektrode. Andererseits kann eine sehr stark gespannte Elektrode nicht mehr die zusätzliche Beanspruchung durch die üebernahme einer hohen Stromleitung aufnehmen. Infolge einer intensiven Kühlung der Elektrode innerhalb der Bearbeitungszone, welche durch den Arbeitsspalt definiert ist, kann die Stromleitfähigkeit wieder verbessert werden, da die Tendenz zu einem "Durchbrennen" infolge Kühlwirkung wieder reduziert wird.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Anordnung folgender Bauteile in einem Kopf, welcher Kopf auf zwei Seiten des Werkstücks vorgesehen ist:

- ein Mittel zum Zuführen des Spülmediums ist so am Gehäuse des Kopfes angeordnet, dass das Spülmedium das Innere des Kopfes ausfüllt;

- ein Koaxial-Mittel ist am Gehäuse des Kopfes vorgesehen

und umhüllt die sich in den Arbeitsspalt bewegende Elektrode

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koaxial mit einer Schicht des Spülmediums;

- Führungsmittel sind im Gehäuse des Ropies vorgesehen zum Spannen und geometrischen Führen der Elektrode, welche Führungsmittel infolge gleichmässiger Belastung so an der sich bewegenden Elektrode anliegen, dass an der Oberfläche der Elektrode symmetrisch liegende und gleich lange Berührungslinien entstehen, wobei das Spülmedium die Führungsmittel kühlt;

- Versorgungsinittel erster Art zum Versorgen der Elektrode mit elektrischer Energie, welches Versorgungsmittel vom Spülmedium umgeben und gekühlt ist;

- Versorgungsmittel zweiter Art zum Versorgen des Werkstücks mit elektrischer Energie, welches Versorgungsmittel am Koaxial-Mittel vorgesehen ist und die Fläche des Werkstücks in der Nähe der mit dem Spülmedium umhüllten Elektrode zur elektrischen Kontaktgabe- berührt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Uebersicht über den Aufbau der Arbeitszone bei elektrisch arbeitenden Schneidverfahren;

Fig. 2 erfindungsgemässes Gestaltungsprinzip für eine Drahtführungs-Spül- und Stromzuleit-Einrichtung;

Fig. 3 schematische Darstellung der Anordnung der Impuls-Stromkreise;

Fig. 4 a bis 4f Lösungsalternativen für die geometrische Drahtführung;

Fig. 5 a bis c Lösungen für die Stromzuleitung zu dem zu bearbeitenden Werkstück und zu der draht- oder bandförmigen Elektrode;

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Fig. 6 a bis c Varianten der Gestaltung der Gehäuse— Oeffnung zum Einlegen der Draht- oder Bandelektrode .

Die Fig. 1 zeigt eine Uebersicht über die Bearbeitungszone mit der Draht- oder Bandelektrode 1, die entsprechend der Arbeitsaufgabe durch ein Werkstück 2 hindurchschniedet, das auf der Werkstückspanneinrichtung 3 der nicht gezeichneten Werkzeugmaschine befestigt wird. Der Funkengenerator 4 liefert über die Stromleitung 41a, 41b und 42 die elektrische Energie über die Führungsköpfe 5a, 5b zur Bearbeitungsstelle.

Die Einrichtungen 5a und 5b beinhalten die Kontaktgeber 3OOa, 300b, die Zuführmittel für das Arbeitsmedium 200a, 200b und die geometrischen Führungseinrichtungen 100a, 100b. Die Einrichtungen 5a, 5b selbst sind befestigt an Haltearmen 6a, 6b, die wie der Werkstückträger 3 Bestandteil der nicht gezeichneten mechanischen Baugruppen der Werkzeugmaschine bilden. Ebenfalls nicht gezeichnet ist die Versorgungs- und Aufbereitungseinheit für das Arbeitsmedium 7a, 7b.

In der Fig. 2 ist die Einrichtung 5, die über eine Isolationsschicht 51 an der Trägereinrichtung 6 der Werkzeugmaschine befestigt ist, in ihrer Zuordnung zum bearbeiteten Werkstück mit mehr Einzelheiten dargestellt. Die gesamte Einrichtung 5 kann an dieser Stelle auch so befestigt sein, dass sie während der Bearbeitung zur Orientierung der geometrischen Drahtführung in die Bearbeitungsrichtung gedreht werden kann. Zu diesen Führungsköpfen 5 werden das Arbeitsmedium 7 über die Zufuhr 200, die Drahtelektrode 1 und die elektrischen Energieimpulse über die Leitungen 41 und 42 zugeführt. Das Teil 101, im weiteren als Führung bezeichnet, ist zur genauen geometrischen Führung der Elektrode mit einer bevorzugt V-förmigen Kerbe ausgestattet und innerhalb des Gehäuses 5 justierbar aber starr befestigt. Um die Drahtelektrode 1 in der V-förmigen Führung 101 sicher zu halten, wird ihr gegenüber ein Gegenstück 102 so angeordnet, dass am Umfang der Draht-

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elektrode 1 symmetrisch liegende, gleich lange Berührungslinien entstehen, wodurch gleichzeitig xlie Beanspruchungen an der Drahtoberfläche gleichmässig sind. Das Gegenstück 102 selbst ist innerhalb des Führungskopfgehäuses 5 beweglich gelagert durch die Pührung 103 und kann durch mechanische, elektrische, hydraulische oder pneumatische Mittel 104 gegen die Führung 101 bzw. gegen die Drahtelektrode 1 zugestellt werden. Einzelheiten dazu werden besonders in Verbindung mit Fig. 4 besprochen. Um die Einführung der Drahtelektrode während der Vorbereitung der Werkzheugmaschine vor der eigentlichen Bearbeitung zu erleichtern, können bei der Einrichtung zur Anstellung des Gegenstücks 102 auch Mittel 105 vorgesehen sein, mit denen das Gegenstück 102 so weit von der Führung 101 abgehoben werden kann, dass ein einfaches Einlegen der Drahtelektrode 1 möglich ist. Dazu kann eine in der Andruckeinrichtung 104 enthaltene Vorrichtung dienen oder eine separate Einrichtung 105 z.B. ein Rückstellnocken, der über einen seitlich angebrachten Hebel bedient wird. Dies ist als eines der vielen Varianten in der Fig. 4a gezeigt. Gemäss Figuren 4b und 4c sind an der Führung 101 und am Gegenstück 102 Anphasungen 128, 129 vorgesehen, die das Einlegen der Elektrode 1 vor dem Betrieb erleichtern. Die Elektrode 1 wird entweder von der einen oder anderen Seite eingelegt.

Das Innere der Führungsköpfe 5 ist offen ausgebildet und dient als eine Kammer, in die über die Zuführmittel 200 das Arbeitsmedium bzw. Spülmedium 7 zugeführt wird. Das zugeführte Arbeitsmedium übernimmt damit zunächst die Aufgsbe, alle in der Kammer vorhandenen Einrichtungen zu kühlen, insbesondere auch die Stromanschlüsse 300 und 302. Die Zuführung des Arbeitsmediums erfolgt in so reichlicher Menge, dass die Leckagen, die durch die Austrittsstellen entstehen, ohne weiteres ersetzt werden können und dass aus der Düse 303 die Elektrode 1 herauskommt, welche vom Arbeitsmedium 7 vollkommen umhüllt ist. Die Elektrode ist somit koaxial zum Arbeitsmedium 7. Die Düse 303 besteht aus elektrisch nicht leitendem

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Material. Damit dieser koaxiale Spülstrom aus dem Düsenmundstück möglichst wirksam ist, wird der Anschluss 200 im Gehäuse so geführt, dass er durch die mechanischen Einbauten wenig gestört wird. Er kann so z.B. entgegender Anordnung in der Fig. 2 auch unten in unmittelbarer Nähe der Düse 303 zugeführt werden und die Einsprühung z.B. tangential an das z.B. rund ausgebohrte Gehäuse erfolgen. Die Stromanschlüsse der Leitungen 41 und 42 erfolgen über die Kontaktgeber 300 zur Drahtelektrode 1 und 302 zum Werkstück 2. Es handelt sich in beiden Fällen bevorzugt um Schleifkontakte, die so ausgebildet werden, dass eine möglichst grosse Kontaktfläche zur üebertragung des Stromes zur Verfügung steht. Es können natürlich auch bewegte Kontakteinrichtungen zur Anwendung kommen. Einzelheiten für die konstruktive Ausgestaltung der Elemente für die Stromzuführungen werden in Verbindung mit den Figuren 5a, 5b, 5c besprochen. Beide Kontaktgeber 300, 302 sind am Führungskopf 5 durch Isolationskörper 301 und 303 befestigt und werden so gestaltet, dass die Zuführleitungen und 42 zur Vermeidung von Induktionsverlusten möglichst wenig Metall umschliessen. Der eine Isolationskörper ist als Düse 303 ausgebildet.

Es ist der Nachteil der bisher bekannten Stromzuführungstechnik, dass wie in Fig. 1 gezeigt zwischen den Leitungen 41a, 41b und 42 relativ umfangreiche Metallteile liegen können und dass die Leitungen 41a und 41b auch nicht voneinander getrennt versorgt werden. Dadurch können erhebliche Energieverluste aufgrund der elektrischen Induktionen in die in der Umgebung vorhandenen Metallteile erfolgen. Ausserdem kann eine der Leitungen 41a oder 41b zuviel Strom zugeführt bekommen, wenn auf der anderen eine Kontaktstörung ist. Nach der erfindungsgemässen Ausführung wird dies durch die neue Gestaltung der Kontaktgeber 300 und 302 (Fig. 5a - 5c) sowie durch getrennte Impulszuführung über die Leitungen 41a und 41b (Fig. 3) ausgeschlossen. Gemäss Fig. 3 wird der entladeimpulserzeugende

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Generator 4 so ausgeführt, dass zwei voneinander unabhängig gespeiste Leiterpaare 41a, 42a bzw. 41b, 42b vorhanden sind, so dass entgegen der bisherigen Technik es nicht mehr dazu kommen, kann, dass ein Strömzuführkontakt für den Fall einer Leitungsstörung auf der einen Seite mit entsprechend höherem Strom zur anderen Seite belastet wird, was im allgemeinen zu einer Ueberhitzung der zweiten Stromkontaktstelle und zu einem Reissen der Drahtelektrode führt. Neben der unabhängigen Speisung sind diese beiden Leitungen 41a/ 42a und 41b, 4 2b ausserdem gemeinsam als induktionsarme Kabel bis zum Arbeitskopf geführt und werden dort gemäss dem prinzipiellen Aufbau der Fig. 2 nur in einem sehr geringen Masse aufgespalten. Das letztere erfolgt nur, um über den Kontaktgeber 300 einen Stromkontakt zur Drahtelektrode 1 und über den Kontaktgeber 302 einen-Stromkontakt zum Werkstück 2 zu machen. Der Kontaktgeber 302 wird dabei koaxial ausgeführt und mit der Oberfläche des Werkstückes 2 in Verbindung gebracht, so dass bis zur eigentlichen Entladestelle der Funken im Inneren des vom Draht 1 geschnittenen Schlitzes im Werkstück 2 nur die geringst möglichen induktiven Erwärmungswirkungen auf Metallteile bestehen. Die Fig. 3 zeigt ferner, dass jeder Führungs— kopf 5a, 5b eigene Kontaktgeber 300a, 3OOb, 302a, 302b für die Elektrode 1 und für das Werkstück 2 hat.

Bei der elektrischen Bearbeitung werden, wie im Zusammenhang mit der Fig. 3 erklärt, der Drahtelektrode 1 hochfrequente, elektrische Impulse über die Leitung 41 zugeführt. Die Drahtelektrode 1 selbst wird mit diesen Impulsen zu einer sogenannten "Senderantenne" im Bereich der Drahtzuführung und der Drahtabführung. Um die von der "Senderantenne" 1 ausgehenden Störstrahlungen für hochfrequente Geräte zu eliminieren, kann an der Einlaufseite und Auslaufseite der Drahtelektrode 1 in die Einrichtungen 5a, 5b jeweils ein Tiefpass-Filter angeordnet werden. Vor allem kommt hierfür ein ringförmiges Ferrit-Rohr 400 in Frage, welches in der Fig. 2 dargestellt ist. Zur

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Ableitung der hochfrequenten Störungen kann ferner ein Kondensator zwischen der Drahtelektrode 1 und dem Kopf 5 angeschlossen werden.

In den Figuren 4a bis 4f werden Einzelheiten für die Gestaltung der geometrischen Führung für die Drahtelektrode 1 gezeigt. Fig. 4a zeigt eine bevorzugte Aufbauart, bei der die V-förmig gekerbte Führung 101 einstellbar aber fest durch eine Klemmvorrichtung 113/114 gehalten wird. Das Gegenstück 102 ist drehsicher und parallel verschieblich an einem Blattfederpaar oder Membranpaar 106, 197 durch einen Haltedorn befestigt. Das Blattfederpaar befindet sich in einer Halterung 109, die selbst im Arbeitskopf 5 einstellbar oder in fertigungsbestimmter Lage befestigt ist. Diese Lage muss so gewählt werden, dass im Betrieb auf den Federn 107 und 106 die gewünschte Vorspannung zum Andruck des Gegenstücks 102 aufgebaut ist. Für den Fall der Benutzung von geschlossenen Mambranfedern wird gleichzeitig ein Durchfluss des Arbeitsmediums verhindert.

Um für die Einrichtarbeiten der Maschine die Bereits besprochene Erleichterung für das Einlegen des Drahtes 1 zu haben, wird der Dorn 108 rückseitig z.B. über ein Gewinde mit einem Stift 110 verbunden, der mit Hilfe zum Beispiel eines Nockens 111 durch Betätigung einer seitlich herausgeführten Welle den Rückzug des Gegenstückes 102 bewerkstelligen kann. Umgekehrt kann dieselbe Einrichtung auch herangezogen werden dazu, dem Gegenstück 102 gegenüber der Drahtelektrode 1 bzw. gegenüber der Führung 101 eine gewünschte Anpresswirkung zu erteilen. Die Führung des Drahtes 1 zwischen den beiden Drahtführungselemexiten 101 und 102 erfolgt wie bereits besprochen mittels Linienberührung, die zur Vermeidung unsymmetrischer Beanspruchung der Drahtelektrode 1 für alle Elemente gleich lang und auf gleicher Höhe sein soll. Gestalterisches Merkmal ist weiterhin das an den Einlauf- und Auslaufzonen zur Ver-

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meidung von Beschädigungen der Drahtoberfläche durch die Einlaufkanten entsprechende Einlaufverrundungen und Auslaufverrundungen vorgesehen sind.

Die Figuren 4b und 4c zeigen Aufsichten auf die Führungszone des Drahtes 1 zwischen den Drahtführungselementen 101 und 102. Sie zeigen schexnatisch die Klemmung der Führung 101 zwischen den Bauteilen 113 und 114 und lassen erkennen, dass dieses Teil selbst so gestaltet ist, dass es durch Umlegen mehrfach gebraucht werden kann. Es kann auch mit verschieden grossen Kerben für verschiedene Drahtdurchmesser vorbereitet sein. Je nach Einsatzzweck der elektrisch arbeitenden Schneidanlage kann eine kraftschlüssige Führung des Drahtes durch die Anpresskraft des Gegenstücks 102 gemäss Fig. 4b auf den Draht 1 benutzt werden oder es kann gemäss Fig. 4c eine formschlüssige Führung des Drahtes zur Anwendung kommen, indem dann das Gegenstück 102 gegen die Führung 101 gedrückt wird und eine dreieckförmige Oeffnung zur Drahtführung gebildet wird. Diese Oeffnung kann bei anderer Gestaltung der Kerbe auch eine andere Polygonform haben.

Die Fig. 4d zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit in Seitenansicht und Fig. 4e in Aufsicht zur Lösung der geometrischen Führung des Drahtes innerhalb der Führungsköpfe 5. Die Führung 101 und das Gegenstück 102 werden so ausgebildet, dass auf ihnen z.B. auf Zapfen 119 drehbar in fest zugeordneten Abstand zueinander bevorzugt dreieckförmige Führungsplatten 115, 116, 117, 118 angeordnet sind, die aus einem sehr verschleissfesten Werkstoff hergestellt sind und die durch Drehung mehrfach eingesetzt werden können. Die Anzahl der auf einem Zapfen 119 angebrachten Führungsplatten kann grosser sein als die in den Figuren 4d und 4e gezeichneten zwei Stück. Die Kanten der Ein- und Auslaufseite sind durch Verrunden so gestaltet, dass Beschädigungen auf die Draht-

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elektrode 1 ausgeschlossen sind. Wiederum sind die Kontaktlinien zur zentrierten Drahtelektrode 1 symmetrisch ausgebildet, wobei die beiden sich jeweils gegenüberliegenden auf gleicher Höhe angeordnet sind. Die auf beiden Seiten montierten Platten 115, 116, 117, 118 sind auf den Zapfen 119 so gegeneinander verdreht, dass sich auf beiden S"eiten (101 und 102) jeweils eine V-förmige Kerbe zur Zentrierung des Drahtes bildet. Das Gegenstück 102 ist ähnlich der in Fig. 4a beschriebenen Lösung in einem Halterteil 109 verdrehsicher aber verstellbar gelagert. In diesem Fall durch zwei Führungsbohrungen für die mit dem Gegenstück 102 fest verbundenen Zapfen 120 und 121. Durch den Gewindezapfen 122 kann die Verstellung des Teils 102 entweder in starrer Verknüpfung erfolgen oder wie gezeigt über eine Andruckfeder, je nachdem ob eine formschlüssige oder eine kraftschlüssige Führung des Drahtes in den sich ausbildenden V-förmigen Kerben angestrebt wird. Eine ebenfalls vorsehbare Einrichtung zum Oeffnen der Drahtführungszone für das Einlegen des Drahtes ist in diesem Falle nicht skizziert worden.

Eine weitere Ausführungsform der Führungsmittel 101, 102 ist die Kombination der V-förmigen Führung 101 (Figuren 4a, 4b, 4c) und der Führungsplatten 117, 118 (Figuren 4d, 4e) als Gegenstück 102. Bei dieser Variante liegen die geometrischen Führungsmittel an vier Stellen an der Oberfläche der Elektrode 1 an.

In fig. 4f ist eine weitere mögliche Ausführungsart für die geometrische Führung des Drahtes skizziert, die bevorzugt dann Anwendung finden kann, wenn auf das leichte Einlegen und die dann immer vorausgesetzte Teilung der Führungseinrichtungen verzichtet werden kann, z.B. bei Vorhandensein einer automatischen Einfädelungsvorrichtung, wie sie in der CH-PS 559 599 (BE 15*923) beschrieben ist. Der Tragkörper ist ein ringförmiger mit Bund versehener Einsatz, der in dem

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Führungskopf 5 entsprechend einmontiert wird. Im Innern des Teils.123 befindet sich ein Führungsröhrchen 124, in dem die Drahtelektrode 1 geführt wird. Das Röhrchen ist in dem Tragkörper 123. radial und axial gehalten und durch die Dicht-, elemente 125 (z.B. übliche O-Ringe) gegen einen Verlust von Druckmedium 126 abgedichtet. Dieses Druckmedium 126 befindet sich in einer ringförmigen Kammer _r die ebenfalls in dem Tragkörper 12 3 um das. eingesetzte Röhrchen herum angeordnet ist und die" durch eine Spanneinrichtung, z.B. mit einer Schraube 127 gespannt werden kann. Durch den ringförmig um das Röhrchen 124 aufgebrachten Druck wird dieses radial so geschrumpft, dass eine spielfreie und sehr präzise Führung um die Drahtelektrode 1 gebildet wird. Ein Nebenvorzug dieser Anordnung ist die. Möglichkeit, den Draht in diesem Führungssystem bei weiterer Erhöhung des Drucks auch zu klemmen, was zum Beispiel dazu dienen kann, durch eine geregelte Verstellung eines: Pührungskopfes in der Drahtlaufrichtung Bohrbearbei— tungen mit derselben Anlage durchführen zu können. Statt der beschriebenen hydraulischen Kräfte können auch mechanische Mittel benutzt werden, z.B. Federkräfte oder schräggestellte Nadeln, um die entsprechenden Schrumpfkräfte auf das Röhrchen auszuüben.

Das in den beschriebenen Lösungen enthaltene Prinzip der segmentförmigen oder ringförmigen Führung des Drahtes, kann selbstverständlich mechanisch auch mit anderen Mitteln nachgebildet werden, indem z.B. Rollen mit zur Drahtführungsrichtung senkrechten oder parallelen Lagerachse benutzt werden oder indem auch Kugeln benutzt werden, die die dreipunktförmige Anlage gemäss des Führungsprinzipes von Fig. 4c nachbilden. Es können ferner auch hydrodynamische Lagerungseffekte oder Flüssigkeitsmagnete für die Bildung der Zentrierung herangezogen werden.

In Fig. 5a ist ein Lösungsbeispiel für die Gestaltung der Stromzuführung 300 zur Elektrode 1 gemäss Fig. 2 in einer

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Aufsicht dargestellt. In dem Isolierkörper 3 01 befindet sich eine Einsatzbuchse 304, in der ein verdrehgesicherter Zapfen 305 gelagert ist und durch die Schraube 306 axial angezogen werden kann. Auf diesem Zapfen 305 wird von der Leitung 41 der Strom zugeführt. Im Innern des Führungskopfes 5 trägt der Zapfen 305 eine Halterung 307, die gabelförmig ausgebildet ist zur Aufnahme von zwei zylindrischen Kontaktstiften 308, deren Achsen sich kreuzen und senkrecht zur Drahtrichtung liegen. Es versteht sich von selbst, dass die Zylinderstifte 308 aus einem gut leitenden Material hergestellt sein müssen, das gleichzeitig gegenüber der Reibung mit der Drahtelektrode 1 verschleissfest ausgebildet ist. Eventuell unvermeidbarer Verschleiss kann durch Drehen und axiales Verschieben der Stifte ausgeglichen werden. In der wiederum V-förmigen Kerbe, die durch die beiden Stifte 308 gebildet wird, wird der Draht gegenüber der eigentlichen geometrischen Führung vorzentriert und findet gleichzeitig zwei Anlageflächen zur Stromübertragung. Konstruktiv wird der Durchmesser der Stifte möglichst gross ausgebildet, damit eine möglichst breite Kontaktfläche gebildet wird und der Flächenanpressdruck nicht so hoch sein muss. Zur Erreichung des besseren Kontakteffektes kann die Anordnung der gekreuzten Rollen auch in eine leichte Schräglage gegenüber der Drahtachse verstellt werden oder es kann statt der zylindrischen Stifte mit z.B. elliptischen Körpern gearbeitet werden.

Die Fig. 5b zeigt in Schnittdarstellung ein Ausführungsbei-. spiel der Stromzuführung zum Werkstück 2 gemäss Fig. 2. Die aus elektrisch isolierendem Material bestehende Düse 303, welche am unteren Ende des Führungskopfs 5 angeordnet ist, leitet das Arbeitsmedium bzw. Spülmedium 7 koaxial zur Elektrode 1 in Richtung Werkstück 2. Die Elektrode 1 ist vom Arbeitsmedium 7 wie mit einem Mantel umhüllt. Die Düse 303 hat eine Ringnut, mittels welcher die Düse in einen Schlitz des Führungskopfs 5 eingeschoben und in die Achse der Elektro-

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de 1 zentriert wird. Die Stromleitung 42 ist mittels des Stromkontaktes 312 an einem elektrisch leitenden Ringkörper 309 befestigt. Dieser Ringkörper 309 ist gemäss Fig. 5b auf die elektrisch isolierende Düse 303 geschoben und mittels der Schraube 310 befestigt. Der Ringkörper 309 kann höhenverstellbar auf die Düse 303 geschoben werden. An seinem äusseren Umfang besitzt dieser Ringkörper 309 eine konusförmige Andrehung mit zylindrischem Vorsatz, auf den eine torusförmige (ringförmige) Schraubenfeder 311 aufgeschoben wird, die durch die Konuswirkung kontaktgebend an dem Werkstück 2 anliegt und bei Veränderung von dessen Höhenlage ausgleichend wirken kann. Natürlich kann der konische Teil zur Aufnahme der torusförmigen Feder auch innen ausgearbeitet sein.

Die Fig. 5c zeigt in Schnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Stromzuführung zum Werkstück 2. Der verschiebliche, ringförmige Körper 309 kann auch mit einer Anzahl zu seiner Verschiebungsrichtung paralleler Bohrungen versehen werden, in denen eine Anzahl üblicher Schleifkontakte 313 geführt werden, die durch axiale Federn 314 gegen das Werkstück 2 zur Kontaktgabe gepresst werden. Die Gestaltung des Innenraumes, sowohl der isolierenden Düse 303 wie auch des Ringkörpers 309 wird jeweils so durchgeführt, dass sich eine Spüldüse bildet, die möglichst laminar das zugeführte Arbeitsmedium 7 als koaxialen Spülstrahl um die im Zentrum der Einrichtung 5 laufende Drahtelektrode 1 bildet und diesen Spülstrahl in die Bearbeitungszone fördert.

Es sei an dieser Stelle nocheinmal betont, dass die Zuführkontakte 300 und 302 (Figuren 2, 3, 5a, 5b) räumlich möglichst dicht einander zugeordnet sein sollen, damit in der entstehenden Kabelschleife keine Induktion auf Metallteile möglich ist. Durch diese Bedingung muss natürlich in den räumlichen Abmessungen der entsprechenden Konstruktionsteile ein Kompromiss gegenüber den Wünschen einfacher Bauart eingegangen werden.

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In den Figuren 6a bis 6c werden drei mögliche Varianten für die Gestaltung des Führungskopfes 5 dargestellt, so dass die Elektrode 1 vor dem Betrieb in die Bauelemente des Führungskopfes 5 einfach eingelegt werden kann. Es sind die Aufsichten gezeichnet, wo in dem Strichlinienkreuz jeweils die senkrecht verlaufende Drahtelektrode 1 sich befindet. In der Fig. 6a ist eine Lösungsvariante dargestellt, bei der der rechte Teil 52 des Führungskopfes 5 um eine Achse 53 schwenkbar gelagert ist, so dass er nach elastischem Auslenken des Halters 54 zur Seite gedreht werden kann, um freien Zugang zum Einlegen des Drahtes zu erhalten. In der Ausführungsvariante gemäss Fig. 6b wird ein U-förmiger Deckel 55, der durch einen schwenkbaren Klemmhebel 56 am Gehäuse 5 dichtend angedrückt wird, nach Entfernung dieses Hebels abnehmbar, um die Zugänglichkeit zur Drahtführungszone zu gewährleisten. Eine ähnliche Deckelkonstruktion kann im Prinzip an jeder freien Seite des Führungskopfes 5 angeordnet sein. Eine Untervariante für die Lösung mit Deckel ist in Fig. 6c enthalten, wo der Schwenkhebel 57 den vorher-blockierten Deckel 58 so freigibt, dass dieser ungehindert nach links geschoben werden kann, um den Zugang zur Drahtführungsstelle zu gewährleisten.

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e'e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

.1 Einrichtung für elektrisch abtragende Bearbeitungsmaschinen, ^*-—·^ wobei die Einrichtung eine bandförmige oder drahtförmige Elektrode, welche in Richtung der Elektrodenachse bewegt wird, spannt, geometrisch führt, mit elektrischer Energie versorgt und einen mit Spülmedium angereicherten Arbeitsspalt zwischen der Elektrode und einem Werkstück spült, gekennzeichnet durch die Anordnung folgender Bauteile in einem Kopf (5a, 5b), welcher Kopf auf zwei Seiten des Werkstücks (2) vorgesehen ist:

- ein Mittel (200) zum Zuführen des Spülmediums (7) ist so am Gehäuse des Kopfes (5a, 5b) angeordnet, dass das Spülmedium das Innere des Kopfes ausfüllt;

- ein Koaxial-Mittel (303) ist am Gehäuse des Kopfes (5a, 5b) vorgesehen und umhüllt die sich in den Arbeitsspalt bewegende Elektrode (1) koaxial mit einer Schicht des Spülmediums (7) ;

- Führungsmittel (101, 102) sind im Gehäuse des Kopfes (5a, 5b) vorgesehen zum Spannen und geometrischen Führen der Elektrode (1), welche Führungsmittel infolge gleichmässiger Belastung so an der sich bewegenden Elektrode anliegen, dass an der Oberfläche der Elektrode (1) symmetrisch liegende und gleich lange Berührungslinien entstehen, wobei das Spülmedium (7) die Führungsmittel (101, 102) kühlt;

- Versorgungsmittel (300) erster Art zum Versorgen der Elektrode (1) mit elektrischer Energie, welches Versorgungsmittel vom Spülmedium (7) umgeben und gekühlt ist;

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ORSGSNAL INSPECTED

- Versorgungsmittel (302) zweiter Art zum Versorgen des Werkstücks (2) mit elektrischer Energie, welches Versorgungsmittel am Koaxial-Mittel (303) vorgesehen ist und die Fläche des Werkstücks (2) in der Nähe der mit dem Spülmedium (7) umhüllten Elektrode (1) zur elektrischen Kontaktgabe berührt.
2. Einrichtung naph Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (200) zum Zuführen des Spül- oder Arbeitsmediums

(7) ein am Gehäuse des Kopfes (5a, 5b) angebrachter Stutzen ist, der das Medium (7) senkrecht oder tangential in den Kopf einströmen lässt (Fig. 2).
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaxial-Mittel (303) als Düse ausgebildet ist, durch welche die mit einer Schicht des Spül- oder Arbeitsmediums (7) lückenlos umhüllte Elektrode (1) austritt (Fig. 3 , 5b, 5c).
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das innerhalb des Kopfes (5a, 5b) angeordnete Führungsmittel aus einer Führungskerbe (101) und einem Gegenstück (102) besteht, wobei die beiden Bauteile (101, 102) die Elektrode (1) an mindestens drei Stellen berühren, so dass symmetrische und gleichlange Berührungslinien auf der Oberfläche der sich in ihrer Achsrichtung bewegenden Elektrode (1) ergeben (Fig. 4a, 4b, 4c).
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenstück (102) durch die Kraft von Federn oder Membranen (106, 107) die Elektrode (1) an die Führungskerbe andrückt (Fig. 4a, 4b, 4c).

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6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenstück(102) durch eine Rückstellvorrichtung (108, 110, 111, 113) von der führungkerbe (101) entfernt wird zum Einlegen der Elektrode (1) in das Führungsmittel (Fig.4a, 4b, 4c).
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellvorrichtung aus einem am Gegenstück (102) befestigten Dorn (108), einem Stift (110), einem Nocken (111) besteht und durch die Drehung einer Welle (112) das Gegenstück (102) gegen die Kraft der Feder oder Membranen (101, 102) von der Führungskerbe (101) entfernt (Fig. 4a).
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das innerhalb des Kopfes (5a, 5b) angeordnete Führungsmittel aus einer Führung (101) und einem Gegenstück (102) besteht, wobei die Führung und das Gegenstück je einen Zapfen (119) enthalten, auf denen dreieckförmige Führungsplatten (115, 116, 117, 118) drehbar und übereinander so angeordnet sind, dass die sich gegenüberliegenden Führungsplatten (115, 118; 116, 117) auf gleicher Höhe liegen_r welche Führungsplatten die Elektrode (1) an vier Stellen berühren, so dass symmetrische und gleichlange Berührungslinien auf der Oberfläche der sich in ihrer Achsrichtung bewegenden Elektrode (1) ergeben (Fig.. 4d, 4e) ♦
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das die einen Führungsplatten (117, 118) tragende Gegen-" stück (102) durch die Kraft einer Feder und mittels eines Gewindezapfens (122) gegen die Elektrode (1) gedrückt wird (Fig. 4d, 4e).

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10» Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenstück (102) mittels einer Rückstellanordnung (120, 121, 122) von der Führung (101) entfernt wird zum Einlegen der Elektrode (1) zwischen die auf ihren Zapfen (119) drehbar gelagerten Führungsplatten (115, 116, 117, 118) .
11. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, das-s eine V-förmige Führung (101) und das Gegenstück (102) mit den Führungsplatten (117, 118) die Elektrode (1) an vier Stellen berühren, so dass symmetrische und gleichlange Berührungslinien auf der Oberfläche der sich in ihrer Achsrichtung bewegenden Elektrode ergeben(Fig. 4a, 4b_r 4c, 4d, 4e).
12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das im Kopf (5a, 5b) vorgesehene Führungsmittel aus einem die Elektrode (1) umhüllenden Rohr (124) besteht, welches durch eine auf seine Oberfläche wirkende Kraft eine spielfreie und präzise Führung der Elektrode ergibt (Fig. 4f).
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckmedium (126), welches mittels eines Organs (T27) komprimierbar ist, auf die Oberfläche des Rohrs (124) einwirkt (Fig. 4f).
14. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Oberfläche des Rohrs (124) einwirkende Kraft mechanisch oder hydraulisch ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungsmittel (300) erster Art, welches die

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Elektrode (1) mit elektrischer Energie versorgt, mindestens zwei zur Bewegungsrichtung der Elektrode senkrecht liegende und zueinander gekreuzt angeordnete Kontaktstifte (308) enthält, welche Kontaktstifte mit der Zuleitung (41) aus dem elektrischen Generator (4) verbunden sind und mindestens zwei Kontaktstellen mit der Elektrode (1) aufweisen (Fig. 5a)
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstifte (308) zur Achse der Elektrode (1) senkrecht angeordnet sind.
17. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstifte (308) eine Schräglage zur Achse der Elektrode (1) haben.
18. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungsmittel (302) zweiter Art zur Versorgung des Werkstücks (2) mit elektrischer Energie als eine ringförmige Feder (311) ausgebildet ist und auf das als Düse geformte Koaxial-Mittel (303) aufgesetzt ist, so dass die Feder (311) zur elektrischen Kontaktgabe die Oberfläche des Werkstücks (2) ringförmig berührt (Fig. 5b).
19. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungsmittel (302) zweiter Art zum Versorgen des Werkstücks (2) mit elektrischer Energie'Stifte (313) enthält, die in einem elektrisch leitenden Körper (309) untergebracht sind und durch Federkraft (314) auf die Oberfläche des Werkstücks (2) drücken, wobei der Körper (309) an dem als Düse ausgebildeten Koaxial-Mittel (303) angeordnet ist (Fig. 5c).

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20. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (5) an seiner einen Seite einen Deckel (52, 55, 58) aufweist, der durch eine Verriegelung (54, 56, 57) befestigt ist, wobei nach Oeffnen des Deckels das Innere des Kopfes (5) zugänglich ist zum Einlegen der Elektrode (1) in die Bauteile des Kopfes bevor die elektrische Bearbeitung beginnt (Fig. 6a, 6b, 6c).
21. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Kopf (5a, 5b) ein Tiefpass-Filter (400) vorgesehen ist, der die elektromagnetischen, hochfrequenten Schwingungen, die von der Elektrode (1) abstrahlen, eliminiert (Fig. 2).

11.11.76
Gp/rg/lf

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