DE2748454A1

DE2748454A1 - Verfahren und vorrichtung zur erosiven funkenbearbeitung

Info

Publication number: DE2748454A1
Application number: DE19772748454
Authority: DE
Inventors: Jean Pfau; Alain Wavre
Original assignee: Ateliers des Charmilles SA
Current assignee: Ateliers des Charmilles SA
Priority date: 1976-11-19
Filing date: 1977-10-28
Publication date: 1978-05-24
Also published as: CH605017A5; JPS5364638A; GB1590640A

Description

Dipl.-lng. Dr. rer. pol. Hainz Agular

Patentanwalt 8 München 2, Qeroltstr. 3Θ

ADC-O 28.Oktober 1977

DES CHARMILLES S.A., Genf, Schweiz

Verfahren und Vorrichtung zur erosiven Funkenbearbeitung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur erosiven Funkenbearbeitung einer Werkstückelektrode mittels einer zwischen zwei Führungsvorrichtungen zugeführten Drahtelektrode, wobei die relative Bewegung dieser Elektroden so gesteuert wird, daß einer Schnittbahn vorbestimmter Form gefolgt wird.

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Wenn diese Bahn eine starke Krümmung hat, ist eine merkliche Abweichung der Bahn, die auf dem Werkstück ausgeführt worden ist, von der Schnittbahn, die erhalten werden soll, feststellbar« Dieser Bearbeitungsfehler beruht großtentils auf der Resultierenden der Kräfte, die auf den Draht im Lauf der Funkenbildung wirkt und erzeugt eine Verschiebung seiner Position mit Bezug auf die Lage seiner Führungen. Diese Verschiebung liegt beispielsweise in der Größenordnung von 4-/1OO mm für eine Werkstückhöhe von 70 mm. Ein in der deutschen Patentanmeldung P 26 35766.4 beschriebenes Verfahren ermöglicht eine teilweise Korrektur dieses Bearbeitungsfehlers und besteht darin, daß Änderung der Bearbeitungsgeschwindigkeit als Funktion der Bahnkrümmung erfolgt. Dieses Verfahren hat Jedoch den Nachteil, die Bearbeitung in den Teilen der Schnittbahn mit starker Krümmung zu verlangsamen.

Ein anderes Verfahren, das in der DOS 2 502 288 beschrieben ist, besteht darin, in dem Draht einen Hilfsstrom fließen zu lassen, dessen magnetische Wirkung zwischen dem Draht und dem Werkstück eine Kraft ausübt, die der von den eroeiven Entladungen erzeugten Kraft entgegengesetzt ist· Dieses Verfahren kann in der Praxis nicht auf Drähte kleiner Abmessungen angewandt werden, weil die Hohe dieses Hilfsstromes zu groß ist, um den Durchgang eines ausreichenden erosiven Stromes in dem Draht zuzulassen«

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Aufgabe der Erfindung ist es, die Mangel der vorgenannten Verfahren praktisch zu beseitigen und eine Schnittbahn zu gewährleisten, die konform zu der Bahn ist, die durch die Programmierungsvorrichtungen festgelegt worden ist, ohne die Bearbeitungsgeschwindigkeit oder den in dem Draht zulässigen Strom zu verringern.

Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß mit Bezug auf die Werkstückelektrode wenigstens eine der Piihrungsvorrichtungen der Drahtelektrode gemäß einer Bahn, die dadurch erhalten wird, daß jeder Punkt der Schnittbahn, die erhalten werden soll, im Bearbeitungssinn um eine vorbestimmte Strecke oder Distanz in einer Richtung verschoben wird, welche die Tangente in diesem Punkt zu dieser Schnittbahn bildet·

Die Erfindung kann auch gut auf Maschinen mit numerischer Steuerung wie Kopiermaschinen angewandt werden.

Die Zeichnung stellt schematisch und beispielsweise zwei Ausführungsformen der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung dar. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild der Steuerschaltung zur relativen Verschiebung der Elektroden für beide erwähnten Ausführungsformen;

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Fig. 2 ein Diagramm, welches das Prinzip der Korrektur eines Punktes der Schnittbahn veranschaulicht;

Fig. 5 eine Schnittansicht der Führungsvorrichtung des Drahtes;

Fig. 4 ein Diagramm, das die Arbeitsweise der Vorrichtung der Fig. 3 veranschaulicht; und

Fig· 5 eine Anwendung der Erfindung in einem besonderen Bearbeitungsfall·

Fig« 1 zeigt das vereinfachte Schema der Steuerung der relativen Bewegungen der Drahtelektrode 1 und der Werkstückelektrode 2 im Fall einer Maschine mit numerischer Steuerung und schrittweisem Vorschub der relativen Verschiebung dieser Elektroden.

Die gespeicherten Informationen, welche die gewünschte Schnittbahn definieren, werden von einer Leitung und einem Verteiler M- geliefert· Dieser steuert drei Interpolationsschaltungen, von denen die Schaltung 5 für die linearen Korrekturen, die Schaltung 6 für die kreisförmigen Korrekturen und die dritte Schaltung 7 für die Steuerung der Vinkelposition der Vorrichtung 8 dienen, die dazu bestimmt ist, die Lage der Drahtelektrode 1 mit Bezug auf die Stellung zu exzentrieren, die von der Drehachse dieser Vorrichtung programmiert ist· Die Impulse zur Steuerung des

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Portschreitens der Bearbeitung werden von den Interpolationsschaltungen 5 und 6 an Schrittmotore 9 und 10 geliefert, welche die Lage der Drahtelektrode 1 und der Werkstückelektrode 2 gemäß zwei Koordinatenachsen entsprechend einstellen· Die Bearbeitungsimpulse werden zwischen die Klemmen a und b von einem nicht dargestellten Generator angelegt.

Die Vorrichtung 8, die ihrerseits von den Interpolationsschaltungen 6 und 7 gesteuert wird, wird verwendet, um dem bearbeiteten Werkstück einen Brustwinkel zu geben und/oder die Bahn der Drahtelektrode mit Bezug auf die programmierte Bahn zu verschieben.

Die drei Schaltungen 5» 6 und 7 liefern die Positionsinformation der Elektroden mit einem Takt, der als Punktion der Funkenbildungsbedingungen mittels Impulsen mit variabler Frequenz gesteuert wird, die von dem Generator 11 geliefert werden. Dieser wird von der Leitung 12 mit Impulsen fester Frequenz gespeist, die mittels des Signals 13 moduliert wird, das von der Erkennungs- oder Gleichrichtungsschaltung 14 als Funktion der Funkenbildungsbedingungen erzeugt wird, die zwischen der Drahtelektrode 1 und der Werkstückelektrode 2 herrschen«

In einer ersten Ausführungsform wird die korrigierte Bahn der relativen Bewegung der Elektroden direkt

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von den Interpolati ons schaltungen 5 und 6 gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren erzeugt, und die Schaltung 7 wird verwendet, um die Position der oberen Führung zu steuern und in an sich bekannter Veise einen Brustwinkel zu realisieren, der auf der gesamten bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks bestimmt ist·

In einer weiten Ausführungsform steuern die Schaltungen 5 und 6 die relative Verschiebung der Elektroden gemäß der Schnittbahn, die erhalten werden soll, und die Korrektur dieser Bahn erfolgt mittels der in Fig·3 dargestellten Vorrichtung, deren Hotore von dem von der Schaltung 7 erzeugten Signal gesteuert werden«

Fig. 2 zeigt das Prinzip für die Korrektur der programmierten Bahn, die erhalten werden soll« Venn sich der Draht an dem Punkt A der Bahn 15, die programmiert worden ist, befindet, sind die Führungsvorrichtungen des Drahtes in der Position B, wobei die Verschiebung d zwischen der tatsächlichen Position des Drahtes und der seiner Führungen vorausgesetzt ist und diese Verschiebung durch die auf den Draht wirkenden Kräfte bedingt ist. Infolgedessen muß die programmierte Position des Drahtes in jedem Punkt der Bahn 15 um eine Strecke oder Distanz d in einer ßichtung A B versohoben werden, die in A diese Bahn tangiert· Venn diese Tangente einen Vinkel? mit der einen der Koordinatenachsen bildet, wird die Korrektur gemäß

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den zwei Koordinatenachsen im Punkt A der Bahn 15 entsprechend Werte haben, die dem Cosinus und dem Sinus dieses Winkels proportional sind.

In einer ersten Ausführungsform werden diese Korrekturen von den Schaltungen 5 und 6 der Fig· 1 durchgeführt.

In der zweiten Ausführungsform erfolgt die Korrektur der Position des Drahtes durch die Führungsvorrichtungen des Drahtes, die in Fig. 3 gezeigt ist. Diese zwei Führungsvorrichtungen haben miteinanderverbundene Stützen 16 bzw· 16a und werden durch den Motor 9 der Fig. 1 verschoben. Auf jeder dieser Stützen ist eine bewegliche Platte 17 bzw. 18 angeordnet, die sich auf der Stütze um eine Achse 19 mittels Kugellager 20 bzw. 21 dreht. Ein beweglicher Schlitten 22 bzw. 23, der die Führungsflächen 24 bzw. 25 des Drahtes aufweist, wird derart betätigt, daß er radial auf der Platte gleitet, so daß er mit Bezug auf die Achse 19 eine Lage einnimmt, die mit einer Mikrometerschraube 26 bzw· 27 und Rückzugfedern 28 bzw. 29 eingestellt wird* Der Abstand d zwischen der Drahtachse und der Drehachse 19 der Platten 17 und 18 wird beispielsweise als Funktion der mittleren Verformung des Drahtes mit Bezug auf die Höhe des zu bearbeitenden Werkstücks 2 gewählt. Jede der Platten 17 und 18 wird mit Drehung durch Zahnräder 30 und 31 bzw· 32 und 33 verschoben, die von den Motoren 34 und 35 angetrieben werden«

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Fig, 4 zeigt die verschiedenen Winkelpositionen, die von den Platten 17 und 18 eingenommen werden, wenn die Bahn auf die Form 36 programmiert ist· Im Punkt A^ verläuft die Bahn 36 aus einer linearen in eine krummlinige Form, und die Drahtführung nimmt für diesen Punkt die Position B. ein, die sich in der Fluchtlinie des geradlinigen Teiles der Bahn 36 befindet, wobei der Abstand A^ B^ gleich der Verschiebung d des Drahtes mit Bezug auf seine Führungen im Laufe der Funkenbearbeitung ist.

Für die Punkte Ag, A, und A^ dieser Bahn nimmt die Drahtführung nacheinander die Positionen B₂, B. und B^ in Richtungen ein, die tangential zu der Bahn 36 in diesen Punkten verlaufen, so daß die Drehung der Führungsvorrichtungen des Drahtes um ihre Achsen erfolgt« Diese Vorrichtungen werden somit gezwungen, einer korrigierten Bahn 37 zu folgen, die sich von der programmierten Bahn 36 unterscheidet·

Im besonderen Fall eines spitzen Winkels der Bahn 36 bewirken die Führungsvorrichtungen eine schnelle Drehung mit demselben Wert· Die Steuerung der Winkelstellung der Führungsvorrichtungen des Drahtes wird von der Schaltung 7 der Fig. 1 gleichzeitig mit der Steuerung der Position der Drehachse dieser Vorrichtungen programmiert· In diesem Fall ist eine einzige Information, die von der numerischen Steuerung der Maschine ausgeht, erforderlich, um die notwendige Korrektur der programmierten Bahn zu bewirken«

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Fig. 5 zeigt, wie die Erfindung in dem Fall angewandt werden kann, in dem die bearbeitete Oberfläche des Werkstücks einen bestimmten Brustwinkel aufweisen muß. Die Kurve 38 stellt die programmierte Bearbeitungsbann dar.Die untere Führungsvorrichtung der Drahtelektrode nimmt dann die Position B^. im Punkt A^. der Bahn 38 ein. Um den gewünschten Brustwinkel zu erhalten, nimmt die obere Führungsvorrichtung der Drahtelektrode eine Position B,. in einer Richtung ein, die senkrecht zu der Tangente zur Bahn im Punkt AJl ist, derart, daß sich die Ebene, in der sich der verformte Draht befindet, in A^. tangential zu der Bahn 38 und in A^ tangential zu der Bahn 39 erstreckt, die parallel zu der Bahn 38 verläuft. Der Abstand, der diese zwei Bahnen trennt, wird dann gleich dem Abstand, der die zwei Führungsvorrichtungen des Drahtes trennt, und wird einen Wert haben, der von dem Brustwinkel abhängt.

Die Position B^ der oberen Führungsvorrichtung der Drahtelektrode mit Bezug auf den Punkt A^ der Bahn wird durch eine erste Verschiebung A^. B^ mit demselben Wert und in derselben Richtung wie die untere Führungsvorrichtung erhalten, zu der eine zweite Verschiebung B. B~ in einer zu der vorgenannten Sichtung senkrechten Richtung hinzugefügt wird, wobei der Wert der zweiten Verschiebung als Funktion des Brustwinkels gewählt wird«

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Claims

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8 München 2, Geroltstr. 3Θ

ADC-O 28.Oktober 1977

Patentansprüche

Verfahren zur erosiven Funkenbearbeitung einer Werkstückelektrode mittels einer zwischen zwei Führungsvorrichtungen zugeführten Drahtelektrode, wobei die relative Bewegung dieser Elektroden so gesteuert wird, daß einer Schnittbahn vorbestimmter Form gefolgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit Bezug auf die Verkstückelektrode wenigstens eine der Führungsvorrichtungen der Drahtelektrode gemäß einer Bahn, die dadurch erhalten wird, daß jeder Punkt der Schnittbahn, die erhalten werden soll, im Bearbeitungssinn um eine vorbestimmte Strecke oder

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2/UU S

Distanz in einer Richtung verschoben wird, welche die Tangente in diesem Punkt zu dieser Schnittbahn bildet.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus Mitteln zum Steuern der relativen Verschiebung der Führungsvorrichtungen der Drahtelektrode und der Werkstückelektrode gemäß der Schnittbahn, die erhalten werden soll, gekennzeichnet durch Mittel (7) zum Bestimmen der Richtung der Tangente in jedem Punkt der genannten Bahn und Mittel (8, 34-, 35)» um in jedem der Punkte die Position von wenigstens einer der Führungsvorrichtungen der Drahtelektrode mit Bezug auf die Werkstückelektrode um eine Strecke oder Distanz zu korrigieren, die in der genannten Richtung und in dem Bearbeitungssinn vorbestimmt ist,
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel (5> 6), um den Winkel zu berechnen, der die Tangente in jedem Punkt der genannten Bahn mit einer der Koordinatenachsen bildet, und Mittel (9, 10), um jeden Punkt dieser Bahn um eine Strecke zu verschieben, die wie Koordinaten mit Bezug auf diesen Punkt Werte haben, die dem Sinus bzw. Cosinus dieses Winkels proportional sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bestehend aus Mitteln, um wenigstens eine der zwei Führungsvorrichtungen der Drahtelektrode sich um eine zu der Drahtelektrode
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parallele Achse drehen zu lassen, gekennzeichnet durch Mittel (24 bis 29), um diese Puhrungsvorrichtung mit der genannten von dieser Achse vorbestimmten Distanz (d) zu plazieren, und Mittel (34, 35)» um diese Vorrichtung mit Bezug auf diese Achse in der genannten Sichtung in jedem Punkt der genannten Bahn auszurichten«
5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Führungsvorrichtung der Drahtelektrode einesteils in der genannten Richtung um eine vorbestimmte erste Distanz und andernteils in einer zu der vorgenannten Richtung senkrechten Richtung um eine vorbestimmte zweite Distanz verschoben wird, die sich von der ersten Distanz unterscheidet (Fig. 5).
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