DE2914368A1

DE2914368A1 - Verfahren zur bearbeitung eines elektrodenteils mittels eines elektrodenwerkzeugs durch funkenerosion und einrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2914368A1
Application number: DE19792914368
Authority: DE
Inventors: Roger Delpretti
Original assignee: Ateliers des Charmilles SA
Current assignee: Ateliers des Charmilles SA
Priority date: 1978-04-10
Filing date: 1979-04-09
Publication date: 1979-10-18
Also published as: US4262185A; CH620851A5; JPS54145098A; DE2914368C2; FR2422477A1; GB2019055B; GB2019055A; FR2422477B1

Description

Patentanwälte DirL.-lNc H'. Yeicxmaun, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

_SPMY dr.ing.h.liska 2914368

8000 MÜNCHEN 86, DEN .'-'. ·^Γ' ';"; -YV:

Case 12 100 postfach 860820

MOHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

ATELIERS DES CHARMILLES S.A. 109, rue de Lyon, Genf/Schweiz

Verfahren zur Bearbeitung eines Elektrodenteils mittels eines Elektrodenwerkzeugs durch Funkenerosion und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerschneiden, Zuschneiden oder Ausschneiden eines Elektrodenteils durch Funken- bzw. Elektroerosion (hierfür wird in der Beschreibung und in den Ansprüchen zusammenfassend der Begriff "Funkenerosion" verwendet) mittels eines Elektrodenwerkzeugs in Form eines Drahts, und eine Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens; hierin werden zwischen diesen Elektroden aufeinanderfolgende Entladungen erzeugt, diese Elektroden werden in Bezug aufeinander gemäß einer programmierten Schnittbahn bewegt, und der Draht wird in Längsrichtung in der Verarbeitungszone bewegt, indem man ihn zwischen zwei Führungsarmen einer bestimmten Zugkraft aussetzt.

In allen Maschinen zur Bearbeitung mittels Funkenerosion wird die Vorschubgeschwindigkeit in der Weise eingestellt bzw. -geregelt, daß man einen bestimmten Abstand der Funkenerosion zwischen dem Draht und dem Teil aufrechterhält. Jedoch sind die Leistungen der Maschine, insofern als die Genauigkeit und die Geschwindigkeit der Bearbeitung betroffen sind, durch die mechanischen und thermischen Belastungen beschränkt, welche der Draht aushalten kann. Der auf den Draht ausgeübte Zug beeinflußt seine Position zwischen den Führungsarmen und infolgedessen die Genauigkeit der Bearbeitung, insbesondere während Änderungen der Richtung der Bahn und der Maximalgeschwindigkeit des Schnitts, und zwar in Abhängigkeit von dem Strom, den der Draht ohne Gefahr des Bruchs bzw. des Zerreißens aushalten kann. Es ist infolgedessen wichtig, den physischen bzw. physikalischen Zustand des Drahts in jedem Augenblick mit Genauigkeit zu kontrollieren, derart, daß man einen Strom in dem Draht fließen läßt, der mit dem auf den Draht ausgeübten Zug verträglich ist, oder umgekehrt.

Es ist beispielsweise bekannt, den Zug des Drahts in Abhängigkeit von seiner Dehnung einzustellen bzw. zu regeln, je-

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doch ist dieses Verfahren nicht genau und berücksichtigt nicht den Erwärmungszustand des Drahts.

Aufgrund der Erfindung wird eine charakteristische Größe des physischen bzw. physikalischen. Zustands des Drahts benutzt, welche es ermöglicht, gleichzeitig die mechanischen und thermischen Beanspruchungen des Drahts zu kontrollieren, derart, daß eine automatische Einstellung des Bearbeitungsstroms und/oder des auf den Draht ausgeübten Zugs im Verlauf der Bearbeitung durchgeführt wird. Diese Größe ist der Ohmsche Widerstand des Draht, der sich gleichzeitig in Abhängigkeit vom Bearbeitungsstrom und in Abhängigkeit von dem auf den Draht ausgeübten Zug ändert. Es ist festzustellen, daß sich der Zug, bei dem ein Bruch bzw. Zerreißen des Drahts auftritt, gemäß einer Funktion des Stroms ändert, und daß diese Bruch» bzw. Zerreißgrenze elektrischen Widerstandswerten des Drahts entspricht, die sich nur v/enig voneinander unterscheiden. Infolgedessen ist es möglich, einen Bruch bzw. ein Zerreißen des Drahts zu vermeiden, wenn man diesen Widerstand auf einem vorbestimmten Wert hält.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der elektrische Widerstand des Drahts in der Bearbeitungszone gemessen und der Bearbeitungsstrom und/oder die auf den Draht ausgeübte Zugkraft in Abhängigkeit von diesem Maß bzw. Meßwert verändert wird, derart, daß dieser elektrische Widerstand auf vorbestimmten Werten gehalten wird. Auf diese Weise wird eine angemessene Regelung, Steuerung oder Einstellung des BearbeitungsStroms und des auf den Draht ausgeübten Zugs realisiert, welche die Erzielung einer optimalen Leistungsfähigkeit bzw. eines optimalen Wirkungsgrads der Bearbeitung ermöglichen, während ein Bruch bzw. Zerreißen des Drahts im Verlauf der Funkenerosion vereitelt wird.

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Die Erfindung \tfird nachstehend anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel eines schematischen Schaltbilds einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Regelung des Ohmschen Widerstands eines Drahts; und

Fig. 2 Kurvenverläufe, die zeigen, wie sich der Ohmsche Widerstand in Abhängigkeit von dem Bearbeitungsstrom und von dem auf den Draht ausgeübten Zug ändert.

Die Maschine zum Zerschneiden bzw. Ausschneiden durch Funkenerosion, die in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt einen Draht und ein Teil 2, die durch einen Funkenerosionsraum 3 voneinander getrennt sind, in dem ein Bearbeitungsströmungsmittel umgewälzt wird. Die Funkenerosion wird von einem Impulsgenerator 4 erzeugt, dessen Anschlüsse einerseits über Dioden und 8 mit zwei Schleifkontakten 5 und 6 verbunden sind, die sich in Kontakt mit dem Draht befinden, und andererseits mit dem Teil 2. Der Draht 1 wird in seiner Längsrichtung durch Rollen 9 und 10 bewegt und gleitet auf den Führungsoberflächen 11 und 12. Der Draht 1 und das Teil 2 werden relativ zueinander bewegt, und zwar gemäß einer Bahn eines programmierten Schnittvorgangs; die Steuereinrichtungen für diese Bewegung sind bekannt und in dieser Figur daher nicht dargestellt.

Der elektrische Widerstand des Drahts 1 wird über die Länge dieses Drahts gemessen, welche sich zwischen den Schleifkontakten 5 und 6 befindet. Die Meßschaltung weist eine Stromquelle 13 auf, die mit den Schleifkontakten 5 und 6 über einen Transistor 14 und eine Diode 14' verbunden ist. Der Transistor 14 wird von Taktimpulsen gesteuert, die von einer Schaltung 15 erzeugt werden. Die Meßschaltung umfaßt außerdem einen Feldeffekttransistor 16, der von der Schal-

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tung 15 gesteuert wird und einerseits mit dem den beiden Widerständen 17 und 18 gemeinsamen Anschluß verbunden ist, sowie andererseits mit dem einen Anschluß eines Kondensators 19 und mit der Basis eines Feldeffekttransistors 20. Der andere Anschluß des Widerstandes 17 ist mit dem anderen Anschluß des Kondensators 19 sowie mit dem Schleifkontakt 5 verbunden. Der andere Anschluß des Widerstands 18 ist mit dem Schleifkontakt 6 verbunden.

Der Transistor 20 ist in Reihe mit einem Widerstand 21 geschaltet. Die Spannung an den Anschlüssen dieses Widerstands

21 ist einerseits an den einen der Eingänge eines Verstärkers

22 angelegt und andererseits an eine Schaltung, die eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 23 und einem Kondensator 24 umfaßt. Der andere Eingang des Verstärkers 22 kann über einen Umschalter 25 entweder mit einem einstellbaren Potentiometer 26 oder mit dem einen Anschluß des Kondensators 24 verbunden werden.

Der Transistor 14 bewirkt während der Zeit, in der er leitet, den Durchgang eines Stromimpulses konstanter Höhe und kurzer Dauer durch den Draht 1. Während der Dauer dieses Impulses ist der Transistor 16 leitend, und der Kondensator 19 erreicht eine Spannung, die dem Spannungsabfall entspricht, der zwischen den Schleifkontakten 5 und 6 gemessen wird. Während des zeitlichen Zwischenraums, der zwei aufeinanderfolgende Impulse voneinander trennt, sind die Transistoren 16 und 17 nichtleitend, und die Spannung des Kondensators 19 wird bis zum nächsten Stromimpuls gespeichert bzw. aufrechterhalten. Der Potentialunterschied zwischen den Anschlüssen des Widerstands 21, der gleich dem Potentialunterschied zwischen den Anschlüssen des Kondensators 19 ist, ist ein Maß für den elektrischen Widerstand des Drahts.

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Man kann auch den Widerstand des Drahtes 1 dadurch messen, daß man einen fortlaufenden Strom bzw. einen Gleichstrom durch den Draht fließen läßt, jedoch ermöglicht es ein pulsierender Strom, daß man dem Meßstrom einen Mittelwert geben kann, der gegenüber dem des Bearbeitungsstroms, welcher durch den Generator 4 erzeugt wird, vernachlässigbar ist. Dieser Generator 4 gibt Verarbeitungsimpulse mit einer Frequenz ab, die mittels eines Schwingkreises 27 einstellbar ist, der von einem Signal gesteuert wird, das über eine Leitung 28 zugeführt wird. Diese Art des Generators und der gesteuerte Kreis sind in Anlagen zur Bearbeitung mittels Funkenerosion an sich bekannt. Die Leitung 28 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 22 über den einen Anschluß b eines Umschalters 29 und ein Potentiometer 30 verbunden. Der andere Anschluß a des Umschalters 29 ist mit einem Potentiometer 31 verbunden. Die Schaltung 15 kann mit dem Kreis bzw. der Schaltung 27 synchronisiert sein, und zwar in der Weise, daß der Widerstand des Drahts während des Zeitintervalls gemessen wird, durch das zwei aufeinanderfolgende Entladungen voneinander getrennt sind.

Die auf den Draht 1 ausgeübte Zugkraft wird mittels einer Feder 32 gemessen, welche auf eine bewegliche Rolle 33 wirkt, die zwischen der Rolle 10 und von einem Motor 35 angetriebenen Rollen 34 angeordnet ist. Die Achse der Rolle 33 ist fest mit einem Schleifkontakt eines Potentiometers 36 verbunden, dessen Position sich in Abhängigkeit von dem auf den Draht ausgeübten Zug ändert. Die Spannung, die von dem Schleifkontakt abgenommen wird, wird an den einen Eingang eines Verstärkers 37 angelegt, dessen anderer Eingang entweder mit einem Potentiometer 38 verbunden ist, wenn sich der Umschalter 39 in der Position a befindet, oder mit dem Potentiometer 30, wenn sich der Umschalter in der Position b befindet.

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Die Größe des Ausgangssignals des Verstärkers 22 ist eine Funktion der Abweichung zwischen dem Spannungsabfall im Draht 1 und einem Bezugswert, der von dem Potentiometer 26 geliefert wird, wenn der Umschalter 25 in der Position a ist. Wenn dieser Umschalter in der Position b ist, dann entspricht dieser Bezugswert dem Mittelwert dieses Spannungsabfalls, und man erhält ebenfalls am Ausgang des Verstärkers 22 ein Signal, das sich in Abhängigkeit von relativ augenblicklichen Änderungen des Widerstands des Drahts ändert.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 ermöglicht es, je nach der Position der Umschalter 29 und 39 mehrere Betriebs- bzw. Funktionsweisen zu wählen. Aus den Kurvendarstellungen der Fig.2 ersieht man, in welcher Art und Weise es möglich ist, den Widerstand des Drahts auf einem bestimmten Viert zu halten, indem man jeweils auf den Bearbeitungsstrom und die auf den Draht ausgeübte Zugkraft einwirkt. Die Kurven T_Q, T. und T₂ entsprechen jeweils zunehmenden Zugkräften. Die Kurve 40 zeigt die Bruchgrenze des Drahts an.

Wenn man den Umschalter 29 in die Position a und den Umschalter 39 in die Position b bringt, stellt man den Widerstand des Drahts auf einen Wert R_Q ein, indem man auf die Zugkraft einwirkt, die auf den Draht ausgeübt wird, und zwar für einen Bearbeitungsstrom, der mittels des Potentiometers 31 eingestellt ist.

Umgekehrt wird, wenn sich der Umschalter 29 in der Position b und der Umschalter 39 in der Position a befindet, der Widerstand des Drahts konstant auf dem Wert R_Q gehalten, indem man auf die Frequenz der Bearbeitungsimpulse einwirkt, d.h. auf den mittleren Strom.

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In den beiden Fällen kann ein Bruch des Drahts vermieden werden, und zwar aufgrund der Tatsache, daß sich die Gerade R der Fig. 2 unterhalt) der Bruchgrenze 40 befindet. Eine andere Möglichkeit der Steuerung besteht darin, daß man die Umschalter 29 und 30 in die Position b bringt, so daß man gleichzeitig die Spannung des Drahts und die Frequenz der Entladungen in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen dem Widerstand des Drahts und seinem Bezugswert einstellt bzw. regelt. Diese Variante ermöglicht es, den Widerstand des Drahts einzustellen bzw. zu regeln, indem man den Bearbeitungsstrom in geringstmöglicher Weise ändert.

Man kann auch den Widerstand des Drahts auf einen Wert einstellen bzw. -regeln, der sich merklich in Abhängigkeit vom Strom oder von dem Zug des Drahts ändert, und zwar in der Weise, daß die Kurve, welche die Einstell- bzw. Regelvorschrift des Widerstandswerts des Drahts definiert, parallel zur Kurve 40 der Fig. 2 ist. Das Eingangssignal des Verstärkers 22 kann auch daaibenutzt werden, einen Kontaktfehler in bzw. an den Schleifkontakten 5 und 6 oder eventuell einen Bruch des Drahts 1 anzuzeigen.

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Claims

Patentanwälte Ditl.-Ing. K. ΤειΟ^μα^ν, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Hüber

Dr.ing. h.liska 2914368

8000 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Patentansprüche

Verfahren zur Bearbeitung eines Elektrodenteils mitels eines Elektrodenwerkzeugs durch Funkenerosion, wobei das Elektrodenwerkzeug die Form eines Drahts hat und zwischen diesen Elektroden aufeinanderfolgende Entladungen erzeugt werden, wobei ferner diese Elektroden in Bezug aufeinander gemäß einer Schnittbahn bewegt werden, und wobei außerdem dieser Draht durch die Bearbeitungszone in Längsrichtung bewegt xiTird, indem man eine bestimmte Zugkraft auf ihn ausübt, dadurch gekennzeichnet , daß man den elektrischen Widerstand des Drahts (1) in der Bearbeitungszone mißt und den Bearbeitungsstrom und/oder die Zugkraft, die auf den Draht (1) ausgeübt wird, in Abhängigkeit von diesem Meßwert verändert, derart, daß dieser elektrische Widerstand auf vorbestimmten Vierten gehalten wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , die zwei Schleifkontakte aufweist, welche sich in Kontakt mit dem Draht befinden und auf jeder Seite der Bearbeitungszone vorgesehen sind bzw. von denen je einer auf je einer Seite der Bearbeitungszone vorgesehen ist, und einen Hilfsgenerator für Strom, dessen Anschlüsse jeweils mit den Schleifkontakten verbunden sind, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16-18) zum Messen des Spannungsabfalls, der aufgrand des Durchgangs dieses Stroms in dem Draht (1) zxirischen den beiden Schleifkontakten (5,6) entsteht, und durch eine Einrichtung (22-31 und 39) zum Ver-

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ORIGINAL INSPECTED

ändern des BearbeitungsStroms und/oder des auf den Draht (1) ausgeübten Zugs in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen dem Wert dieser Messung und einem Bezugswert.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromgenerator (4) aufeinanderfolgende Stromimpulse konstanter Amplitude erzeugt, und daß der Spannungsabfall zwischen den Schleifkontakten (5 »6) während der Dauer dieser Impulse gemessen wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (23,24) zum Berechnen des Mittelwerts des Spannungsabfalls während eines bestimmten Zeitintervalls aufweist, sowie eine Einrichtung (25), mit der dieser Mittelwert als Bezugswert eingegeben werden kann.

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