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DE2922922A1 - Drahtschnitt-elektroerosionsmaschine

Info

Publication number: DE2922922A1
Application number: DE19792922922
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1978-06-08
Filing date: 1979-06-06
Publication date: 1979-12-20
Also published as: HK53185A; FR2427870A1; SG30985G; GB2023480A; DE2954584C2; GB2023480B; IT7949235A0; FR2427870B1; US4298781A; DE2922922C2; IT1118854B

Description

P?2922 Dipl.-Phys.O.E.Weber ip- _{D8 München 71}

PatentanwaK Hofbrunnstraße 47

Telefon: (089) 7 91 50

Telegramm: monopolweber münchen

Telex: 05-21 28 77

J 113

Inoue-Japax Research. Incorporated
Aza Michimasa, Nagatsudamachi, Midoriku, Yokohamashi, Kanagawaken

Japan

Drahtschnitt-Elektroerosionsmaschine

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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Elektroerosion vind genauer gesagt eine Drahtschnitt-Elektroerosionsmaschine, sowie ein Verfahren zum Betrieb derselben zur Bearbeitung eines Werkstückes durch Vorwärtsbewegung einer kontinuierlichen Drahtelektrode in unmittelbarer Nähe desselben zur Bildung eines Bearbeitungsspaltes zwischen diesen, über welchen in Anwesenheit eines Bearbeitungsmediums eine elektrische Bearbeitungsenergie angelegt ist, um Material von dem Werkstück zu entfernen, wobei eine relative Versetzung zwischen dem Werkstück und der vorbewegten Drahtelektrode vorhanden ist, wenn die Materialabtragung fortschreitet.

In einer Elektroerosionsmaschine dieser Art wird die von einer Vorratsspule ablaufende kontinuierliche Drahtelektrode durch eine Bearbeitungszone fortbewegt, in welcher das Werkstück zwischen zwei Führungsgliederη angeordnet ist, die den Draht präzise in einer vorbestimmten Bearbeitungsbeziehung zu dem Werkstück halten und den vorlaufenden Draht in der Bearbeitungszone unter Spannung straffen, woraufhin dieser kontinuierlich von einer Aufnahmespule aufgenommen wird. Die kontinuierliche Fortbewegung oder die Arbeitsbewegung des Drahtes wird üblicherweise durch Zugantrieb-Rollenmittel bewirkt, welche zwischen dem st romabwärt igen Führungsglied und der Aufnahmespule angeordnet sind. Durch die Vorkehrung von Bremsantriebs-Rollenmitteln an einer Stelle zwischen dem stromaufwärtigen Führungsglied und der Vorratsspule kann dem fortbewegten Draht eine gewünschte Zugspannung erteilt werden.

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Eine Änderung der Zugspannung in dem fortbewegten und zwischen den Führungsgliedern gespannten Droht ist nicht erwünscht. Die resultierende Ablenkung und Schwingung des Drahtes in der Form einer Trommel innerhalb der Bearbeitungszone behindert einen stabilen Elektroerosions -Schneidprozeß, führt zu ungenauen Bearbeitungsergebnissen und kann auch bewirken, daß der Draht durch falsche Kurzschlüsse mit dem Werkstück gebrochen wird. Ein Auslängen oder Auskrümmen der Drahtelektrode bewirkt, daß die Schneidbreite übermäßig groß wird, daß die Kantenbereiche unerwünscht abgerundet werden und daß das erzielte Profil von dem gewünschten Profil oder der gewünschten Formgebung abweicht.

Es wurde nun beobachtet, daß die Konstanz der Zugspannung in dem vorbewegten Draht nicht einfach durch Aufbringen konstanter Zug- und Bremskräfte auf den Draht durch bekannte Anordnungen erreicht werden kann. Obwohl für Elektroerosions-Zwecke üblicherweise eine entsprechend präzise hergestellter und auf die Vorratsspule gewickelter Draht benutzt wird, sind Unregelmäßigkeiten im Durchmesser und in der Zusammensetzung über seine gesamte Benutzungslänge nicht auszuschließen und er kann auch bei der Montage auf der Torratsspule gekrümmt oder verdreht werden. Zusätzlich kann der dem Werkstück gegenüber passierende Draht während der Bearbeitung einer veränderlichen Abnutzung durch elektrische Entladung ausgesetzt sein und auch können die den 3x^laht stützenden Führungsglieder durch Reibung oder durch Änderungen der in dem Draht hervorgerufenen wirksamen Zugspannung veränderlich abnutzen. Änderungen der Zugspannung durch diese oder andere Betriebsfaktoren verursachen eine veränderliche Auslängung des Drahtes und können seine unerwünschte Krümmung, Verzierung,

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Verdrehung oder Schwingung hervorrufen, was zu einem Drahtbruch, unstabiler Bearbeitung und Bearbeitungsungenauigkeiten führt.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine verbesserte Drahtschnitt-Elektroerosionsmaschine und ein Verfahren zum Betrieb derselben verfügbar zu machen, durch welche die vorstehend angeführten Schwierigkeiten herkömmlicher Elektroerosionsmaschinen überwunden werden.

Hierzu wird erfindungsgemäß eine Drahtschnitt-Elektroerosionsmaschine zur Bearbeitung eines Werkstückes mit einem eine Elektroerosions-Elektrode bildenden kontinuierlich fortbewegten Draht vorgeschlagen, welche folgende Komponenten umfaßt: Vorratsspulen-Mittel für den Draht; Aufnahmespulen-Mittel für den Draht; zwei Führungsglieder zur Führung des Drahtes über einen Bearbeitungsbereich, in welchem in Anwesenheit eines Bearbeitungsmediums ein zu bearbeitender Abschnitt eines Werkstückes liegt; rotierende Zugmittel mit einer ersten rotierenden Welle, welche den Draht von den Vorratsspulen-Mitteln durch die Bearbeitungszone vorbewegen und seine Aufnahme auf die Aufnahmespulen-Mittel gewähren; rotierende Bremsmittel mit einer zweiten rotierenden Welle, welche dem Draht eine Bremskraft erteilen und seine Aufspannung zwischen den Führungsgliedern bewirken, ihm aber seine kontinuierliche Arbeitsbewegung durch die Bearbeitungszone gewähren; erste Fühlmittel, welche auf die Drehung der ersten rotierenden Welle anspechen und ein erstes

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Fühlsignal liefern, welches deren Drehzahl repräsentiert; zweite Fühlmittel, welche auf die Drehung der zweiten rotierenden Welle ansprechen und ein zweites Fühlsignal liefern, welches deren Drehzahl repräsentiert; und Schaltungsmittel, welche auf das erste und das zweite Fühlsignal ansprechen und aus diesen ein Ausgangssignal ableiten, welches eine Abweichung der Zugspannung des zwischen den rotierenden Brems- und Zugmitteln laufenden Drahtes von einem vorbestimmten Wert repräsentiert.

Es wird erfindungsgemäß auch ein Verfahren vorgeschlagen zum Betrieb einer Drahtschnitt-Elektroerosionsmaschine mit Vorratsspulen-Mitteln für den Draht, Aufnahmespulen -Mitteln für den Draht, zwei Führungsgliedern zur Führung des Drahtes durch einen Bearbeitungsbereich, in welchem in Anwesenheit eines Bearbeitungsmediums ein zu bearbeitender Abschnitt des Werkstückes angeordnet ist, mit rotierenden Zugmitteln mit einer ersten Welle zur Vorbewegung des Drahtes von den Vorratsspulen-Mitteln durch die Bearbeitungszone unter Gewährung seiner Aufiahme auf die Aufnahmespulen-Mittel, und mit rotierenden Bremsmitteln nfcfc einer zweiten rotierenden Welle zum Aufbringen einer Bremskraft auf den Draht um ihn zwischen den Führungsgliedern zu spannen unter Gewährung seinas kontinuierlichen Fortlaufens durch die Bearbeitungszone, wä.ches folgende Schritte umfaßt: Wahrnehmen der Drehung der ersten rotierenden Welle zur Erzeugung eines ersten Wahrnehmungssignals, welches die Drehzahl derselben repräsentiert; Wahrnehmen der Drehung der zweiten rotierenden Welle zur Erzeugung eines zweiten Wahrnehmungssignals, welches die Drehzahl derselben repräsentiert; und Ableiten eines Ausgangssignals von dem ersten und dem zweiten Wahrnehmungs-

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signal, welches eine Abweichung der Zugspannung des zwischen den rotierenden Brems- und Zugmitteln verlaufenden Drahtes von einem vorbestimmten Wat repräsentiert.

Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein Verfahren zur Elektroerosions-Bearbeitung eines Werkstükkes mit einem eine Elektroerosions-Elektrode bildenden kontinuierlich fortbewegten Draht, bei welchem der kontinuierliche Draht durch einen Zugantrieb von einer Vorratsspule durch eine zwischen zwei Führungsgliedern definierte Schneidzone auf eine Aufnahmespule fortbewegt wird und bei welchem ein Bremsantrieb vorgesehen ist, der mit dem Zugantrieb zusammenwirkt und den Draht zwischen den Führungsgliedern spannt aber seinen kontinuierlichen Fortlauf durch die Bearbeitungszone gewährt, welches folgende Schritte umfaßt: Aufbringen einer mechanischen Vibration auf den zwischen den Führungsgliedern verlaufenden Draht und Überwachen einer Vibrations-Antwort des Drahtes dzur Feststellung einer möglichen Änderung der in dem fortlaufenden Draht verursachten Zugspannung. Eine Vorrichtung zur Ausführung des vorgenannten Verfahrens kann einen elektromechanischen Oszillator aufweisen, der durch eine Hochfrequenz-Wechselstromquelle gespeiet wird, um dem fortbewegten Draht eine mechanische Vibration zu erteilen, sowie mit dem elektromechanischen Oszillator gekoppelte Wahrnehmungsmittel zur Feststellung einer Änderung der in dem Draht verursachten Zugspannung.

Weitere Einzelheiten mögen nun anhand bevorzugter Ausgestaltungen und mit Bezug auf die beigefügten

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erläutert sein. Diese haben folgende Bedeutungen:

Fig. 1 ist ein Prinzipschaltbild einer Drahtschnitt-Elektroerosionsmaschine, die zur Durchführung der Erfindung ausgestaltet ist;

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines Schaltungselementes des in Figur 1 gezeigten Systems;

Fig. 3 ist ein Prinzipschaltbild einer Elektroerosionsma schine entsprechend einer anderen Ausgestaltung der Erfindung;

Fig. 4 ist eine vergrößerte Seiimansicht eines Details der in Figur 3 gezeigten Anordnung; und

Fig. 5 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Details der in Figur 3 gezeigten Anordnung.

Mit Bezug auf Figur 1 bildet ein kontinuierlicher Draht 1 aus Kupfer, Messing, einem ähnlichen Metall oder einer Legierung mit einem Durchmesser von 0,05 ^>is 0,5 ^m eine Elektroerosions-Elektrode und ist als von einer Vorratsspule 2 ablaufend und auf eine Aufnahmespule 3 auflaufend dargestellt, wobei er durch eine Bearbeitungszone transportiert wird, die durch zwei Führungsglieder 4a und 4b definiert ist. Die Führungsglieder 4a und 4b spannen den zwischen ihnen verlaufenden Draht ein und positionieren ihn in eine bestimmte Bearbeitungslage bezüglich eines Werkstückes 5, welches mit einem Bearbeitungsmedium, beispielsweise einem dorthin zugelieferten flüssigen Nichtleiter oder Elektrolyten in der Bearbeitungszone angeordnet ist. Eine Stromversorgung 6

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hat Ausgangsklemmen, welche mit dem Draht 1 und dem Werkstück 5 elektrisch verbunden sind, um über den zwischen ihnen befindlichen Bearbeitungsspalt eine elektrische Bearbeitungsenergie anzulegen, welche üblicherweise die Form von Impulsen hat, um Material von dem Werkstück 5 zu entfernen.

Wenn die Materialentfernung fortschreitet, erfolgt mittels zweier Motoren 8 und 9, beispielsweise Schrittmotoren eine Versetzung eines Tisches 7₅ an welchem das Werkstück 5 befestigt ist, was in Übereinstimmung mit einem numerischen Steuerprogramm oder einer Kopiervorlage entlang einer X-und einer Y-Achse erfolgt, so daß die Elektroerosion mit der Drahtelektrode 1 an dem Werkstück 5 entlang eines bestimmten Schneidweges fortschreiten kann.

Die Mittel zum Transport oder zur axialen Vorbewegung des Drahtes 1 umfassen eine Zug-Antriebsrolle 10, welche stromabwärts von dem Führungsglied 4b angeordnet ist und eine durch Reibung mitlaufende Klemmrolle 11 hat, die aus Gummi oder dergl. hergestellt oder mit solchem beschichtet ist und den Draht 11 gegen die stützende Antriebsrolle 10 andrückt. Die Antriebswelle 10 hat eine umlaufende Welle 12, welche von einem Motor 13 angetrieben wird, wodurch die Rollen 10 und den zwischen ihnen eingeführten Draht 1 tragen und eine Zugkraft auf ihn ausüben, um ihn kontinuierlich von der Vorratsspule 2 abzuwickeln und kontinuierlich durch die Bearbeitungszone zwischen den Führungsgliedern 4a und 4b zu bewegen. Die Antriebswelle 12 ist mit einem Kodierer 14 versehen, der auf eine Drehung derselben anspricht und ein Signal liefert, welches die Drehzahl der Antriebswelle 12 repräsentiert. Stromaufwärts der Führungsglieder 4a und 4b befindet sich

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eine bremsende Antriebsrolle 15 mit einer durch Reibung mitgenommenen Klemmrolle 16 aus Gummi oder dergl. oder mit entsprechender Beschichtung, welche mit der stützenden Rolle 15 zusammenwirkt, um den Draht 1 gegen diese angedrückt zu halten. Die bremsende Antriebsrolle 15 hat eine Antriebswelle 17, welche von einem Drehmoment -Motor 18 angetrieben wird, um eine Bremskraft auf den Draht 1 auszuüben, der kontinuierlich von der Vorratsspule 2 abläuft, die Führung s glied er 4a und 4b passiert, von den Rollen 10 und 11 angetrieben und schließlich auf die Auf nähme spule 3 aufgewickelt wird. Die bremsende Antriebswelle 17 ist mit einem Kodierer 19 versehen, der auf eine Drehung derselben anspricht und ein für die Drehzahl der Antriebswelle 17 repräsentatives Signal liefert.

Die Ausgänge der Kodierer 14 und 19 gelangen über Verstärker 21 bzw. 22 an eine Logikschaltung 20, wo sie verglichen werden, um einen logischen Ausgang zu liefern, der einerseits an eine Steuerschaltung 23 und andererseits an eine Anzeigevorrichtung 27 angelegt ist. Die Logikschaltung 20 liefert einen logischen Ausgang, der die Zugspannung, die Auslängung und/oder die Durchbiegung des Drahtes 1 repräsentiert, was von den beiden verstärkten Signalen abgeleitet ist, die von den Kodierern 14 und 19 empfangen wurden. Ein gewünschter Wert der Drahtspannung, der Auslängung und/oder der Durchbiegung wird in die Steuerschaltung 23 eingegeben zum Vergleich mit dem entsprechenden Eingangssignal von der Logikschaltung 20 zur Lieferung eines Steuersignals, welches auf eine oder beide von zwei Steuerschaltungen 25 und 26 für den Drahtzug-Motor 13 bzw. den Brems-Motor 18 einwirkt. Die Anzeigevorrichtung 27 kann zur Lieferung einer geeigneten Sichtan-

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zeige der festgestellten Zugspannung, Auslängung und/oder Durchbiegung vorgesehen sein.

Im Betrieb bewirkt die Antriebsanordnung 10, 11, 12 und das Ablaufen des Drahtes 1 von der Vorratsspule 2 und das Aufrollen desselben auf die Aufnahmespule 3 um seinen kontinuierlichen Verlauf durch die Bearbeitungszone zwischen den Führungsgliedern 4a und 4b unter einer Zugspannung zu gewährleisten, welche durch die Bremsanordnung 15, 16, 17 und 18 in dem Draht 1 verursacht wird und welche diesen spannt und auslängt. Es erwies sich als schwierig, diese Spannung durch Aufbringen einer konstanten Antriebsund Bremskraft auf den Draht 1 mittels dieser Anordnungen konstant zu halten. Obwohl üblicherweise ein für den Zweck der Elektroerosion präzise hergestellter und auf die Vorratsspule gewickelter Draht verwendet wird, verbleiben unvermeidbar Unregelmäßigkeiten des Durchmessers und der Zusammensetzung über seine gesamte Gebrauchslänge und er kann bei seiner Montage auf die Vorratsspule verbogen oder verzogen sein. Während der Bearbeitung kann der nahe dem Werkstück herlaufende Draht zusätzlich einer veränderlichen Abnutzung durch elektrische Entladung ausgesetzt sein und auch die den Draht stützenden Führungsglieder können durch Reibung oder bei Änderungen der in dem Draht hervorgerufenen wirksamen Spannung abnutzen. Änderungen der Spannung durch die Drahtkalibrierung, seine Zusammensetzung und andere Betriebsfaktoren verursachen eine veränderliche Auslängung des Drahtes und können eine unerwünschte Krümmung, Verziehung oder Verdrehung desselben hervorrufen, was zu Drahtbrücken, einer unstabilen Bearbeitung und Bearbeitungsungeneuigkeiten führt.

Zur Durchführung der Erfindung ist der Kodierer 14 vorgesehen, der die Drehung der Antriebswelle 12 für den Brahtzmg feststellt und ein entsprechendes Signal liefert,

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welches nach Verstärkung durch den Verstärker 21 an die Logikschaltung 20 geführt ist. Andererseits ermittelt der Kodierer 19 die Drehung der Antriebswelle 17 für die Abbremsung des Drahtes und liefert ein entsprechendes Signal, welches nach Verstärkung durch den Verstärker 22 an die Logikschaltung 20 geführt ist. Die Logikschaltung 20 liefert eine Differenz zwischen den beiden ermittelten Signalen, die sie empfängt, wodurch eine Änderung der in dem Draht 1 verursachten Spannung, Auslängung oder Krümmung feststellbar ist. Ein Ausgang von der Logikschaltung 20 dient dem Betrieb des Anzeigenetzwerkes 27, welches die momentan ermittelte Spannung, Auslängung oder Krümmung in numerischer oder anderer Form anzeigt. Der an die Steuerschaltung 23 geführte zweite Ausgang der Schaltung 20 wird logisch mit dem vorgegebenen Signal verglichen, welches von dem Anschluß 24-her eingegeben ist und einen gewünschten Wert für die Spannung oder Auslängung darstellt, um das Steuersignal zu erzeugen. So kann der logische Ausgang der Schaltung 20 eine Ausgangsgröße liefern, welche einzeln oder in Kombination die Spannung, die Auslängung oder die Krümmung wiedergibt und an die Steuerschaltung 23 gelegt ist. Die letztere kann ein Steuerarrange ment entsprechend iijpnd einer der drei spannungsveränder lichen oder zur Lieferung einer Ausgangsgröße entsprechend einer logischen Summe oder entsprechend einem logischen Produkt der Variablen umfassen. Das Steuersignal kann von einer Ableitung eines Eingangssignals von einem vorgegebenen Wert Gebrauch machen oder das ankommende Signal mit Bezug auf den vorgegebenen Wert aufbereiten. Die Steuerung dient der Regelung der entsprechenden Antriebsschaltungen 25 bzw. 26 eines oder beider Motoren 13 und 18 für das Ziehen bzw. Bremsen

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und steuert die elektrische Antriebsenergie oder, falls ein Impulsantrieb benutzt wird, die Dauer oder die Frequenz der Antriebsimpulse für diese.

In Figur 2 sind drei Aufbau-Beispiele a, b und c für die Logikschaltung 20 dargestellt. In dem System a sind Impulssignale von den Kodierern 14- und 19 an Zähler 28 bzw. 29 angelegt, die mit einem Komparator 30 kombiniert sind, dereeine Differenz der Zählungen liefert, welche durch einen Diskriminator oder eine Schwellpegel-Schaltung 31 aufbereitet wird. In dem System b sind die beiden Detektorsignale an den Aufwärts- bzw. Abwärts-Zähleingang eines aufwärts-/.abwärts-oder umkehrbaren Zählers 32 angelegt, um einen Differenz-Zählpegel zu liefern, der durch einen Diskriminator oder eine Ansprechschwellen-Schaltung 33 ausgewertet wird. In dem System c sind die beiden Signale zunächst an einen Komparator 3^ angelegt, der eine Größendifferenz in Form von Impulsen liefert, die durch einen Zähler 35 gesammelt werden, dessen Ausgangsgröße von einem Diskriminator oder einer Pegelschwellen-Schaltung 36 empfangen und ausgewertet wird. In jeder der Anordnungen a, b und c liefert die ermittelte Drehzahldifferenz zwischen der Zugantriebs-Welle 12 und der Bremsantriebs-Welle I7 die Zugspannung, von welcher auch die Auslängung und die Biegung ermittelt werden. Die Antriebsschaltungen 25 und 26 eines der oder beider Motoren I3 und 18 können manuell oder automatisch gesteuert werden, wobei das festgestellte Signal eine Änderung der Zugspannung, der Auslängung oder der Biegung in dem Draht 1 bewirkt, um einen gewünschten oder vorbestimmten Wert zu erreichen, wodurch die Elektroerosion fortgesetzt werden kann, wobei die

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kontinuierliche Drahtelektrode unter einer gegebenen Zugspannung ausgerichtet und als Folge eine vorbestimmte Auslängung erzielt wird. Der unstabile Betrieb, der zu Drahtbrüchen und unerwünschten Schwingungen neigt, kann dadurch eliminiert werden, wodurch eine hochpräzise und wirtschaftliche Drahtschnitt-Elektroerosion erreicht wird.

Die Antriebsmotoren 13 und 18 können entweder als Gleichstrommotoren oder als Schrittmotoren ausgestaltet sein. Im letztgenannten Fall wird das Gleichstrom-Steuersignal durch einen Spannungs-Frequenz-Wandler in Impulse umgewandelt.. Ebenso kann das Impuls-Steuersignal für den Gleichstrommotor benutzt werden, indem das Gleichstrom-Antriebssignal durch eine Digital-Analog-Umwandlung erreicht wird.

Figur 3 zeigt eine andere Form eines Detektors-Systems für die Drahtspannung zur Durchführung der vorliegenden Erfindung. In diesem System ist ein kontinuierlicher Draht 40 gezeigt, der eine Werkzeugelektrode für eine Elektroerosions-Bearbeitung bildet und durch zwä Kühlmittel-Leitungen 41 und 42 geführt ist, zwischen welchen ein Werkstück 43 in. Bearbeitungsbeziehung zu dem Draht 40 montiert ist. Der Draht 40 wird von einer Vorratsspule abgewickelt und auf eine Aufnahmespule aufgewickelt, welche zusammen mit der Zug- und der Bremsrolle in dieser Figur weggelassen sind und welche denjenigen der Anordnung von Figur 1 entsprechen können. Im Verlauf des Drahtes 40 dienen die Rollen 44 und 45 zur Richtungsänderung des Drahtverlauf in die Bearbeitungszone hinein und aus dieser heraus, während Rollen 41a, 41b und 41c in der Führungsleitung 41 und Rollen 42a,

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42b und 42c in der Führungsleitung 42 dazu dienen, den laufenden Draht 40 präzise in eine Bearbeitungsposition bezüglich des Werkstückes 43 zu platzieren. Die Leitungen 41 und 42 sind mit Einlaßöffnungen 41d bzw. 42d versehen, durch welche ein Bearbeitungsmedium VPl, W2 wie destilliertes Wasser zur Beschickung der Bearbeitung szone zugeführt wird, welches auch als Kühlmittel für die Bearbeitungs-Drahtelektrode 40 dient. Eine Energieversorgung 46 für die Elektroerosion ist einerseits mit dem Werkstück 43 und andererseits an den Rollen 41b und 42b in den Leitungen 41 bzw. 42 mit dem Draht 40 elektrisch verbunden. Die Rollen 41a und 42a bilden flüssigkeitsdichte Rollen.

Im Bereich der Bearbeitungszone ist zwischen den Positionierungs-Rollen 41c und 42c ein meahanischer Oszillator 47 im Kontakt oder in enger Nachbarschaft mit dem Draht 40 vorgesehen, um eine Schwingung oder eine Vibration an diesen zu geben, welche als eine Signalquelle wirkt. Eine vergrößerte Seiten- und Frontansicht des Oszillators 47 ist in Figuren 4 bzw. 5 gezeigt, wobei in der letzteren auch die damit zusammenhängenden Elemente zu sehen sind. Das Oszillatorelement 47 hat eine oszillierende oder Vibrierende Fläche, um dem mit dieser in Kontakt stehenden oder eng benachbarten Draht 40 eine Vibration zu erteilen. Das Element 47 kann ein aus Quarz, Bariumtitanat (BaTiO₅,), verbleitem Zirconiumtitanat oder einer festen Lösuqg aus Bleizirconat und Bleititan* (PbZrO^+PbTiO,) oder dergl. zusammengesetztes elektromechanisches Wandler-Schwingelement sein und wird über erste Anschlußklemmen von einer Hochfrequenz-Wechsel strom quelle 48 mit einer Frequenz von 1 bis 100 kHz oder darüber versorgt, um eine mechanische

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Vibration entsprechender Frequenz zu erzeugen. Das Element 47 hat zweite Anschlußklemmen, die zur Feststellung einer Vibrations-Antwort des Drahtes 40 mit einem Detektor verbunden sind.

Im Betrieb erteilt das Element 47 dem Draht 40 eine Vibration mit einer Amplitude von0,1 bis 20 um bei einer Frequenz von 1 bis 100 kHz. Wenn nun keine Änderung der Zugspannung in dem Draht 40 auftritt, ergibt sich auch keine Änderung in der durch die Schaltung 49 festgestellten Vibrations-Antwort. Wenn aber eine elastische Änderung wie eine Änderung der Zugspannung und der Auslängung oder das Auftreten einer Krümmung des Drahtes oder eine Bruchneigung desselben vorliegt, wird eine Änderung in der von dem Detektor 49 ermittelten Antwort-Frequenz auftreten. Es wurde tatsächlich herausgefunden, daß eine leidhte Änderung der in dem Draht 40 verursachten Spannung mittels Feststellung der Vibrations-Antwort mit hoher Genauigkeit überwacht werden kann. Das wahrgenommene Signal kann in der zuvor beschriebenen Art zur Betätigung einer Anzeige benutzt werden, sowie zur Steuerung der Antriebsschaltung für den die Zugkraft anlegenden Motor, und/oder den die Bremskraft an den Draht 40 anlegenden Motor.

So führt die Erfindung sowohl zu einer verbesserten Drahtschnitt-Elektroerosionsmaschine als auch zu einem Verfahren zum Betrieb derselben, welches die Drahtelektrode wirksam vor Bruch schützt, einen verbesserten Bearbeitungsablauf ermöglicht und eine gesteigerte Bearbeitungs genauigkeit gewährlseitab.

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Claims

tnint

Patentansprüche

Γ 1 Λ Drahtschnitt-Elektroerosionsmaschine zum Schneiden eines Werkstücks mit einem eine Elektroerosions-Elektrode bildenden kontinuierlich bewegten Draht, gekennzeichnet durch eine Vorratsspule (2) und eine Aufnahme.spule (3) für den genannten Draht (1), zwei Führungsglieder (4a, 4b) zur Führung des genannten Drahtes durch eine Bearbeitungszone, in welcher ein zu bearbeitender Abschnitt des genannten Werkstückes angeordnet ist; rotierende Zugmittel (10, 11) mit einer ersten rotierenden Welle (12) zur Vorbewegung des genannten Drahtes durch die genannte Schneidzone von der genannten Vorratsspule und zur Aufnahme des genannten Drahtes auf der Aufnahmespule·, rotierende Bremsmittel (15, 16) mit einer zweiten rotierenden Welle (17) zur Ausübung einer Bremskraft auf den genannten Draht, um diesen zwischen den genannten Eührungsgliedern zu spannen, während er durch die genannte Bearbeitungszone bewegt wird; erste Wahrnehmungsmittel (14), welche auf die Drehung der ersten rotierenden Welle ansprechen und ein erstes Wahrnehmungssignal liefern, welches deren Drehzahl repräsentiert; zweite Wahrnehmungsmittel (19), welche auf die Drehung der zweiten rotierenden Welle ansprechen und ein zweites Wahrnehmungssignal liefern, welches deren Drehzahl repräsentiert; und eine Schaltung

(20), welche auf das erste und das zweite Wahrnehmungssignal anspricht und daraus ein Ausgangssignal ableitet, welches eine Abweichung der Spannung des zwischen den Bremsmitteln und den Zugmitteln laufenden Drahtes von einem vorbestimmten Wert repräsentiert.

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2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Wahrnehmungsmittel einen ersten Kodierer umfassen, der in Beantwortung einer Winkelversetzung der genannten ersten rotierenden Welle eine Reihe erster Impulse erzeugt und daß die zweiten Wahrnehmungsmittel einen zweiten Kodiecer umfassen, der in Beantwortung einer Winkelversetzung der genannten zweiten rotierenden Welle eine Reihe zweiter ImpJ.se erzeugt, wobei die ersten und die zweiten Impulse das erste bzw. zweite Wahrnehmungssignal bilden.
5» Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Schaltung einen Komparator zum Vergleich des ersten und des zweiten Wahrnehmungssignals und zur Erzeugung eines Differenzsignals umfaßt, sowie einen Diskriminator zum Vergleich des genannten Diffenaazsignals mit einem Bezugswert, der das genannte Ausgangssignal erzeugt.
4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anzeigemittel zur Anzeige des genannten Ausgangssignals vorgesehen sind.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß Steuermittel vorgesehen sind, welche zumindest die Zugmittel oder die Bremsmittel derart mit dem Ausgangssignal steuern, daß die Drahtspannung im wesentlichen konstant gehalten wird.
6. Verfahren zum Betrieb einer Drahtschnitt-Elektroerosionsmaschine mit einer Vorratsspule zur Lieferung eines eine Elekfcroerosions-Elektrode bildenden kontinuierlichen Drahtes und einer Aufnahemspule für den genannten Draht, mit zwei Führungsgliedern zur !Führung des genannten

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Drahtes durch eine Bearbeitungszone in welcher ein zu bearbeitender Abschnitt eines Werkstückes liegt, mit rotierenden Zugmitteln, welche eine erste rotierende Welle haben, die den genannten Draht von der genannten Vorratsspule durdi die genannte Bearbeitungszone vorbewegt und seine Aufnahme auf der genannten Aufnahmespule erlauben, sowie mit rotierenden Bremsmitteln, welche eine zweite rotierende Welle haben, die eine Bremskraft auf den genannten Draht aufbringt,um diesen zwischen den genannten Führungsgliedern zu spannen während er kontinuierlich durch die genannte Bearbeitungszone laufen kann, gekennzeichnet durch die Schritte des Wahrnehmens der Drehung der ersten rotierenden Welle zur Erzeugung eines ersten Wahrnehmungssignals, welches deren Drehzahl repräsentiert, des Wahrnehmens der Drehung der zweiten rotierenden Welle zur Erzeugung eines zweiten Wahrnehmungssignals, welches deren Drehzahl repräsentiert, und des Ableitens eines Ausgangssignals von dem ersten und dem zweiten Wahrnehmungssignal, welches eine Abweichung der der Spannung des zwischen den Bremsmitteln und den Zugmitteln laufenden Drahtes von einem vorbestimmten Wert repräsentiert.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Wahrnehmungssignal die Form von Impulsen hat.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das erste und das zweite Wahrnehmungssignal miteinander verglichen werden, um ein Differenzsignal zu erzeugen und das erhaltene Differenzsignal mit einem Bezugswert verglichen wird, um das genannte Ausgangssignal zu erhalten.

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9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, isdurch gekennzeichnet , daß das genannte Ausgangssignal zur Anzeige gebracht wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9> dadurch gekennzeichnet , daß zumindest die Zugmittel oder die Bremsmittel derart mit dem genannten Ausgangssignal gesteuert werden, daß die genannte Drahtspannung im wesentlichen konstant gehalten wird.
11. Verfahren zur Elektroerosions-Bearbeitung eines Werkstückes mit einem eine Elektroerosions-Elektrode bildenden kontinuierlich fortlaufenden Draht, bei welchem der kontinuierliche Draht durch einen Zugantrieb von einer Vorratsspule durch eis zwischen zwei Führungsgliedern abgegrenzte Schneidzone auf eine Aufwickelspule fortbewegt wird und ein Bremsantrieb vorgesehen ist, der mit dem Zugantrieb zusammenwirkt, um den genannten Draht über die Führungsglieder zu spannen, währenddem der kontinuierliche Fortlauf durch die genannte Schneidzone erlaubt ist, gekennzeichnet durch das Aufbringen einer mechanischen Vibration auf den zwischen den Führungsgliedern verlaufenden Draht und das Überwachen einer Vibrations-Antwort des genannten Drahtes zur Feststellung einer Änderung der in dem fortbewegten Draht verursachten Spannung.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Vibration in einem Frequenzbereich vm1 bis 100 kHz erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Vibration mit einer Amplitude im Bereich von 0,1 bis 10 um erfolgt.

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14. Vorrichtung zur Elektroerosions-Bearbeitung eines Werkstückes mit einem eine Elektroerosions-Elektrode bildenden kontinuierlich fortbewegten Draht mit einer Vorratsspule für den genannten Draht, einer Aufwickelspule für den genannten Draht, zwei Führungsgliedern für den genannten Draht zur Definition einer Schneidzone zwischen diesen, in welcher ein zu bearbeitender Abschnitt des genannten Werkstückes angeordnet ist, mit Zugantriebsmitteln zur Fortbewegung des genannten Drantes von der genannten Vorratsspule durch die genannte Schneidzone auf die genannte Aufwickelspule und mit Bremsantriebsmitteln, die mit den Zugantriebsmitteln zusammenwirken und den genannten Draht über die genannten Führungsglieder spannen, ihm aber die kontinuierliche Fortbewegung durch die genannte Schneidzone ermöglichen, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Bahnweg des ^genannten Drahtes zwischen den genannten Führungsgliedern Mittel zum Aufbringen einer mechanischen Vibration auf den Draht vorgesehen sind sowie Detektormittel zur Aufnahme einer Vibrations-Antwort des Drahtes, um eine Änderung der in dem Draht verursachten Spannung festzustellen.
15·Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Aufbringen der Vibration einen elektromechanischen Wandler und eine Hochfrequenz-Energiequelle zur Energieversorgung des genannten Wandlers umfassen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Detektormittel mit dem elektromechanischen Wandler verbunden sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der elektromechanische Wandler zumindest eine Substanz enthält, die aus der Gruppe ausgewählt ist, welche Quarz, Bariumtitanat, Bleizirconat und Bleititanat

enthält. _A

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