DE3014084A1

DE3014084A1 - Verfahren und einrichtung zum einfaedeln von elektrodendraht in funkenerosionsmaschinen

Info

Publication number: DE3014084A1
Application number: DE19803014084
Authority: DE
Inventors: Rudolf Reinach Schneider
Original assignee: Erowa AG
Current assignee: Ateliers des Charmilles SA
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1980-04-12
Publication date: 1981-10-29
Also published as: JPS56152534A; JPS6341697B2; CH646356A5; DE3014084C2

Description

Verfahren und Einrichtung zum Einfädeln von Elektroden-
draht in Funkenerosionsmaschinen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einfädeln von Elektrodendraht in Funkenerosionsmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Bei üblichen Funkenerosionamaschinen mit drahtförmiger Eiektrode, wie sie zur Ausführung von Schneidarbeiten nach Art von Bandsägen benutzt werden, läuft der Elektrodendraht mit vorgegebener Geschwindigkeit durch das Ende des ErosionssaL-tes im Werkstück, um die durch Funkenbildung beeinflusstc Drahtoberfläche ständig gegen eine unbeeinflusste Oberfläche auszutauschen. Der Draht läuft dabei von einer Zuführvorri(htung durch den Arbeitsraum der Maschine zu einer Abzugsvorrichtung und wird durch mechanische Spannung genau gerade ge halten, wie es für die Erzeugung geometrisch genauer SchnitL-flächen erforderlich ist. Für die Arbeitsbereitschaft der ;1-schine ist das Einfädeln des aus der Zuführvorrichtung k()In!n'nden Drahtes in die Abzugsvorrichtung unter Durchquerung des Arbeitsraumes erforderlich. Insbesondere bei Schnitten längs geschlossener Konturen, die von einer durchgehenden Wcrkstii(l.-ausnehmung ausgehen, z.B. einer Bohrung geringen Durchmessers, muss der Elektrodendraht auch durch diese Bohrung gefädelt werden, was mit einem erheblichen Arbeitsaufwand verbunden ist, vor allem bei grossen Werkstück- bzw. Bohrungstiefen und bei einer grösseren Anzahl von herzustellenden Ausnehmungen mit geschlossener Kontur. Entsprechendes gilt für Ausnehmungen, die zwar eine Konturdurchbrechung nach aussen aufweisen und daher grundsätzlich ein Herausführen des Elektrodendrahtes zulassen, hierzu wegen der Werkstückgeometrie jedoch komplizierte und zeitaufwendige Bewegungen erforderlich machen.
Aufgabe der Erfindung ist daher die. Schaffung eines Einfädelverfahrens und einer entsprechenden Einrichtung, die eine rasche und gegebenenfalls automatisierte Ausführung erlauben.
Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale, während die erfindungsgemässe Einrichtung zur Lösung der Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 6 bestimmt ist.
Die danach vorgesehene Verwendung eines gerichteten Flüssigkeitsstrahls, der den Anfangsabschnitt des Elektrodendrahtes durch Flüssigkeitsreibung innerhalb seines Querschnitts mitführt, zeichnet sich durch grosse Einfachheit und rasche sowie sichere Einfädelbewegung des Drahtes aus. Vor allem hat die praktische Erprobung gezeigt, dass damit eine im wesentlichen koaxiale Führung des Drahtes innerhalb des Flüssigkeitsstrahles ohne seitliches Austreten des Drahtanfanges und Gefahr des Verhakens an Vorsprüngen in der Nähe der Drahtbahn erreichbar ist. Der Drahtanfang wird vom Strahl erfahrungsgemäss sogar um.
leichte Abwinkelungen von Führungs- und Kontaktelementen, Ji(.
sie vor und hinter dem Werkstück bzw. Arbeitsraum für die St? ronzuführung am Draht vorhanden sind, herumgeführt. Die Flüssikeitsstrahlführung des Drahtes hat sich ferner auch bei vergleichsweise dünnen Bohrungen von z.B. ca. 1 mm Durehmesser sowie weitgehend unabhängig von der Bohrungstiefe bzw. Werkstückdicke als wirksam und zuverlässig erwiesen. Mit Hilfe an sich üblicher Mittel und Einrichtungen zur Prozessautomatisierung kann daher ein von menschlichen Eingriffen und einer Ueberwachung durch Bedienungspersonal weitgehend unabhängige Arbeitsablauf erzielt werden, was besonders bei Werkstücken mit einer grossen Anzahl von herzustellenden Durchbrechungen von grosser Bedeutung ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand i eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen elläutert. Hierin zeigt: Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt der wesentlicehers Funktionselemente einer Funkenerosionsmaschine mit drahtförmiger Elektrode, Fig. 2 einen Axialschnitt der Flüssigkeitsstrahl-Düse aus der Maschine nach Fig.l, Fig. 3 eine Darstellung einer Draht-Schneidvorrichtung wie in Fig.l, jedoch in einer anderen Betriebsstellung, Fig. 4 eine vereinfachte Teil-Draufsicht einer Werkstückoberfläche mit einer Drahteinführungsbohrung und anschliessendem Schnitt- bzw. Erosionsspalt und Fig. 5 einen Schnitt des in Fig.4 dargestellten Werkstückabschnitts in einer axial zur Einführungsbohrung und durch den Schnitt- bzw. Erosionsspalt verlaufenden Darstellungsebene.
In der Darstellung gemäss Fig.l befindet sich zuoberst eine Zuführvorrichtung 12 für Elektrodendraht 30, der nach unten durch eine Werkstückausnehmung in Form einer Einführungsbohrung 10 zu einer Draht-Abzugsvorrichtung 40 verläuft. Das Werkstück 1 ist in üblicher und daher nicht dargestellter Weise zur Gänze in eine Dielektrikumsflüssigkeit eingetaucht und mittels Halterungen 2 an einem bezüglich der Durchlaufbahn des Elektrodendrahtes, bestimmt durch die miteinander in fester räimlicher Zuordnung verbundene Zuführ- und Abzugsvorrichtung, zweidimensional verfahrbaren, ebenfalls innerhalb der Dielektrikumsflüssigkeit befindlichen Maschinentisch 3 befestigt. Letzterer ist mit einer weiten Aussparung 4 für die Relativbewegung zwischen der Durchlaufbahn des Elektrodendrahtes und dem Werkstück versehen.
Die Zuführvorrichtung 12 umfasst ein Motoraggregat 13, das über ein Ritzel mit an sich bekanntem, im einzelnen nicht dargestelltem Freilauf 14 und über einen Riementrieb 15 eine Zuführrolle 16 mit einer Führungsrille 16a in Umdrehung versetzt. Der Elektrodendraht 30 ist mit einer Windung umschlingend in der Fiihrungsrille 16a angeordnet, wobei die Umschlingung auch ohne Längsspannung des Drahtes durch eine federnde Rolle 18, die im Bereich der Rille auf den Draht einwirkt, aufrechterhalten wird. Die Zuführrolle 16 ist ferner mit einer ebenfalls an sich bekannten und daher nicht näher dargestellten, einstellbaren Bremse 17 zur Aufrechterhaltung der Drahtspannung im laufendej Betrieb entgegen der Wirkung der Abzugsvorrichtung 40 versehen.
Von der Zuführvorrichtung 12 gelangt der Draht 30 über eine eine isolierende, üblicherweise aus Saphir bestehende Abstützung 5 und einen gegensinnig angeordneten, üblicherweise aus Wolfram bestehenden Kontakt 6, der an eine Strornzufiihrung 7 angeschlossen ist, zu einer Düse 20 für die Erzeugung eines koaxial zur Draht-Durchlaufbahn verlaufenden Flüssigkeitsstrahls 34, der den Anfangsabschnitt 32 des Drahtes durch die Bohrung 10 zur Abzugsvorrichtung 40 führt. Die Düse 20 ist dazu über einen Anschluss 26 mit einer nicht dargeste]lten Druckflüssigkeitsquelle angeschlossen. Fiir die Strahlerzeugung kommt z.B. ein Druck in der Grössenordnung von einigen zehn at in I-tracht, der für eine geschlossene Strahlführung über seine esamte Länge ausreicht.
Die Düse 20 ist im Beispielsfall für geradlinigen Durchtritt des Drahtes 30 eingerichtet, wobei der Düsenausgang über den Arbeitsraum 8 der Maschine hinweg auf den Einlauf der Abzugsvorrichtung 40 gerichtet ist. Letztere umfasst im wesentlichen zwei gegensinnig rotierende Abzugsrollen 41 und 42 mit zugehörigen, endlos umlaufenden Transportbändern 43, 44, zwischen denen der Draht unter Anpressung eingefasst ist und mit vorgegebener Geschwindigkeit abgezogen wird. Die Zuführgeschwindigkeit des Motoraggregats 13 ist geringer eingestellt, so dass nach dem Einfädeln, wobei letzteres die Geschwindigkeit des Drahtes innerhalb des Flüssigkeitsstrahls bestimmt, der Freilauf 14 den Zuführantrieb unwirksam macht und nur die Bremse 17 für die Drahtspannung in Funktion lässt. Der Zuführmotor kann dann abgestellt werden.
Die Strahlerzeugung erfolgt in der Düse in der aus Fig.2 ersichtlichen Weise, wobei über den Anschluss 26 zweckmässig Dielektrikumsflüssigkeit zugeführt wird, so dass Verträglichkeit mit dem Erosionsbad ohne weiteres gegeben ist. Die Düse weist einen trichterförmigen Ringkanal 22 mit einem kegelartigen Zentralkörper 23 auf, wobei die Spaltform entsprechend einer störungsfreien Laminarströmung gewählt ist. An der Düsenmündung 21 ergibt sich somit ein kohärenter, scharf begrenzter Flüssigkeitsstrahl 34, der den wesentlich langsamer laufenden Draht durch Flüssigkeitsreibung mit sich führt. Im Zentralkörper 23 befindet sich ein Drahtführungskanal 24 mit erweitertem Einlauf und abnehmendem Querschnitt. Im Bereich der Mündung 21 ist der lichte Kanalquerschnitt noch grösser als der Drahtquerschnitt, so dass keine Berührung bei koaxialer Führung stattfindet. Der Kanal hat also eine Führungsfunktion nur für den Fall eines seitlichen Austritts des Draht-Anfangsabschnitt:s beim erstmaligen Einführen in die Düse.
Im Anschluss an das Einfädeln kann der Flüssigkeitsstrahi als Spühlstrahl für den Erodierspalt lOa gemäss Fig.4 und 5 auf rechterhalten werden, was zu einer verbesserten Oberfläche qualität der Schnittflächen führt. Dabei gelangt ein Teil strahl 34a durch den Spalt, während ein anderer Teil 34b tBntsprechend dem bezüglich des Strahlquerschnitts geringeren Spaltquerschnitt seitlich abgelenkt wird. Der durchtretelide Teil wird in der aus Fig.l ersichtlichen Weise durch eine Absaugvorrichtung 50 erfasst, die zwischen dem Werkstiick und der Abzugsvorrichtung 40 angeordnet ist und einen Absaugkanal mit einer im Austrittsbereich des Erosionsspaltes angeordneten Ansaugöffnung 52. Der Staudruck des Flüssigkeitsstrahls ist um ein Mehrfaches grösser als der Saug-Unterdruck in dem Absaugkanal 51 bemessen, so dass heim Einfädeln keine Strahlstörung eintreten kann. Andererseits ist es auch möglich, die Absaugung erst nach dem Einfädeln einzuschalen. Der l:rosionsschlamm wird so vor einer Vermischung wirkzam abgesaugt innerhalb des Bereiches der Absaugvorrictung befindensich wiederum eine Abstützung 5 mit Kontakt 6 und Stromzufiihrtlnw 7 Zwischen der Düse 20 und und dem Werkstück befindet sich ein Schneidvorrichtung 45 zum Abtrennen des Drahtes 30 zwecks Einfädeln in eine andere Ausnehmung. Die Vorrichtung umfasst zwei zwischen der Ruhestellung R gemäss Fig.l und der Arbeitsstellung A gemäss Fig.3 zueinander gegensinnig bewegbare Schneidorgane 46 und 47 mit einem Führungselement 47b, welches in der Stellung A eine der NormalDurchlauflage des Drahtes angepasste Stellung einnimmt, während die Schneidkante 46a des anderen Schneidorgans in dieser Stellung nur wenig über den Drahtquerschnitt hinaus vorgerückt ist und damit zusammen mit der Schneidkante 47a den Draht einwandfrei trennt, dessen Ende aber praktisch ohne Verbiegung lässt. Mittels Hydraulikmotoren 45a, 45b in Form von Kolben-Zylinderaggregaten werden die Schneidorgane in synchrone, gegensinnige Bewegung versetzt. Danach kehren sie unter der Wirkung der angedeuteten Rückstellfedern in ihre Ruhelage zurück. Diese Bewegung wird mittels Ventilen 48, 49 (s. Fig.l) z.B. selbsttätig gesteuert. Die Bewegungsbegrenzung im vorgenannten Sinn wird mittels Anschlägen 45c, 45d hochgenau eingestellt.
Besonders einfach und vorteilhaft ist ein Anschluss (im einzelnen nicht dargestellt) der Hydraulikmotoren mit ihren Steuerventilen an die zur Strahlerzeugung ohnehin vorhandene Hochdruckquelle.
Leerseite

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Einfädeln von Elektrodendraht in Funkenerosionsaschinen,insbesondere zum Einfädeln durch erktiiausnehmungen, dadurch gekennzeichnet, dass ein in den Arbeitsraum gerichteter Flüssigkeitsstrahl (34) erzeugt und ein Anfangsabschnitt (32) des Elektrodendrahtes (30) mit diesem F"ssIqkeitsstrahl (34) durch den Arbeitsraum geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,- dass der Endabschnitt (32) des Elektrodendrahtes (30) in einer zur Strahl-Längsrichtung wenigstens annähernd paraiie3en Aurichtung in den Strahlquerschnitt eingeleitet und mit einer vorgebbaren, gegenüber der Strahl-Strömungsgeschwindigkei t geringeren Vorschubgeschwindigkeit innerhalb des Strahles geführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der den Elektrodendraht (30) mitführende Flüssigkeitsstrahl (34) aus der Dielektrikumsflüssigkeit der Funkenerosionsstrecke erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsstrahl (34) im Anschluss an das Einfädeln des Elektrodendrahtes (30) im laufenden Erudierbetrieb als wenigstens teilweise den Erodierspalt durchströmender Spühlstrahl aufrechterhalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der den Erosionsspalt verlassende Teil des Flüssigkeitsstrahles im laufenden Erosionsbetrieb vor einer Vermischung mit der die Austrittsstelle umgebenden Dielektrikumsflüssigkeit abgesaugt wird.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine an eine Druckflüssigkeitsguelle angeschlossene und in den Arbeitsraum der Maschine gerichtete Düse (20) mit mindestens im Düsenausgangsbereich zur Düsenöffnung (21) wenigstens annähernd koaxialer Anordnung des Elektrodendrahtes (30).
7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Düse (20) mit trichterförmigem Ringkanal (22> und kegelartigem Zentralkörper (23), der einen koaxialen Drahtführungskanal (24) aufweist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtführungskanal (24) eine Einlauferweiterung (25) sowie im Anschluss daran einen sich in Durchlaufrichtunq verjüngenden Querschnitt aufweist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtfphrungskanal (24) im Bereich der Düsenöffnung (21) einen in bezug auf den Drahtquerschnitt grösseren lichten Querschnitt aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekenrlzei.c} eL durch eine Draht-Zuführvorrichtung (12) mit einstellbarer Vorschubgeschwindigkeit und mit einer Freilaufeinrichtung (14).
11. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine einstellbare Bremsvorrichtung (17) für die Aufrechterhaltung der Drahtspannung innerhalb der Werkstückausnchmung bzw.

des Erosionsspaltes.
12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichntst, dass die Draht-Zuführvorrichtung (12) eine Zuführroile mit einer Führungsrille (16a) für die Aufnahme mindestens einer umschlingenden Drahtwindung sowie einen federnden, im Bereich der Führungsrille gegen die Drahtelektrode wirkenden Anlagehalter (18) aufweist.
13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, mit einer im Ausgangsbereich der Werkstückausnehmung bzw. des Erosionsspaltes angeordneten Drahtabzugsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zwischen dem Werkstück und der Drahtabzugsvorrichtung (40) eine den austretenden Teil des Flüssigkeitsstrahles erfassende Absaugvorrichtung (50) vorgesehen ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtung (50) einen Absaugkanal (51) mit-einer im Austrittsbereich des Erosionsspaites angeordneten Ansaugöffnung (52) aufweist.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Staudruck des Flüssiqkeitsstrahles (34) an der Oeffnung des Absaugkanals (51)um ein Mehrfaches qrösser als der Saug-Unterdruck des Absauqkanals bemessen ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die Absaugvorrichtung eine in bezug auf den Durchtritt des Anfangsabschnitts (32) des Elektrodendrahtes (30) verzögerte Einschaltung vorgesehen ist.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zwischen der Düse (20) und dem Werkstück (1) eine Schneidvorrichtung (45) zum Abtrennen des Elektrodendrahtes (30).
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidvorrichtung zwei zwischen einer Ruhestellung (ist) mit Freigabe eines Spielraums für den Durchtritt des Flüssikeitsstrahls (34) und einer Arbeitsstellung (A) zueinander gegensinnig bewegbare Schneidorgane (46, 47) aufweist.
19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Schneidorgane (47) ein Drahtführungselement (47b) aufweist, welches in der Arbeitsstellung (A) eine der Normal-Durchlauflage des Eiektrodendrahtes (3C)) angepasste Stellung einnimmt, und dass für das andere Schneidorgan (46) eine hinsichtlich seiner Schneidkante (46a) unmittelbar jenseits der Normal-Durchlauflage des Elektrodendrachtes (30) begrenzte Schneid-Endstellung vorgesehen ist.
20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schneidorgane (46, 47) der Schncidvorrichtunq (45) eine wenigstens annähernd synchrone, gegensinnige Arbeitsbewegung vorgesehen ist.
21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schneidvorrichtung (45) als Antriebsvorrichtung mindestens ein über eine Steuerventilanordnung an die Druckflüssigkeitsquelle zur Erzeugung des Einfädel-Flüssigkeitsstrahls (34) angeschlossener Hydraulikmotor (45a, 45b) vorgesehen ist.