DE3037505C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 11.

Beim Drahtschneiden eines Werkstückes durch Funkenerosion wird eine kontinuierliche Drahtelektrode axial von einer Zufuhreinrichtung zu einer Sammeleinrichtung transportiert. In der Strecke des Drahtlaufes sind ge­ wöhnlich zwei Drahtführungen an entgegenge­ setzten Seiten des Werkstückes angeordnet, um die Drahtelektrode zu spannen, die direkt darüber das Werk­ stück durchsetzt, um so die Drahtelektrode in einer Bearbeitungsbeziehung mit dem Werkstück zu justieren oder zu positionieren. Die Vorrichtung umfaßt eine Strom- bzw. Spannungsversorgung zum Einspeisen eines elektrischen Be­ arbeitungsstromes - vorzugsweise in der Form einer Folge von Impulsen - zwischen die Drahtelektrode und das Werk­ stück an einem mit einer Arbeitsflüssigkeit, bei­ spielsweise Wasser, gefüllten Arbeitsspalt, um elek­ troerosiv Material vom Werkstück abzutragen. Mit fort­ schreitender Materialabtragung wird das Werkstück quer bezüglich der Achse der Drahtelektrode so verschoben, daß im Werk­ stück ein gewünschter Schnitt ausgeführt wird. Der Be­ trieb erfordert gewöhnlich zuvor ein Schneiden oder Ziehen der kontinuierlichen Drahtelektrode durch das unbearbeite­ te Werkstück.

Aus der CH-PS 5 59 599 sind ein Verfahren und eine Vorrich­ tung der eingangs vorausgesetzten Art bekannt, die die Durchtrennung der Drahtelektrode zwischen den Drahtführungen mittels Zerschneidens durch eine Schneidvorrichtung vor­ sehen.

Weiter ist es aus der DE-OS 27 55 777 bei der elektroerosi­ ven Drahtschneidbearbeitung bekannt, die Durchtrennung der Drahtelektrode durch Einkerben mittels einer Kerbvorrichtung und anschließendes Strecken und Abreißen zu erreichen.

Andererseits ist es aus der US-PS 38 22 374 bei der elektro­ erosiven Drahtschneidbearbeitung bekannt, das Herstellen der Startbohrung elektroerosiv vorzunehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs vorausgesetzten Art zu ent­ wickeln, die den einfachen, wirksamen und automatischen Wechsel der Drahtelektrode von einer Startbohrung zur nächsten in verbesserter Weise ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 11 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Drahtschneid-Funkenerosionsmaschine oder -vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2A, 2B und 2C schematische Darstellungen zur Erläute­ rung eines Ausführungsbeispiels des er­ findungsgemäßen Verfahrens mit der Vor­ richtung der Fig. 1,

Fig. 3A, 3B, 3C, 3D und 3E schematische Darstellungen eines ande­ ren Ausführungsbeispiels des erfindungs­ gemäßen Verfahrens;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Drahtschneid-Funken­ erosionsmaschine oder -vorrichtung,

Fig. 5 eine vergrößerte schematische Darstel­ lung einer Heizeinrichtung in der Vorrichtung der Fig. 4,

Fig. 6A und 6B vergrößerte schematische Darstellungen einer unter Wärme und Spannung verlän­ gerten und gegebenenfalls gebrochenen Drahtelektrode im Betrieb der Vorrichtung der Fig. 4,

Fig. 7 eine vergrößerte schematische Darstel­ lung einer abgewandelten Heizeinrich­ tung,

Fig. 8A, 8B, 8C, 8D und 8E schematische Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Vorrichtung der Fig. 4, und

Fig. 9 eine schematische Darstellung, die eine zur Fig. 4 ähnliche Drahtschneid-Funken­ erosionsmaschine oder -vorrichtung zeigt und eine weitere Ausführungsform der Draht- Heizeinrichtung umfaßt.

In der Fig. 1 ist eine Drahtschneid-Funkenerosions­ maschine gezeigt, die aufweist ein vertikales Gestell 1, einen oberen Arm oder Ausleger 2 sowie einen unteren Arm oder Ausleger 3, die sich beide horizontal vom Gestell 1 aus erstrecken, und einen Bearbeitungskopf 4, der verti­ kal beweglich am oberen Arm 2 aufgehängt ist. Der Kopf 4 wird auf einer Leitspindel 5 geführt, die am oberen Arm 2 befestigt ist und durch einen Motor 6 angetrieben wird, um die vertikale Lage des Kopfes 4 einzustellen. Eine dünne Drahtelektrode 7 mit einem Durchmesser von bei­ spielsweise 0,05 bis 5 mm ist auf einer am Gestell 1 an­ gebrachten Zufuhr- oder Abwickelspule 8 gelagert und wird kontinuierlich in eine Schneidzone herausgezogen, die zwischen einem am unteren Arm 3 befestigten Drahtführungs­ glied 9 und einem am Bearbeitungskopf 4 befestigten obe­ ren Drahtführungsglied 10 festgelegt ist. Ein Werkstück 11 liegt in der Schneidzone. Die Drahtelektrode 7 wird konti­ nuierlich aus der Zufuhrspule 8 durch die Wirkung einer antriebsmäßig am unteren Arm 3 befestigten Transport- und Preßrollenanordnung 12 abgezogen und axial durch die Schneidzone angetrieben, während das Werkstück 11 durch die Wirkung einer anderen, antriebsmäßig am Bearbeitungs­ kopf 4 befestigten Transport- und Preßrollenanordnung 13 durchsetzt wird, was dazu dient, die Drahtelektrode 7 von der Schneidzone zu einer Aufwickelseite zu leiten. Auf der Zufuhrseite sind Bremsrollen 14 antriebsmäßig am unteren Arm 3 befestigt, um eine geeignete (mechanische) Spannung an die angetriebene Drahtelektrode 7 zu legen, und eine Führungsrolle 15 ist ebenfalls vorgesehen, um die Vorrückrichtung der Drahtelektrode 7 zu ändern. Auf der Aufwickelseite sind Führungsrollen 16 und 17 auf dem oberen Arm 2 angebracht, um die Drahtelektrode 7 in oder auf eine Sammeleinrichtung, wie beispielsweise eine nicht gezeigte Aufwickelspule, zu führen.

Die Drahtführungsglieder 9 und 10 dienen zum genauen Po­ sitionieren der Achse der dazwischen gestreckt oder ge­ spannt laufenden Drahtelektrode 7 in eine Bearbeitungs­ beziehung mit dem Werkstück 11, das sicher auf einem Werk­ stücklager oder Arbeitstisch 19 befestigt ist. Eine Funken­ erosions-Strom- bzw. -Spannungsversorgung 18 ist einerseits mit der Drahtelektrode 7 über eine Bürste und anderer­ seits mit dem Werkstück 11 über das Werkstücklager 19 verbunden, um einen Bearbeitungsstrom, vorzugsweise in der Form einer Folge elektrischer Impulse, zwischen die Drahtelektrode 7 und das Werkstück über einem da­ zwischen angeordneten Arbeitsspalt zu legen, der mit einem Arbeitsmedium, insbesondere Wasser, ge­ spült ist, das von einer oder von mehreren nicht ge­ zeigten Düsen zugeführt ist, um elektroerosiv Material vom Werkstück 11 abzutragen.

Während des Ablaufes einer Bearbeitungsoperation wird der Arbeitstisch 19 in einer Ebene, die durch eine X-Y-Ebene gezeigt ist, mittels eines X-Achsen-Motors 20 und eines Y-Achsen-Motors 21 angetrieben, die an­ triebsmäßig über eine Leitspindel 22 bzw. 23 mit dem Ar­ beitstisch 19 verbunden sind. Die Motoren 20 und 21 wer­ den mit von einer numerischen Steuereinheit (NC-Einheit) 24 gelieferten X-Achsen- und Y-Achsen-Ansteuersignalen erregt, um das Werkstück 11 bezüglich der Achse der Drahtelektrode 7 in einer vorgeschriebenen Schneidstrecke zu verschieben, die in der NC-Einheit 24 vorprogrammiert ist.

Die Vorrichtung der Fig. 1 hat weiterhin einen Schwin­ gungs- oder Rüttelkopf 25 und eine Verschmelzungs- oder Schweißanordnung 26, die beide während einer Drahtschneid- Funkenerosionsoperation nicht im Betrieb sind und zu­ sammen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens verwendet werden können, wie dies anhand der Fig. 2A, 2B und 2C beschrieben werden wird. Der Kopf 25 ist am Bearbeitungskopf 4 angebracht, während die Schmelz- und Schweißanordnung 26 auf dem unteren Arm 3 liegt, um auf die Drahtelektrode 7 vor dem Eintritt in das Werkstück 11 einzuwirken.

Anhand der Fig. 2A, 2B und 2C, in denen einander ent­ sprechende Bauteile wie in allen folgenden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen sind, wird die Ausführung des Verfahrens in drei Schritten näher erläutert.

Der erste, in Fig. 2A gezeigte Verfahrensschritt dient zum Ausführen einer in den Fig. 2B und 2C gezeig­ ten Basis- oder Startbohrung 11 a, die zum Aufnehmen der Drahtelektrode 7 für eine Drahtschneid-Funkenerosions­ operation vorgesehen ist. Hierzu ist die von der Vorrats­ spule (8 in Fig. 1) eingespeiste Drahtelektrode 7 an der Spitze offen oder mit einem freien Ende versehen darge­ stellt oder wird mittels der Transport- und Preßrollen- Antriebseinheit 12 angetrieben, um das freie Ende 7 a ge­ rade über dem unteren Drahtführungsglied 9 und unter der Unter­ fläche des Werkstückes 11 zu positionieren, während eine Bohrelektrode 27 in der Form eines Drahtes oder eines schlanken bzw. dünnen Stabes auf dem Bearbeitungskopf 4 befestigt ist. Die Bohrelektrode 27 wird über Führungs­ rollen 16 und 17 zugeführt und axial nach unten angetrie­ ben, während sie in Berührung mit dem Bearbeitungs-Posi­ tionier-Drahtführungsglied 10 mittels der Transport- und Preß­ rollen-Antriebseinheit 13 ist, bis sie neben der Oberflä­ che des Werkstückes 11 liegt. Der Arbeitstisch 19 (vgl. Fig. 1) wird mittels der Motoren 20 und 21 (vgl. Fig. 1) unter Befehlen von der NC-Einheit 24 (vgl. Fig. 1) ver­ schoben, um genau die Lage einer gewünschten Startbohrung 11 a (vgl. Fig. 2B und 2C) unmittelbar unter der Bohrelektro­ de 27 festzulegen. Die Schwingungskopfanordnung 25 wird in Eingriff mit der Bohrelektrode 27 gebracht, um eine Schall- oder Ultraschall-Schwingung auf die Elektrode 27 longitudi­ nal oder transversal zu deren Achse zu übertragen. Unter diesem Zustand wird der Bearbeitungsstrom von der Strom- bzw. Spannungsversorgung 18 zwischen die Bohrelektrode 27 und das Werkstück 11 bei Vorliegen der Arbeitsflüssig­ keit geschickt, und der Motor 6 (vgl. Fig. 1) wird ange­ trieben, damit der Bearbeitungskopf 4 nach unten fährt, so daß die Bohrelektrode 27 in das Werkstück 11 mit der Ge­ schwindigkeit der Abtragung des funkenerosiven Materials von letzterem eindringt, bis die Startbohrung 11 a vollständig durch oder über die Dicke des Werkstückes 11 ausgeführt ist. Infolge der Wirkung der auf die Bohrelektrode 27 übertra­ genen Schall- oder Ultraschall-Schwingung wird das ge­ wünschte Bohren eines Loches stabil und in einer extrem kurzen Zeitdauer erreicht. Der Bearbeitungskopf 4 rückt weiter vor, bis das untere Ende der Bohrelektrode 27, die durch die so im Werkstück 11 ausgeführte Startbohrung 11 a verläuft, in Berührung mit dem freien Ende 7 a der Drahtelektrode 7 kommt, die über das Drahtführungsglied 9 vorspringt, wie dies in Fig. 1B gezeigt ist. Nach Abschluß der Herstellung der Start­ bohrung ist die Schwingungskopfanordnung 25 von der Bohr­ elektrode 27 gelöst.

Im zweiten Verfahrensschritt sind die kontaktierten Enden der Bohrelektrode 27 und der Drahtelektrode 7 mit­ einander verbunden. Somit wird in Fig. 2B die Schweißan­ ordnung 26 betätigt, um zwei Elektroden in Eingriff mit diesen kontaktierten Enden zu bringen und einen Schweiß­ strom anlegen zu können, damit sie sich miteinander ver­ binden. Das Werkstück 11 wird ortsfest gehalten.

Im dritten Verfahrensschritt, der in Fig. 2C gezeigt ist, wird das Werkstück 11 weiter ortsfest gehalten, wäh­ rend die Schweißanordnung 26 zurückgefahren und von der mit der Bohrelektrode 27 verbundenen Drahtelektrode 7 entfernt wird, und die Antriebseinheiten 12 und 13 werden betätigt, um die verbundenen Elektroden 27 und 7 nach oben durch das Loch 11 a zu ziehen, wodurch das Anbringen oder Ziehen bzw. Schneiden der Drahtelektrode 7 durch die Startbohrung 11 a abgeschlossen wird. Die aus den Rollen 17 herausgeführ­ te Bohrelektrode 27 kann geschnitten werden, und die Draht­ elektrode 7 wird zur Sammelstelle geführt, um einen Ein­ stellzustand vor einer gegebenen Drahtschneidoperation aufzubauen, wie dies anhand der Fig. 1 erläutert wurde.

Die Schmelzanordnung 26 kann auch benutzt werden, um die zwischen den Drahtführungsgliedern 9 und 10 über das Drahtschneid-Werkstück 11 gespannte kontinuierliche Draht­ elektrode 7 in einen von der Zufuhrseite 8 wegführenden unteren Teil und einen zur Sammelseite führenden oberen Teil zu trennen. Indem die Elektroden der Anordnung 26 in Eingriff mit einem Teil der gespannten Drahtelektrode 7 zwi­ schen dem unteren Drahtführungsglied 9 und der Unterfläche des Werkstückes 11 gebracht und mit dem Schmelzstrom erregt werden, kann die Teilung erzielt werden. Wenn eine an­ schließende Drahtschneid-Operation folgen soll, kann der untere Teil der Drahtelektrode in seiner Stellung blei­ ben, während der obere Teil der Drahtelektrode zurückge­ fahren wird, so daß sein Ende über der Oberfläche des Werkstückes 11 liegt. Das drahtgeschnittene Werkstück kann dann durch ein folgendes Werkstück ersetzt werden, oder - wenn mehrere Bereiche des Werkstückes mit dem Draht zu schneiden sind - es kann einfach verschoben werden, um eine neue Fläche für eine folgende Drahtschneid-Operation darzubieten. Der Arbeitstisch 19 wird dann unter programmier­ ten Befehlen der NC-Einheit 24 angetrieben, um eine im er­ setzten Werkstück oder im ersetzten Bereich des Werkstückes auszuführende Startbohrung bezüglich der übereinstimmenden Achse der unterteilten oberen und unteren Teile der Draht­ elektrode 7 zu positionieren. Der obere Teil der Draht­ elektrode 7 kann dann durch eine Bohrelektrode ersetzt werden. Anschließend können die Herstellung der Startbohrung und das Befestigen des Drahtes sequentiell folgen (vgl. oben).

Es ist vorteilhaft, den zurückgefahrenen oberen Teil der Drahtelektrode 7 für die Bohrelektrode zu verwenden.

Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Draht­ elektrode 7 relativ dick ist. Weder eine getrennte Bohr­ elektrode noch eine getrennte Einstelloperation ist dann erforderlich.

Das oben erläuterte Befestigen des Drahtes kann vollautomatisch einfach mit Hilfe der Bearbeitungs-NC- Einheit 24 vorgenommen werden, so daß eine extrem wirk­ same Drahtschneid-Operation ermöglicht wird.

Die Fig. 3A bis 3E zeigen ein anderes Ausführungs­ beispiel der Erfindung, bei dem ein Werkstück 11 zuvor mit einer oder mit mehreren Startbohrungen 11 a, 11 b, . . . an einer vorgewählten Stelle oder an vorgewählten Stel­ len darin ausgeführt wird und ein Führungselement in der Form eines Drahtes oder schlanken Stabes 28 a, 28 b, . . . auf­ weist, der durch jede Startbohrung 11 a, 11 b, . . . gezogen ist und dort gegen ein Herabfallen gehalten wird. Das Draht­ befestigen durch jede Startbohrung erfolgt durch Verbinden des unteren Teiles der Drahtelektrode 7 mit dem Führungselement 28 a, 28 b, . . . In der gezeigten Vorrichtung ist der Bearbei­ tungskopf 4 mit einem Aufroll-Rollglied 29 versehen, durch das das Führungselement 28 a, 28 b, . . . über seine Spitze eingefan­ gen wird. Die Herstellung jeder Startbohrung 11 a, 11 b, . . . kann durch jeden herkömmlichen Bohrprozeß erfolgen, beispiels­ weise durch EDM, ECM, ECDM, mechanisches Bearbeiten oder mit einem Laser- oder Elektronenstrahl. Es ist vorteilhaft, auf der Maschine das Werkstück nach der Herstellung der Start­ bohrung oder -bohrungen 11 a, 11 b, . . . und Verlaufen des oder der Füh­ rungselemente 28 a, 28 b, . . . darin zu befestigen. Um das Führungselement 28 a, 28 b, . . . gegen ein Herabfallen zu hal­ ten, kann der Spitzenteil hiervon leicht gebogen sein, so daß er auf die Startbohrung 11 a, 11 b, . . . hängt.

Fig. 3A zeigt den ersten Verfahrensschritt, bei dem durch Positionieren des Werkstückes 11 der untere Endteil des Führungselements 28 a, der durch die Startbohrung 11 a verläuft, mit dem Endteil der Drahtelektrode 7 zusammentrifft, die vom unteren Drahtführungsglied 9 vorspringt. Die Teile eines wechselseitigen Kontaktes werden zwischen den Elektroden der Schmelzanordnung gehalten und - erregt mit einem Schmelzstrom - miteinander verschweißt.

Im zweiten Verfahrensschritt wird, wie in Fig. 3B dargestellt ist, die Schmelzanordnung 26 zurückgefahren, und der Bearbeitungskopf 4 wird nach unten bewegt, um den Spitzenteil des Führungselements 28 a in Eingriff mit der Ein­ roll-Rolleneinheit 29 zu bringen. Diese Einheit wird an­ getrieben, um das Führungselement 28 a zwischen den Rollen 29 zu halten und es kontinuierlich heraufzuziehen, damit die Drahtelektrode 7 durch die Startbohrung 11 a und die Rollen 29 ver­ laufen kann. Die Rollen 29 bestehen aus einem Material mit großer Reibung, wie beispielsweise Gummi, so daß sie das Führungselement und die Drahtelektrode einfach rollen können.

Ein Drahtschneiden wird mit der so durch die Startbohrung 11 a angebrachten Drahtelektrode 7 durchgeführt. Die Trans­ port- und Preßrolleneinheiten 12 und 13 werden angetrie­ ben, um kontinuierlich ein Aufwickeln der Drahtelektrode 7 von der Zufuhrspule 8 durch die Schneidzone zu bewirken (vgl. Fig. 1).

Nachdem das gewünschte Profil im Werkstück 11 aus­ gehend von der Startbohrung 11 a ausgeführt wurde, wird der Schneidvorschub des Werkstückes 11 angehalten, und die Verschiebung der Drahtelektrode 7 durch die Transport- und Preßrolle 12 wird zum Stoppen gebracht. Dann wird die zwischen der Zufuhr- und der Aufwickelseite gespann­ te oder gestreckte kontinuierliche Drahtelektrode 7 unter­ halb des Werkstückes 11 durch die Schmelzanordnung 26 ab­ geschnitten, und der Bearbeitungskopf 4 wird zurückgefah­ ren, um den oberen Teil der Drahtelektrode 7 aus dem Werkstück 11 (vgl. Fig. 3C) herauszuziehen.

Im nächsten Verfahrensschritt kann dann, wie in Fig. 3D gezeigt ist, das Werkstück 11 zu einer nächsten Schneidstartstellung unter Befehlen von der NC-Einheit 24 verschoben werden, um die Startbohrung 11 b mit der Achse der Drahtelektrode 7 auszurichten, die aus dem Drahtführungs­ glied 9 vorspringt. Die Schmelzanordnung 26 wird wie­ der betätigt, um das untere Ende des zuvor durch die Start­ bohrung 11 b geschickten Führungsdrahtes 28 b und den oberen Endteil des Unterteiles der Drahtelektrode 7 miteinan­ der zu verschmelzen. Dem Schmelz-Verbinden des Führungs­ drahtes 28 b mit der Drahtelektrode 7 folgt der Verfah­ rensschritt der Fig. 3E, um die Drahtelektrode 7 durch die Startbohrung 11 b zu schicken, wodurch sie für das folgende Drahtschneiden bereit gemacht wird, das an der Startbohrung 11 b be­ ginnt. Auf diese Weise wird eine Anzahl vorgewählter Flächen in einem Werkstück sequentiell bearbeitet, wo­ bei nacheinander an vorgeformten Startbohrungen 28 a, 28 b, . . . begonnen wird. Das Befestigen der Drahtelektrode 7 durch jede Startbohrung in jeder Stufe ist extrem genau und den­ noch einfach, was aus den obigen Erläuterungen folgt, und es erlaubt, daß jedes einzelne und sequentielle Drahtschnei­ den mit einer merklich verbesserten Leistungsfähigkeit durchführbar ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß jedes andere Mittel als Schmelz-Schweißen, wie beispielsweise Löten, mit einem Haftmittel Verbinden und manuelles Knoten, verwend­ bar ist, um die drahtähnlichen Führungselemente 28 a, 28 b mit der Drahtelektrode 7 zu verbinden. Weiterhin können die Führungselemente 28 a, 28 b durch jede andere übliche Einrichtung gegen ein Herabfallen gehalten werden. Wenn beispielsweise das Werk­ stück 11 aus einem magnetisch empfindlichen Material be­ steht, können die drahtähnlichen Führungselemente 28 a, 28 b aus einem magnetisierbaren Material zusammengesetzt sein und in der Start­ bohrung 11 a, 11 b durch die magnetische Anziehungskraft zum Werkstück ortsfest gehalten werden. Die Führungselemente 28 a, 28 b können auch durch eine elektrostatische Anziehungs­ kraft gehalten werden. Die Führungselemente 28 a, 28 b können weiter­ hin ein fischhakenähnliches Ende besitzen und daran auf­ gehängt sein.

In Fig. 4 ist eine abgewandelte Drahtschneid-Ma­ schine oder -Vorrichtung zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt. In dieser Vorrichtung ist eine Zufuhrspule 108 für die Drahtelektro­ de 7 auf dem Bearbeitungskopf 4 befestigt; die auf dem Bearbeitungskopf 4 angebrachte Transport- und Preßrollen­ einheit 11 dient zum Abziehen der Drahtelektrode 7 von der Zufuhrspule 108, und die auf den unteren Arm 3 ange­ brachte Transport- und Preßrolleneinheit 12 wird verwen­ det, um eine Zugkraft auf die Drahtelektrode 7 zu über­ tragen, die zwischen dem Drahtführungsglied 10 an der Einlaßseite und dem Drahtführungsglied 9 an der Auslaß­ seite am Bereich des Werkstückes 11 in der Pfeilrichtung läuft. Stromab oder hinter der Zugkraft-Transport- und Preßrolleneinheit 12 sind zwei Führungsrolleneinheiten 114 und 115 vorgesehen, um die zwei Endlosriemen 116 und 117 in wechselseitigem Eingriff verlaufen, so daß die von der Einheit 12 abgegebene Drahtelektrode 7 zwischen den Riemen 116 und 117, die in Eingriff hiermit verlaufen, eingerollt und zu einer nicht gezeigten Sammeleinrichtung gespeist wird.

Unterhalb des Werkstückes 11 oder der Auslaßseite des Schneidbereiches ist eine Heizeinrichtung 31 auf dem unteren Arm 3 in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, um Wärme auf die aus dem Werkstück 11 herauskommende Draht­ elektrode 7 einwirken zu lassen. Ein bevorzugtes Bei­ spiel dieser Einrichtung hat, wie schematisch in Fig. 5 gezeigt ist, einen Körper 31 a mit einer trapez- oder kegelstumpfförmigen inneren Heizfläche 31 b, die kon­ vergent in der Richtung der Verschiebung der Drahtelek­ trode 7 abgeschrägt ist, und eine Heizspule 31 c, die darin eingebettet ist und durch eine Strom- bzw. Span­ nungsversorgung 31 b erregt wird. Da die Heizfläche 31 b so abgeschrägt ist, entwickelt sich ein Temperaturgra­ dient in der erwärmten Drahtelektrode 7, wie dies sche­ matisch durch Strichlinien in Fig. 5 angedeutet ist. Die Drahtelektrode 7 im Bearbeitungskopf 4 wird durch einen magnetischen Greifer 32 gehalten, und der Bearbei­ tungskopf 4 wird nach oben gefahren, um dort eine Span­ nung anzulegen. Die in der Heizeinrichtung 31 erhitzte Drahtelektrode wird dann gezogen und mit einem abnehmen­ den Querschnitt verlängert, wie dies in Fig. 6A gezeigt ist, und sie wird gegebenenfalls gebrochen, wie dies in Fig. 6B dargestellt ist. Auf diese Weise wird jede Ab­ biegung in der erwärmten Drahtelektrode 7 ausgeschlossen, und es wird eine scharfe, gerade, nadelähnliche Spitze in der gebrochenen Drahtelektrode 7 gebildet, wie dies in Fig. 6B gezeigt ist. Beispielsweise hat eine Kupfer­ drahtelektrode eine Reißfestigkeit von 450 N/mm² bei Raum­ temperatur. Bei Erwärmung auf 150 bis 230°C hat die Draht­ elektrode eine auf ca. 150 N/mm² verringerte Reißfestig­ keit. Bei Belastung mit einer geeigneten (mechanischen) Spannung kann ein Draht mit einer Länge von 1 m auf eine Länge von 3,5 m verlängert werden. Die thermisch gesteuer­ te Verlängerung schließt jede Abbiegung oder Ablenkung aus, die die Drahtelektrode 7 aufweist, und macht sie linear ausgerichtet. Die Drahtelektrode 7 wird an dem Teil unterbrochen, der am stärksten erwärmt ist, und da die gebrochene Drahtelektro­ de scharf zugespitzt ist, wie dies in Fig. 6B gezeigt ist, kann sie vollkommen einfach in die im Werkstück 11 ausge­ führte Startbohrung 11 a eingeführt werden.

Fig. 7 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Heizeinrichtung 31. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet eine Spule 31 c, die kegelförmig konvergent in der Lauf­ richtung der Drahtelektrode 7 gewickelt ist und mit einem Heiz­ strom erregt wird, der durch eine Strom- bzw. Spannungs­ versorgung 31 f geliefert wird. Die Heizeinrichtung kann auf der Einlaßseite des Werkstückes 11 oder über diesem vorge­ sehen sein.

Anhand der Fig. 8A, 8B, 8C, 8D und 8E wird das Drahtbefestigen mit der Vorrichtung der Fig. 4 näher er­ läutert.

Fig. 8A zeigt einen ersten Verfahrensschritt, bei dem die Drahtelektrode 7 gebrochen und der Bearbeitungs­ kopf 4 zurückgefahren wird. Das Werkstück 11 wurde zuvor mit den Startbohrungen 11 a und 11 b durch mechanisches Boh­ ren, EDM, ECM usw. ausgeführt. Die Startbohrung 11 a wurde geeig­ net unter Steuerung der NC-Einheit 24 positioniert, wie dies oben erläutert wurde.

In dem in Fig. 8B gezeigten zweiten Verfahrensschritt wird der Bearbeitungskopf 4 herabgefahren, um das untere Ende des gebrochenen Drahtes 7 in die Startbohrung 11 a einzufüh­ ren, und der elektromagnetische Greifer 32 wird entregt, um die Drahtelektrode 7 freizugeben. Dann werden die Transport- und Preßrollen-Antriebseinheiten 12 und 13 und die Riemen­ antriebseinheiten 114, 116; 115, 117 betätigt, damit die eingeführte Drahtelektrode 7 weiter angetrieben wird und ihr unteres Ende durch die Startbohrung 11 a, das untere Drahtfüh­ rungsglied 109 und die Transport- und Preßrollen 12 ver­ läuft und zwischen die Aufwickelriemen 116 und 117 ein­ gerollt wird. Die Riemen 116 und 117 bestehen aus einem Material mit einer großen Reibung, wie beispielsweise Gummi, so daß die Drahtelektrode einfach gerollt werden kann. Das Befestigen oder Schneiden der Drahtelektrode 7 durch die Startbohrung 11 a ist abgeschlossen.

Es wird ein Drahtschneiden mit der so durch die Start­ bohrung 11 a befestigten Drahtelektrode 7 durchgeführt. Die Transport- und Preßrolleneinheiten 12 und 13 sowie die Riemenanordnung 114 bis 117 werden weiter angetrie­ ben, um kontinuierlich das Aufwickeln der Drahtelektrode 7 von der Zufuhrspule 108 (vgl. Fig. 4) durch den Schneid­ bereich zu bewirken.

Nachdem das gewünschte Profil im Werkstück 11 aus­ gehend von der Startbohrung 11 a unter gesteuerten Ansteuer­ signalen für die Motoren 20 und 21 von der NC-Einheit 24 durchgeführt wurde, hält die Verschiebung des Werkstückes 11 an, und die Transport- und Preßrolleneinheiten 12 und 13 sowie die Riemenanordnung 114 bis 117 werden ebenfalls entregt, um die Drahtelektrode 7 anzuhalten.

Dann wird die Heizeinrichtung 31 betätigt, während der elektromagnetische Greifer 32 betätigt ist, um die Drahtelektrode 7 zu halten. Der Bearbeitungskopf 4 wird dann nach oben gefahren, um der erwärmten Drahtelektrode 7 eine (mechanische) Spannung zu vermitteln. Dies bewirkt, daß die Drahtelektrode 7 thermisch gesteuert verlängert und gebrochen wird (vgl. oben), um ein gerades, scharf gespitztes gebrochenes En­ de zu bilden. Mit der fortgesetzten Aufwärts-Verschiebung des Bearbeitungskopfes 4 wird das gebrochene Ende der Drahtelektrode aus der Startbohrung 11 a zurückgezogen und über das Werk­ stück 11 gefahren, wie dies in Fig. 8C gezeigt ist. Die untere gebrochene Hälfte der Drahtelektrode 7 wird durch die Rie­ menanordnung 114 bis 117 zur Sammelstelle herausgeführt.

Im folgenden, in Fig. 8D gezeigten Verfahrensschritt wird das Werkstück 11 unter von der NC-Einheit 24 gelie­ ferten Ansteuersignalen erneut positioniert, so daß die nächste Startbohrung 11 b für einen Betriebsbeginn mit der Lauf­ achse der Drahtelektrode 7 in Übereinstimmung kommt.

Im folgenden Verfahrensschritt der Fig. 8E wird der Bearbeitungskopf 4 wieder herabgefahren, um das gebrochene Ende der Drahtelektrode 7 in die Startbohrung 11 b einzuführen, und der elektromagnetische Greifer 32 wird entregt, um die Drahtelektrode 7 freizugeben. Die Transport- und Preßrolleneinheiten 12 und 13 sowie die Aufwickelriemenanordnung 114 bis 117 wer­ den betätigt, damit die eingeführte Drahtelektrode 7 wei­ ter angetrieben wird und ihr unteres Ende durch die Startbohrung 11 b, das untere Drahtführungsglied 109 und die Transport- und Preßrollen 12 verläuft, um in die Aufwickelriemenan­ ordnung 114 bis 117 gerollt zu werden. Es folgt der Be­ ginn des Drahtschneidens an der Startbohrung 11 b.

Fig. 9 zeigt die Drahtschneid-Funkenerosionsmaschine mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die kontinuierliche Drahtelektrode 7 nach Abschluß eines gegebenen Drahtschneidens durch thermische Verlänge­ rung ausgerichtet bzw. geradegemacht und in einer Zone zwi­ schen den Bearbeitungs-Draht-Positionier-Führungsgliedern 109 und 110 geschnitten wird. In diesem Ausführungsbei­ spiel ist eine Heizstromversorgung 35 über einen Betriebs­ schalter 36 mit zwei Stromleiterrollen 37 a und 37 b verbun­ den, die in Berührung mit der Drahtelektrode 7 am Werkstück 11 zwischen dem oberen und unteren Führungsglied 109 bzw. 110 angeordnet sind. In der Strecke der Drahtelektrode 7 zwi­ schen dem Werkstück 11 und der unteren Stromleiterrolle 37 a ist eine Schneid- oder Messereinheit 38 angeordnet.

Ein Schließen des Schalters 36 bewirkt, daß ein Heiz­ strom von der Versorgung 35 direkt durch die zwischen den Draht­ führungsgliedern 109 und 110 gespannte oder gestreckte Draht­ elektrode 7 geschickt wird. Der elektromagnetische Greifer 32 wird betätigt, um die Drahtelektrode 7 zu halten, und der Bearbei­ tungskopf 4 fährt nach oben, um der erwärmten Drahtelektrode 7 eine (mechanische) Spannung zu vermitteln. Die Drahtdehnung ver­ längert sich und wird durch die Schneideinheit 38 in eine von der Versorgung 108 führende obere Hälfte und in eine zur Aufnahme- oder Aufwickelseite 114 bis 117 führende untere Hälfte gebrochen. Sodann folgen Ver­ fahrensschritte, die den in Fig. 8D und 8E gezeigten Verfahrensschritten sequentiell entsprechen.

Claims (18)

1. Verfahren zum Drahtschneiden eines Werkstücks mittels elektroerosiver oder elektrochemischer Bearbeitung, bei dem

• a) in einem Werkstück (11) mehrere Startbohrungen (11 a, 11 b . . .) erzeugt werden,
• b) die Drahtelektrode (7) durch eine erste Startbohrung (11 a) gefädelt und eine erste Bahnkurve geschnitten wird,
• c) am Ende der ersten Bahnkurve die Drahtelektrode gehalten und zwischen vor und hinter dem Werkstück (11) befindlichen Drahtführungen (9, 10) zertrennt wird,
• d) das im Werkstück befindliche Drahtende herausgezogen wird,
• e) die nächste Startbohrung (11 b) koaxial zur Drahtlaufrich­ tung im Arbeitsbereich vor dem abgetrennten, neuen Drahtan­ fang positioniert wird,
• f) die Drahtelektrode (7) durch die nächste Startbohrung (11 b) gefädelt wird, und
• g) die nächste Bahnkurve geschnitten wird,

dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt c) das Zertrennen der Drahtelektrode (7) dadurch erfolgt,

• • c1) daß die Drahtelektrode (7) durch Erhitzen mit einem zwischen den Drahtführungen (9, 10) befindlichen Heizelement (31) erweicht wird, wobei gleichzeitig an der Drahtelektrode (7) gezogen wird, um deren Querschnitt an der erweichten Stelle zu verringern, und
  • c2) daß anschließend die Drahtelektrode (7) so gezogen wird, daß sie an der erweichten Stelle reißt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß nach dem Verfahrensschritt (a) erfolgen:
  • - Einführen durch die Startbohrung (11 a, 11 b, . . .) eines schlanken Führungselementes, das gerade wenigstens über der Länge der Startbohrung (11 a, 11 b, . . .) ist,
  • - Verbindung des Endes des schlanken Führungselementes, das aus der Startbohrung (11 a, 11 b, . . .) vorspringt, an der Ein­ laßseite mit dem gebrochenen Ende der Drahtelektrode (7), und
  • - Zurückziehen des schlanken Führungselementes aus der Startbohrung (11 a, 11 b, . . .) zur Auslaßseite und dessen kontinuierliches Verschieben durch das zweite Drahtführungsglied zur Sammeleinrichtung, um den Verfah­ rensschritt (b) zu bewirken.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß als schlankes Führungselement ein unterteiltes Draht­ element verwendet wird, das in der Startbohrung gegen ein Herabfallen sicher gehalten ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß mehrere Startbohrungen (11 a, 11 b, . . .) im Werkstück (11) an derart vorgewählten Stellen ausgeführt werden, daß die entsprechende Anzahl gewünschter Schnitte darin vorliegt,
• - daß das unterteilte Drahtelement durch jede Startbohrung (11 a, 11 b, . . .) eingeführt und darin gegen ein Herabfallen gehalten wird, und
• - daß die Verfahrensschritte (b) bis (g) sequentiell ausge­ führt werden, wobei bei jeder Startbohrung (11 a, 11 b, . . .) begonnen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Startbohrung (11 a, 11 b, . . .) im Werkstück (11) erzeugt wird, indem eine schlanke Werkzeugelektrode, die das schlanke Führungselement bildet, neben dem Werkstück (11) an der Auslaßseite angeordnet und elektroerosiv die Start­ bohrung (11 a, 11 b, . . .) im Werkstück (11) mit der schlanken Werkzeugelektrode bearbeitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß eine Ultraschall-Schwingung auf die schlanke Werkzeug­ elektrode während des elektroerosiven Bearbeitens der Startbohrung (11 a, 11 b, . . .) im Werkstück (11) übertragen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß als die schlanke Werkzeugelektrode eine Draht­ elektrode (7) verwendet wird, die ein zur Sammeleinrich­ tung kontinuierliches gebrochenes Ende aufweist und das Gegenstück der zuerst erwähnten Drahtelektrode mit dem gebrochenen Ende bildet, um die kontinuierliche Draht­ elektrode zu erzeugen.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Ende des schlanken Führungselementes, das aus der Startbohrung (11 a, 11 b, . . .) vorspringt, mit dem gebrochenen Ende der Drahtelektrode an der Einlaßseite durch Schmelzver­ binden zusammengesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß im Verfahrensschritt (b) das gebrochene Drahtende ausge­ führt und vor dem Werkstück (11) angeordnet wird, indem die kontinuierliche Drahtelektrode (7) an einem ersten Bereich zwischen dem ersten Bearbeitungsführungsglied und dem Werkstück (11) geschnitten wird, um diese in einen ersten Teil hiervon kontinuierlich von der Zufuhr­ einrichtung (8) und in einen zweiten Teil hiervon kon­ tinuierlich zur Sammeleinrichtung zu unterteilen.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß im Verfahrensschritt c1) die Wärme auf die Drahtelek­ trode (7) einwirkt, während ein Temperaturgradient wenigstens über diesem Bereich vorliegt.

11. Vorrichtung zum Drahtschneiden eines Werkstücks mittels elektroerosiver oder elektrochemischer Bearbeitung gemäß Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
mit einer kontinuierlichen Drahtelektrode (7),
einem Paar von Drahtführungsgliedern (9, 10) vor und hinter dem Werkstück (11),
einer Strom- bzw. Spannungsversorgung (18),
einer Schneid-Vorschubeinrichtung (19-24),
einer Einrichtung (25, 27) zur Herstellung einer geraden Startbohrung (11 a, 11 b, . . .) im Werkstück (11),
einer ersten Positioniereinrichtung zum Positionieren einer Drahtelektrode (7) mit einem von der Zufuhreinrichtung (8) kontinuierlichen, ausgerichteten gebrochenen Ende (7 a) durch ein erstes Drahtführungsglied (9) der Drahtführungsglieder (9, 10), das an einer Einlaßseite des Werkstückes (11) angeordnet ist,
einer weiteren Positioniereinrichtung zum Positionieren des Werkstückes (11) zwecks Ausrichtung der Achse der Startboh­ rung (11 a, 11 b, . . .) in Richtung der Achse des ausgerich­ teten gebrochenen Endes (7 a), das aus dem ersten Drahtfüh­ rungsglied (9) vorspringt,
einer Vorrückeinrichtung zum Vorrücken der Drahtelektrode (7) mit dem ausgerichteten gebrochenen Ende (7 a) in und durch die Startbohrung (11 a, 11 b, . . .) des Werkstückes (11) und durch das zweite, an einer Auslaßseite des Werkstückes (11) angeordnete Drahtführungsglied (10) und
einer Einrichtung zum Zertrennen der Drahtelektrode (7) zwischen den Drahtführungsgliedern (9, 10), dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine Heizeinrichtung (31) zum Erhitzen der kontinuierlichen Drahtelektrode (7) wenigstens längs eines Teils derselben auf einer der gegenüberliegenden Seiten zwischen dem vorher bearbeiteten Schnitt und dem Drahtführungsglied (9) auf eine ausreichende Temperatur zum thermischen Erweichen wenigstens dieses Teils,
eine in Verbindung mit der Heizeinrichtung (31) betätigbare Einrichtung zum axialen Ziehen der Drahtelektrode (7) während der Erhitzung an wenigstens dieser einen Seite mit einer zum Längen und Verdünnen des erweichten Teils ausreichenden Zugkraft,
eine Einrichtung zum Einwirken einer Zugkraft, die ausreicht, um dort die kontinuierliche Drahtelektrode (7) durchzutrennen und eine erste gebrochene Hälfte, deren gebrochener freier Endteil den ausgerichteten gebrochenen Endteil (7 a) der Drahtelektrode (7) bildet, und eine zweite gebrochene Hälfte zu erzeugen, die sich kontinuierlich durch das andere Drahtführungsglied (10) zur Sammeleinrichtung erstreckt,
eine Einrichtung zum Verschieben einer der beiden gebrochenen Hälften zwecks deren Herausziehens aus dem vorher bearbeiteten Schnitt und zum Positionieren des freien Endteils der herausgezogenen gebrochenen Hälfte außerhalb, aber nahe des vorher bearbeiteten Schnitts, so daß die freien Endteile der beiden gebrochenen Hälften an den entgegengesetzten Seiten des vorher bearbeiteten Schnitts liegen, und
eine Einrichtung zum axialen Vorrücken der ersten gebrochenen Hälfte zwecks Einfädelns des ausgerichte­ ten gebrochenen freien Endteils in und durch die Start­ bohrung (11 a, 11 b, . . .) und aus dieser heraus aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch

• - ein schlankes Führungselement zur Einführung durch die Startbohrung (11 a, 11 b, . . .),
• - eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden des Endes des schlanken Führungselementes, das aus der Startbohrung vorspringt, an der Einlaßseite mit dem gebrochenen Ende der Drahtelektrode, und
• - eine Zurückzieheinrichtung zum Zurückziehen des schlanken Führungselementes aus der Startbohrung zur Auslaßseite und zu dessen kontinuierlicher Verschiebung durch das zweite Drahtführungsglied zur Sammeleinrichtung.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das schlanke Führungselement ein unterteiltes Draht­ element ist, das in der Startbohrung verankert ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Einrichtung zur Herstellung der Startbohrung (11 a, 11 b . . .) eine schlanke Werkzeugelektrode, eine Strom- bzw. Spannungsversorgung und eine Vorschubeinheit zum elektro­ erosiven Bearbeiten der Startbohrung im Werkstück (11) mit der schlanken Werkzeugelektrode aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Einrichtung weiterhin Mittel aufweist, um eine Ultraschall-Schwingung auf die schlanke Werkzeugelektrode zu übertragen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Verbindungseinrichtung zum Verbinden des Endes des schlanken Führungselementes mit dem gebrochenen Ende eine Schmelz-Schweißeinrichtung umfaßt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Heizeinrichtung (31) gestaltet ist, um einen Temperaturgradienten an die Drahtelektrode (7) in diesem Bereich zu legen.