DE3104032A1

DE3104032A1 - Verfahren zum schneiden eines werkstueckes

Info

Publication number: DE3104032A1
Application number: DE19813104032
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokyo Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1980-02-05
Filing date: 1981-02-05
Publication date: 1982-01-21
Also published as: FR2474916B1; GB2068816B; SG31785G; GB2068816A; IT8147730A0; FR2474916A1; US4673787A; HK53985A; IT1142283B; JPS56114621A; DE3104032C2; JPH0134733B2

Description

Inoue-Japax Research Incorporated Yokohamashi, Kanagawaken, Japan.

Verfahren zum Schneiden eines Werkstückes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden eines Werkstückes, d. h. ein Verfahren zum elektroerosiven Drahtschneiden, und insbesondere ein Verfahren zum elektroerosiven Schneiden eines Werkstückes, um darin ein gewünschtes Profil mit einer kontinuierlichen Drahtelektrode zu bilden, die axial vorrückt, um linear das Werkstück in einer Schneidzone zu durchsetzen, während die Drahtelektrode bezüglich des Werkstückes quer zu ihrer Achse verschoben wird.

Beim elektroerosiven Drahtschneiden rückt eine dünne kontinuierliche draht- oder fadenförmige Elektrode mit insbesondere einer Dicke von 0,05 bis 0,5 mm kontinuierlich von einer Abwickel- oder Vorratsseite zu einer Aufwickel- oder Aufnahmeseite durch eine Schneidzone vor, in der ein Werkstück positioniert oder justiert ist, und in die eine Schneidflüssigkeit, insbesondere destilliertes Wasser oder ein flüssiges Medium dielektrischer und/

581-(A928)-E

13006 3/0 621

oder elektrolytischer Natur, gespeist wird. Die Drahtelektrode rückt kontinuierlich geeignet zwischen zwei Führungsgliedern vor, um eine lineare oder gerade und kontinuierlich laufende Drahtstreckung dazwischen zu bilden, damit diese genau in eine vorbestiinmte Bearbeitungsbeziehung mit dem Werkstück justiert wird, das dadurch axial durchsetzt wird. Ein elektrischer Bearbeitungsstrom, vorzugsweise in der Form einer Folge zeitlich beabstandeter und genau eingestellter elektrischer Impulse, liegt an einem zwischen dem Werkstück und der Laufdrahtstreckung gebildeten Bearbeitungsspalt, um elektrische Entladungen und/oder eine elektrolytische Einwirkung zu erzielen, damit elektroerosiv Material vom Werkstück abgetragen wird. Mit fortschreitender Materialabtragung wird das Werkstück bezüglich der linearen Laufdrahtstreckung quer zu deren Achse insbesondere unter einer numerischen Steuerung entlang einer vorbestimmten Bahn verschoben, um ein gewünschtes Muster eines Schnittes oder Profiles im Werkstück zu erzeugen. Das kontinuierliche Vorrücken oder Laufen der Drahtelektrode wird insbesondere durch Zugantriebsrollen bewirkt, die an einer Stelle zwischen dem Führungsglied auf der stromab gelegenen Seite und der Drahtaufnahmeeinrichtung liegen. Eine gewünschte mechanische Spannung wird in dem zwischen den Führungsgliedern eine Brücke bildenden Laufdraht aufgebaut, in dem insbesondere eine Bremseinrichtung an einer Stelle zwischen dem Führungsglied auf der stromauf gelegenen Seite.und der Drahtzufuhreinrichtung vorgesehen wird.

Die Bahn, entlang der das Werkstück bezüglich der linearen Laufdrahtstreckung quer zu deren Achse verschoben wird, wird empirisch bestimmt, so daß das sich ergebende bearbeitete Profil genau hinsichtlich den Abmessungen und der Form mit dem gewünschten Muster eines Schnittes übereinstimmen kann. Die Toleranz oder die Differenz in der Größe zwischen dem bearbeiteten Profil und der Hüllkurvenlinie des Durch-

130063/0621

ganges der bearbeitenden Drahtelektrode (neben dem bearbeiteten Profil) wird gewöhnlich als "Überschneidung" bezeichnet und entspricht der Größe des zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück gebildeten Bearbeitungsspaltes. Es liegt daher eine Abweichung der Größe zwischen der Bahn der Mittenachse der bearbeitenden Drahtelektrode und dem sich ergebenden oder gewünschten Profil im Werkstück vor, die gleich ist dem Radius der Drahtelektrode zusätzlich des Bearbeitungsspaltes oder der "Überschneidung".

Bei einem Versuch, ein bearbeitetes Profil mit hoher Genauigkeit, Oberflächengüte und Wirksamkeit bezüglich eines gewünschten Profiles zu erzielen, verwendet einen Doppeloder Mehrfachschritt-Drahtschneidprozeß. In diesem Prozeß wird der erste Schritt verwendet, um grob oder roh ein Werkstück zu schneiden, in dem die Drahtelektrode bezüglich des Werkstückes entlang einer Bahn entsprechend dem gewünschten Profil verschoben wird, die jedoch so bemessen ist, daß ein roh oder grob geschnittenes Profil entsteht. Der zweite Schritt wird verwendet, um die Abweichung zwischen dem roh oder grob geschnittenen Profil und dem gewünschten Profil zu entfernen, in dem die Drahtelektrode bezüglich des Werkstückes entlang einer Bahn verschoben wird, die in der Verschiebungsebene von der Bahn des ersten Schrittes um einen End- oder Feinbearbeitungs-Schneidabstand verlagert oder versetzt ist. Bisher wird dieser zuletzt genannte Abstand zusammen mit der Bahn für die rohe Abmessung im ersten Schritt lediglich empirisch bestimmt. Es ist übliche Praxis, die End- oder Feinbearbeitungsschritt-Schneidgröße

roh oder grob gleich der Überschneidung im ersten Rohoder Grob-Schneidschritt zu wählen.

Der Erfinder hat nun erkannt, daß in einem derartigen Zwei- oder Mehrstufen-Drahtschneidbetrieb ein gewisses Problem aufgrund der eigenen dynamischen Eigenschaften der Draht-

130063/0621

elektrode beim elektroerosiven Schneiden entlang des zuvor roh oder grob geschnittenen Profiles beim Endbearbeitungs-Schneidschritt auftritt. Beim gewöhnlichen elektroerosiven Betrieb oder bei einem rohen oder groben Schneidschritt, in dem die Drahtelektrode quer in das Werkstück vorrückt, erfolgt die Bearbeitungswirkung vorzugsweise entlang der halbkreisförmigen Oberfläche der Drahtelektrode, die in der Vorschubrichtung liegt. Die Bearbeitungswirkung wird durch Bearbeitungadruck begleitet, beispielsweise durch F₁Hfladungsdruck und/oder Ausdehnungsdruck der erzeugten Gase, und neigt entsprechend dazu, die vorrückende Drahtelektrode zurück oder in der zur Vorschubrichtung entgegengesetzten Richtung beim gewöhnlichen oder rohen bzw. groben Schneidbetrieb zu treiben. Beim Endbearbeitungs-Schneidschritt muß die Drahtelektrode halbtangential entlang des roh oder grob genchnlttenan Profi.lt»e vorrücken, und es entsteht daher ein Ungleichgewicht im Bearbeitungsdruck auf der einen oder der anderen halbkreisförmigen Oberflächenseite auf der Drahtelektrode bezüglich der Vorschubrichtung, was zusätzlich eine Drahtauslenkkraft erzeugt, die dazu neigt, die Drahtelektrode in eine Richtung weg von dem gerade fein geschnittenen Werkstückprofil zu treiben,und zu einer ungewünschten üngenauigkeit der Endbearbeitung Veranlassung gibt. Es hat sich gezeigt, daß sich diese zusätzliche Drahtauslenkkraft trotz einer beträchtlichen äußeren Spannung entwickelt, die an der linearen Drahtstreckung anliegt, die eine Brücke bildet und in der Schneidzone läuft, und daß diese Kraft mit steigender Dicke des Werkstückes zunimmt. Wenn so die Verschiebungsbahn der Drahtelektrode im Endbearbeitungsschritt eine Bahn ist, die einfach von der Bahn im Grobbearbeitungsschritt um einen Abstand versetzt ist, der roh oder grob auf herkömmlicher empirischer Basis und ohne Berücksichtigung der Werkstückdicke festgelegt ist, dann kann keine gewünschte Endbearbeitungsgenauigkeit erzielt werden. Die Lage oder Stellung der Drahtelektrode kann

130063/0621

sogar weit weg von der gegebenen Drahtbahn im Endbearbeitungsschritt versetzt sein, so daß das bearbeitete Profil im Werkstück stark von dem gewünschten Profil abweicht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum elektroerosiven Drahtschneiden anzugeben, mit dem ein Profil mit gewünschter Genauigkeit und mit erforderlicher Oberflächengüte in einem Werkstück erzeugt werden kann; die Genauigkeit und die Leistungsfähigkeit sollen gegenüber dem Stand der Technik erhöht sein; schließlich soll ein zwei- oder mehrstufiges elektroerosives Drahtschneidverfahren angegeben werden, bei dem die Abhängigkeit der Schneidgenauigkeit im Endbearbeitungsschritt von der Dicke eines Werkstückes wirksam überwunden ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine im wesentlichen geschnittene

schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine Draufsicht, die schematisch ein Werkstück zeigt, das erfindungsgemäß zuvor in einem Grobschneidschritt und sodann in einem Endschneidschritt bearbeitet ist, und

Fig. 3 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Teiles der Fig. 2.

130063/0821

In Fig. 1 umfaßt cine elektrische EntLadunys-Draht~ schneidvorrichtung eine Drahtelektrode 1, die axial von einer Zufuhr- oder Abwickelspule 2 zu einer Aufnahmeoder Aufwickelspule 3 kontinuierlich durch eine Schneidzone vorrückt, die zwischen zwei Führungseinheiten 4 und

5 gebildet wird. Ein Werkstück 6 liegt in der Schneidzone und wird durch eine lineare Streckung der Drahtelektrode 1 durchsetzt, die straff überbrückt: ist und kontinuierlich über die Führungseinrichtungen 4 und 5 läuft. Weiterhin sind Drahtführungsglieder 14 und 15 in der Drahtlaufbahn vorhanden, um die Vorschubrichtung der Drahtelektrode 1 von der Zufuhrseite 2 zur Schneidzone bzw. von dieser zur Aufnahmeseite 3 zu ändern.

In die Schneidzone wird eine Bearbeitungsflüssigkeit von einer (nicht gezeigten) Düseneinrichtung gespeist, um den zwischen der Drahtelektrode 1 und dem Werkstück 6 gebildeten Bearbeitungsspalt zu spülen. Eine EDM-Strom- bzw. Spannungsversorgung 11 (EDM = elektrisches Entladungs-Bearbeiten) hat zwei Ausgangsanschlüsse, die elektrisch mit der Drahtelektrode 1 bzw. dem Werkstück 6 verbunden sind, um eine Folge elektrischer Bearbeitungsimpulse an den mit der Bearbeitungsflüssigkeit gefüllten Bearbeitungsspalt zu legen, so daß elektroerosiv Material vom Werkstück

6 abgetragen wird.

Das Werkstück 6 ist sicher auf einem Arbeitstisch 7 befestigt, und das Antriebssystem zum Verschieben des Werkstückes 6 bezüglich der Drahtelektrode 1 quer zu deren Achse oder in einer X-Y-Ebene umfaßt einen ersten Motor 8 zum Vorschub des Arbeitstisches 7 entlang der X-Achse und einen zweiten Motor 9 zum Vorschub des Arbeitstisches 7 entlang der Y-Achse, wobei die Motoren 8 und 9 durch elektrische Signale angesteuert werden, die von einer numerischen Steuereinheit 10 abgegeben sind.

130063/0621

Zusätzlich oder gegebenenfalls sind zwei Schwingungseinheiten 12 und 13 in Berührung oder enger Nähe mit der Drahtelektrode 1 zwischen den Drahtführungseinrichtungen

4 und 5 und auf entgegengesetzten Seiten des Werkstückes 6 vorgesehen. Die Schwinger 12 und 13 werden durch eine (nicht gezeigte) Hochfrequenzquelle von einer Frequenz oder von Frequenzen nicht kleiner als 100 Hz und vorzugsweise zwischen 1 und 50 kHz erregt, um dem zwischen den Führungseinrichtungen 4 und 5 gestreckten Laufdraht 1 Schwingungen einer Amplitude zwischen 1 und 50 ,um und vorzugsweise zwischen 1 und 10 ,um zu übertragen. Infolge der Schwingeranordnung kann jeder Bogenentladungs- oder Kurzschlußzustand unmittelbar nach dem Auftreten mechanisch gelöscht werden, und die Kontaktreibung über den Führungseinrichtungen 4 und

5 kann merklich verringert werden. Weiterhin ist die Abfuhr von Rearbettungßprodukten und Gasen, die im Bearbeitungsspalt erzeugt werden und zu einer Störung der Bearbeitungsstabilität neigen, erleichtert, so daß ein stetiges Bearbeiten mit hoher Stabilität ohne Bruch der Drahtelektrode 1 und mil gesteigerter Abtragungsgeschwindigkeit oder -rate fortgesetzt wird.

Die Schwingungen werden an einer oder beiden gezeigten Stellen auf die Drahtelektrode 1 in einer Richtung quer zu deren Achse übertragen, so daß eine wellige schwingende oder oszillatorische Bewegung mit mehr als zwei Knoten und Bäuchen oder Schleifen im Draht 1 erzeugt wird, der zwischen den beiden Führungsgliedern 4 und 5 läuft, die an entgegengesetzten Seiten bezüglich des Werkstückes 6 liegen.

Die Schwingungen werden vorzugsweise an den beiden gezeigten Stellen, die bezüglich des Werkstückes 6 entgegengesetzt sind, auf die Drahtelektrode 1 jeweils in einer Richtung quer zu deren Achse übertragen, so daß sie einander über-

130063/0621

lagern, um eine zusammengesetzte wellige oszillatorische Bewegung mit mehr als zwei Knoten und Bäuchen oder Schleifen im Draht 1 hervorzurufen, der zwischen den beiden Führungsgliedern 4 und 5 läuft, die an entgegengesetzten Seiten bezüglich des Werkstückes 6 und jeweils außerhalb jeder Stelle liegen, an der die Schwingung einwirkt.

Durch übertragen einer Schwingung auf die Laufdrahtelektrode 1 an einer oder vorzugsweise beiden Seiten des Werkstückes 6, durch die dieses in ein Laufdraht-Elektroerosionssystem geschickt ist, hat sich gezeigt, daß eine wesentliche Verbesserung in der Abtragungsgeschwindigkeit erreicht wird, was insbesondere bemerkenswert ist, wenn Werkstücke einer größeren Dicke bearbeitet werden. Somit tritt eine verstärkte Pumpwirkung auf, die in der Schneidzone zu erzeugen ist, um die Abfuhr bearbeiteter Produkte hieraus, d. h. Späne und Gase, zu erleichtern, und - was noch bedeutender ist - es wird eine hochwirksame streuende oder dispergierende Erzeugung aufeinander folgender Entladungen in der Schneidzone über der gesamten Werkstückdicke gewährleistet, so daß eine Konzentration der Entladungen auf einen einzigen Punkt oder Bereich der Drahtelektrode 1 in vorteilhafter Weise unterdrückt wird, die durch das Werkstück 6 läuft oder dieses durchsetzt.

Die an den beiden entgegengesetzten Stellen bezüglich des Werkstückes 6 übertragenen Schwingungen haben vorzugsweise verschiedene Frequenzen, so daß eine Schwebung oder periodische Änderung in der Amplitude einer Welle, also die überlagerung der entsprechenden beiden einfachen harmonischen Wellen der verschiedenen Frequenzen, in der Laufdrahtelektrode 1 hervorgerufen wird. Diese Anordnung ist vorteilhaft, um die Entfernung von Bearbeitungsspänen und anderen Spaltprodukten zu erleichtern und steigern, während

130063/0621

der Temperaturanstieg des gerade geschnittenen Werkstückes 6 unterdrückt wird.

Die beiden Schwingungseinrichtungen 12 und 13 liegen vorzugsweise in einigen Fällen an ihren jeweiligen Stellen, damit die jeweiligen Schwingungen in zueinander senkrechten Richtungen erzeugt-werden, beispielsweise eine Schwingung in der Richtung der X-Achse und die andere Schwingung in der Richtung der Y-Achse, also den Achsen, entlang denen das Werkstück 6 bezüglich der Laufdrahtelektrode 1 durch die oben erwähnte Antriebseinrichtung, beispielsweise eine numerisch gesteuerte Antriebseinrichtung, verschoben wird.

Jede der Schwingereinrichtungen 12, 13 ist vorzugsweise in Berührung oder Kontakt mit einem Führungsglied 4, 5 für die Elektrode 1 und kann ein elektromagnetischer oder ein Schall- oder ein Ultraschall-Schwinger sein. Jede Schwingereinrichtung kann ein magnetostriktiver oder ein piezoelektrischer Schwinger sein. Die Schwinger 12 und 13 können zur Erregung mit jeweiligen (nicht gezeigten) Resonanzschaltungen verbunden sein, deren jede am Bearbeitungsspalt angeschlossen ist.

Ein (nicht gezeigtes) Steuerungssystem ist vorzugsweise vorgesehen, um im Betrieb der Vorrichtung auf den BearbeJ.tungsapaltzustand anzusprechen, damit ein Parameter der Schwingungen abhängig vom Spaltzustand abgewandelt wird. Die Schwingereinrichtungen 12 und 13 sind vorzugsweise so angeordnet, daß sie durch ein Kühlfluid kühlbar sind.

Im Betrieb der Vorrichtung wird die Bearbeitungsflüssigkeit vorzugsweise zur Drahtelektrode 1 gespeist, in dem sie durch die Stelle fließt, in der das Schwingerende jeder Schwingeranordnung in Berührung mit dem Draht 1 kommt, oder

130063/0621

in dem sie in Berührung mit dem Körper jedes Schwingers fließt, so daß die durch den schwingenden Körper erzeugte Wärme ausreichend abgeführt wird, um eine schädliche Erwärmung der Drahtelektrode 1 zu vermeiden.

Es ist im allgemeinen wünschenswert, die Ebene der Drahtschwingung in Übereinstimmung mit der Vorschubrichtung bei der relativen transversalen Verschiebung des Werkstückes 6 zur axial laufenden Drahtelektrode 1 zu halten.

Die beschriebene Drahtschwingungsanordnung kann - wie dies weiter unten näher erläutert wird - in einem elektrischen Doppel- oder Mehrstufen-Bearbeitungsbetrieb einschließlich eines Endbearbeitungs-Schneidens, eines ümgestaltungs- bzw. Verbesserungs- oder Sekundär-Schneidschrittes verwendet werden, dem ein im vorbereitenden Schneidschritt roh oder grob geschnittenes Werkstück 6 unterworfen wird, um das bearbeitete Oberflächenprofil mit erforderlicher Genauigkeit und Oberflächengüte oder -Endbearbeitung fertigzustellen. Das diesem Betrieb eigene Problem liegt darin, daß es extrem schwierig ist, eine gewünschte Schneidtiefe genau konstant beizubehalten. Beim Feinbearbeitungs- oder Endschneidbetrieb tritt leicht eine Kraft auf, die die Drahtelektrode 1 weg von dem zuvor roh oder grob geschnittenen Profil im Werkstück 6 zu treiben neigt, das endbearbeitet wird, und dies zu allen Zeiten aufgrund eines durch die Bearbeitungsentladungen und die sich in die Bearbeitungsflüssigkeit im Spaltbereich ausdehnenden, zersetzten Gase erzeugten Druckes. Diese Kraft bewirkt, daß der Draht gebogen wird und aus der geführten Stellung kommt, so daß die Schneidtiefe veränderlich abweichen kann.

Anhand der Fig. 1 und 2 wird ein Laufdraht-EDM-Betrieb

130063/0621

mit einem Grob- und einem Feinbearbeitungsschritt gemäß der Erfindung näher erläutert. Zuerst wird ein Werkstück 6 mit einer Ausgangsbohrung 6a, die darin an einer vorbestimmten Stelle durch mechanisches oder EDM-Bohren ausgeführt wurde, auf den Arbeitstisch 7 gebracht. Die Drahtelektrode 1 wird, durch die Bohrung 6a gefädelt, und ein (nicht gezeigter) Drahtantriebsmechanismus wird betätigt, um axial die Drahtelektrode 1 in der Richtung eines Pfeiles vorzurücken und diese von der Zufuhrspule 2 auf die Aufnahmespule 3 über die Führungen 14 und 4, die Bohrung 6a und die Führungen 5 und 15 unter einer vorbestimmten (mechanischen) Spannung zu transportieren. Eine (nicht gezeigte) Bearbeitungsflüssigkeit-Umwälzeinheit wird betrieben, um die Bearbeitungsflüssigkeit durch die Düsen in den Bereich des Werkstückes 6 zu speisen, so daß der Bearbeitungsspalt gleichmäßig hiermit gespült wird. Die EDM-Strom- bzw. Spannungsversorgung 11 wird eingeschaltet, um eine Folge elektrischer Impulse an den Spalt zwischen der Laufdrahtelektrode 1 und dem Werkstück 6 zu legen, wodurch aufeinander folgende Bearbeitungsentladungen zwischen diesen durch das flüssige Medium bewirkt werden, so daß Material vom Werkstück 6 abgetragen wird. Während des Schneidbetriebes können die Schwinger 12 und 13 angeregt werden, um in der bereits beschriebenen Weise zu arbeiten.

Eine vorbestimmte Schneidbahn entsprechend einem gewünschten Profil wird zuvor in der numerischen Steuereinheit 10 programmiert, deren Ausgangssignale an den Antriebsmotoren 8 und 9 liegen, um den Arbeitstisch 7 zu verschieben, so daß das dadurch getragene Werkstück 6 entlang der programmierten Bahn bezüglich der Laufdrahtelektrode 1 fährt. Während der Roh- oder Grob-Schneid-Vorschubverschiebung (vgl. Fig. 2) bewegt sich die Drahtelektrode 1 bezüglich des Werkstückes 6, indem sie von der Stelle der zuvor ausgeführten

130063/0621

Ausgangsbohrung 6a im Werkstück 6 geradlinig entlang des kürzesten Abstandes zu einem Punkt auf dem programmierten Roh- oder Grobschneidprofil vorrückt, und indem sie dann der zuletzt genannten Bahn zurück zu dem Punkt folgt, wie dies durch Pfeile angedeutet ist. Die während dieses Rohoder Grob-Profilformbetriebes ausgeführte Schneidbreite L ist (vgl. Fig. 3) durch 2(r+g) festgelegt, wobei r den Radius der Drahtelektrode und g den Bearbeitungsspaltabstand bedeuten, der gleichwertig zu einer Überschneidung Λ sein kann. Wenn der Draht 1 zum Ausgangspunkt zurückkehrt, ist ein Kernteil 61 des bearbeiteten oder grob geschnittenen Werkstückes 6, der durch die Innenkante der Bahn umgeben ist, von dessen Rest 62 getrennt, der die Außenkante der Bahn umgibt und das grob oder roh profilbearbeitete Werkstück bildet.

Nach Abschluß des obigen GrobbearbeUungstJchritLes ist das Werkstück 62 mit einem weiteren Schnitt einer Breite oder Tiefe 1 durch den folgenden Feinschneidschritt zu formen, wie dies durch eine Strichlinie angedeutet ist. Die Breite 1 ist im allgemeinen kleiner als die zuvor erwähnte Schneidbreite L, und der Feinbearbeitungsschritt wird im allgemeinen mit einer rascheren Schneidgeschwindigkeit und vorzugsweise mit einer Mindestmenge an Materialabtragung durchgeführt, um das zuvor bearbeitete Profil und die Oberfläche fein- oder endzubearbeiten. Gemäß der Erfindung ist die Schneidbahn im Feinbearbeitungsschritt um einen Abstand η cc von der Schneidbahn im Grobbearbeitungsschritt versetzt, wobei OC die Überschneidung im Grobbearbeitungsschritt bedeutet und η ein Wert, vorzugsweise eine ganze Zahl, ist, die im wesentlichen proportional zur Dicke t des Werkstückes 6 (vgl. Fig. 1) ist, so daß die Tiefe 1 im Feinbearbeitungsschritt abgetragen oder entfernt wird. D. h., es ist erfindungsgemäß wesentlich, daß die Bahnkurve der quer bezüglich des Werkstückes 6 im Feinbearbei-

130063/0621

tungsschritt verschobenen Drahtelektrode 1 um den Abstand η ec von der Bahnkurve der im Grobbearbeitungsschritt verschobenen Drahtelektrode versetzt ist. Die Werte et und η werden im Zusammenhang mit dem Radius r der Drahtelektrode festgelegt, um die Breite L/2 und 1 und damit L/2 + 1 zu erreichen, indem die zuerst programmierte Schneidbahn festgelegt wird, die durch die Mittenachse der Drahtelektrode 1 beim Grobbearbeitungsschritt zu durchlaufen ist. Dann ist der Profilbearbeitungs-Vorschub, der während des Feinbearbeitungsschrittes durch die numerische Steuereinheit 15 einwirkt, wie dies durch die Strichlinie angedeutet ist, ein vergrößerter Vorschub, der durch den Zusatz der Breite 1, die gleich ist zu η Λ ,zu der vorherigen Grobschneidbahn festgelegt ist.

Die Überschneidung cc , die auf dem Grobbearbeitungsschritt beruht, ist ein wohl angenommener Term beim elektrischen Bearbeiten und hier durch den Mindestabstand zwischen dem Grobschneidprofil an jedem Punkt darauf und der Verschiebungsbahn der Mittenachse der Drahtelektrode 1 abzüglich des Radius der Drahtelektrode festgelegt. Wie zu ersehen ist, hängt sie grundsätzlich von der Größe des Bearbeitungsspaltes g, jedoch weiterhin von anderen Spaltparametern ab, wie beispielsweise der Art der Bearbeitungsprodukte im Spalt während eines Drahtschneidens, und - wenn Schwingungen auf die Drahtelektrode einwirken, wie dies oben erläutert wurde - weiterhin von der Amplitude der Schwingungen. In jedem Fall kann die Überschneidung oc bestimmt werden, indem der Grobbearbeitungsschritt eingestellt und vorbereitet wird.

Beispiel

Beim Bestimmen der Bahnkurve einer Drahtelektrode 1 (beispielsweise eines Kupferdrahtes eines Durchmessers von

130063/0621

0,2 jnni) und damit der programmierbaren Bahn etnoa Werkstückes (beispielsweise Kohlenstoffstahl bzw. unlegierter Stahl), das zuvor mit einer Überschneidung cc grob geschnitten und bezüglich der Mittenachse der Drahtelekfcrode 1 im FeinbcarbeJtungsschritL· vorschoben wird, sind die Werte η und 1 = not beispielsweise wie folgt eingestellt:

Werkstück dicke	η	1
20 mm	1	et-
40 mm	2	2 et
80 mm	4	4 cc

Es hat sich gezeigt, daß für die veränderlichen Werte der Werkstückdicke die Dicke der fein geschnittenen Schicht gleichmäßig konstant und damit die fein geschnittene Genauigkeit extrem hoch ist. Das Verhältnis der Abtragungsgeschwindigkeit oder -rate beim Grob- und Feinbearbeiten beträgt dann 1 : 4. Der Wert öC- wird durch Parameter der Bearbeitungsimpulse und die Draht- sowie Werkstückmaterialien bestimmt, und lediglich in diesem Ausmaß kann der Wert 1 von diesen Parametern und Materialien abhängen.

130063/0621

Die Bahnkurve der Drahtelektrode 1 im Feinbearbeitungsschritt kann um 1 = η cc von der Bahnkurve der Drahtelektrode im Grobbearbeitungsschritt versetzt sein, indem die oben beschriebenen Schwingereinrichtungen 12 und 13 verwendet werden. In diesem Fall kann keine Änderung in der programmierten Schneidbahn vom Grobbearbeitungsschritt zum Feinbearbeitungsschritt erforderlich sein, wenn die Amplitude der Schwingungen, die dann die Versetzung 1 = η OC festlegt, nicht 1 bis 5 ,um und höchstens 10 ,um überschreitet.

Die Schwinger 12 und 13 sind vorzugsweise miteinander gekoppelt und so orientiert, daß die Richtung der Ebene der daraus resultierenden zusammengesetzten Schwingungen im wesentlichen senkrecht zur Vorschubrichtung der Drahtelektrode 1 im Feinbearbeitungsschritt beibehalten wird.

Die Erfindung ermöglicht so ein vorteilhaftes Elektroerosionsverfahren zum Drahtschneiden eines gewünschten Profiles in einem Werkstück, das die bisher beim Stand der Technik auftretenden Probleme überwindet.

130063/0621

Leerseite

Claims

Ansprüche

ί 1.J Verfahren zum Schneiden eines Werkstückes, um darin ein gewünschtes Profil mit einer kontinuierlichen Drahtelektrode auszuführen, die axial vorrückt, so daß linear das Werkstück über einer Schneidzone durchsetzt wird, und die auch bezüglich des Werkstückes quer zur Achse der Drahtelektrode verschoben wird,

gekennzeichnet

- (a) elektroerosives Grobschneiden des Werkstückes (6), während die transversale Relativverschiebung zwischen der Drahtelektrode (1) und dem Werkstück (6) entlang einer ersten vorbestimmten Bahn bewirkt wird, die dem gewünschten Profil entspricht und festgelegt ist, um ein Grobschneidprofil mit einer Überschneidung ec im Werkstück (6) zu erzeugen , und

(b) elektroerosives Fertig- oder Feinschneiden des Werkstückes (6), während die transversale Relativverschiebung zwischen der Drahtelektrode (1) und dem Werkstück (6) entlang einer zweiten vorbestimmten Bahn bewirkt wird, die um einen durch einen Ausdruck η et festgelegten Abstand gleichmäßig von der ersten vorbestimmten Bahn versetzt ist, wobei η ein Wert im wesentlichen proportional zur Dicke des durch die Drahtelektrode (1) durchsetzten Werkstückes (6) bedeutet, um dadurch ein Fertig- oder Feinschneidprofil zu erzeugen, das mit dem gewünsch-

581-(A 928)-E

130063/0621

ten Profil im Werkstück (6) übereinstimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß η ganzzahlig ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß die erste vorbestimmte Bahn in einer numerischen Steuereinheit (10) vorprogrammiert ist, die einem Antriebssystem (8, 9) zugeordnet ist, um die transversale Relativverschiebung zwischen der Drahtelektrode (1) und dem Werkstück (6) zur Ausführung des Schrittes (a) aufgrund des gewünschten Profiles und der gewünschten Überschneidung (V zu bewirken, und

- daß die zweite vorbestimmte Bahn in der numerischen Steuereinheit (10) aufgrund der ersten vorbestimmten Bahn vorprogrammiert ist und eine den Ausdruck nc( darstellende Information zur Ausführung des Schrittes (b) beigefügt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß Schwingungen auf die Drahtelektrode (1) quer zur deren Achse in der Schneidzone im Schritt (b) übertragen werden, und

- daß die Schwingung eine Amplitude im wesentlichen gleich η CC aufweist,

- wodurch die erste vorbestimmte Bahn im Schritt (a) im wesentlichen um den Abstand η Ct versetzt wird, so daß die zweite vorbestimmte Bahn im Schritt (b) erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- daß die Schwingungsamplitude höchstens 10 ,um beträgt.

130033/0621