DE3123854A1

DE3123854A1 - Drahtelektroerosionsverfahren und -vorrichtung zur bildung eines abgeschraegten profils in einem werkstueck

Info

Publication number: DE3123854A1
Application number: DE19813123854
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokyo Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1980-06-16
Filing date: 1981-06-16
Publication date: 1982-03-18
Also published as: GB2078587A; US4367129A; IT1142552B; JPS578035A; IT8148690A0; GB2078587B; FR2484309A1; FR2484309B1

Description

Inoue-Japax Research incorporated Yokohamashi, Kanagawaken, Japan

Drahtelektroerosionsverfahren und -vorrichtung zur Bildung eines abgeschrägten Profils in einem Werkstück

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Drahtelektroerosionsbearbeitung eines abgeschrägten Profils in einem Werkstück und insbesondere auf ein verbessertes Drahtelektroerosionsverfahren und eine verbesserte Drahtelektroerosionsvorrichtung zur Ausbildung eines Werkstücks mit einem Profil, das in der Dickenrichtung des Werkstücks abgestuft einen nicht abgeschrägten und einen abgeschrägten Teil aufweist.

Das Drahtelektroerosionsbearbeitungsverfahren macht gewöhnlich von einer äußerst dünnen Werkzeugelektrode in der Form eines durchlaufenden metallischen Drahtes eines Durchmessers von 0,02 bis 0,3 mm Gebrauch, Die Drahtelektrode wird vertikal durch ein Werkstück geführt, um einen Elektroerosionsbearbeitungsspalt dazwischen zu bilden, und axial kontinuierlich von einer Zuführeinrichtung durch den Bearbeitungsspalt, der sich durch die Dicke des Werkstücks erstreckt, zu einer Aufnahme-

J123

einrichtung angetrieben. Das Werkstück wird fest in einem mit Luft gefüllten oder zur Atmosphäre offenen Werkstückbehälter montiert und liegt typisch senkrecht zur Achse der durchlaufenden Drahtelektrode. Ein flüssiges Bearbeitungsmedium, z. B. destilliertes Wasser, wird zugeführt, um den Bereich der Drahtelektrode und des Bearbeitungsspaltes im Werkstück zu spülen, während ein elektrischer Bearbeitungsstrom zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück fließt, um eine elektroerosive Materialabtragung vom letzteren zu erzeugen. Während die Materialabtragung fortschreitet, werden der Behälter und die Drahtelektrode relativ zueinander, undjzwar typisch senkrecht zur Achse der durchlaufenden ,Drahtelektrode längs einer vorgeschriebenen Schneidbahn derart bewegt, daß ein gewünschtes Profil im Werkstück gebildet wird. Man läßt die den Schneidbereich spülende Bearbeitungsflüssigkeit durch Schwerkraft auf den Boden des Werkstückbehälters fallen und leitet sie dann von diesem zu einem Flüssigkeitsfilter- und -Zirkulationssystem zur Rückführung zur Flüssigkeitsabgabedüse.

Es wurde allgemein angenommen, daß sich der Drahtelektroerosionsprozeß hochgradig zur Bearbeitung von Kunststofformen, Preßwerkzeugen und verschiedenen anderen Formprodukten mit gebotener Genauigkeit und gutem Wirkungsgrad eignet. Es treten jedoch Probleme auf, wenn man mit diesem Verfahren ein abgeschrägtes Profil in einem Werkstück ausbilden und insbesondere das Werkstück mit einem Profil versehen soll, das in der Dickenrichtung des Werkstücks abgestuft einen nicht abgeschrägten und einen abgeschrägten Teil aufweist. Solche Anforderungen treten beispielsweise

bei einer Form auf, die eine gerade Schneidkante und einen abgeschrägten Entlastungsbereich aufweisen soll. Die Praxis, der man bisfrer folgte, um diese Anforderungen zu erfüllen, sieht allgemein vor, ein zweistufiges Berarbeitungsverfahren anzuwenden. So wird im ersten Schritt der abgeschrägte Bereich mit einer Gesenktyp-Elektroerosionsmaschine oder mit herkömmlichen Fräs- und/oder Schleifmaschinen bearbeitet, und im zweiten Schritt wird der nicht abgeschrägte Schneidkantenbereich mit einer Drahtelektroerosionsmaschine bearbeitet. Diese Verfahrensweise ist kompliziert, zeitaufwendig und teuer. Der abgeschrägte Kantenteil wurde auch im ersten oder zweiten Verfahrensschritt mit einer abgewandelten Drahtelektroerosionsmaschine bearbeitet, die besondere Einrichtungen aufweist, um zu ermöglichen, daß die Drahtelektrode unter einem Winkel zu den Werkstückoberflächen geneigt ist. Obwohl dieses Verfahren zweistufige Verfahrensweisen mit der einzigen Einrichtung ermöglicht, erfordern diese besonderen Einrichtuncf^ine verhältnismäßig komplizierte Dreiachsen- oder Vierachsen-Steuerungsprogrammierung und rufen daher erhebliche weitere Kosten- und Arbeitssteigerungen hervor. Außerdem verdoppelt das zweistufige Verfahren die Bearbeitungszeit und ist unerwünscht zeitaufwendig und daher wenig produktiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Drahtelektroerosionsverfahren zur Bildung eines abgeschrägten Profils in einem Werkstück, insbesondere zur Ausbildung eines Werkstücks mit einem Profil, das in der Dickenrichtung des Werkstücks abgestuft einen nicht abgeschrägten und einen abgeschrägten Teil aufweist, zu entwickeln, das äußerst wirkungsvoll ist

und die Bearbeitung eines solchen Profils in einem einzigen Verfahrensschritt ermöglicht. Außerdem ist Aufgabe der Erfindung die Entwicklung einer Vorrichtung zur Ausbildung eines Werkstücks mit einem abgeschrägten Profil, insbesondere einem Profil, das in der Dickenrichtung des Werkstücks abgestuft einen· nicht abgeschrägten und einen abgeschrägten Teil aufweist, welche Vorrichtung verhältnismäßig einfach und äußerst wirksam ist und keine teure und komplizierte Einrichtung erfordert, die bisher zur Ausbildung eines abgeschrägten Profils nach dem Drahtelektroerosionsverfahren wesentlich war.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist zunächst ein Drahtelektroerosionsverfahren zur Ausbildung eines Werkstücks mit einem Profil, das in der Dickenrichtung des Werkstücks abgestuft einen nicht abgeschrägten und einen abgeschrägten Teil aufweist, das durch die Schritte gekennzeichnet ist:

Anordnung des Werkstücks in einem eine erste Elektroerosions-Bearbeitungsflüssigkeit derart enthaltenden Werkstückbehälter, daß das Werkstück darin bis zu einer vorgewählten Höhe von der Unterseite des Werkstücks teilweise eingetaucht ist und sich der Flüssigkeitsspiegel in einer das Werkstück in einen nicht eingetauchten oberen Teil und einen eingetauchten unteren Teil unterteilenden horizontalen Ebene erstreckt;

Einführung einer durchlaufenden Drahtelektrode vertikal durch das Werkstück zur Schaffung eines länglichen Bearbeitungsspaltes, der sich durch den nicht eingetauchten oberen und den eingetauchten unteren Teil erstreckt, und Axialbewegung der Drahtelektrode von einer Zuführeinrichtung durch den Bearbeitungsspalt zu einer

Aufnahmeeinrichtung;

Zufuhr eines Stromes einer zweiten Elektroerοsions-Bearbeitungsflüssigkeit mit einem höheren spezifischen Widerstand als dem der ersten Flüssigkeit von oberhalb des Werkstücks in den Bearbeitungsspalt im nicht eingetauchten oberen Teil des Werkstücks und Ermöglichung einer wenigstens teilweisen Diffusion dieses Stromes in den Bearbeitungsspalt im eingetauchten unteren Teil des Werkstücks unter Anlegung eines elektrischen Bearbeitungs stromes zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück zur gleichmäßigen elektroerosiven Materialabtragung vom Werkstück durch den Bearbeitungsspalt längs des oberen Teils mit einer ersten Geschwindigkeit und längs des unteren Teils mit einer zweiten Geschwindigkeit, die nicht geringer als die erste Geschwindigkeit ist und mit wachsendem Abstand von der horizontalen Ebene ansteigt;

Halten des Oberflächenspiegels der Flüssigkeit im Werkstück behälter im wesentlichen konstant;

Halten des spezifischen Widerstandes der Flüssigkeit im Werkstückbehälter im wesentlichen konstant; und

Relativbewegung der Drahtelektrode und des Werkstücks senkrecht zur Achse der Drahtelektrode längs einer vorbestimmten Bahn.

Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den ünteransprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Drahtelektroerosionsvorrichtung zur Durchführung dieses erfindungs—

-logemäßen Verfahrens, mit dem Kennzeichen, daß sie einen Werkstückbehälter zur Aufnahme einer ersten Elektreterosions-Bearbeitungsflüssigkeit und des Werkstücks derart, daß es in der Flüssigkeit bis zu einer vorgewählten Höhe von der Unterseite des Werkstücks teilweise eingetaucht ist und sich der Flüssigkeitsspiegel in einer das Werkstück in einen nicht eingetauchten Teil und einen eingetauchten Teil unterteilenden horizontalen Ebene erstreckt, Einrichtungen zum Führen einer durchlaufenden Drahtelektrode zum Vertikaldurchgang durch das Werkstück und damit Schaffung eines länglichen Bearbeitungsspaltes dazwischen,der sich durch den nicht eingetauchten oberen Teil und den eingetauchten unteren Teil des Werkstücks erstreckt, Antriebs- und Bremseinrichtungen zur Axialbewegung der Drahtelektrode von einer Zuführrolle durch den Bearbeitungsspalt zu einer Aufnahmerolle, eine oberhalb des Werkstücks angeordnete Düseneinheit zum Zuführen eines Stromes einer zweiten Elektroerosions-Bearbeitungsflüssigkeit mit einem höheren spezifischen Widerstand als dem der ersten Flüssigkeit in den Bearbeitungsspalt im nicht eingetauchten Teil des Werkstücks und zum Ermöglichen einer wenigstens teilweisen Diffusion dieses Stromes in den Bearbeitungsspalt im eingetauchten Teil des Werkstücks, eine Stromquelle zum Anlegen eines elektrischen Bearbeitungsstromes zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück zwecks Erzeugung elektroerosiver Materialabtragung vom Werkstück über den länglichen Bearbeitungsspalt, wodurch die Materialabtragung längs des oberen Teils gleichmäßig mit einer ersten Geschwindigkeit und längs des unteren Teils mit einer zweiten Geschwindigkeit erfolgt, die nicht geringer als die erste Geschwindigkeit ist und

Λ * Λ, *

ί« Λ

• ♦

-limit wachsendem Abstand von der horizontalen Ebene ansteigt, einer Einrichtung zur wesentlichen Konstanthaltung des Oberflächenspiegels der Flüssigkeit im Werkstückbehälter/ einer Einrichtung zur wesentlichen Konstanthaltung des spezifischen Widerstandes der Flüssigkeit im Werkstückbehälter und Bearbeitungsvorschub-Antriebsmittel zur Relativbewegung der Drahtelektrode und des Werkstücks senkrecht zur Achse der Drahtelektrode längs einer vorbestimmten Bahn aufweist.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene, teilweise weggebrochene und teilweise schematische Ansicht zur Veranschaulichung einer Drahtelektroerosionsvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht nach der Linie II-II, in der Richtung der Pfeile gesehen, eines Teils der Vorrichtung in Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung zur

Veranschaulichung eines mit einer Drahtelektrode erfindungsgemäß bearbeiteten Werkstücks; und

Fig. 4 eine Fig. 1 ähnliche Darstellung zur schematischen Veranschaulichung einer anderen Vorrichtung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Drahtelektroerosions-Bearbeitungsvorrichtung mit einem Bett 1 dargestellt, das ein Paar von Antriebstisehen 2 und 3 trägt, die in einer Quergleitanordnung aufgebaut sind. Die Tische 2 und

sind zur Horizontalbewegung längs einer X-Achse bzw. einer Y-Achse durch Motoren 4 bzw. 5 eingerichtet, die im Ansprechen auf Impulsantriebssignale angetrieben werden, die von einer numerischen Steuereinheit (NC) 6 geliefert werden. Die letztere enthält gespeicherte vorprogrammierte Steuerbefehle, die beim Betrieb der Vorrichtung reproduziert werden, um Folgen von Antriebsimpulsen zu erzeugen, die zum gesonderten Antrieb der X-Achsen- und Y-Achsenmotoren 4 und 5 in der üblichen Weise zwecks Bewegung eines gegebenen Punktes auf den Tischen 2 und 3 längs einer vorgewählten (Schneid-)bahn im X-Y-Koordinatensystem verteilt werden.

Auf dem Tisch 3 ist ein Werkstückbehälter 7 fest montiert, der eine erste Elektroerosions-Bearbeitungsflüssigkeit Ll enthält, die hier eine Wasserbasisflüssigkeit ist und deren Oberflächenspiegel durch eine Einrichtung 8^ justiert wird, wie vollkommener in Fig. 2 dargestellt ist. Die Einrichtung 8^ umfaßt einen vertikalen Einschnitt 81, der in einem Seitenwandteil des Behälters 7 in einer geeigneten Länge von der Oberseite eingeschnitten und von außerhalb des Behälters mit einer länglichen, ü-förmigen Fassung 82 abgedeckt ist, die an einem Außenwandteil des Behälters 7 angebracht ist. Eine rechteckige Platte 83 mit einem Paar paralleler Nuten 83a ist auf dem Innenwandteil des Behälters 7 mit einem Paar von Flügelmuttern 84 einstellbar angeordnet, die auf Schrauben 84a schraubbar sind, die am Behälter 7 befestigt sind, um durch die Nuten 83a zu führen. Ein Paar von parallelen vertikalen Skalen 85, die gleichmäßig unterteilt sind, sind an der Innenwand des Behälters 7 zu beiden Seiten des Einschnitts markiert, um eine Justierung der Oberseite 83b

der Platte 83 auf einem benötigten Niveau zu ermöglichen. Nach Einstellung der Oberseite 83b der Platte 83 bezüglich der Skalen 85 wird die Platte 83 am Behälter befestigt, indem man die Flügelmuttern 84 auf den Schrauben 84a in den zugehörigen Nuten 83a festschraubt. Diese Anordnung ermöglicht es, daß jeder Überschußteil der Bearbeitungsflüssigkeit Ll im Werkstückbehälter 7 über die Oberseite 83b der Platte 83 abfließt und durch die Fassung 82 gesammelt wird, wodurch der Oberflächenspiegel der Flüssigkeit Ll im Werkstückbehälter 7 auf eine erforderliche Höhe eingestellt und auf dieser gehalten wird. Der Werkstückbehälter 7 ist außerdem an einem Bodenteil desselben mit einem Flüssigkeitsauslaßrohr 9 versehen,das über ein Ventil mieder Fassung 82 verbunden ist. Das Ventil 10 wird geöffnet, um durch das Rohr 9 die Flüssigkeit aus. dem Werkstückbehälter 7 nach Abschluß eines gegebenen Bearbeitungsvorganges herauszulassen.

Fest am Boden des Werkstückbehälters 7 ist ein Werkstückmontageblock oder -halter 11 montiert, auf dem seinerseits ein Werkstück 12 fest montiert ist. Das Werkstück 12 ist in der Form eines rechteckigen Blocks gezeigt, dessen Oberseite und Unterseite parallel zum horizontal erstreckten Oberflächenspiegel der Bearbeitungsflüssigkeit Ll liegen. Eine durchlaufende Drahtelektrode 13 verläuft zwischen einer Zuführungsspule 14 und einer Aufnahmespule 15, die beide an einer Säule 16 der Vorrichtung montiert sind, und wird über eine Mehrzahl von Führungsrollen 17 und ein Paar von Bearbeitungsführungsstücken 18 und 19 in der Bahn ihres Durchlaufs geführt. Die Führungsstücke und 19 sind an den freien Enden eines Paares von parallelen,

horizontal erstreckten Armen 20 und 21 vorgesehen, die von der Säule 16 ausgehen. Die Führungsstücke 18 und 19 sind so angeordnet, daß sie den vertikalen Durchlauf der Drahtelektrode 13 durch das Werkstück 12, d. h. deren Durchlauf durch das Werkstück in einer senkrechten Richtung zur Oberseite und zur Unterseite des Werkstücks 12 und zu der durch die Oberfläche der Flüssigkeit Ll im Werkstückbehälter 7 gebildeten Horizontalebene sichern. Die Drahtelektrode 13 wird axial in der Pfeilrichtung durch einen (von einem Motor angetriebenen) Zugantrieb 22 bewegt, der an der Säule 16 zusamnen mit einem (von einem Motor angetriebenen ) Bremsantrieb 23 vorgesehen ist, wodurch die Drahtelektrode 13 eine geeignete Spannung erhält. Die Drahtelektrode 13 wird axial ständig mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 bis 3 cm/s bewegt. Typisch hat die Drahtelektrode 13 einen Durchmesser oder eine Dicke von 0,01 bis 0,5 mm und besteht aus Kupfer oder Messing.

Eine Elektroerosions-Bearbeitungsstromquelle 24 weist ein Paar von Ausgangsanschlüssen auf, deren einer (normalerweise der negative Pol) mit der Drahtelektrode über die Bearbeitungsführungsstücke 18 und 19 verbunden ist und deren anderer (normalerweise der positive Pol) mit dem Werkstück 12 über einen leitenden Block 25 verbunden ist, der zum Festhalten des Werkstücks 12 am Montageblock 11 dient. Die Stromquelle 24 liefert einen Elektroerosionsstrom, typisch in der Form einer Folge elektrischer Impulse, zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück 12 über einen Bearbeitungsspalt, der über die gesamte Dicke des Werkstücks 12 reicht.

Die Wasserbasis-Bearbeitungsflüssigkeit Ll, die vom Werkstückbehälter 7 über die Fassung 82 oder über das Auslaßrohr 9 und das Ventil 10 abgelassen ist, wird durch einen flexiblen Schlauch 26 in ein Becken 27 geleitet. Eine Pumpe 28 zieht die im Becken gesammelte gebrauchte Bearbeitungsflüssigkeit, um sie durch ein Filter 29 und eine Leitung 30 in einen Speicher 31 zu fördern. Das Filter 29 sammelt darin Bearbeitungsteer, Späne und andere Teilchen von der gebrauchten Flüssigkeit Ll. Die filtrierte Flüssigkeit im Speicher 31 wird von einer Pumpe 32 abgezogen, damit durch eine Ionenaustauscherhülse 33 geleitet und dann über eine Leitung 34 zu einer Abgabedüseneinheit 35 gefördert. Die Funktion des Ionenaustauschers in der Hülse 33 ist, die wässerige Flüssigkeit Ll vom Speicher 31 zu entionisieren, um eine gereinigte wässerige Flüssigkeit zu erzeugen, die einen um 1 Größenordnung oder mehr höheren spezifischen Widerstand als den der ersten Elektroerosions-Bearbeitungsflüssigkeit Ll hat und hier eine zweite Elektroerosions-Bearbeitungsflüssigkeit L2 darstellt. Die Ionenaustauscherhülse 33 ist mit der Pumpe 32 über ein Ventil 36 verbunden, und das letztere und die Hülse werden von einer ein Ventil 38 enthaltenden Leitung/37 überbrückt.

Im Werkstückbehälter 7 ist das Werkstück 12, wie dargestellt, teilweise in die erste Elektroerosiöns-Bearbeitungsflüssigkeit Ll bis zu einer vorgewählten Höhe h von seiner Unterseite aus eingetaucht, so daß der Oberflächenspiegel LlO der Flüssigkeit Ll das Werkstück 12 in einen nicht eingetauchten Teil Sl und

I t- yj K)

einen eingetauchten Teil S2 unterteilt, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die Teile Sl und S2 stellen den Teil des Werkstücks 12, der gerade oder ohne Abschrägung zu bearbeiten ist, bzw. den Teil des Werkstücks 12 dar, der unter Abschrägung zu verarbeiten ist.

Der Werkstückbehälter 7 wird mit der Bearbeitungsflüssigkext Ll niedrigeren Widerstandes gespeist, indem man die Ventile 10 und 36 schließt und das Ventil 38 öffnet und danach die Pumpe 32 in Gang setzt. Dies ermöglicht, daß die Flüssigkeit Ll im Speicher 31 durch die Leitung 34 und die Düseneinheit 35 direkt oder über die Leitung 37 in den Werkstückbehälter 7 gezogen wird. Im Werkstückbehälter 7 steigert die Flüssigkeit Ll ihren Oberflächenspiegel, bis er das vorgewählte Niveau LlO erreicht, das, wie vorher erwähnt, durch die Niveaueinstelleinrichtung £ eingestellt und aufrechterhalten wird, um die gewünschten Teile Sl und S2 zu definieren.

Beim Bearbeitungsvorgang wird das Ventil 38 geschlossen, und das Ventil 36 ist geöffnet, während das Ventil 10 geschlossen gehalten wird. Die Bearbeitungsflüssigkext L2 höheren Widerstandes tritt nun aus der engen öffnung 35a der Düseneinheit 35 aus und wird in einem Strom zunächst in den Bereich des Bearbeitungsspaltes längs des oberen Teils Sl oberhalb des Flüssigkeitsspiegels LlO eingespeist und dann in den Bearbeitungsspalt längs des unteren Teils S2 diffundieren gelassen, der mit der Bearbeitungsflüssigkext Ll niedrigeren Widerstandes gefüllt ist.

Es wurde gefunden,daß die elektroerosive Materialabtragung vom Werkstück 12 dann gleichmäßig längs des Teils Sl und schneller da als längs des Teils S2 auftritt

- 17 -

und daß weiter die Geschwindigkeit der elektroerosiven Materialabtragung im Teil S2 ansteigt, während der Abstand vom Flüssigkeitsspiegel LlO wächst. Als Folge entwickelt der Teil Sl einen gleichmäßigen Abstand, und der Teil S2 entwickelt den Abstand, der zur Unterseite des Werkstücks 12 hin divergiert oder umgekehrt abgeschrägt ist. Dies zeigt Fig. 3. Die variierende Geschwindigkeit der Materialabtragung und die Entwicklung des abgeschrägten Zwischenraumes zeigen, daß sowohl elektrische Entladungs- als auch elektrochemische Wirkungen in einer gewissen einzigartigen Weise stattfinden.

Wähirend die Materialabtragung in dieser Weise fortschreitet, wird das Werkstück 12 in einer horizontalen Ebene mit den Antriebstischen 2 und 3 relativ zur senkrechten Achse der axial durchlaufenden Drahtelektrode bewegt, welche Achse festgehalten wird. Wie vorher erwähnt, wird diese Bewegung auf der Basis der in der NC-Einheit 6 vorprogrammierten Daten bewirkt, so daß sie einer vorgewählten Bahn folgt, die die Form eines gewünschten Bearbeitungsprofils an der Oberseite des Werkstücks 12 bestimmt. Man stellt also fest, daß im Werkstück 12 das Profil erzeugt wird, das über die Dicke Sl gleichmäßig gerade oder nicht abgeschrägt und über die Dicke S2 gleichmäßig abgeschrägt ist. Die Drahtelektrode 13 soll vorzugsweise von oben nach unten bewegt werden.

Nach der Darstellung hat die Vorrichtung auch einen Widerstandsdetektor 40, der unmittelbar unter dem Werkstück 12 angeordnet ist, um einen Anstieg des spezifischen Widerstandes der Flüssigkeit Ll niedrigeren Widerstandes

"'3Ί23854

im Werkstückbehälter 7 zu überwachen, welcher Anstieg auftritt, während der Anteil der Flüssigkeit L2 höheren Widerstandes, die von der Düseneinheit 35 abgegeben wird, wächst. Das Ausgangssignal des Detektors 4O wird einem Steuergerät 41 zugeführt, das auf ein elektromagnetisches Ventil 42 einwirkt, das in einer Leitung vorgesehen ist, die einen einen wässerigen Elektrolyten enthaltenden Behälter 44 mit dem Werkstückbehälter 7 verbindet. So entwickelt, wenn der Detektor 40 eine Abweichung vom vorgewählten Wert des spezifischen Widerstandes der Flüssigkeit Ll in seinem Bereich erfaßt, das Steuergerät 41 ein elektrisches Steuersignal und öffnet dadurch das Ventil 42, wodurch ermöglicht wird, daß der wässerige Elektrolyt - mit einem viel niedrigeren Widerstand als dem der Flüssigkeit Ll - im Behälter dem Werkstückbehälter 7 zugeführt wird. Diese Zufuhr dauert an, bis der Detektor 40 erfaßt, daß der Widerstandswert zum vorbestimmten Wert zurückgekehrt ist. In dieser Weise wird der Widerstand der Flüssigkeit Ll im Werkstückbehälter 7 automatisch auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten.

Beispiel

Mit einer Vorrichtung, wie sie anhand der Fig. 1 beschrieben wurde, wird ein rechteckiges Stahlwerkstück von 50 mm Dicke bearbeitet, wobei man als die Flüssigkeit niedrigeren Widerstandes eine wässerige Flüssigkeit mit

4 einem spezifischen Widerstand von 5 χ 10 Ohm.cm und als die Flüssigkeit höheren Widerstandes eine wässerige Flüssigkeit mit einem spezifischen Widerstand von 2,5 χ 0hm.cm verwendet. Das Werkstück wird teilweise in die

Flüssigkeit niedrigeren Widerstandes eingetaucht, indem man deren Oberflächenspiegel in einer Lage bei 35 mm von der Unterseite des Werkstücks einstellt und hält. Die Drahtelektrode ist ein harter Kupferdraht von 0,2 mm Durchmesser und wird axial kontinuierlich von oben nach unten mit einer Durchlaufgeschwindigkeit von 1 m/min bewegt. Die Flüssigkeit höheren Widerstandes wird von einer oberhalb des Werkstücks angeordneten Düse in den Bearbeitungsspalt an der Werkstückoberseite eingeführt, und ein Elektroerosions-Bearbeitungsstrom wird zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück angelegt. Wenn das Werkstück in der horizontalen Ebene relativ zur Achse der durchlaufenden Drahtelektrode mit einer Verschiebungsgeschwindigkeit von 1 mm/min bewegt wird, wird der obere Teil des Werkstücks bis in eine Tiefe von 15 mm von der Oberseite aus gleichmäßig unter Bildung einer geraden oder nicht abgeschrägten Schnittkante bearbeitet, während der untere Teil unter Bildung einer nach unten divergierenden oder abgeschrägten Schnittkante bearbeitet wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die lichte Weite an der Werkstückunterseits ist um 0,012 mm größer als die lichte Weite an der Werkstückoberseite. Wenn die Flüssigkeit niedrigeren Widerstandes durch eine wässerige Flüssigkeit mit einem

Widerstand von 1 χ 10 Ohm.cm ersetzt wird, wächst der Unterschied in der lichten Weite auf 0,04 mm an.

Man stellt also fest, daß eine brauchbare Abschrägung mit der äußerst vereinfachten Anordnung erzielt wird und in einer äußerst verkürzten Zeitdauer erhältlich ist, weil nur ein einstufiger Vorgang benötigt wird, um ein Paar von abgestuften Teilen im Werkstück vorzusehen,

von denen der eine nicht abgeschrägt und der andere abgeschrägt ist.

In einer abgewandelten, in Fig. 4 dargestellten Anordnung der Vorrichtung, wo die gleichen Bezugsziffern wie die in Fig. 1 im wesentlichen gleiche Teile kennzeichnen, wird das Werkstück 12 eng in einem Behälter gehalten, der nach oben und unten geöffnet und so gestaltet ist, daß er das Werkstück fest passend umgibt. Der Behälter 50 ist durch einen Wandteil desselben mit einer öffnung 51 ausgebildet, die über eine Leitung 52 mit einem Flüssigkeitsrückführrohr 53 verbunden ist. Das letztere ist über ein Ventil 54 direkt mit dem Speicher 31 verbunden. Die Fassung 82 ist über ein Ventil 55 mit dem Becken 27 verbunden, während das Auslaßrohr 9 über das Ventil 10 und ein weiteres Ventil 56 mit dem Becken 27 verbunden ist. Wie bei der vorangehenden Anordnung ist das Becken 27 über die Pumpe 28 und das Filter 29 mit dem Speicher 31 verbunden.

Wie im vorigen Ausführungsbexspiel wird das Werkstück teilweise in die Bearbeitungsflüssigkeit Ll niedrigeren Widerstandes eingetaucht, so daß der Oberflächenspiegel LlO der Flüssigkeit Ll auf einer bestimmten Höhe h (Fig. 3) von der Unterseite des Werkstücks 12 liegt. Bei dieser Anordnung stellt man fest,daß der Behälter zur Trennung der von der Düseneinheit 35 auf die Oberseite des Werkstücks 12 zugeführten Flüssigkeit L2 hohen Widerstandes von der Flüssigkeit Ll niedrigeren Widerstandes im Werkstückbehälter 7 mit Ausnahme des Bereichs des Eearbeitungsspaltes dient, der sich über die Dicke des Werkstücks 12 im Bereich der durchlaufenden Drahtelektrode 13 erstreckt. So kann sich nur der Teil

der Bearbextungsflüssigkeit L2 hohen Widerstandes, der durch den oberen Teil Sl und dann in den und aus dem unteren Teil S2 (Fig. 3) durchläuft, sich mit der im Werkstückbehälter 7 aufgenommenen Bearbeitungsflüssigkeit niedrigeren Widerstandes vermischen. Der gesamte andere Anteil der Flüssigkeit L2 hohen Widerstandes strömt getrennt über das Werkstück 12 und wird durch die öffnung 51 und das Rohr 54 im Speicher 31 zum erneutenjümlauf gesammelt.

Man sieht so,daß die Erfindung ein neues und verbessertes Verfahren und eine neue und verbesserte Vorrichtung zur Drahtelektroerosionsbearbeitung eines abgeschrägten oder divergierenden Profils in einem Werkstück zur Verfügung stellt.

Leerseite

Claims

Ansprüche

1. Drahteiektroerosionsverfahren zur Ausbildung eines Werkstücks mit einemjprof il, das in der Dickenrichtung des Werkstücks abgestuft einen nicht abgeschrägten und einen abgeschrägten Teil aufweist,

gekenn zeichnet durch die Schritte:

Einführung einer durchlaufenden Drahtelektrode vertikal durch das Werkstück zur Schaffung eines länglichen Bearbeitungsspaltes, der sich durch den nicht eingetauchten oberen und den eingetauchten unteren Teil erstreckt, und Axialbewegung der Drahtelektrode von einer Zuführeinrichtung durch den Bearbeitungsspalt zu einer Aufnahmeeinrichtung;

Zufuhr eines Stromes einer zweiten Elektroerosions-Bearbeitungsflüssigkeit mit einem höheren spezifischen Widerstand als dem der ersten Flüssigkeit von oberhalb des

581-(A 1053)-TF

J Ί Z J b b

Werkstücks in den Bearbeitungsspalt im nicht eingetauchten oberen Teil des Werkstäcks und Ermöglichung einer wenigstens teilweisen Diffusion dieses Stromes in den Bearbeitungsspalt im eingetauchten unteren Teil des Werkstücks unter Anlegung eines elektrischen Bearbeitungsstomes zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück zur gleichmäßigen elektroerosiven Materialabtragung vom Werkstück durch den Bearbeitungsspalt längs des oberen Teils mit einer ersten Geschwindigkeit und längs des unteren Teils mit einer zweiten Geschwindigkeit, die nicht geringer als die erste Geschwindigkeit ist und mit wachsendem Abstand von der horizontalen Ebene ansteigt;

Halten des Oberflächenspiegels der Flüssigkeit im Werkstückbehälter im wesentlichen konstant;

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Drahtelektrode axial· von oberhalb nach unterhalb des Werkstücks bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die erste und die zweite Elektroerosions-Bearbeitungsflüssigkeiten Wasserbasisflüssigkeiten sind, die sich im spezifischen Widerstand als Ohm.cm um wenigstens 1 Größenordnung unterscheiden.

!· » η ft

4. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß man die Drahtelektrode negativ und das Werkstück positiv polt.

5. Drahtelektroerosionsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß sie einen Werkstückbehälter (7) zur Aufnahme einer ersten Elektroerosions-Bearbeitungsflüssigkeit (Ll) und des Werkstücks (12) derart, daß es in der Flüssigkeit (Ll) bis zu einer vorgewählten Höhe (h) von der Unterseite des Werkstücks (12) teilweise eingetaucht ist und sich der Flüssigkeitsspiegel in einer das Werkstück (12) in einen nicht eingetauchten Teil (Sl) und einen eingetauchten Teil (S2) unterteilenden horizontalen Ebene erstreckt,

Einrichtungen (18, 19) zum Führen einer durchlaufenden Drahtelektrode (13) zum Vertikaldurchgang duröh das Werkstück (12) und damit Schaffung eines länglichen Bearbeitungsspaltes dazwischen, der sich durch den nicht eingetauchten oberen Teil (Sl) und den eingetauchten unteren Teil (S2) des Werkstücks (12) erstreckt,

Antriebs- und Bremseinrichtungen (22, 23) zur Axialbewegung der Drahtelektrode (13) von einer Zuführrolle (14) durch den Bearbeitungsspalt zu einer Aufnahmerolle (15),

eine oberhalb des Werkstücks (12) angeordnete Düseneinheit (35) zum Zuführen eines Stromes einer zweiten Elektroerosions-Bearbeitungsflüssigkeit (L2) mit einem höheren spezifischen Widerstand als dem der ersten Flüssigkeit (Ll) in den Bearbeitungsspalt im nicht eingetauchten Teil (Sl) des Werkstücks (12) und zum Ermöglichen

Jl Z

einer wenigstens teilweisen Diffusion dieses Stromes in den Bearbeitungsspalt im eingetauchten Teil (S2) des Werkstücks (12),

eine Stromquelle (24) zum Anlegen eines elektrischen Bearbeitungsstromes zwischen der Drahtelektrode (13) und dem Werkstück (12) zwecks Erzeugung elektroero- ^; siver Materialabtragung vom Werkstück (12) über den länglichen Bearbeitungsspalt, wodurch die Materialabtragung längs des oberen Teils (Sl) gleichmäßig mit einer ersten Geschwindigkeit und längs des unteren Teils (S2) mit einer zweiten Geschwindigkeit erfolgt, die nicht geringer als die erste Geschwindigkeit ist und mit wachsendem Abstand von der horizontalen Ebene ansteigt,

eine Einrichtung (8) zur wesentlichen Konstanthaltung des Oberflächenspiegels der Flüssigkeit (Ll) im Werkstückbehälter (7),

eine Einrichtung (40-44) zur wesentlichen Konstanthaltung des spezifischen Widerstandes der Flüssigkeit (Ll) im Werkstückbehälter (7) und Bearbeitungsvorschub-Antriebsmittel (2-6) zur Relativbewegung der Drahtelektrode (13) und des Werkstücks (12) senkrecht zur Achse der Drahtelektrode (13) längs einer vorbestimmten Bahn aufweist.