-
Beschreibung
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den
Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw 11 Die Erfindung betrifft somit das mit einem
sich bewegenden Draht erfolgende elektroerosive Konturbearbeiten, insbesondere ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Konturbearbeiten eines Werkstücks durch axiales
Bewegen eines Elektrodendrahts, Bands oder Streifens (im folgenden als "Draht" bezeichnet),
während das Werkstück gegenüber der Bewegungsachse des Elektrodendrahts in einer
Ebene verschoben wird, die im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsachse ist Auf
diese Weise wird auf elektroerosive Weise fortschreitend längs einer in sich geschlossenen
Bahn mit gegebener Kontur ein Einschnitt geschnitten, wodurch das Werkstück eventuell
in ein Mittelteil und bezüglich des konturgeschnittenen Einschnitts ein Umfangsteil
getrennt wird.
-
Bei den herkömmlichen und in grossem Umfang in der Produktion verwendeten
Elektroerosionsmaschinen, die mit einem sich bewegenden Draht arbeiten, bewegt sich
der Elektrodendraht senkrecht von oben nach unten oder umgekehrt und erstreckt sich
die Werkstücktragfläche waagerecht. Wenn folglich der sich bewegende Elektrodendraht
seinen Schnitt auf der gesamten in sich geschlossenen Bahn beendet, wird das abgetrennte
Mittelteil des Werkstücks ungehalten und fällt durch sein Eigengewicht vom gehaltenen
Umfangsteil ab, wobei es auf den Draht treffen und somit Anlass zu einem Drahtbruch
oder eines sonstigen beschädigenden Kurzschlusses mit dem Elektrodendraht geben
kann. Während verschiedene Massnahmen, wie die Verwendung eines Permanentmagnets,
der die beiden Teile vor dem Trennen magnetisch überbrückt, e zur Überwindung des
Problems des Abfallens des abgetrennten Mittelteils angewendet wurden, erfordern
die herkömmlichen Massnahmen eine Unterbrechung des Bearbeitungsvorgangs und haben
sich als unwirksam und unbefriedigend erwiesen.
-
Eine Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Konturberarbeitungsverfahrens
der beschriebenen Art, das das Problem des Abfallens des abgetrennten Mittelteils
im bearbeiteten Werkstück tatsächlich und wirksam beseitigt.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens
und einer Vorrichtung zum Konturbearbeiten eines Werkstücks, wodurch bei dessen
Trennung in einem Mittel-und ein Umfangsteil der Elektrodendraht nicht zwischen
den beiden Teilen gequetscht und folglich durch das Mittelteil beschädigt wird,
das abfällt und auf das Umfangsteil auftrifft.
-
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens
und einer Vorrichtung der beschriebenen Art, die eine Fortsetzung eines gegebenen
Bearbeitungsvorgangs ohne Unterbrechung und in stabiler Weise gestatten.
-
Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt erfindungsgemäss durch die Gegenstände
der Ansprüche 1 bzw. 11.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Aus dem Gegenstand des Anspruchs 1 folgt daher, dass das vom Umfangsteil
abgetrennte Mittelteil durch sein Eigengewicht herabfallen und auf dem Umfangsteil
ruhen kann, ohne auf den Elektrodendraht aufzutreffen. Das sich längs seiner oberen
Flanke von der oberen Flanke des Umfangsteils trennende Mittelteil kommt an seiner
unteren Flanke in Berührung mit der unteren Flanke des Umfangsteils.
-
Im einzelnen kann der Elektrodendraht durch ein Start loch im Werkstück
an einer Stelle eingefädelt werden, die zweckmässig in geringem Abstand von der
oberen Bahn liegt. Das positionierte Werkstück und die Drahthalte- und Führungsglieder
können gegeneinander verschoben werden, um den eingefädelten sich bewegenden
Elektrodendraht
kontinuierlich zuerst längs einer geradlinigen Bahn zu bewegen, die das Startloch
mit dem Teil der oberen Bahn verbindet, und dann längs der letzteren Bahn. Der Vorschub
des eingefädelten sich bewegenden Elektrodendrahts kann an einer Verbindungsstelle
zwischen den oberen und unteren Bahnen beginnen, gefolgt von einem kontinuierlichen
Vorschub längs der gesamten unteren Bahn und dann längs der gesamten oberen Bahn.
-
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Werkstücks,
das nach einer Konturbearbeitung nach der Erfindung in ein Mittelteil und ein Umfangsteil
unterteilt ist, wobei das innerhalb des Umfangsteils gelegene Mittelteil auf der
unteren Flanke des Unterteils ruht; Fig. 2 eine schematische Schrägansicht eines
Werkstücks und eines Elektrodendrahts im mit sich bewegenden Elektrodendraht arbeitenden
Elektroerosionssystem nach der Erfindung.
-
Fig. 1 zeigt ein Werkstück 1 in Form eines senkrecht befestigten
rechteckigen Blocks, der mit einem Elektrodendraht elektroerosiv in zwei getrennte
Teile, nämlich ein Mittelteil 2 und ein Umfangsteil 3, konturgeschnitten ist. Das
Werkstück wird konturgeschnitten durch Vorschieben der Bewegungsachse des Elektrodendrahts
längs einer in sich geschlossenen Bahn 4 in einem zweidimensionalen Koordinatensystem
am Werkstük 1.
-
Diese Bahn kann in eine obere Bahn 4a und eine untere Bahn 4b
4a
Positionen E, F. A und B aufweist. Alternativ kann die untere Bahn 4b bei C beginnen
und bei E enden, während die bei E beginnende Bahn 4a über F, A und B bei C enden
kann.
-
Der Elektrodendraht wird zu Beginn durch ein Startloch 5 gefädelt,
das im Werkstück 1 an einer Position S vogefeorspAL istr die zweckmässig nahe an
der oberen Bahn 4a liegt. Das Startloch 5 kann entweder innerhalb oder ausserhalb
der Bahn 4 vorgeformt sein in Abhängigkeit davon, ob die eventuell getrennten mittleren
und Umfangsteile 2 und 3 ein Produkt bilden sollen.
-
Fig. 1 zeigt das Startloch 5 ausserhalb der Schneidbahn 4, da das
eventuelle Mittelteil 2 mit der bearbeiteten Umfangskontur ein Produkt bilden soll.
Der eingefädelte Elektrodendraht muss sich während seiner axialen Bewegung anfänglich,
zweckmässig geradlinig, von der Position S aus bewegen, bis er die Bahn 4 berührt.
Gemäss Fig. 1 wird der Elektrodendraht längs einer geraden Linie vom Startloch 5
aus vorgeschoben und hinterlässt einen geraden Einschnitt 6 bis zur Position A an
der programmierten Schneidbahn 4, an der das eigentliche Schneiden beginnt. Erfindungsgemäss
wird die Startposition A der Bahn 4 an der oberen Bahn 4a gewählt und der Elektrodendraht
zuerst längs A-B um einen Teil der oberen Bahn 4a, dann längs B-C-D-E um die gesamte
untere Bahn und schliesslich längs E-F-A um den verbleibenden Teil der oberen Bahn
4a zurück zur Startposition A vorgeschoben. Ist der Elektrodendraht zur Startposition
A zurückgekehrt, so ist das Werkstück 1 in ein Mittelteil 2 und ein Umfangsteil
3 verteilt. Während das Umfangsteil gehalten bleibt, wird das Mittelteil 2 ungehalten
und fällt durch sein Eigengewicht oder die Schwerkraft nach unten. Bei der dargestellten
Anordnung wird der vom Umfangsteil 3 am Startpunkt A abgetrennte fallende Mittelteil
2 vorteilhaft durch das Umfangsteil 3 aufgefangen, ohne auf den Elektrodendraht
zu treffen und ohne diesen gegen die Flanke des Umfangsteils 3 zu quetschen, da
sich der Elektrodendraht an der Start-Endposition A an der oberen Bahn befindet.
Die Start-Endposition kann an jedem beliebigen Punkt an der oberen Bahn
4a
gewählt werden, einschliesslich der Punkte E,F,A und B.
-
Es kann dies eine der Verbindungsstellen E, B der oberen und unteren
Bahnen 4a und 4b sein. Für den Fall, dass eine Verbindungsstelle der beiden Bahnen
4a und 4b als Position C, nämlich das untere Ende der senkrechten Bahn BC genommen
wird, kann die obere Bahn die Position G enthalten.
-
Fig. 2 zeigt eine mit wandernder Elektroerosion arbeitende Konturbearbeitungsvorrichtung
<-anordnung) nach der Erfindung.
-
Ein das Werkstück 1 bildender rechteckiger Block ist senkrecht an
einem Werkstückhalter 10 angeordnet und zusammen mit einer Halteplatte 11 durch
eine Klemmschraubeneinheit 12 daran befestigt. Das Werkstück kann von beliebiger
Form sein, ist aber praktisch der gezeigte rechteckige Block, eine Scheibe oder
eine Platte mit wenigstens zwei gegenüberliegenden Seitenflächen, an denen der Konturschnitt
ausgeführt wird. Diese beiden Flächen des positionierten Werkstücks erstrecken sich
senkrecht. Der Werkstückhalter 10 wird auf einem Antriebstisch 13 getragen, der
von einem Z-Achsenmotor 14 und einem X-Achsenmotor 15 über Verstellschraubenspindeln
16 bzw. 17 angetrieben wird zum Verstellen des Werkstücks 1 in einer ein zweidimensionales
Z-X-Koordinatensystem aufweisenden senkrechten Ebene, in der eine programmiert geschnittene
Bahn 4 verläuft. Die Motoren 14 und 15 werden durch Antriebssignale angetrieben,
die von einer Steuereinheit 18, z. B. einer NC-Einheit, geliefert werden.
-
Der endlose Elektrodendraht 7 wird von einer Vorratsspule 8 abgezogen
und von einer Sammelspule 9 aufgenommen.
-
Der kontinuierliche Elektrodendrant 7 wird von einer vorwärts arbeitenden
Drahtantriebszugeinheit 19 kontinuierlich transportiert und bewegt sich beim Vorgang
des Schneidens eines Kontureinschnitts mit einer gegebenen Bewegungsgeschwindigkeit
durch das Werkstück 1. Zwei Drahthalte- und Führungsglieder 20 und 21, von denen
jedes die Form von aneinanderstossenden drehbaren Rollen 20a, 20b, 21a, 21b hat,
halten und führen den Elektrodendraht 7 längs einer dazwischen befindlichen geradlinigen
Bahn durch das Werkstück 1. Eine Bremseinheit 22 mit
einer Treibrolle
22a und Klemmrollen 22b befindet sich zwischen der Vorratsspule 8 und dem Drahthalte-
und Führungsglied 20 und gibt dem sich bewegenden Elektrodendraht 7 eine Spannung,
um ihn zwischen den Gliedern 20 und 21 ausreichend gespannt zu halten und um ihn
genau längs der geradlinigen Bewegungsbahn zu bewegen. Die Treibrolle 22a wird von
einem Motor 23 angetrieben. Dieser dreht normalerweise in einer Richtung, in der
die Treibrolle 22a und die Klemmrolle 22b den Elektrodendraht 7 zurückziehen. Die
Drahtantrieb-Vorwärtszugeinheit 19 enthält ein einen endlosen Riemen 25 tragendes
erstes Paar von Rollen 24a und 24b und ein ein weiteres endloses Band 27 tragendes
zweites Paar von Rollen 26 und 21a. Zur Bewegung der Bänder 25 und 27 wird die Rolle
24a von einem Motor 28 angetrieben. Hierdurch bewegt sich der Elektrodendraht zwischen
diesen Rollen über das Führungsglied 21 und kann über zwei weitere Führungsrollen
29 auf einer Sammelspule 9 aufgenommen werden.
-
Über der Schneidzone befindet sich eine gegabelte Düsenanordnung 30,
die von einer Pumpe 31 mit einem flüssigen Bearbeitungsmittel aus einem Behälter
32 beliefert wird und mit zwei Düsenöffnungen 33 und 34 versehen ist, die einen
Strom des Bearbeitungsmittels auf den sich bewegenden Elektrodendraht 7 richten.
-
Eine Anschlussklemme einer Energiequelle 35 für das elektrische Bearbeiten
ist über eine leitende Rolle 36 mit dem Elektrodendraht 7 elektrisch verbunden,
während eine weitere Anschlussklemme über die leitende Halteplatte 11 mit dem Werkstück
1 elektrisch verbunden ist für die Zufuhr eines der elektrischen Bearbeitung dienenden
Stroms, der typisch oder vorzugsweise in Form einer Folge von elektrischen Impulsen
vorliegt, zwischen den Elektrodendraht 7 und dem Werkstück 1 über den flüssigkeitsgefüllten
Bearbeitungsspalt, um aus diesem elektroerosiv Material zu entfernen. Das flüssige
Bearbeitungsmittel kann eine nicht leitende Flüssigkeit, wie destilliertes Wasser,
oder ein flüssiger Elektrolyt, wie eine wässrige Elektrolytlösung, sein.
-
Der sich bewegende Elektrodendraht 7 befindet sich in Fig. 2 in dem
Zustand kurz vor Beendigung seines Vorschubs über die gesamte in sich geschlossene
Bahn 4. In dieser Figur wurde das Schneiden an einem Startloch 5 begonnen, das innerhalb
der Bahn 4 im Werkstück 1 vorgeformt wurde. In diesem Fall kann das eventuell abgetrennte
Umfangsteil mit der konturgeschnittenen Innenflanke ein Produkt bilden.
-
Vor dem Einleiten des Schneidvorgangs muss der Elektrodendraht 7 durch
das vorgeformte Startloch 5 gefädelt werden. Für den Einfädelungsvorgang wird ein
freies Ende des von der Vorratsspule 8 kommenden Elektrodendrahts 7 zwischen die
aneinanderstossenden Rollen 20a und 20b bis in unmittelbarer Nähe zum Werkstück
1 geführt, wobei der Drehtisch 13 derart angetrieben wird, dass er das Startloch
5 mit dem freien Endteil des Elektrodendrahts 7 aus fluchtet. Der Motor 23 muss
dann entgegengesetzt zur normalen Bremsrichtung angetrieben werden, um das freie
Endteil so anzutreiben, dass es durch das Startloch 5 gefädelt und dann zwischen
die anderen Drahthalte- und Führungsrollen 21a und 21b und dann zwischen die sich
bewegenden Riemen 25 und 27 gerollt wird. Ist das freie Endteil eingerollt, so kann
der Motor 23 abgeschaltet werden. Der Motor 28 wird abgeschaltet, wenn dieses freie
Endteil um eine gegebene Länge von den Riemen 25 und 27 übersteht. Von der Sammelspule
9 wird auch ein freies Endteil des Drahts abgezogen und nach unten zu den Führungsrollen
29 bewegt. Eine Drahtverbindungseinheit 37, z. B. eine Schmelzschweissanordnung,
ist in der Drahtbewegungsbahn zwischen den Führungsrollen 29 und den Rollen 24a
sowie 26 angeordnet, und verbindet das freie Endteil des durch das Start loch 5
hindurchgeführten Elektrodendrahts 7 mit dem freien Endteil des von der Sammelspule
9 kommenden Drahts. Sind diese Endteile miteinander verbunden, so kann der Motor
28 wieder angetrieben werden, damit der die Vorratsmit der Sammelspule 8 bzw. 9
verbindende Elektrodendraht kontinuierlich durch das Werkstück 1 transportiert wird.
-
Das Start loch 5 kann entweder vor oder nach dem senkrechten Positionieren
des Werkstücks 1 vorgeformt werden. Es kann durch einen beliebigen herkömmlichen
Vorgang, wie das elektroerosive Bearbeiten, gebohrt werden. Es kann zum Beispiel
nach dem Positionieren des Werkstücks 1 dadurch gebohrt werden, dass die Motoren
14, 15 mit oder ohne Steuerung der NC-Einheit 18 betrieben werden, um die Position
S im Z-X-Koordinatensystem in Fig. 1 genau mit der geradlinigen Bahn zwischen den
Drahtlhalte- und Führungsgliedern 20 und 21 auszufluchten.
-
Dann wird das von der Vorratsspule kommende freie Endteil des Elektrodendrahts
7 mittels des Motors 23 durch das Drahthalte-und Führungsglied 20 in elektroerosive
Bearbeitungsbeziehung mit dem Werkstück 1 vorgeschoben, während das flüssige Bearbeitungsmittel
aus der Düse 34 in den Spalt zwischen dem freien Ende des Elektrodendrahts 7 und
dem Werkstück 1 geliefert wird.
-
Zwischen dem Elektrodendraht 7 und dem Werkstück 1 wird ein elektrischer
Bearbeitungsstrom aufgebracht, während der Elektrodendraht 7 durch den Motor 23
mit gesteuerter Geschwindigkeit kontinuierlich vorgeschoben wird. Der Elektrodendraht
durchdringt das Werkstück an der Position S und wird somit hindurchgefädelt. Das
auf diese Weise durch das Startloch 5 eingefädelte freie Ende des Elektrodendrahts
7 wird dann durch die Antriebseinheit 19 aufgenommen und durch die Verbindungseinheit
37 angeschlossen.
-
Es ist gelegentlich möglich, dass das Startloch 5 auf der Bahn 4 liegt.
Das Startloch 5 sollte sich dann auf der oberen Bahn 4a des in der dargestellten
Weise angeordneten Werkstücks 1 befinden.
-
Das kontinuierliche Schneiden nach der Erfindung längs einer programmierten
in sich geschlossenen Bahn 4 gemäss Fig. 1 beginnt an der Position A und verläuft
über B, C, D, E, F zurück zur Position A. Demnach enthält die Steuereinheit 18 einen
Speicher mit vorprogrammierten Daten für eine Folge von Koordinatenpositionen im
zweidimensionalen Z-X-Koordinatensystem
einschliesslich S, A, B,
C, D, E,F und A. Die Daten werden in eine Folge von Antriebssignalen (Impulsen)
für die Motoren 14 und 15 wiedergegeben und/oder umgewandelt zur Verschiebung des
Werkstücks 1 derart, dass die Bewegungsachse des Elektrodendrahts 7 längs der in
sich geschlossenen Bahn in der angegebenen Ordnung dieser Positionen fortschreitet.
Die Umkehr der angegebenen Positionen ergibt keine wesentliche Änderung. So kann
der Elektrodendraht 7 von der Position A über F, E, D, C und B zurück zur Positon
A fortschreiten. Der Elektrodendraht 7 kann von der Position B über C, D, E, F und
A zurück zur Position B oder von der Position C über D, E, F, A und B zurück zur
Position C fortschreiten. Wesentlich ist nur, dass der Elektrodendraht 7 kontinuierlich
längs der programmierten Bahn 4 im Koordinatensystem fortschreitet, und zwar zuerst
längs eines Teils der oberen Bahn 4a, dann längs der gesamten unteren Bahn 4b und
schliesslich längs der verbleibenden Teils der oberen Bahn 4a. Wenn die Tangente
an die in sich geschlossene Bahn an der Startposition anders als waagerecht verläuft,
ist es erwünscht, den Elektrodendraht 7 so vorzuschieben, dass er die Startposition
nach unten verlässt.
-
Somit ist es weniger erwünscht, von der Position B über A, F, E, D
und C zurück zur Position B oder von der Position C über B, A, F, E und D zurück
zur Position C fortzuschreiten.
-
Als Ergebnis des Vorschiebens des Elektrodendrahts 7 längs der gesamten
unteren Bahn 4b zuerst und anfänglich in einer Richtung, in der die Startposition
nach unten verlassen wird, kehrt der Elektrodendraht 7 von oben her zur Startposition
zurück, wodurch das abgetrennte Mittelteil 2 unter Zurücklassung des Elektrodenerahts
7 abfallen kann. Wenn sich die Tangente an der Startposition im wesentlichen waagerecht
erstreckt, kann der Elektrodendraht 7 entweder nach rechts oder nach links fortschreiten.
Aus dem zuerst erfolgenden Fortschreiten des Elektrodendrahts 7 längs der gesamten
unteren Bahn 4b ergibt sich der weitere Vorteil, dass das sich entwickelnde Mittelteil
bestrebt ist, durch sein Eigengewicht zu fallen. Dies bewirkt, dass sich der in
der oberen Zone entwickelnde Einschnitt gleichmässig
erweitert,
wodurch das Ausspülen der Spaltbearbeitungsprodukte mit dem von den Düsen 33 und
34 gelieferten flüssigen Bearbeitungsmittel und folglich die Stabilität des elektroerosiven
Schneidens über der gesamten Bahn verbessert wird.
-
Leerseite