DE3223623A1

DE3223623A1 - Zufuehreinrichtung fuer die bearbeitungsfluessigkeit bei elektroerosionsmaschinen mit beweglicher drahtelektrode

Info

Publication number: DE3223623A1
Application number: DE19823223623
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokyo Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1981-06-24
Filing date: 1982-06-24
Publication date: 1983-01-13
Also published as: IT8248694A0; IT1148344B; US4459454A; JPS58822U; GB2102323B; FR2508364B1; FR2508364A1; JPH0123701Y2; GB2102323A

Description

Inoue-Japax Research Incorporated
Yokoharaashi, Kanagawaken,
Japan

Zuführeinrichtung für die Bearbeitungsflüssigkeit bei Elektroerosionsmaschinen mit beweglicher Drahtelektrode

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zuführeinrichtung für die Bearbeitungsflüssigkeit bei Elektroerosionsmaschinen mit beweglicher Drahtelektrode gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1·

Unter Drahtelektrode sei in diesem Zusammenhang eine dünne, kontinuierliche, längliche Elektrode verstanden, welche in der Regel in Form eines Drahtes ausgebildet ist, jedoch
ebenfalls bandförmig ausgebildet sein kann« Unter Bearbeitungsflüssigkeit sei in diesem Zusammenhang eine beliebige Flüssigkeit, beispielsweise destilliertes Wasser verstanden, welches mit Hilfe einer auf einer Seite das Werkstücks angeordneten Düse derart in den Schneidbereich innerhalb des Werkstücks injiziert wird, daß ein Absaugen desselben von

der anderen Seite des Werkstücks möglich ist.

Bei Elektroerosionsmaschinen mit beweglicher Drahtelektrode muß die Bearbeitungsflüssigkeit kontinuierlich in den Schneidbereich zugeführt werden, um einerseits das Bearbeitungsmedium für die elektroerosive Behandlung kontinuierlich zu erneuern, andererseits die durch die Elektroerosionsbehandlung erzeugten Produkte und Verunreinigungen aus dem Schneidbereich zu entfernen. Darüber hinaus wirkt die ßearbeitungsflüssigkeit ebenfalls als Kühlmittel, um

die bewegliche Drahtelektrode und das während der Elektroerosionsschneidbehandlung hohen Energien ausgesetzte Werkstück vor einer zu starken Erhitzung zu schützen. Demzufolge muß die Bearbeitungsflüssigkeit in Form eines kontinuierlichen Stroms in die Bearbeitungszone eingeleitet werden.

In diesem Zusammenhang ist es somit bereits bekannt, eine oder mehrere Düsen vorzusehen, um dadurch · eine oder mehrere Strahlen von Bearbeitungsflüssigkeit mit relativ hoher Geschwindigkeit in den Schneidbereich des Werkstücks einzuleiten, wobei letzteres gewöhnlich der Außenatmosphäre ausgesc2tzt ist. Bei dem Schneidbereich handelt es sich dabei in der Regel um einen schmalen Spalt, in welchen der oder die Strahlen von Bearbeitungsflüssigkeit eingeleitet werden. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, entlang der beweglichen Drahtelektrode von beiden Seiten her mit Hilfe von zwei, entlang derselben Achse angeordneten Düsen, entsprechende Strahlen von Bearbeitungsflüssigkeit in den Spalt des Werkstücks einzuleiten. Bei dieser Anordnung werden somit zwei unabhängige Strahlen von Bearbeitungsflüssigkeit von beiden Seiten des Werkstücks her in die Schneidzone eingeleitet, in welcher eine Vermengüng dieser beiden Strahlen zustandekommt, wobei das Abfließen entlang des hinter

»ft·

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der Schneidzone des Werkstücks gebildeten Schneidspaltes erfolgt.

Eine derartige Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß eine optimale Schneidgeschwindigkeit und Schneidgenauigkeit nicht erzielbar sind. Innerhalb des Schneidspaltes ergibt sich nämlich im Bereich der Zusammenführung der beiden Strahlen von Bearbeitungsflüssigkeit eine nicht ausreichende Kühlung und Auswaschung der vorhandenen Schneidprodukte. Fernerhin besteht die Tendenz, daß die von den Düsen in Richtung des Schneidspaltes injizierten Strahlen Luftblasen.von außen mitreißen, so daß innerhalb des Schneidbereiches die mitgeführten Gasblasen einen nicht vernachlässigbaren Anteil der Bearbeitungsflüssigkeit bilden. Durch diese Gasblasen reduzieren sich jedoch die Schneidgeschwindigkeit und. Schneidgenauigkeit, was ebenfalls zu Bearbeitungsinstabilitäten und ungewünschten Brüchen der beweglichen Drahtelektrode führt.

Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Zuführeinrichtung für die Bearbeitungsflüssigkeit bei Elektroerosionsmaschinen mit beweglicher Drahtelektrode der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß über die gesamte Dicke des Schneidbereichs hin ein gleichmäßiger Pluß der Bearbeitungsflüssigkeit zustandekommt, wobei gleichzeitig gewährleistet ist, daß von außen her nur in sehr beschränkten Maße Luft durch den Strahl der Bearbeitungsflüssigkeit mitgerissen wird, was zu einer Vergrößerung der Schneidgeschwindigkeit und einer Verbesserung der Schneidgenauigkeit führt.

Erfindungsgemäß wird dies durch Vorsehen der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale erreicht.

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Vorzugsweise ist das Werkstück horizontal angeordnet, so daß die bewegliche Drahtelektrode in vertikaler Richtung geführt ist. Die Bewegungsrichtung der Drahtelektrode erfolgt dabei zweckmäßig in der Aufwärtsrichtung, wobei jedoch ebenfalls eine entgegengesetzte Bewegungsrichtung der Drahtelektrode möglich ist·

Als Absaugelement kann vorzugsweise eine Kappe verwendet werden, welche das obere Ende der Schneidzone abdeckt, wobei eine mit der betreffenden Kappe verbundene Rohrleitung vorgesehen ist, die mit einer Pumpe verbunden ist. Die betreffende Kappe besitzt dabei einen unteren Rand, welcher in leichter Berührung mit der oberen Oberfläche des Werkstücks, gehalten wird. Die Kappe ist dabei zusätzlich mit einem Führungselement, beispielsweise einem Rohrstück versehen, durch welches die Drahtelektrode herausgeführt ist.

Die Erfindung soll nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 schematische Schnittansichten von zwei verschiedenen Ausführungsformen einer Zuführeinrichtung gemäß der Erfindung.

Entsprechend Fig. 1 ist ein Werkstück 1 gezeigt, welches mit Hilfe einer Drahtelektrode 2 elektroerosiv bearbeitet wird. Die Drahtelektrode 2 wird dabei von der Abgabeseite durch das Werkstück 1 in Richtung zu der Annahmeseite bewegt, wobei die Bewegungsrichtung durch die Schneidzone 1a des Werkstücks 1 von unten nach oben oder in entgegengesetzter Richtung erfolgen kann. Die Drahtelektrode²wird dabei mit Hilfe von Führungsrollen 3 und 4 geführt, so daß sie zwischen diesen beiden Rollen 3, 4- einen geraden Verlauf

besitzt. Zwischen den Führungsrollen 3» 4- und dem Werkstück sind jeweils elektrische Kontaktbursten 5 und 6 vorgesehen, welche mit der einen Klemme einer Stromversorgungseinheit 7 elektrisch verbunden sind, deren andere .Klemme über einen entsprechenden Leiter mit dem Werkstück 1 verbunden ist. Auf diese Weise wird ein elektrischer Bearbeitungsstrom vorzugsweise in Form von elektrischen Impulsen zwischen der beweglichen Drahtelektrode 2 und dem Werkstück 1 erzeugt, wodurch innerhalb der Schneidzone 1a in Form eines Bearbeitungsspaltes Material entfernt wird. Bei der Entfernung von Material wird ein das Werkstück 1 tragender Arbeitstisch 8 mit Hilfe einer vorzugsweise numerisch gesteuerten,nicht dargestellten Vorschubeinheit bewegt, wodurch das Werkstück quer zur Längsachse der Drahtelektrode 2 und zwar in der Regel senkrecht dazu, jedoch in manchen Fällen auch unter einem gewissen Winkel, entlang des gewünschten Schneidpfades bewegt wird, um auf diese Weise den gewünschten elektroerosiven Schnitt innerhalb des Werkstücks 1 zu erzeugen, der dem programmierten Pfad entspricht. Die Schneidzone 1a bildet dabei den vorderen Bereich des elektroerosiv gebildeten Spaltes, welcher kontinuierlich mit der Längsachse der Drahtelektrode 2 innerhalb des Werkstücks versetzt wird.

Direkt unterhalb der Schneidzone 1a befindet sich eine Düsenöffnung 9» welche über eine Rohrleitung 10 mit einer nicht dargestellten Quelle von Bearbeitungsflüssigkeit in Verbindung steht. Koaxial zu der Düsenöffnung 9 befindet sich die Drahtelektrode 1, welche durch eine innerhalb der Rohrleitung 10 angeordnete Dichtung 11 nach unten herausgeführt ist. Die Düsenöffnung 9 besitzt dabei vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt, deren Mittelpunkt mit der Drahtelektrode 2 zusammenfällt. Der Innendurchmesser der Düsenöffnung 9 sollte dabei nicht viel größer als die Breite der Schneidzono 1a sein, wobei der ober© Grenzwert bei etwa

vdes Durchmessers oder

?.o mal der Breite der Schneidzone 1a liegt. Mit Hilfe dieser Düsenöffnung 9 wird ein dünner Strahl von Bearbeitungsflüssigkeit L in die Schneidzone 1a injiziert, wodurch die die Schneidzone 1a umgebenden Bereiche des Werkstücks 1 ausreichend gekühlt werden, während gleichzeitig ein Wegspülen der elektroerosiv gebildeten Abbauprodukte stattfindet .

Die einen geringen Querschnitt aufweisende Düsenöffnung 9 ist koaxial innerhalb einer Düse 12 größeren Querschnitts angeordnet, welche über eine Rohrleitung 15 mit einer nicht dargestellten Kühlmittelquelle verbunden ist. Die mit der Düscnöffnung 9 versehene Rohrleitung 10 wird dabei durch die Wandung der Rohrleitung 13 nach außen geführt. Das durch die Rohrleitung 13 abgegebene Kühlmittel C kann dabei dasselbe wie die Bearbeitungsflüssigkeit L sein. Die in derselben Ebene wie die Düsenöffnung 9 endende Düse 12 injiziert einen Strahl von Kühlmittel C, welcher^einen ringförmigen Querschnitt besitzt. Dieser Strahl wird dabei auf die, die Schneidzone 1a umgebende untere Oberfläche des Werkstücks 1 gerichtet, wodurch der von der Düsenöffnung 9 abgegebene dünne Strahl von Bearbeitungsflüssigkeit koaxial umgeben wird. Der einen ringförmigen Querschnitt aufweisende, von der Düse 12 abgegebene Strahl von Kühlmittel C dient somit als Flüssigkeitsvorhang für' den aus der Düsenöffnung 9 austretenden dünnen Strahl von Bearbeitungsflüssigkeit L, wodurch letztere gegenüber der Außenatmosphäre geschützt wird. Dadurch wird der aus der Düsenöffnung 9 austretende und in die Schneidzone 1a eingeleitete dünne Strahl von Bearbeitungsflüssigkeit L effektiv an einer Berührung mit der umgebenden Luft gehindert, wobei gleichzeitig Störungen weitgehend ausgeschaltet werden.

In der Nähe oder mit geringfügigem Kontakt mit der oberen

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Fläche des Werkstücks 1 befindet sich eine Kappe 14, die über eine Rohrleitung 15 mit einer nicht dargestellten Säugpumpe in Verbindung steht. Die Kappe 14 steht dabei über einen Abdichtungsring 16 aus elastischem Material, beispielsweise Gummi, in Berührung mit dem Werkstück 1. Die betreffende Kappe 14 ist fernerhin mit einem Rohrstück 17 versehen, durch welches das zwischen den Führungsrollen 3, 4 durch die Schneidzone 1a gespannte Stück der Drahtelektrode 1 in axialer Richtung frei bewegbar hindurchgeführt ist. Mit Hilfe der Rohrleitung 15 wird unter dem Einfluß der Saugpumpe innerhalb des von der Kappe 14 und dem Werkstück 1 umschlossenen Raumes ein Unterdruck erzeugt, aufgrund welchen der durch die Düsenöffnung 9 injizierte Strahl von Bearbeitungsflüssigkeit L abgesaugt wird, so daß letzterer durch die Schneidzone 1a ohne Störungen hindurchgeleitet und nach außen geführt wird. Es ergibt sich somit eine verbesserte Kühlung des Werkstücks 1 und der Drahtelektrode 2 innerhalb der Schneidzone 1a, während gleichzeitig das Einleiten von Luft in die durch die Schneidzone 1a geführte .Bearbeitungsflüssigkeit L sehr gering gehalten wird. Da die Bearbeitungsflüssigkeit L ohne Störungen durch die Schneidzone 1a hindurchgeführt

/Starke

wird, ergibt sich fernerhin eine'Reduzierung der Kavitationswirkung, während gleichzeitig das Mitreißen von Gasblasen mit Ausnahme derer, die durch Verdampfung und Elektrolyse aufgrund der elektrischen Entladungen erzeugt werden, gering gehalten wird. Mit Hilfe der Kappe 14 wird fernerhin verhindert, daß auf der Saugseite Bearbeitungsflüssigkeit mit Störungen und Turbulenzen abgeführt wird.

Oberhalb der Kappe 14 ist eine zweite Düse 18 großen Durchmessers angeordnet. Mit Hilfe dieser Düse 18 wird ein Strahl von Kühlmittel 0 von einer nicht dargestellten

Kühimittelquelle indiziert, wobei diese Kühlmittelquelle dieselbe wie für die Düse 12 sein kann. Auf diese Weise wird Kühlmittel C ausreichend über die gesamte Kappe 14 und auf die Bereiche der oberen Oberfläche des Werkstücks 1 geleitet, die peripher um die Kappe 14 herum.verlaufen. Dadurch . wird das Werkstück 1 weiterhin gekühlt und zudem das Rohrstück 17 mit dem darin verlaufenden Kanal gegenüber der Außenatmosphäre abgeschirmt. Sowohl die Düse Ιδ.,.. wie auch die Düse 12 bzw. die dazugehörigen Rohrleitungen sind mit entsprechenden öffnungen versehen, durch welche die Drahbelektrode 2 nach außen geführt ist.

Pig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, bei welcher für entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 verwendet sind. In diesem Fall ist im Bereich der Kappe 14 eine abgewandelte saugrohr leitung 19 vorgesehen, welche im Bereich der oberen Fläche der Kappe 14 koaxial zu dem dem Herausführen der Drahtelektrode 2 dienenden Rohrstück 17 verläuft. In diesem Fall ist die Düse 18 für die Abgabe des Kühlmittels C teilweise über die Kappe 14 hinweggezogen, so daß der untere Rand dieser Düse 18 näher an der oberen Fläche des Werkstücks 1 liegt.

Zusammenfassend ergibt sich somit, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Strahl von Bearbeitungsflüssigkeit L auf der einen Seite des Werkstücks 1 durch eine Düsenöffnung 9 abgegeben wird, wobei dieser Strahl durch die auf der anderen Seite des Werkstücks 1 angeordneten Rohrleitungen 15» 19 abgesaugt wird, so daß innerhalb der Schneidzone 1a im Hinblick auf eine zufriedenstellende Kühlung des Werkstücks 1 eine gleichmäßige Strömung zustandekommt. Durch Vorsehen einer koaxial zu der Düsenöffnung 9 angeordneten Düse 12 für die Abgabe eines ersten

Kühlmittelstrahles wird der Strahl von Bearbeitungsflüssigkeit L hinreichend gegen die Außenatmosphäre geschützt, so daß innerhalb der Schneidzone la eine im wesentlichen laminare Strömung zustandekommt, welche frei von Turbulenzen und Kavitationen ist. Auf der Abströmseite des Werkstücks 1 befindet sich dann eine Kappe 14, welche mit Rohrleitungen 15, 19 verbunden ist. Mit Hilfe einer Düse 18, 19 kann im Bereich der Kappe 14· fernerhin ein zweiter Kühlmittelstrahl in Richtung der Werkstückoberfläche abgegeben werden, welcher ebenfalls eine Abschirmfunktion besitzt. Auf diese Weise ergibt sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine wesentliche Verbesserung der Schneidgeschwindigkeit sowie der Schneidgenauigkeit, was anhand des folgenden Beispiels erläutert werden soll.

Beispiel

Bei einer in Pig. 1 dargestellten Anordnung wurde ein Werkstück 1 aus einem SK6 Stahl (japanischer Industriestandard) mit einer Dicke von 20 mm mit Hilfe einer aus Kupfer bestehenden und einen Durchmesser von 0,2 mm aufweisenden Drahtelektrode 2 bearbeitet. Als Bearbeitungsflüssigkeit L wurde destilliertes Wasser mit einem spezifischen Widerstand von 5 χ 10 0hm*cm verwendet. Die Bearbeitungsflüssigkeit L wurde unter einem Druck von 1,2 bar aus einer Düsenöffnung 9 zum Austreten·gebracht, welche einen Außendurchmesser von 5 und einen Innendurchmesser von 4 mm aufwies. Die dem Absaugen dienende Rohrleitung 15 hingegen stand unter einem Druck von 1 bar.

Bei Verwendung eines Strahls von Kuhlmittel C,welcher aus

Innen

einer Düse 12 mit einem durchmesser von 10 mm und zwar koaxial zu der Düse 9 angeordnet war, ergab sich eine elektroerosive Schneidgeechwindigkeit bis zu 5,M- mm pro Minute.

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Bei Eliminierung der Düse 12 für die Abgabe des Kühlmittels reduzierte sich Jedoch die Schneidgeschwindigkeit auf 2,1 mm pro Minute.

Leerseite

Claims

"Ansprüche

.) Zuführeinrichtung für die Bearbeitungs flüssigkeit bei Elektroerosionsmaschinen, bei denen eine Drahtelektrode axial von der Einlaufseite durch das Werkstück hindurch zur Auslaufseite bewegt und das Werkstück senkrecht zu seiner Dicke vorgeschoben wird und bei denen die Bearbeitungsflüssigkeit eine elektroerosive Schneidzone zwischen der durchlaufenden Drahtelektrode und dem Werkstück durchströmt und durch die zueinander senkrechten Relativbewegungen im Werkstück ein elektroerosiver Schnitt ausgeführt wird, wobei an einer Seite des Werkstückes eine die Drahtelektrode umgebende Düse vorgesehen ist, durch welche ein Strahl der Bearbeitungsflüssigkeit in die Schneidzone injizierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der rückseitige Abschnitt der Düse (9) von einer Kühlmitte!-Zuführung (12) umgeben ist, deren Kühlmittelströmung den Strahl der Bearbeitungsflüssigkeit (L) umgibt, und daß an der anderen Werkstückseite eine die Werkstückoberfläche berührende Kappe (14) vorgesehen ist, die die Drahtelektrode (2) umgibt und über die die Bearbeitungsflüssigkeit aus der Schneidzone (1a) absaugbar ist.
2. Zuführeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

daß die das Kühlmittel (C) abgebende Düse (12) einen größeren Querschnitt als die die Bearbeitungsflüssigkeit (L) abgebende Düssenöffnung (9) aufweist und koaxial zu derselben angeordnet ist.

581-A 1248-vBwa
3. Zuführeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei horizontaler Anordnung des Werkstücks (1) die Düse (12) sowie Kappe (14·) eine in vertikaler Richtung gerichtete Ausrichtung besitzen.
4. Zuführeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (14) am oberen Ende der Schneidzone (1a) angeordnet ist und mit einer in Verbindung mit einer Unterdruckquelle stehenden Rohrleitung (15) sowie einem Rohrstück (17) versehen ist, durch welche die Drahtelektrode (2) herausgeführt ist,
5. Zuführeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Kappe eine weitere Düse (18) vorgesehen ist, durch welche ein zweiter Strahl eines Kühlmittels (C) zum Austreten gebracht ist, der in Richtung der oberen Fläche des Werkstücks (1) gerichtet ist.