DE3311124A1

DE3311124A1 - Verfahren und vorrichtung zum funkenerosiven schneiden mit einem draht

Info

Publication number: DE3311124A1
Application number: DE19833311124
Authority: DE
Inventors: Francios 1213 Petit-Lancy Balleys
Original assignee: Ateliers Des Charmilles SA 1203 Geneve; Ateliers des Charmilles SA
Current assignee: Agie Charmilles New Technologies SA
Priority date: 1982-04-22
Filing date: 1983-03-26
Publication date: 1983-10-27
Also published as: JPS6348654B2; JPS58186533A; US4598190A; DE3311124C2; CH646894A5

Description

DR.-lNG. DIPL.-PHYS. H. STURIES 3311124

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. P. EICHLER

BRAHMSSTRASSE 29. 5600 WUPPERTAL 2

Ateliers des Charmilles S.A., 109, rue de Lyon, Geneve, Schweiz

Verfahren und Vorrichtung zum funkenerosiven Schneiden mit einem Draht-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum funkenerosiven Schneiden eines Werkstücks mit einem Draht, wobei Relativverstellungen der Elektroden sowohl auf einer vorbestimmten Schnittbahn als auch quer dazu oszillierend erfolgen.

Das Schneiden eines metallischen Werkstücks mit einem Draht von wenigen Zehntelmillimetern Durchmesser bringt wegen der Schmalheit des Arbeitsspalts bedeutende Probleme mit sich, insbesondere das der Beseitigung der Arbeitsabfälle und das der Geradheit des Drahtes zwischen den Drahtführern, wobei die Geradheit des Drahtes durch Abstoßungskräfte beeinträchtigt wird, die auf den Draht während der Bearbeitung einwirken.

Diese Probleme werden teilweise gelöst, indem der Draht quer zu der Schnittbahn oszillierend bewegt wird, wie es beispielsweise in der US-PS 2 795 110 beschrieben ist. Auf diese Weise wird die Breite des Arbeitsspalts erhöht, was die Entfernung der Abfälle verbessert und

die Abstoßungskräfte verringert. Dieses bekannte Verfahren, welches es in gewissem Umfang erlaubt, die Zahl der Kurzschlüsse zu verringern und die Kühlung des Drahtes zu verbessern, ist für schnelle Schnitte mit rauher Oberfläche vorteilhaft. Es ist dann notwendig, einen weiteren Vorgang einer Feinbearbeitung der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks durchzuführen, indem die Schnittbahn ein weiteres Mal mit einer sehr viel schwächeren Bearbeitung durchlaufen wird. Diese neuerliche Bearbeitung braucht viel Zeit und erhöht die Bearbeitungskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Gesamtbearbeitungszeit des Werkstücks verringert wird, indem das Durchtrennen und das Feinbearbeiten zu gleicher Zeit erfolgt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Amplitude der Querverstellungen gesteuert wird und daß die Entladungsenergie bei maximaler Amplitude bis auf einen Minimalwert verringert wird und umgekehrt.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 bis 4 Querschnitte durch den Draht im Bereich des Arbeitsspalts zur Veranschaulichung von Besonderheiten bei der Bearbeitung,

Fig. 5 ein Beispiel einer von einem Draht beschriebenen Mikroschnittbahn und

Fig. 6 ein Diagramm, das die Veränderungen des Arbeitsstroms in Abhängigkeit von der Amplitude der quer erfolgenden Mikroverstellungen erläutert ist.

In der Elektroerosionsschneidemaschine der Pig. I wird ein Draht 1 von einer Vorratsspule 2 abgewickelt, durchläuft einen Arbeitsspalt 3 in einem Werkstück 4, das zwischen einer in Drahtförderrichtung vor dem Arbeitsspalt 3 angeordneten Rolle 5 und einem Drahtführer 7 sowie einer in Drahtförderrichtung hinter dem Arbeitsspalt gelegenen Rolle 6 und einem Drahtführer 8 angeordnet ist. Der Draht 1 wird letztlich auf eine Aufnahmespule 9 aufgewickelt. Die Spulen 2, 9, die Rollen 5, 6 und die Drahtführer 7, 8 werden von einem Rahmen 10 getragen. Der Rahmen 10 und das Werkstück 4 sind mit Hilfe zweier Motoren 11, 12 relativ zueinander verstellbar in zueinander senkrechte Richtungen X, Y. Diese Anordnung erlaubt es einerseits, die allgemeine Schnittbahn des Drahtes 1 durch das Werkstück 4 zu bestimmen und andererseits, kleine Verstellungen des Drahtes 1 im Arbeitsspalt 3 durchzuführen. Einzelne kleine Verstellungen quer zur Richtung der Schnittbahn und einzelne kleine Verstellungen in Richtung der Schnittbahn bilden gemeinsam eine Mikroschnittbahn, von der ein Beispiel in Fig. 5 dargestellt ist.

Die Mikroverstellungen in der Richtung der Schnittbahri und die Mikroverstellungen quer dazu sind mit einer vorbestimmten Funktion aufeinander abgestimmt und die Geschwindigkeit bei jeder Mikroerstellung wird so gesteuert, daß bestimmte Bearbeitungsbedingungen aufrechterhalten werden.

Die Vorrichtung der Fig. 1 weist unter anderem einen Tisch 13 zum Verstellen des Drahtführers 7 relativ zum Drahtführer 8 in zwei zueinander senkrechten Richtungen mittels Stellmotoren 14, 15 auf.

Die Relativverstellungen des Werkstücks 4 und der Drahtführer 7, 8 werden durch eine numerische Steuerschal-

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tung gesteuert, die Rechenschaltungen 16, 18 aufweist. Die Rechenschaltung 16 ermittelt die Schnittbahn mit Hilfe eines ersten Informationsträgers 17 und die Rechenschaltung 18 liefert Informationen für MikroVerstellungen gemäß einem zweiten Informationsträger 19. Die von den Rechenschaltungen 16, 18 gelieferten Daten werden den Motoren 11, 12 von einer Verteilerschaltung 20 für Kleinverstellungen X-Y quer und in Richtung der Schnittbahn übermittelt.

Die Verteilerschaltung 20 wird durch eine für die Vorschubgeschwindigkeit repräsentative Steuergröße 21 gesteuert, die in an sich bekannter Weise durch einen Regelkreis 21 bis 23 in Abhängigkeit von der Abweichung von einer für die Funkenstrecke repräsentativen Größe 22 erzeugt wird, beispielsweise der mittleren Arbeitsspannung oder der mittleren Zündverzögerung der Entladungen, und einer Bezugsgröße 23.

Die Motoren 14, 15 des Tisches 13 werden durch eine Korrekturschaltung 24 gesteuert, die es erlaubt, ein bestimmtes und einstellbares Verhältnis zwischen den Amplituden der MikroVerstellungen aufrechtzuerhalten, die in der Ebene der Drahtführer 7, 8 bewirkt werden, um den bearbeiteten Oberflächen eine geringe Neigung zu geben, oder um Bearbeitungsfehler zu korrigieren.

Um die Energie der erosiven Entladungen in Abhängigkeit von der Amplitude der quergerichteten Mikroverstellungen variieren zu können, enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Funktionsgenerator 25 und einen Impulsgenerator 26. Die Rechenschaltung 18 gibt in jedem Augenblick eine Information über die Amplitude der Querverstellung. Diese Information wird dem Impulsgenerator 26 mit Hilfe des Funktionsgenerators 25 übermittelt, um die Entladungsenergie abnehmen zu lassen, wenn sich die Amplitude der Querverstellung verstärkt und umgekehrt. Diese Energie kann mit Hilfe des Spitzenstroms der Entladungen

modifiziert werden und/oder mit Hilfe der Dauer dieser Entladungen. Der in der US-PS 3 832 510 beschriebene Generator ist für diesen Einsatz besonders gut geeignet. Fig. 6 stellt ein Diagramm der Veränderung des Arbeitsstroms in Abhängigkeit von der Amplitude der Querverstellungeri dar. Diese Abhängigkeit kann kontinuierlich oder diskontinuierlich sein, wie durch die Kurven (a), (b) veranschaulicht wird.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer Bewegungsbahn des Zentrums des Drahtes 1, die durch lineare Verstellungen in der Größenordnung von 4 μΐη, gefolgt von kreisförmigen Verstellungen gebildet werden, deren Mittelpunkte auf der Schnittbahn liegen. Ohne Veränderung des Entladungsstroms in Abhängigkeit von der Amplitude der Mikroverstellungen kann man schnell schneiden, erhält aber eine grobe Oberfläche, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Wenn man den Arbeitsstrom gemäß Fig. 5 auf einen Minimalwert verändert, wenn die Amplitude der Mikroverstellung anwächst und umgekehrt, können sich Phasen der Grobbearbeitung bei erhöhtem Arbeitsstrom, wenn der Draht 1 in einer zentralen Lage im Arbeitsspalt 3 ist, mit Phasen der Feinbearbeitung abwechseln, die sich durch einen geringeren Arbeitsstrom unterscheiden, wenn sich der Draht 1 den seitlichen Oberflächen des Arbeitsspalts nähert' (maximale- Amplitude + A und - A) . Der Arbeitsstrom ist daher umgekehrt abhängig von der Amplitude der quer erfolgenden Mikroverstellungen.

Fig. 3 erläutert einen nach diesem Verfahren durchgeführten Schnitt, der sich von dem in Fig. 2 dargestellten Schnitt dadurch unterscheidet, daß die feinbearbeiteten Oberflächen frei von Unebenheiten sind.

Der Funktionsgenerator 25 kann auch so ausgelegt werden, daß er die Entladungsenergie lediglich längs der

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bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks verringert. Dadurch wird eine feinbearbeitete Oberfläche nur auf einer Seite des Arbeitsspalts 3 erreicht, was in Fig. 4 dargestellt ist.

Es versteht sich, daß die beschriebene Art und Weise der Durchführung des Verfahrens nicht einschränkt und etwaige Änderungen vorgenommen werden können, ohne damit den Schutzümfang der Erfindung zu verlassen.

Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden, indem andere Vorrichtungen die Elektrode bzw. den Draht 1 quer zum Oszillieren bringen. Man kann z. B. jeden Drahtführer 7, 8 des Drahtes 1 in exzentrischer Lage auf einem Drehteller anordnen. Durch Synchronisation der Drehbewegungen dieser Teller und Veränderung der Entladungsenergie in Abhängigkeit von der Winkellage der Teller wird ein analoges Resultat erreicht.

Andere Mikrobahnformen, z. B. Rechteck- oder Zickzackformen, werden durch Mikroverstellungen in Querrichtung verbunden mit Mikroverstellungen in Richtung der Schnittbahn erhalten durch andere vorbestimmte Funktionen des ersten oder eines höheren Grades.

Es ist ebensogut möglich, die die Entladungsenergie mit der Amplitude der Querverstellungen in Zusammehang bringende Funktion entsprechend dem bearbeiteten Werkstoff, der gewählten Bearbeitungsart oder der gewünschten Bearbeitungsqualität zu wählen.

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Claims

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DIPL-ING. P. EICHLER

BRAHMSSTRASSE 29. 5600 WUPPERTAL 2

Ansprüche:

Verfahren zum funkenerosiven Schneiden eines Werkstücks mit einem Draht, wobei Relativverstellungen der Elektroden sowohl auf einer vorbestimmten Schnittbahn als auch quer dazu oszillierend erfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Querverstellungen gesteuert wird und daß die Entladungsenergie bei maximaler Amplitude bis auf einen Minimalwert verringert wird und umgekehrt.
2. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Verringerungen der Entladungsenergie nur bei Querverstellungen zu einer der Seiten des Arbeitsspalts erfolgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Querverstellungen gemäß Kreisbahnabschnitten variiert wird, deren Mittelpunkte auf der Schnittbahn liegen.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die eine numerische Steuerschaltung

. zur Relativverstellung der Elektroden auf einer Schnittbahn und quer dazu sowie einen Impulsgenerator zur Erzeugung von Elektrodenentladungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Amplitude der Querverstellungen berechnende Rechenschaltung (18) und ein damit zu-

samraenwirkender Funktionsgenerator (25) zur Steuerung der Entladungsenergie vorhanden ist, die von dem Impulsgenerator (26) in Abhängigkeit von den jeweiligen Augenblicksamplituden der Querverstellungen erzeugt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Abhängigkeit eine inverse Funktion der Amplitude der Querverstellungen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, mit zwei Drahtführern, zwischen denen das Werkstück angeordnet ist, und mit Verstellmitteln zum Verstellen der Drahtführer relativ zueinander, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrekturschaltung (24) zur Korrektur der Verstellungen des einen der Drahtführer vorhanden ist, um ein bestimmtes Verhältnis der Amplituden der Querverstellungen der zwei Drahtführer (7, 8) zu erreichen.