DE3311124C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum funkenerosiven Schnei­ den eines Werkstücks mit einem bahngesteuerten Draht, der relativ zum Werk­ stück sowohl in Richtung der Schnittbahn als gleichzeitig auch quer dazu oszillie­ rend verstellt wird, wobei Funkenerosionsbedingungen aufrechterhalten werden.

Das Schneiden eines metallischen Werkstücks mit einem Draht von weni­ gen Zehntelmillimetern Durchmesser bringt wegen der Schmalheit des Arbeits­ spalts bedeutende Probleme mit sich, insbesondere das der Beseitigung der Ar­ beitsabfälle 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 27 94 110 beschrieben ist. Auf diese Weise wird die Breite des Arbeitsspalts er­ höht, was die Entfernung der Abfälle verbessert und die Abstoßungskräfte verrin­ gert. Dieses bekannte Verfahren, welches in gewissem Umfang erlaubt, die Zahl der Kurzschlüsse zu verringern und die Kühlung des Drahtes zu verbessern, ist für schnelle Schritte mit rauher Oberfläche vorteilhaft. Es ist dann notwendig, inen 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.

Aus der EP 28 926 A1 ist es bekannt, zum Schruppen mit einem bahnge­ steuerten Draht und zum Schlichten des geschruppten Werkstücks so vorzuge­ hen, daß der Draht zunächst die vorgesehene Bahn schruppend durchläuft, an­ schließend auf seinen Ausgangspunkt zurückgestellt, dann ohne Funkenerosion der geschruppten Werkstückfläche angenähert und danach mit gegenüber der Schruppgeschwindigkeit erhöhter Geschwindigkeit sowie bei verringerter Strom­ stärke durchzuführen. Die Verringerung der Stromstärke erfolgt nach dem An­ nähern der Elektrode aus der Nullstellung der zum Schruppen vorgesehenen Drahtbahn in die Nullstellung der zum Schlichten vorgesehenen Drahtbahn. In­ folge des mehrfachen Durchlaufens einer Bahnstrecke zum Schruppen einerseits und zum Schlichten andererseits sowie infolge der Rückstellung des Drahts aus seiner Schruppendstellung in seine Schruppanfangsstellung und das an­ schließende Annähern des Drahts an das Werkstück zum Schlichten ergibt sich ein erhöhter Zeitbedarf.

Aus der DE-AS 21 55 622 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem eine der beiden Drahtführungen kreisförmig in einer zum Draht senkrechten Ebene bewegt wird, um schräge Kanten des Werkstücks zu errei­ chen. Eine Verringerung der Gesamtbearbeitungszeit des Werkstücks beim Schruppen und Schlichten wird mit diesem bekannten Verfahren nicht erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs ge­ nannten Art so zu verbessern, daß die Gesamtbearbeitungszeit durch gleichzeiti­ ges Durchtrennen und Feinbearbeiten des Werkstücks verringert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Entladungsenergie mit zuneh­ mender Querverstellung des Drahtes verringert und mit abnehmender Querver­ stellung wieder vergrößert wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens des Anspruchs 1 werden durch die Merkmale der Unteransprüche beschrieben.

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch 1, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung durch die Merkmale der diesbezüglichen Unteransprüche beschrie­ ben sind.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels 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 Besonder­ heiten 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 Mikroverstellung erläutert ist.

In der Elektroerosionsschneidemaschine der Fig. 1 wird ein Draht 1 von einer Vorratsspule 2 abgewickelt, durchläuft einen Arbeitsspalt 3 in einem Werkstück 4, das zwischen einer in Drahtförderrichtung vor dem Arbeits­ spalt 3 angeordneten Rolle 5 und einem Drahtführer 7 so­ wie einer in Drahtförderrichtung hinter dem Arbeitsspalt 3 gelegenen Rolle 6 und einem Drahtführer 8 angeordnet ist. Der Draht 1 wird letztlich auf eine Aufnahmespule 9 aufge­ wickelt. Die Spulen 2, 9, die Rollen 5, 6 und die Draht­ führer 7, 8 werden von einem Rahmen 10 getragen. Der Rahmen 10 und das Werkstück 4 sind mit Hilfe zweier Mo­ toren 11, 12 relativ zueinander verstellbar in zueinander senkrechten 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 Verstel­ lungen in Richtung der Schnittbahn bilden gemeinsam eine Mikroschnittbahn, von der ein Beispiel in Fig. 5 dargestellt ist.

Die Mikroverstellungen in der Richtung der Schnitt­ bahn und die Mikroverstellungen quer dazu sind mit einer vorbestimmten Funktion aufeinander abgestimmt und die Geschwindigkeit bei jeder Mikroverstellung wird so ge­ steuert, daß bestimmte Bearbeitungsbedingungen aufrecht­ erhalten 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 Rich­ tungen mittels Stellmotoren 14, 15 auf.

Die Relativverstellungen des Werkstücks 4 und der Drahtführer 7, 8 werden durch eine numerische Steuerschal­ tung gesteuert, die Rechenschaltungen 16, 18 aufweist. Die Rechenschaltung 16 ermittelt die Schnittbahn mit Hilfe eines ersten Informationsträgers 17 und die Rechen­ schaltung 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 Klein­ verstellungen 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 Arbeits­ spannung oder der mittleren Zündverzögerung der Ent­ ladungen, und einer Bezugsgröße 23.

Die Motoren 14, 15 des Tisches 13 werden durch eine Korrekturschaltung 24 gesteuert, die es erlaubt, ein be­ stimmtes und einstellbares Verhältnis zwischen den Appli­ tuden 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 Abhängig­ keit von der Amplitude der quergerichteten Mikroverstel­ lungen variieren zu können, enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Funktionsgenerator 25 und einen Impuls­ generator 26. Die Rechenschaltung 18 gibt in jedem Augen­ blick eine Information über die Amplitude der Querver­ stellung. Diese Information wird dem Impulsgenerator 26 mit Hilfe des Funktionsgenerators 25 übermittelt, um die Entladungsenergie abnehmen zu lassen, wenn sich die Ampli­ tude 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 38 32 510 beschriebene Generator ist für diesen Einsatz besonders gut geeignet. Fig. 6 stellt ein Diagramm der Veränderung des Arbeits­ stroms in Abhängigkeit von der Amplitude der Querverstel­ lungen 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 µm, gefolgt von kreisförmigen Verstellungen gebildet werden, deren Mittelpunkte auf der Schnittbahn liegen. Ohne Veränderung des Entladungs­ stroms in Abhängigkeit von der Amplitude der Mikrover­ stellungen 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 Mikrover­ stellung 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 durch­ geführten Schnitt, der sich von dem in Fig. 2 dargestell­ ten Schnitt dadurch unterscheidet, daß die feinbearbei­ teten Oberflächen frei von Unebenheiten sind.

Der Funktionsgenerator 25 kann auch so ausgelegt werden, daß er die Entladungsenergie lediglich längs der bearbeiteten einen Oberfläche des Werkstücks verringert. Da­ durch wird eine feinbearbeitete Oberfläche nur auf einer Seite des Arbeitsspalts 2 erreicht, was in Fig. 4 darge­ stellt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch derart durchgeführt werden, daß andere Vorrichtungen die Elek­ trode 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 Ver­ änderung der Entladungsenergie in Abhängigkeit von der Winkellage der Teller wird ein analoges Resultat erreicht.

Andere Mikrobahnformen, z. B. Rechteck- oder Zick­ zackformen, werden durch Mikroverstellungen in Querrich­ tung 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 Zusammenhang bringende Funktion entsprechend dem bearbeiteten Werkstoff, der gewählten Bearbeitungsart oder der gewünschten Bearbeitungsqualität zu wählen.

Claims (11)

1. Verfahren zum funkenerosiven Schneiden eines Werkstücks mit einem bahngesteuerten Draht, der relativ zum Werkstück sowohl in Richtung der Schnittbahn als gleichzeitig auch quer dazu oszillierend verstellt wird, wobei Funkenerosionsbedingungen aufrechterhalten werden, dadurch gekennzeich­ net, daß die Entladungsenergie mit zunehmender Querverstel­ lung des Drahtes (1) verringert und mit abnehmender Quer­ verstellung wieder vergrößert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Entladungsenergie im Zusammenhang mit der Ver­ ringerung und/oder der Vergrößerung der Querverstellungen ge­ mäß einer vorbestimmten Funktion gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verringerung und die Vergrößerung der Ent­ ladungsenergie der Querverstellung des Drahtes (1) umgekehrt proportional sind.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß diese Funktion gemäß dem bearbeiteten Werkstoff, der gewählten Bearbeitungsart oder der gewünschten Bearbei­ tungsqualität eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Entladungsenergie sowohl zu beiden Seiten als auch nur zu einer Seite des Arbeitsspalts (3) hin be­ einflußt werden kann.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Draht (1) auf Kreisbahnabschnitten querverstellt wird, deren Mittelpunkte auf der Schnittbahn liegen.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverstellungen und die in der Richtung der Schnittbahn erfolgenden Verstellun­ gen mit einer vorbestimmten Funktion aufeinander abgestimmt werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Querverstellungen und der in der Richtung der Schnittbahn erfolgenden Verstellungen so gesteuert wird, daß bestimmte Bearbeitungsbedingungen aufrechterhalten werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die eine den Draht in Richtung der Schnittbahn und gleichzeitig quer dazu steuernde Steuerschaltung sowie einen Impulsgene­ rator aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Augenblickswerte der Querverstellungen bestimmende Rechenschaltung (18) und ein von dieser beeinflußbarer, die Entladungsenergie entsprechend verändernder Funktionsgene­ rator (25) vorhanden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, mit zwei Drahtführungen, zwischen denen das Werkstück angeordnet ist, und mit die Drahtführungen relativ zueinander zu verstellen erlaubenden Verstellmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Amplituden der Querverstellungen der zwei Drahtführungen (7, 8) einstellbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine von der Rechenschaltung (18) beauf­ schlagte Korrekturschaltung (24) zur Verstellung der einen Drahtführung (7) im Sinne eines bestimmten Verhältnisses der durch die beiden Drahtführungen (7, 8) erfolgenden Quer­ verstellungen des Drahtes (1) vorhanden ist.