DE3319935A1

DE3319935A1 - Edm-schneid-verfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE3319935A1
Application number: DE19833319935
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokyo Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1982-06-03
Filing date: 1983-06-01
Publication date: 1983-12-15
Also published as: JPS58211829A; IT8348413A0; US4536632A; GB8315144D0; GB2121341A; IT1170383B; FR2527960A1; GB2121341B

Description

EDM-Schneid-Verfahren und -Vorrichtung

Die Erfindung betrifft grundsätzlich ein EDM-Schneid-Verfahren und eine EDM-Schneid-Vorrichtung (mit "Draht"), insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektroerosiven Schneiden eines Werkstücks mittels eines sich kontinuierlich erneuernden Elektroden-Drahts.

Beim elektroerosiven Schneid-Verfahren (vorzugsweise mit Draht), das auch als "Draht"-EDM-Schneid-Verfahren bezeichnet wird, wird ein kontinuierlicher Elektroden-Draht od. dgl. (d.h. Draht, Faser, Strang, Band od. dgl. kontinuierliches gestrecktes Elektroden-Element, das elektrisch leitet) auf einer Vorrats-Spule, die sich in Luft befindet, aufgewickelt und so angeordnet, daß er sich kontinuierlich von dieser Spule zu einer Aufnahme-Einrichtung über einen Schneid-Bereich, der von einem Paar Draht-Führungsgliedern begrenzt wird und der mit flüssigem Arbeitsmedium gespeist wird wie destilliertem Wasser, erstreckt.

Ein Werkstück befindet sich im Schneid-Bereich, in das der Elektroden-Draht eingeführt wird und räumlich benachbart das Werkstück durchläuft. Stromab von einem der Führungsglieder, das sich auf der Draht-Aufnahme-Seite befindet, ist eine Antriebseinrichtung vorgesehen, um den

Elektrodendraht von der Vorrats-Spule abzuwickeln und ihn entlang des Drahtweges so vorzuschieben, daß der Draht durch das Werkstück und in Nachbarstellung damit zwischen den Führungsgliedern hindurchläuft. Eine EDM-Stromversorgung (Generator) ist elektrisch mit dem Elektrodendraht und dem Werkstück verbunden, um eine Folge von elektrischen Entladungen zwischen dem sich bewegenden Draht und dom Werkstück zu erzeugen, wodurch elektroerosiv Werkstoff vom Werkstück abgetragen wird. Eine Draht-Brems-Einrichtung ist auf der Drahtausgabe-Seite auf dem Drahtweg vorgesehen, um dem sich bewegenden Draht eine mechanische Spannung zu geben, die ausreichen muß, um die Geradlinigkeit des sich durch das Werkstück bewegenden Drahtes zwischen den Drahtführungsgliedern sicherzustellen.

Eines der Probleme beim bisherigen

EDM-Schneid-Verfahren (mit Draht) ist der Bruch des Elektrodendrahtes. Der sich bewegende Elektrodendraht neigt zum Bruch, wenn sich übermäßig Wärme und/oder mechanische Spannungen im Schneid-Bereich entwickeln.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß der Bruch des Elektrodendrahtes wenigstens teilweise der Luftblasen-Bildung im Schneid-Bereich des Elektrodendrahtes zuzuschreiben ist, der - nach dem Durchgang durch den mit Luft gefüllten Raum stromauf vom Schneid-Bereich - in das flüssige Arbeitsmedium im letzteren eindringt und hindurchgeht, wo elektrische Entladungen stattfinden, wodurch Wärme und erhöhte Temperatur erzeugt werden. Es ist erfindungsgemäß erkannt worden, daß die sich bewegende Elektrode Luft in das flüssige Arbeitsmedium mitreißt, wo sie Blasen bildet, und daß die erzeugten Luftblasen zur Konzentration an einer lokalisierten Stelle im Schneid-Bereich neigen, um eine thermische Bogenentladung auszulösen, falls der von der Vorrats-Spule kommende Elektrodendraht Rest-Verunreinigungen auf seiner Oberfläche hat. Diese

Luftblasen erzeugen eine äußerst große mechanische Spannung, und die sich ergebende Bogenentladung stellt eine genügend große Wärmequelle dar_f das zum Bruch des Elektrodendrahtes führt.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines EDM-Schneid-Verfahrens (mit Draht), bei dem zur Verbesserung des Wirkungsgrades wirksam die Elektrode weniger bruchanfällig im Schneid-Bereich gemacht wird; und einer EDM-Schneid-Vorrichtung (mit Draht), die relativ einfach, aber hochwirksam ist, um die laufende Draht-Elektrode vor dem Bruch im Schneid-Bereich zu schützen, wodurch der Wirkungsgrad des Schneid-Verfahrens verbessert wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 .

Die Erfindung wird weitergebildet durch die Ansprüche 2 bis 4.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe erfolgt fej— ner durch die Vorrichtung nach Anspruch 5.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 6 bis 8 angegeben.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
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Die (einzige) P i g u r zeigt:

eine schematische Ansicht - teils als Schnitt - einer EDM-Schneid-Vorrichtung (mit Draht), die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.

Eine EDM-Schneid-Vorrichtung zum Schneiden eines Werkstück.'; 1 mittels eines Elektrodendrahtes 2 enthält eine Drahl-Vorrats-Spule 3. Es ist gezeigt, wie der Elektrodendraht 2 sich kontinuierlich von der Vorrats-Spule 3 zur Aufnahme-Spule 4 über einen Schneid-Bereich 5 erstreckt, der von zwei Drahtführungsgliedern 6 und 7 begrenzt wird und wo sich das Werkstück 1 befindet. Der Elektrodendraht 2 wird von der Vorrats-Spule 3 abgewickelt und vorgeschoben mittels einer Draht-Antriebs-Einrichtung 8, um im Schneid-^Be-

reich 5 durch das Werkstück 1 und in räumlicher Nachbarstellung damit hindurchzulaufen, wobei die Draht-Antriebs-Einrichtung 8 aus einer Antriebswelle und einer Andrückrolle besteht und sich zwischen dem Schneid-Bereich 5 und der Aufnahmespule 4 befindet. Auf dem Drahtweg stromauf vom Schneid-Bereich 5 ist eine Draht-Brems-Einheit 9 vorgesehen, die ebenfalls aus einer Antriebswelle und einer Andrückrolle, 9a bzw. 9b, besteht, um auf den Draht 2 eine genügend große Spannung auszuüben, um seine Geradlinigkeit zwischen den Führungsgliedern 6 und 7 im Schneid-Bereich sicherzustellen.

Zwischen der Bremseinheit 9 und dem stromauf liegenden Führungsglied 6 und zwischen dem stromab liegenden Führungsglied 7 und der Draht-Antriebs-Einheit 8 sind Drahtleitungsrollen-Einheiten 10 bzw. 11 vorgesehen, die mit einem Ausgang des EDM-Generators 12 elektrisch verbunden sind. Der andere Ausgang des Generators 12 ist elektrisch mit dem Werkstück 1 verbunden. Zwei Düsen 13 und 14 befinden sich auf den beiden Seiten des Werkstücks 1, um den Arbeitsspalt, der zwischen dem sich bewegenden Elektrodendraht 2 und dem Werkstück 1 im Schneid-Bereich 5 gebildet wird, mit einem flüssigen Arbeitsmedium zu versorgen. Anstelle der Verwendung solcher Düsen kann das Werkstück 1 als ganzes in eine Menge von flüssigem Arbeitsmedium einge-

taucht werden in einem Arbeitsbehälter, um das flüssige Arbeitsmedium im Arbeitsspalt im Schneid-Bereich 5 zu liefern. Der Generator 12 ist so ausgebildet, daß er eine Folge von elektrischen Impulsen zwischen dem sich bewegenden Elektrodendraht 2 und dem Werkstück liefert, um zeitlich getrennte elektrische Entladungen durch das flüssige Arbeitsmedium im Arbeitsspalt zu erzeugen, um elektroerosiv Werkstoff vom Werkstück 1 abzutragen. Wenn der Werkstoff-Abtrag fortschreitet, wird das Werkstück quer zum Elektrodendraht verschoben, der sich im Schneid-Bereich 5 entlang eines programmierten Weges bewegt, um einen gewünschten Schnitt im Werkstück 1 zu erzeugen.

Im Ausführungsbeispiel enthält die Vorrichtung zudem eine Bürste 15, die aus in eine Halterung 15b eingesetzten Borsten 15a besteht und die so angebracht ist, daß sie den Elektrodendraht 2 abbürstet, der von der Vorrats-Spule 3 zu der Draht-Brems-Einheit 9 läuft. Außerdem sind die Antriebswelle 9a und die Andrückrolle 9b jeweils mit Bürsten 16a bzw. 16b versehen, die in Bürst-Eingriff damit angebracht sind. Zwischen der Brems-Einheit 9 und der stromauf liegenden Drahtleitungs-Rolle 10 ist eine Sprüh-Einheit 17 vorgesehen, um den abgebürsteten, sich bewegenden Elektrodendraht 2 mit einem Reinigungsfluid, wie etwa nicht verunreinigtem Wasser, zu besprühen. Die Sprüh-Einheit 17 kann in Form eines Hohlzylinders ausgebildet sein, der mit einem Anschluß mit einer äußeren Quelle des Reinigungsfluids verbunden ist und mehrere Öffnungen besitzt, um das Fluid hindurch auf den sich durch den Innenraum des Zylinders bewegenden Elektrodendraht zu sprühen. Vorzugsweise sind an der Innenwand des Zylinders Borsten angebracht, um den sich bewegenden Elektrodendraht während der Besprühung zudem abzubürsten. Vorzugsweise wird die Sprüh-Einheit 17 mit einem oder mehreren Ultraschall-Sendern 18 - hier in Form eines am Zylinder angebrachten oder in ihn eingebetteten Ringes - versehen, um zur Erleichterung der Reini-

Pd Λ <

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gung des sich bewegenden Elektrodendrahtes 2 das Sprühfluid mit mechanischen Ultraschall-Schwingungen zu beaufschlagen. Die stromauf liegende Drahtleitungs-Rolle 10 hat ferner eine Bürste 19, die sich in Bürst-Eingriff damit befindet. Die Bürst-Einheiten 16 und 19 werden verwendet, um die Zufuhr von Verunreinigungen durch die Rollen 9a, 9b und 10 auf den abgebürsteten und gereinigten, sich bewegenden Elektrodendraht 2 auszuschalten.

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Es wurde erkannt, daß aufgrund der Durchführung der Reinigung und/oder aufgrund der Reinigungseinrichtung - wie. beschrieben - eine deutliche Benetzbarkeit des sich bewegenden Elektrodendrahtes 2 mit dem flüssigen Arbeitsmedium im Schneid-Bereich 5 erzielt wird. Infolgedessen wird Luft nur ganz wenig auf der Oberfläche des Elektrodendrahtes 2 mitgerissen, der in das flüssige Arbeitsmedium eindringt, so daß eine größere Menge der letzteren in den Arbeitsspalt eingeführt wird. Außerdem wird die minimale Anzahl von Luftblasen gut über den Arbeitsspalt verteilt und schnell daraus abgeführt, so daß praktisch keine lokalisierte Erhitzung des Elektrodendrahtes im Schneid-Bereich stattfindet, sondern vielmehr eine verbesserte Kühlung des sich bewegenden Elektrodendrahtes bezuglieh der elektrischen Entladungswärme im Schneid-Bereich. Auf diese Weise wird der Bruch des Elektrodendrahtes wirksam verhindert,und der elektroerosi*e Werkstoff-Abtrag kann mit erhöhter Rate vor sich gehen.

Leerseite

Claims

PATENTANWALT* & RECHTSANWALT DIPL.-FHVS. DR.JUR. U. HEIDMICH »ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PAII-N I AMI EUROPEAN PATENT ATTORNEY Fran/iskanerstr. 30 D-8000 MUNCHHNf XO Tel! (089) 448 50 40 Telex 5 2I.W10cpliul

1. Juni 1983

IJR - DE
Wire clean

ANSPRÜCHE

I 1.)Verfahren zum elektroerosiven Schneiden eines Werk- ^- Stücks (1) mittels eines kontinuierlich erneuerten Elektroden-Drahtes (2) od. dgl.,

- der von einem Draht-Vorrat (3) in Luft durch das Werkstück und räumlich benachbart zu ihm in einen Schneid-Bereich (5) läuft,

- der durch zwei Drahtführungsglieder (6, 7) längs des Draht-Weges begrenzt und mit flüssigem Arbeitsmedium versorgt wird,

- während elektrische Entladungen zwischen dem laufenden Elektroden-Draht und dem Werkstück durch das

flüssige Arbeitsmedium ausgeführt werden, um Werkstoff vom Werkstück elektroercsiv abzutragen, gekennzeichnet durch

- Begrenzen der Luftblasenbildung im Schneid-Bereich vom das flüssige Arbeitsmedium durchlaufenden Elektroden-Draht

- durch Reinigen des laufenden Elektroden-Drahtes vor seinem Eintritt in das flüssige Arbeitsmedium im Schneid-Bereich.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, - daß das Reinigen einschließt:

- Abbürsten des laufenden Elektroden-Drahtes (2) auf dem Drahtweg zwischen dem Draht-Vorrat (3) und dem Schneid-Bereich (5).

3. Verfahren nach Anspruch 2,

10 dadurch gekennzeichnet,

- daß das Reinigen einschließt:

- Besprühen des abgebürsteten, laufenden Elektroden-Drahtes (2) mit nicht verunreinigtem Fluid vor seinem Eintritt in den Schneid-Bereich (5). 15

4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

- daß das Reinigen einschließt:

20 - Beaufschlagen des Sprüh-Fluids mit Ultraschall zum leichteren Reinigen des abgebürsteten, laufenden Elektroden-Drahtes (2).

»Β * β

— *3 —

5. EDM-Schneid-Vorrichtung
mit

- einer in Luft befindlichen Draht-Vorrats-Spule (3) zur Abgabe eines kontinuierlichen Elektroden-Drahtes

(2) od. dgl.,

- einer Einrichtung (8, 9, 10, 11) zum Abziehen des Elektroden-Drahtes von der Draht-Vorrats-Spule, um ihn durch ein Werkstück (5) und räumlich benachbart dazu in einen Schneid-Bereich zu bewegen, - der von zwei Draht-Führungsgliedern (6, 7) am Drahtweg begrenzt und mit einem flüssigen Arbeitsmedium versorgt ist, und

- einer Einrichtung (12) zur Ausführung von elektrischen I' i

Entladungen zwischen dem laufenden Elektroden-Draht und dem Werkstück innerhalb des eingeführten flüssigen Arbeitsmediums, um das Werkstück elektroerosiv zu schneiden,
gekennzeichnet durch

- eine Reinigungs-Einrichtung

- zum Reinigen des laufenden Elektroden-Drahtes vor seinem Eintritt in den Schneid-Bereich (5).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, - daß die Reinigungs-Einrichtung enthält: - eine Bürsten-Einheit (15, 16a, 16b, 19)

- in Bürsteingriff mit dem laufenden Elektroden-Draht (2) zwischen der Draht-Vorrats-Spule (3) und dem Schneid-Bereich (5).

-A-

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, - daß die Reinigungs-Einrichtung enthält:

- eine Sprüh-Einrichtung (17),

5 - die stromab von der Bürst-Einrichtung (15) und stromauf vom Schneid-Bereich (5) angeordnet ist, um den abgebürsteten, laufenden Elektroden-Draht (2) mit einem nicht verunreinigten Fluid vor seinem Eintritt in das flüssige Arbeitsmedium 10 im Schneid-Bereich zu besprühen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

15 - daß die Reinigungs-Einrichtung enthält:

- eine der Sprüh-Einrichtung (17) zugeordnete Einrichtung (18) ,
- um das Sprüh-Fluid vor dem Zuleiten zu dem

flüssigen Arbeitsmedium mit Ultraschall zu beauf-20 schlagen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7,

gekennzeichnet durch 25 - eine Brems-Rolleneinrichtung (9; 9a, 9b) ,. die

- zwischen der Draht-Vorrats-Spule (3) und einem der Draht-Führungsglieder (6, 7) stromauf vom Schneid-Bereich (5) angeordnet ist,

- den Elektroden-Draht (2), der durch den Schneid-30 Bereich läuft, spannt, und

- eine Bürste (19) in Bürsteingriff damit besitzt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch - eine Draht-Leitungs-Rollen-Einrichtung (10, 11), die

- elektrisch anschließt den laufenden Elektroden-5-Draht (2) an einen Ausgang eines EDM-Generators (12),

- dessen anderer Ausgang elektrisch mit dem Werkstück (1) verbunden ist, und

- eine Bürste in Bürsteingriff mit ihm besitzt. ; 10 'I-"-"