DE3405424A1

DE3405424A1 - Verfahren und einrichtung zum funkenerosiven zerspanen eines werkstuecks

Info

Publication number: DE3405424A1
Application number: DE19843405424
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokio Inoue; Akihiko Kawasaki Kanagawa Shimizu
Original assignee: Japax Inc; Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Japax Inc; Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1983-02-15
Filing date: 1984-02-15
Publication date: 1984-08-16
Also published as: GB8403997D0; FR2540769A1; DE3405424C2; IT1177561B; IT8447694A0; US4629854A; GB2139935B; GB2139935A; FR2540769B1

Description

1. Inoue-Japax Research Incorporated Yokohatnashi , Kanagawaken, Japan

2 . Japax Inc.

Kawasakishi, Kanagawaken, Japan

Verfahren und Einrichtung zum funkenerosiven Zerspanen

eines Werkstücks

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die funkenerosive Bearbeitung mittels einer Laufdrahtelektrode, insbesondere auf ein verbessertes Verfahren und eine entsprechende Einrichtung zum funkenerosiven Zerspanen eines elektrisch leitfähigen Werkstücks mit einer in Axialrichtung bewegten Drahtelektrode an einem Zerspanungsspalt, der von einem flüssigen Arbeitsmedium durchspült wird. Dabei bezieht sich die Erfindung insbesondere auf ein Verfahren und eine Einrichtung der angegebenen Art, wobei eine neue Vorrichtung eingesetzt wird, die das flüssige Arbeitsmedium in der Zerspanungszone so regelt, daß die Funktionsweise und Leistungsfähigkeit eines funkenerosiven Bearbeitungsprozesses mit Laufdrahtelektrode grundlegend verbessert werden.

Bei der funkenerosiven Bearbeitung mit Laufdrahtelektrode wird im allgemeinen eine kontinuierliche Drahtelektrode eingesetzt, die z. B. aus Messing oder Kupfer besteht und deren Dicke im Bereich zwischen 0,05 und 0,5 mm liegt. Die Bezeichnung "Draht" wird hierbei nicht nur für einen Draht mit kreisrundem, dreieckigem, viereckigem oder vieleckigem Querschnitt verwendet,

sondern umfaßt auch eine "ähnliche Elektrode, die als Band oder Streifen ausgebildet ist. Die Drahtelektrode wird in Axialrichtung kontinuierlich entlang einer vorbestimmten kontinuierlichen Führungsbahn von einem Vorrat zu einer Aufwickelvorrichtung durch eine Zerspanungszone transportiert, in der ein Werkstück angeordnet ist. Die Zerspanungszone ist üblicherweise durch zwei Führungselemente begrenzt, die den Laufdraht quer zum Werkstück haltern. Eine Drahtzug- und eine Drahtbremsvorrichtung ermöglichen ein straffes Spannen der Elektrode zwischen dem Vorrat und der Aufwickelvorrichtung und einen axialen Antrieb der Elektrode zwischen den Führungselementen bei der Bewegung über das Werkstück, so daß dem Werkstück über einen schmalen Bearbeitungsspalt eine kontinuierlich erneuerte Elektrodenfläche gegenübersteht und das Werkstück funkenerosiv bearbeitet. Der Bearbeitungsspalt wird von einem flüssigen Arbeitsmedium bzw. einer Schneidflüssigkeit durchspült und mit einem elektrischen Bearbeitungsstrom hoher Dichte elektrisch aktiviert, wobei der Bearbeitungsstrom zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück fließt und eine funkenerosive Werkstoffabtragung vom Werkstück erfolgt.

Der Zerspanungsprozeß kann mit verschiedenen funkenerosiven Bearbeitungs-Betriebsarten stattfinden. Beim elektroerosiven Bearbeiten ist das flüssige Arbeitsmedium eine dielektrische Flüssigkeit, und der elektrische Bearbeitungsstrom wird in Form einer Folge elektrischer Impulse zugeführt. Beim elektrochemischen Bearbeiten ist das Arbeitsmedium ein flüssiger Elektrolyt, und der Bearbeitungsstrom ist ein kontinuierlicher oder pulsierender Strom hoher Amperezahl. Beim elektrochemischelektroerosiven Bearbeiten hat das flüssige Arbeitsmedium sowohl elektrolytische als auch dielektrische Eigenschaften, und der Bearbeitungsstrom wird bevorzugt in Form von Impulsen angelegt, die die Erzeugung elektrischer Entladungen durch das Arbeitsmedium erleichtern.

Das Werkstück kann in ein Bad des Arbeitsmediums, das die Zerspanungszone durchspült, eintauchen. Vorteilhafterweise befindet sich jedoch die Zerspanungszone typischerweise in der Luft oder einer üblichen Umgebung. Eine oder zwei Düsen von konventioneller Bauart, die auf einer oder auf beiden Seiten des Werkstücks angeordnet sind, werden dazu verwendet, dem Zerspanungsspalt das flüssige Arbeitsmedium zuzuführen. Das Arbeitsmedium ist zweckmäßig Wasser, das in unterschiedlichem Maß entweder entionisiert oder ionisiert ist, um als das erwünschte elektroerosive Arbeitsmedium zu dienen. Es ist bekannt, daß die Aufgabe des flüssigen Arbeitsmediums bei einem elektroerosiven Prozeß darin besteht, den Bearbeitungsstrom zu übertragen, die beim Bearbeiten anfallenden Spane und andere Abtragsprodukte abzuführen sowie die dünne Laufdrahtelektrode und das Werkstück zu kühlen.

Um die elektroerosive Werkstoffabtragung vom Werkstück zu fördern, wird das Werkstück relativ zu der Drahtelektrode quer zu deren Achse verschoben. Dadurch kann die Laufdrahtelektrode im Werkstück fortschreitend nachgeführt werden, und infolgedessen kann ein schmaler Zerspanungsspalt stetig hinter der nachgeführten Elektrode ausgebildet werden, wobei die Breite des Spalts geringfügig größer als der Durchmesser der Drahtelektrode ist. Die kontinuierliche relative Verschiebung entlang einer pr'äzisionsprogrammierten Bahn resultiert in der Erzeugung einer entsprechenden erwünschten Kontur, die durch diesen Zerspanungsspalt im Werkstück definiert ist.

Bei dem beschriebenen Prozeß wird heute eine ständig steigende Bearbeitungsgeschwindigkeit gefordert. Natürlich ist es erwünscht, eine höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit ohne nachteilige Auswirkung auf die Bearbeitungsgenauigkeit zu erzielen. Die Bearbeitungs- bzw. Zerspanungsgeschwindigkeit,

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die typischerweise in mm /min ausgedrückt wird, ist durch das Produkt der Werkstücksdicke und dem pro Zeiteinheit erzielten Zerspanungsabschnitt entlang einer vorgegebenen Zerspanungsbahn bestimmt und hängt bei einer bestimmten Werkstücksdicke von der

Geschwindigkeit der fortschreitenden Nachführung der Drahtelektrode ab, die erhöht werden kann. Sollte die Nachführungsgeschwindigkeit die tatsächliche Geschwindigkeit der
Materialabtragung, die nicht nur von voreingestellten Bearbeitungsparametern, die u. a. die Zerspanungsgenauigkeit
bestimmen, sondern auch von unterschiedlichen herrschenden
Bearbeitungsbedingungen abhangt, übersteigen, so bricht der
dünne Draht, und der Bearbeitungsvorgang muß unterbrochen
werden. Die Erreichung einer höheren Bearbeitungsgeschwindigkeit hängt daher davon ab, wie ideal die optimalen Bedingungen im Bearbeitungsspalt gemacht und in stabiler Weise gegenüber momentanen Änderungen aufrechterhalten werden können. Unter den diese Bedingungen bestimmenden Faktoren ist ein ausreichendes Spülen von spezieller Bedeutung.

Es ist erwünscht, daß der zwischen der dünnen Laufdrahtelektrode und dem Werkstück gebildete Zerspanungsspalt von einer ausreichenden Flüssigkeitsmenge durchspült wird und die
Flüssigkeit den Zerspanungsspalt mit hinreichender Geschwindigkeit durchströmt, so daß die Elektroerosion gleichmäßig
unterhalten wird, Späne und andere Abtragsprodukte sofort
abgeführt werden und die durch die Elektroerosion erwärmte
Drahtelektrode wirksam gekühlt wird. Aus diesem Grund wurden bereits verschiedene Verbesserungen hinsichtlich des Aufbaus von Fluidzufuhrdüsen und der Art und Weise der Zuführung des Arbeitsmediums in die Zerspanungszone vorgeschlagen. Es wurde jedoch beobachtet, daß diese Verbesserungen zwar praktisch,
jedoch keineswegs ideal sind. Bestenfalls sind einige davon
gerade nur befriedigend, um die Zerspanungsgeschwindigkeit im Fall eines relativ dünnen Werkstücks zu steigern. Je größer die Werkstücksdicke, desto schwieriger ist es, die gleiche Bearbeitungsgeschwindigkeit wie bei dünnen Werkstücken zu
unterhalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zum elektroerosiven Zerspanen, mit dem die beim Stand der Technik auftretenden Nachteile beseitigt werden. Ferner soll eine entsprechende Einrichtung angegeben werden, mit der es möglich ist, ein elektrisch leitfähiges Werkstück mit höherer Geschwindigkeit zu bearbeiten, als dies bisher möglich ist, und dabei eine Bearbeitungsgenauigkeit zu erzielen, die mit der bisher erzielbaren vergleichbar oder sogar höher als diese ist.

Das Verfahren nach der Erfindung zum funkenerosiven Zerspanen eines elektrisch leitfähigen Werkstücks mittels einer kontinuierlichen Drahtelektrode, wobei die Drahtelektrode kontinuierlich in Axialrichtung über das Werkstück transportiert wird unter Bildung einer Zerspanungszone mit diesem, die von einem flüssigen Arbeitsmedium durchspült wird, und wobei ein Bearbeitungsstrom durch das flüssige Arbeitsmedium zwischen der Laufdrahtelektrode und dem Werkstück fließt unter elektroerosiver Werkstoffabtragung vom Werkstück durch die Zerspanungszone, während die Laufdrahtelektrode und das Werkstück relativ zueinander quer zur Laufdrahtelektrode entlang einer vorbestimmten Bearbeitungsbahn verschoben werden unter fortschreitender Bildung eines Zerspanungsspalts hinter der nachgeführten Drahtelektrode entlang der Bahn im Werkstück, so daß in diesem eine durch den Zerspanungsspalt definierte Kontur erzeugt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Arbeitsmedium in der Zerspanungszone dadurch geregelt wird, daß ein Langelement in diese eingeführt und unmittelbar hinter der vorgeschobenen Drahtelektrode im wesentlichen parallel dazu gehalten wird, während die Drahtelektrode und das Werkstück entlang der Bearbeitungsbahn relativ zueinander verschoben werden.

3 A O 5 4 2 4

Die Einrichtung nach der Erfindungzum funkenerosiven Zerspanen eines elektrisch leitfähigen Werkstücks mittels einer fortlaufenden Drahtelektrode, mit einer Vorrichtung, die die Drahtelektrode kontinuierlich durch das Werkstück transportiert unter Bildung einer Zerspanungszone mit diesem, die von einem flüssigen Arbeitsmedium durchspült wird, mit einer Spannungsversorgung, die die Laufdrahtelektrode und das Werkstück aktiviert, so daß eine funkenerosive Werkstoffabtragung vom Werkstück durch die von Arbeitsmedium durchspülte Zerspanungszone stattfindet, und mit einer Vorschubvorrichtung, die das Werkstück relativ zu der Laufdrahtelektrode quer zu letzterer entlang einer vorbestimmten Bearbeitungsbahn verschiebt unter stetiger Ausbildung eines Zerspanungsspalts hinter der entlang der Bahn im Werkstück vorgeschobenen Drahtelektrode, so daß im Werkstück eine durch den Zerspanungsspalt definierte Kontur erzeugt wird, ist gekennzeichnet durch ein in den Zerspanungsspalt einführbares Langelement und eine Vorrichtung, die das Langelement unmittelbar hinter der vorgeschobenen Drahtelektrode und im wesentlichen parallel dazu hält, während die relative Verschiebung zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück entlang der Bearbeitungsbahn stattfindet.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer konventionellen Elektroerosionsmaschine üblicher Bauart mit Laufdrahtelektrode;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Düsenöffnung und eine

Drahtelektrode, gesehen von der Werkstückseite dei Maschine von Fig. 1;

Fig. 3 eine größere Schnittdarstellung eines Bearbeitung s- bzw. Zerspanungsbereichs in dem Werkstück von Fig. 1;

Fxg.	5
Fig.	6
Fig.	7
Fig.	8
Fig.	9
Fig.	10
Fig.	11

Fig. 4 teilweise im Schnitt eine Ansicht der elektroerosiven Zerspanungseinrichtung mit Laufdrahtelektrode gemäß der Erfindung;

eine ähnliche Ansicht, die eine Modifizierung der Einrichtung von Fig. 4 zeigt;

eine Draufsicht auf eine Flüssigkeitszufuhrdüse von Fig. 5_f gesehen von der Werkstückseite; eine Draufsicht auf eine Modifizierung der Flüssigkeitszufuhrdüse von Fig. 6; eine Ansicht, die einen Träger für das Langelement der Einrichtung von Fig. 5 zeigt; eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei das Langelement ein perforiertes Rohr ist;

eine Querschnittsansicht X-X von Fig. 9; eine Ansicht einer Ausführungsform des rohrförmigen Langelements von Fig. 9;

Fig. 12 eine ähnliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform des rohrförmigen Langelements; Fig. 13 eine Ansicht eines Trägers für das rohrförmige Langelement, wobei eine Fluidleitung daran angeschlossen ist;

Fig. 14 einen Längsschnitt durch eine Modifizierung der Strömungsregeleinheit von Fig. 9; und

Fig. 15 eine Ansicht einer weiteren modifizierten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Nach Fig. 1 umfaßt eine Elektroerosionsmaschine mit Laufdrahtelektrode einen Rahmen aus einem Bett 1 und einem darauf vertikal angeordneten Ständer 2 und verwendet eine kontinuierliche Drahtelektrode 3 zum Zerspanen eines elektrisch leitenden Werkstücks 4. Das Werkstück 4 ist auf einem Werkstückspanntisch mittels einer Spannvorrichtung 6 gehalten, und der Werkstückspanntisch 5 befindet sich auf einem Kreuzsupporttisch 7, der einen Arbeitsbehälter 8 tragt. Der Kreuzsupporttisch 7 ist seinerseits auf dem Bett 1 angeordnet und umfaßt zwei Antriebs-

ϋ 4 U O 4 Z. H -17-

tische 7a und 7b, die von zwei Motoren 9a und 9b angetrieben werden und konventionell als Plandrehschlitten-Einheit ausgebildet sind.

Der Ständer 2 hat zwei Arme 10 und 11, die parallel zueinander in Horizontalrichtung verlaufen. Der obere Arm 10 trägt an seinem Ende einen Arbeitskopf 12. Die Drahtelektrode 3 verläuft von einer Vorrats- und Abwickelrolle 13, die an dem Ständer 2 montiert ist, zu einer Aufwickelrolle 14, die ebenfalls am Ständer 2 montiert ist, über eine Anzahl Leitrollen bzw. Leitelemente, die an dem Ständer 2 sowie den Armen 10 und 11 angeordnet sind. Diese Leitelemente umfassen zwei Drahtführungen 15, 16, wobei die Drahtführung 16 am Arbeitskopf 12 und die Drahtführung 15 an einem Ende des unteren Arms 11 montiert ist, so daß eine geradlinige Bahn definiert ist, auf der die Drahtelektrode in elektroerosiv zerspanender Beziehung zu dem Werkstück 4 läuft. Jede Drahtführung 15, 16 ist entweder bootförmig, wie gezeigt, oder als Stift, Würfel oder Rolle ausgebildet. Die Drahtelektrode 3 wird in Axialrichtung von einer am oberen Arm montierten Abziehvorrichtung 17 angetrieben, und eine am Ständer 2 montierte Bremsvorrichtung 18 übt einen ausreichenden Zug auf die Elektrode aus, so daß diese während ihrer Bewegung zwischen den Drahtführungen 15, 16 gespannt und gerade gehalten wird.

Auf den entgegengesetzten Seiten des Werkstücks 4 sind Fluidzufuhrdüsen-Einheiten 19 und 20 vorgesehen, wobei entweder eine oder beide Düseneinheiten, die mit einem Schneidflüssigkeits-Vorrat (nicht gezeigt) über Einlaßleitungen 21, 22 verbunden sind, verwendet werden können. Dabei ist die obere Düseneinheit 19 am Arbeitskopf 12 gehalten, und die untere Düseneinheit 20 ist an einem Endabschnitt des unteren Arms 11 gehalten. Jede Düseneinheit 19 und 20 weist einen an das Werkstück 4 angrenzenden Düsenmund auf, aus dem ein Flüssigkeitsstrahl in den zwischen der Laufdrahtelektrode 3 und dem Werkstück 4 definierten Bearbeitungsspalt zuführbar ist. Eine Elektroerosions-Spannungsversorgung (nicht gezeigt) ist an die Lauf-

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drahtelektrode 3 und das Werkstück 4 angeschlossen, so daß zwischen beide ein elektrischer Strom in den vom Arbeitsmedium durchspülten Bearbeitungsspalt zugeführt wird, so daß das Werkstück 4 elektroerosiv abgetragen wird. Für die Werkstoffabtragung entlang einer vorbestimmten Zerspanungsbahn werden die Motoren 9a, 9b durch eine programmierte Antriebsregelung (z. B. eine NC-Einheit) (nicht gezeigt) aktiviert und treiben den Kreuzsupporttisch 8 an, so daß das Werkstück 4 entlang der programmierten Bahn in einer Horizontalebene und die Laufdrahtelektrode effektiv fortschreitend entlang dieser Bahn im Werkstück 4 bewegt wird. Wie gezeigt, wird das Werkstück 4 in Richtung eines Pfeils P, d. h. von links nach rechts, bewegt, so daß die Laufdrahtelektrode 3 effektiv von rechts nach links im Werkstück 4 nachgeführt wird und darin einen Zerspanungsspalt 4a bildet, dessen Breite geringfügig größer als der Durchmesser der Laufdrahtelektrode 3 ist.

Nach Fig. 2 ist der Düsenmund 19a, 20a jeder Düseneinheit 19, 20 vorteilhafterweise so ausgebildet und angeordnet, daß er mit der Laufdrahtelektrode 3, die zwischen den Drahtführungen 15 und 16 und somit durch die Zerspanungszone läuft, koaxial ist. Bei einer solchen koaxialen Düsenausbildung wird ein die Drahtelektrode koaxial umgebender zylindrischer Schneidflüssigkeitsstrom erzeugt und kann gleichmäßiger in die Bearbeitungszone eintreten. Durch Vorsehen solcher Düseneinheiten auf beiden Seiten des Werkstücks wird die koaxiale Spülwirkung weiter intensiviert. Diese koaxialen Fluidströme wurden zwar bisher als vorteilhaft angesehen, weil sie ganz allgemein die Spülbedingungen in der Bearbeitungszone verbessern; es wurde aber nunmehr gefunden, daß die konventionellen Einrichtungen zur Ausbildung dieser Ströme insofern nachteilig sind, als sie insbesondere bei einem relativ dicken Werkstück - keine wesentliche Steigerung der Zerspanungsgeschwindigkeit ermöglichen. Wie Fig. 3 zeigt, haben die in die Bearbeitungszone eintretenden Spulflussigkeitsstrome 19b, 20b die Tendenz, in den Zerspanungsspalt 4a umgelenkt zu werden. Offenbar aus diesem Grund wird beobachtet, daß eine Tendenz dahingehend

J '-> U J H JL H _ ι 9 -

besteht, daß die Abtragung des Werkstücks im Bearbeitungsspalt sich an den oberen und den unteren Oberflächenbereichen desselben konzentriert, in denen angrenzend an die Drahtelektrodenfläche im Bearbeitungsspalt Menge und Volumenstrom der Sehneidflüssigkeit größer sind, so daß eine Zone mit langsamerer Werkstoffabtragung in der Mitte zwischen diesen beiden Bereichen verbleibt. Infolgedessen wird, wie bei 4b gezeigt, die Schneidfront im Werkstück 4 zum Zerspanungsspalt 4a hin konvex, und aufgrund des im Bearbeitungsspalt sich ausbildenden Bearbeitungsdrucks wird die Drahtelektrode 3 entsprechend 3a durchgebogen in Übereinstimmung mit der konvexen Schneidfront 4b, wie in den Fig. 1 und 3 zu sehen ist. Wenn dies geschieht, werden die Spülflüssigkeitsströme, die in die Zerspanungszone eintreten, immer stärker umgelenkt und erzeugen beim Zusammentreffen im Mittelbereich eine Zone erheblicher Verwirbelung, durch die wiederum die Umlenkung, die Konvexität und die Durchbiegung der Elektrode weiter gefördert werden. Die Späne, Gase und weitere Abtragsprodukte neigen dazu, sich in diesem Bereich anzusammeln, und die Kühlung der Drahtelektrode 3 in der Zerspanungszone wird unzureichend. Schließlich erfolgt zwischen der Drahtelektrode 3 und der Bearbeitungsfront 4b ein Kurzschluß, und die Drahtelektrode reißt. Es ist somit ersichtlich, daß diese Erscheinung nicht nur zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Bearbeitungsgenauigkeit führt, sondern auch ein erheblicher Einschränkungsfaktor bei Versuchen, die Zerspangeschwindigkeit zu steigern, ist. Bisher mußte der effektive Vorschub oder die Nachführung der Drahtelektrode auf eine ausreichend niedrige Geschwindigkeit eingestellt werden, so daß die beiden extremen Bereiche der Zerspanungsfront nicht schneller als der Mittenbereich in der Zerspanungszone abgetragen wurden.

Die vorstehend angegebenen Probleme der konventionellen Elektroerosionseinrichtung werden mit der hier angegebenen Einrichtung bzw. dem entsprechenden Verfahren überwunden.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Funkenerosionsmaschine mit Laufdrahteiektrode. Das auf dem Kreuzsupporttisch 7 fest eingespannte Werkstück 4 ist mit Hilfe dieses Tischs in einer Horizontal- oder X-Y-Ebene quer zu der Drahtelektrode 3 verschiebbar, die hier vertikal zwischen Leitrollen 23 und 24 von oben nach unten verläuft. Die Drahtelektrode 3 wird über die obere Leitrolle 23 von einem Elektrodenvorrat (nicht gezeigt) abgezogen, in Axialrichtung nach unten transportiert und über die untere Leitrolle 24 auf eine Aufwickeleinheit (nicht gezeigt) aufgewickelt. Durch eine Zug- und eine Bremsvorrichtung (beide nicht gezeigt) auf der Aufwickel-bzw. der Abwickelseite der Drahtelektrode läuft diese kontinuierlich mit geeigneter Geschwindigkeit in Axialrichtung unter geeigneter mechanischer Spannung in eine Zerspanungszone angrenzend an das Werkstück 4 (Zerspanfront 4c).

Quer über die Zerspanungszone verlaufend sind zwei Elektrodenlage-Leitelemente 15 und 16 angeordnet, die zwischen sich eine gerade Bahn L für die Drahtelektrode 3 definieren, so daß diese in exakter Ausrichtung mit der so gebildeten Bahn unter funkenerosiver Zerspanung des Werkstücks 41"äuft. Diese Elektrodenlage-Leitelemente können lagefest an der Maschine., z. B. an den Armen 10, 11 wie bei der Maschine in Fig. 1 vorgesehen sein. Bei der Einrichtung gemäß Fig. 4 sind die Leitelemente 15, 16 an einer Drehvorrichtung 25 angeordnet, wie noch erläutert wird. Jedes Leitelement 15, 16 ist so ausgebildet, daß es eine Öffnung für den Durchtritt der Drahtelektrode 3 aufweist, und die Leitelemente 15, 16 bestehen bevorzugt aus einem elektrisch nichtleitfahigen und reibungsbeständigen Werkstoff wie Rubin, Saphir, Diamant oder Keramik oder sind mit einem solchen Werkstoff ausgekleidet, an dem die Drahtelektrode 3 anliegt»

Die Schneidflüssigkeit, z. B. entionisiertes Wasser, zum Spülen der Zerspanungszone kann aus einer oder mehreren Düsen entsprechend Fig ο 1 zugeführt werden. Zwei solche Düsen 19, 20 sind auch hier unmittelbar über und unter der Zerspanungszone

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im Werkstück 4 angeordnet und spritzen die Schneidflüssigkeitsströme so in die Zerspanungszone, daß diese Ströme die Drahtelektrode 3 koaxial umgeben. Die koaxialen Düsen 19 und 20 sind ebenfalls an der Drehvorrichtung 25 angeordnet, sie können jedoch auch ortsfest am Arbeitskopf 12 und am unteren Arm 11 angeordnet sein. Den Düsen 19 und 20 wird die Schneidflüssigkeit an den Einlaßleitungen 21 und 22 zugeführt.

In Wirkkontakt mit der Drahtelektrode 3 sind angrenzend an die obere und die untere Leitrolle elektrisch leitfähige Stifte oder Rollen 26 und 27 angeordnet, die mit einem Anschluß einer Maschinen-Spannungsversorgung (nicht gezeigt) verbunden sind, um die Drahtelektrode zu aktivieren. Das Werkstück 4 ist an den anderen Anschluß der Spannungsversorgung über einen Leiter (nicht gezeigt) elektrisch angeschlossen. Die Spannungsversorgung legt eine Folge von Spannungsimpulsen zwischen die Drahtelektrode 3 und das Werkstück 4 unter Erzeugung aufeinanderfolgender elektrischer Entladungen in einem zwischen beiden in der Zerspanungszone gebildeten Bearbeitungsspalt, der von dem Arbeitsmedium durchspült wird. Die elektrischen Entladungen werden konsekutiv erzeugt unter funkenerosiver Werkstoffabtragung vom Werkstück 4, während dieses quer zu der Drahtelektrode 3 verschoben wird, die zwischen den Elektrodenlage-Leitelementen 15 und 16 typischerweise unter Steuerung durch eine numerische Steuereinheit 42 läuft, so daß die Achse der Drahtelektrode 3 entlang einer vorbestimmten Bahn im Werkstück 4 abläuft unter Bildung des Zerspanungsspalts 4a hinter der bewegten Drahtelektrode 3, so daß schließlich eine erwünschte, durch den Zerspanungsspalt 4a im Werkstück 4 entlang dieser Bahn definierte Kontur erzeugt wird.

Ein massives Langelement 28, dessen Dicke geringfügig unter derjenigen der Breite des Zerspanungsspalts 4a liegt oder im wesentlichen gleich der Dicke der Drahtelektrode ist, ist unmittelbar hinter der Laufdrahtelektrode 3 im Zerspanungsspalt 4a angeordnet und im wesentlichen parallel zur Drahtelektrode 3 positioniert, so daß es einen oder mehrere Ströme der aus den

3 A Cl 5 4 2Λ

Düsen 19 und/oder 20 in die Zerspanungszone gespülten Schneidflüssigkeit regelt, wie noch erläutert wird. Wenn die im Werkstück 4 nächgeführte Drahtelektrode 3 ihren Weg entlang der vorgeschriebenen Bearbeitungsbahn "ändert, muß das Langelement 28, um eine Kollision mit dem Zerspanungsspalt 4a zu vermeiden und um unmittelbar hinter der bewegten Elektrode 3 zu liegen, um die Achse der Drahtelektrode 3 oder die geradlinige Bahn L, die für die Elektrodenachse zwischen den Elektrodenlage-Leitelementen 15 und 16 definiert ist, drehbar montiert sein. Infolgedessen sind die beiden Enden des Langelements 28, das sich über die Dicke des Werkstücks 4 erstreckt, in einer oberen und einer unteren Halterung 29 und 30 an deren Befestigungsenden 29a bzw. 30a sicher festgelegt. Die Halterungen 29 und 30, die die Elektrodenlage-Leitelemente 15 und 16 tragen, weisen jeweils einen an ihnen gesicherten rohrförmigen Zylinder 31 bzw. 32 auf, die ihrerseits drehbar über Radiallager 33 bzw. 34 mit dem Arbeitskopf 12 bzw. dem unteren Arm 11 verbunden sind« Der obere Arm 10, der den Arbeitskopf 12 trägt, und der untere Arm 11 können sich hier horizontal und parallel zueinander vom Ständer 2 erstrecken, der auf dem Maschinenbett 1 vertikal angeordnet ist (vgl. Fig. 1). Der obere Zylinder 31, die obere Halterung 29, die untere Halterung 30 und der untere Zylinder 32 weisen koaxiale Bohrungen auf zur Aufnahme der Elektrodenlaufbahn zwischen der oberen und der unteren Leitrolle 23 und 24, so daß die Drahtelektrode 3 frei durch sie an der oberen Düsenkammer 19, der Zerspanzone und der unteren Düsenkammer 20 vorbeilaufen kann. Das obere und das untere Elektrodenlage-Leitelement 15 und 16 sind jeweils in den Bohrungen der oberen und der unteren Halterung 29 bzw. 30 sicher angeordnet, während die obere und die untere Düsenkammer 19 und 20 sicher an den Armen der oberen und der unteren Halterung 29 bzw. 30 angeordnet sind. Die beiden Zylinder 31, 32, die um die Rotationsachse, die exakt mit der geraden Bahn L koinzidiert, drehbar gelagert sind, weisen jeweils an ihnen befestigte Schneckenräder 35, 36 auf, die mit Schneckenwellen 37, 38 in Eingriff stehen, die von Motoren 39 bzw. 40 getrieben werden.

Die Motoren 39, 40 werden synchron um denselben Winkel angetrieben, so daß sie die Vorrichtung 25 um einen bestimmten Rotationswinkel drehen. Eine Motorantriebs-Steuereinheit 41 für die Motoren 39, 40 erhält ein Steuersignal von der numerischen Steuereinheit 42, so daß die Halterungen 29, 30 und damit das Langelement 28 winkelmäßig um die Drahtachse oder die gearde Bahn L orientierbar sind. Durch die Rotation der Halterungen 29, 30 werden die Leitelemente 15, 16 um die Rotationsachse des Langelements 28 gedreht, die so vorgegeben ist, daß sie mit der geraden Bahn L koinzidiert, so daß keine Lageabweichung der Drahtachse in der Zerspanzone von der vorgeschriebenen Bearbeitungsbahn erfolgt.

Die Strömungsregelvorrichtung 28 hat die Funktion zu verhindern, daß die aus einer oder beiden Düsen 19, 20 in die Zerspanungszone zugeführte Schneidflüssigkeit zu weit in den Zerspanungsspalt 4a umgelenkt wird, und die Spülflüssigkeit im wesentlichen in dem durch die Zerspanfront 4c und den Abschnitt 4a¹ des Zerspanungsspalts 4a unmittelbar angrenzend an die Drahtelektrode 3 einzuschließen. Damit wird die in das Werkstück zugeführte Schneidflüssigkeit in wirksamer Weise im wesentlichen in der Zerspanungszone durch die Vorrichtung 28 gehalten, so daß sie diese gleichmäßig durchströmen kann, was eine beträchtliche Erhöhung des Bearbeitungsstroms und eine vollständige Kühlung der Laufdrahtelektrode 3 erlaubt. Ferner dient die von dem Langelement 28 in dem Raum 4a' zurückgehaltene Schneidflüssigkeit als Druckkissen für die Elektrode 3 und stützt sie gegen eine Auslenkung nach hinten ab. Um als Damm oder Barriere für die Schneidflüssigkeit und auch als Stützelement für die Drahtelektrode 3 wirken zu können, kann das Langelement als zylindrischer Stab oder rohrförmiger Zylinder ausgebildet sein, der kreisförmigen Querschnitt oder Langquerschnitt in Vorschubrichtung der Drahtelektrode oder senkrecht zu der Breite des Zerspanungsspalts 4a, 4a¹ hat. Das Langelement sollte gleichförmige Dicke haben, oder seine Dicke in Richtung der Zerspanungsspaltbreite sollte im wesentlichen

gleich oder geringfügig kleiner als die Dicke der Drahtelektrode 3 und damit geringfügig geringer als die Breite des Zerspanungsspalts 4a, 4a¹ sein (z. B. ca. 0,27 mm bei einem Elektrodendurchmesser von 0,2 mm). Ein Draht oder ein dünnes Rohr mit einer solchen Dicke bzw. einem solchen Durchmesser, bestehend aus rostfreiem Stahl, Kupfer, einer Kupferlegierung, Titan, einer Titanlegierung oder einem anderen Metall bzw. einer anderen Legierung eignet sich als Langelement 28. Der metallische und damit elektrisch leitfähige Draht bzw. das Rohr sollte mit einem Isolierstoff wie einem Kunststoff oder einem Polymerfilm beschichtet sein, so daß eine Isolierung zwischen der Drahtelektrode 3 und dem Werkstück vorhanden ist. Ein Kunststoffstab oder -rohr der geforderten Dicke eignet sich ebenfalls als Langelement 28. Ein Langelement 28 mit Borsten oder kleinen Vorsprüngen auf seiner Umfangsfläche ist gleichfalls geeignet. Ferner hat es sich als erwünscht erwiesen, daß der Abstand zwischen der Drahtelektrode 3 und dem Langelement 28 auf einen Wert eingestellt und dort gehalten wird, der zwischen der zweifachen und der fünffachen Dicke (Durchmesser) der Drahtelektrode 3 liegt.

Bei einer Modifikation der Einrichtung gemäß Fig. 5 ist das ünterende eines Strömungsregel-Elements 128 unbefestigt, und nur das obere Ende ist in einer Halterung 129 über ein Befestigungselement 129a gehalten, das seinerseits an einer Scheibe 144 angeordnet ist, die über ein Lager 145 drehbar an einer oberen Düseneinheit 119 montiert ist. Die Scheibe 144 ist über einen Ring 146 an einem Zahnkranz 147 gesichert, der mit einem Zahnrad 148 kämmt, das auf einer Abtriebswelle 149a eines Motors 149 montiert ist. Der Motor 149 ist nach unten verlaufend an einem Halteblock 150 montiert, der vom Arbeitskopf 12, der die obere Düseneinheit 119 trägt, nach unten verläuft. Der Arbeitskopf 12 trägt ferner einen stiftförmigen Leiter 126 in Kontakt mit der Drahtelektrode 3, die von dem Drahtvorrat (nicht gezeigt) über die Leitrolle 23 geführt ist, so daß die Elektrode elektrisch aktiviert wird, und einen Stift-Vordrücker 126a, der den stiftförmigen Leiter 126 in

Wirkkontakt mit der Drahtelektrode 3 hält, während diese in die Düseneinheit 119 läuft. Der stiftförmige Leiter 126, der somit unmittelbar über der Düseneinheit 119 angeordnet ist, ist elektrisch an einen ersten Anschluß der Spannungsversorgung (nicht gezeigt) der Maschine angeschlossen, deren zweiter Anschluß elektrisch mit dem Werkstück 4 verbunden ist. Ein weiterer Leiter 127 in Form einer Rolle ist an einem Befestigungsblock 151 befestigt, der am unteren Arm 11 der Maschine festgelegt ist und dem Zweck dient, die Drahtelektrode 3, die vom Werkstück 4 oder der Zerspanungszone an einer unteren Düseneinheit 120, die am Befestigungsblock 151 angeordnet ist, vorbeiläuft, zu aktivieren.

Die Düseneinheiten 119 und 120 sind modifiziert. Die obere Düseneinheit 119 umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 152 und eine Düse 153, die darin koaxial und verschiebbar aufgenommen ist. Das Gehäuse 152 weist eine obere kleine Öffnung 152a, durch die die Drahtelektrode 3 geführt wird, und eine untere, größere Öffnung 152b auf, durch die die Düse 153 vorsteht. Die Düse 153 weist einen oberen Endflansch 153a auf, der auf einer Feder 154 sitzt, die die Düse 153 relativ zum Gehäuse 152 federnd abstützt. In dem zylindrischen Gehäuse 152 ist koaxial damit und mit der Düse 153 ein Rohrstück 155 angeordnet, das an seinem Unterende eine Drahtführungsöffnung 155a aufweist, die hier als Kreisplattenfuhrung 115 ausgebildet ist und die die Drahtelektrode 3 so führt, daß sie koaxial mit der schwimmenden Düse 153 durchläuft. Das Rohrstück 155 ist lagemäßig koaxial in einem Fluidkanal 152c fixiert, der durch das Zylindergehäuse 152 und die schwimmende Düse 153 definiert ist. Dem Fluidkanal 152c wird die Schneidflüssigkeit durch die Einlaßleitung 21, die mit einem Flüssigkeitsvorrat (nicht gezeigt) in Verbindung steht, zugeführt. Die zugeführte Schneidflüssigkeit kann durch einen zwischen der Düse 153 und dem Rohrstück 155 gebildeten Ringkanal strömen und tritt durch eine Düsenöffnung 153 koaxial zu der Laufdrahtelektrode 3 in die Zerspanungszone aus. Das Rohrstück 155 ist mit einer Mehrzahl von gleichbeabstandeten Bohrungen 155b ausgebildet, die Austritte für das Arbeitsmedium

bilden, das durch die obere Öffnung 155c in das Rohrstück 155 eintritt. Wenn der Kanal 152c mit der vom Vorrat zugeführten Schneidflüssigkeit gefüllt ist, so daß diese durch die Düsenöffnung 153b austreten kann, wird die schwimmend oder elastisch gelagerte Düse 153 unter der Einwirkung des Fluiddrucks in der Kammer 152c relativ zum Zylindergehäuse 152 gegen den Druck der Feder 154, die sie nach oben beaufschlagt, vorwärtsbewegt. Die Düseneinheit 119 wird dann mit dem Befestigungsblock 150 abwärts bewegt, so daß die Düsenöffnung 153b näher zum Werkstück 4 gebracht wird. Die schwimmende Düse 153 hat die Tendenz, sich unter dem Druck des aus der Düsenöffnung 153b in die Zerspanungszone austretenden Fluids zurückzubewegen. So kann die schwimmende Düseneinheit 119 abwärtsbewegt werden, bis die Düsenöffnung 153b sich sehr nahe am Werkstück 4 befindet, und sodann sind der die schwimmende Düse 153 nach unten beaufschlagende Druck und der sie relativ zum Gehäuse 152 nach oben beaufschlagende Druck ausgeglichen. Infolgedessen kann der Fluiddruck in der Zerspanungszone im wesentlichen konstantgehalten werden. Ein Teil der unter Druck in den Fluidkanal 152c eingeleiteten Schneidflüssigkeit kann durch die obere Öffnung 152a des Zylindergehäuses 152 ausströmen und den stiftförmigen Leiter 126 überspülen, so daß dieser an der durch ihn elektrisch aktivierten Drahtelektrode 3 gekühlt wird.

Die durch die Einlaßleitung 22 mit Schneidflüssigkeit gespeiste untere Düseneinheit 120 kann im wesentlichen gleich der oberen Düseneinheit 119 ausgebildet sein. Allerdings ist bei der hier gezeigten Düseneinheit 120 eine schwimmende Düse 153', die verschiebbar in einem zylindrischen Gehäuse 152' koaxial mit einem inneren Rohrstück 155 gehalten ist, in einer dazu koaxialen Zusatzdüse 156 angeordnet, die eine Kammer 156a aufweist, die über eine Mehrzahl Einlasse 157 mit einer Fluidversorgung in Verbindung steht. Die Zusatzdüse 156 hat einen ringförmigen Düsenmund 156b, der den Düsenmund 153b' der schwimmend gelagerten Düse 153' koaxial umgibt und an dieser befestigt ist, so daß der Düsenmund 156b im wesentlichen bündig mit dem Düsenmund 153b' ist. Bei dieser Anordnung wird der

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424 -27·-·

Kammer 152c¹ in der Hauptdüse 153' die Schneidflüssigkeit unter relativ hohem Druck zugeführt, so daß in die Zerspanungszone ein säulenförmiger Hochgeschwindigkeitsstrom der Schneidflüssigkeit koaxial mit der Drahtelektrode 3 gerichtet wird. Der Kammer 156a in der Zusatzdüse wird die Schneidflüssigkeit unter relativ niedrigem Druck zugeführt, so daß auf das Werkstück ein säulenförmiger Schneidflüssigkeitsstrom niedriger Geschwindigkeit derart gerichtet wird, daß er den Hochgeschwindigkeits-Säulenstrom umgibt unter Bildung eines Schutzvorhangs um den Hochgeschwindigkeitsstrom und eines Druckkissens, so daß der Hochgeschwindigkeitsstrom im wesentlichen vollständig gezwungen wird, ohne Unterbrechung oder Umlenkung in den Zerspanungsspalt und die Zerspanungszone zu gelangen. Wie Fig. 6 zeigt, können die Fluideinlässe 157 in die Kammer 156a der Zusatzdüse senkrecht zum Querschnitt des Hauptdüsenkörpers 153' orientiert sein. Um den aus der Hauptdüse 153' koaxial zu der Drahtelektrode 3 ausströmenden Hochgeschwindigkeitsstrom zu verstärken, weist eine Abwandlung der Zusatzdüse gemäß Fig. 7 vier Fluideinlässe 157 * auf, die tangential zu einem solchen Kreisquerschnitt orientiert sind, so daß in der Kammer 156a eine Wirbelströmung erzeugt wird, die koaxial zu der Drahtelektrode 3 ausgestoßen wird, so daß ein verstärkter Schutzvorgang bzw. ein verstärktes Druckkissen für den Hochgeschwindigkeits-Hauptstrom der Schneidflüssigkeit gebildet wird. Wie gezeigt, ist das Strömungsregel-Element 128 im Zerspanungsspalt 4a so angeordnet, daß es sich über die Dicke des Werkstücks 4 erstreckt, wodurch sein Unterende im wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die Unterseite des Werkstücks 4 positioniert ist. Die Winkellage des Elements um die Achse der Drahtelektrode 3 wird von dem Motor 149 bestimmt, der so angetrieben wird, daß er die die Halterung 129 tragende Scheibe 144 aufgrund von von einer Steuerschaltung 141 über einen Ausgang 141a zugeführten Steuersignalen dreht, so daß ungeachtet einer Änderung der Bahn der Drahtelektrode 3 die Achse des Elements 128 immer auf der Trajektorie der Elektrodenachse liegt. Die Motorsteuerschaltung 141 ist wiederum so ausgelegt, daß sie Elektrodenbahn-Daten von der NC-Einheit 42

verarbeitet und dabei ein Winkelsignal erzeugt, wenn in der Bahn der Drahtelektrode 3 eine Änderung aufgetreten ist oder momentan die Örahtelektrade 3 sich entlang einer Kurve bewegt.

Die NC-Einheit 42 umfaßt konventionell X- und Y-Achse-Impulsverteiler, die Antriebsimpulse liefern, die dem X-Achse-Motor 9a und dem Y-Achse-Motor 9b zugeführt werden, so daß die Achse der Drahtelektrode 3 sich entlang einer programmierten Bahn im Werkstück 4 fortbewegen kann. D. h., jedes Steuersignal vom X-Achse-Impulsverteiler bezeichnet eine Soll-Verschiebung entlang der X-Achse, und jedes Steuersignal vom Y-Achse-Impulsverteiler bezeichnet eine Soll-Verschiebung entlang der Y-Achse, so daß diese zusammengesetzten Verschiebungen eine Soll-Bearbeitungsbahn bilden. Die Steuerschaltung 141 leitet aus diesen Signalen ein Winkelerfassungssignal ab, das einen Winkel der Tangente zu der Bearbeitungsbahn an jedem vorgegebenen Punkt auf dieser in bezug auf eine vorbestimmte Koordinatenachse (z. B. die X-Achse) darstellt, und aus diesem Signal erzeugt sie ein Winkelantriebssignal. Angenommen, daß der Winkel an einem η-ten Punkt pn en ist, so ist en gleich tan" ~, wobei Xn eine Soll-Verschiebung entlang der X-Achse und Yn eine Soll-Verschiebung entlang der Y-Achse ist, und zwar beide pro Zeiteinheit in bezug auf den Punkt Pn. Die Steuerschaltung 141 kann einen ersten und einen zweiten Speicher (Steuerung) für Zerspanungssignalimpulse vom X- und Y-Achse-Verteiler, die jeweils eine X-Achse-Verschiebung Xn und eine Y-Achse-Verschiebung Yn pro Zeiteinheit bezeichnen, und einen Teiler aufweisen, der auf den ersten und den zweiten Speicher anspricht und einen Wert Yn/Xn erzeugt. Dem Ausgang des Teilers kann ein Rechner nachgeschaltet sein, der tan ^r~ errechnet, so daß en erhalten wird. Der Wert ©n wird mit einem Wert en-1 verglichen, der für einen vorhergehenden Punkt Pn-I errechnet wurde, und dann wird die Differenz en - en-1 errechnet zur Erzeugung eines Winkelantriebssignals.

3AG5A2A

_ 29 -

Das Strömungsregel-Element 128 ist auch am Befestigungsteil 129a der Halterung 129 angeordnet, so daß seine vertikale Lage für einen bestimmten Zerspanungsvorgang verstellbar oder während eines solchen änderbar ist. Nach Fig. 8 ist das obere Ende des Elements 128 im Befestigungsteil 129a lösbar an einem Kopf 129b angeordnet, der an einer vertikalen Zahnplatte 129c befestigt ist, die mit einem Zahnrad 129d kämmt. Das Zahnrad 129d ist auf der Abtriebswelle 160a eines Motors 160 fest angeordnet, und der Motor ist in seiner Lage an einer Schulter 129e eines Blocks 129f befestigt, der eine Bohrung 129g aufweist, durch die das Element 128 verschieblich geführt ist. Der Motor 160 wird von einem Antriebssignal aktiviert, das von einem Ausgang 141b der Steuerschaltung 141 kommt, um die Vertikallage des Elements 128 zu verstellen.

Um ferner einen Abstand zwischen dem Strömungsregel-Element und der Drahtelektrode im Zerspanungsspalt 4a zu ermöglichen, kann die Halterung 129 verstellbar relativ zu dem Scheibenträger 144 in Radialrichtung desselben beweglich sein. Ein Motor (nicht gezeigt) kann an dem Scheibenträger 144 oder der Halterung 129 montiert sein und die Halterung über eine Zahnkupplung aufgrund eines Antriebssignals verschieben, das von der Steuerschaltung 141 über den Ausgang 141c zugeführt wird.

Bei einer weiteren Abwandlung der gezeigten Einrichtung kann der Motor 160 mit einer Pendelbewegung umlaufen, so daß er das Strömungsregel-Element 128 in Axialrichtung auf- und abbewegt. Durch axiales Auf- und Abbewegen des Elements 128 mit geeignetem Hub und geeigneter Periode kann ein außerordentlich stabiler Zerspanungszustand erreicht werden. Der Hub der Pendelbewegung kann eingestellt werden durch Justierung des Winkels der mit einer Pendelbewegung verbundenen Rotation des Motors 160 auf einen bestimmten Durchmesser des Zahnrads 129d, und die Periode oder Frequenz der Pendelbewegung kann durch Justierung der Umlaufgeschwindigkeit des Motors 160 eingestellt werden. Gemäß einer weiteren Modifizierung kann das Element

4C5424

auch in seitliche Schwingbewegungen versetzt werden, um seine Strömungsregelfunktion zu verstärken. Zu diesem Zweck kann ein Ultraschalltrichter in Kontakt mit dem Element 128 angeordnet und durch eine Energieversorgung aktiviert werden, so daß das Langelement 128 mit hochfrequenten mechanischen Schwingungen beaufschlagt wird.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Funkenerosionseinrichtung, bei der das Strömungsregel-Element von einem perforierten dünnen Rohr 228 (Fig. 10) gebildet ist, das zwischen zwei Halterungen 29 und 30 so gehalten ist, daß es parallel zu und unmittelbar hinter der Drahtelektrode 3 in dem Zerspanungsspalt 4a des Werkstücks 4 über dessen Dicke verläuft. Bei der Anordnung nach Fig. 10 sind die vorher erwähnten beiden Düseneinheiten weggelassen, und es wird angenommen, daß das Werkstück 4 einschließlich des Zerspanungsschlitzes 4a, 4a¹ in ein Schneidflüssigkeitsbad eintaucht. Das dünne rohrf'örmige Langelement 228, das eine oder mehrere Öffnungen 228a (Fig. 10) aufweist, die der Drahtelektrode 3 in dem Raum 4a' im Zerspanungsspalt 4a gegenüberliegen, dient im vorliegenden Fall als Flüssigkeits-Zuführ- bzw. -Absaugelement und ist zu diesem Zweck an seinem oberen und seinem unteren Ende über Fluideinlaßleitungen 261 und 262 mit einem Vorrat (nicht gezeigt) oder einer Saugvorrichtung für die Druck-Schneidflüssigkeit verbunden. Das Element 228 ist an diesen Enden mit Hilfe von Kupplungen 29a und 30a dicht an den Halterungen 29 und 30 befestigt. Wie bereits erwähnt, ist die Dicke des Elements 228 geringfügig kleiner als die Breite w des Zerspanungsspalts 4a.

Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform des rohrförmigen Elements 228 mit einer Reihe von Öffnungen 228b, die in bestimmten Positionen in Längsrichtung des Elements gleichbeabstandet in dessen Wandung ausgebildet und der Drahtelektrode 3 gegenüberliegend vorgesehen sind. Die Öffnungen 228b können gleich groß und gleichbeabstandet sein, so daß ein gleichmäßiger Schneidflüssigkeitsstrom aus jeder Öffnung in den Raum 4a* aus dem

o v u b 4 λ 4

Rohr 228 austritt bzw. umgekehrt. Bevorzugt sind jedoch eine oder mehrere Öffnungen 228b¹, die in der Mitte der Öffnungsreihe ausgebildet sind, größer als die anderen ausgebildet, so daß die Schneidflüssigkeitsmenge, die aus dem oder in das Rohr 228 strömt, in einem Bereich am größten ist, der von der Ober- und der Unterseite des Werkstücks 4 am weitesten entfernt ist. Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform des rohrförmigen Elements 228, das mit einer langen schlitzförmigen Öffnung 228c in Rohrl'ängsrichtung ausgebildet ist. Die Schlitzöffnung 228c kann über ihre Gesamtlänge gleichmäßige Breite aufweisen, aber auch hier ist sie im Mittenbereich bevorzugt breiter ausgebildet. Bei jeder möglichen Ausführungsform des Öffnungen aufweisenden rohrförmigen Elements 228 ist es vorteilhaft, daß in dem Raum 4a¹ eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Schneidflüssigkeitsdurchsatzes und eine optimierte Verteilung des Pluiddrucks erzielt wird, so daß die Drahtelektrode 3 gegen ein Durchbiegen nach hinten stabilisiert ist, wodurch ihre Linearität während der Bewegung durch die Zerspanungszone und damit die Zerspanungsfront 4c gewährleistet ist.

Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform der Kupplung 229a, die das rohrförmige Element 228 mit der Halterung 29 verbindet. Die Kupplung 229a ist grundsätzlich wie die Kupplung 129a von Fig. 8 ausgebildet, aber der Kopf 229b hat einen Innenkanal, der das die Öffnungen 228a aufweisende Rohr 228 mit der Fluideinlaßleitung 262 verbindet. Die Kupplung 229a dient ebenso wie die Kupplung 129a dazu, ein Ende des Elements 228 zu haltern, während dessen anderes Ende frei ist, so daß die untere Halterung 30 und die Kupplung 230a der Ausführungsform nach Fig. 9 entfallen können.

Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform der Strömungsregelvorrichtung. Diese umfaßt ein rohrförmiges Element 328 mit mehreren öffnungen 328d, die in der Wandung des Elements in dessen Längsrichtung gleichbeabstandet ausgebildet sind. Das rohrförmige Element 328 ist an einem Kopf 329b gehalten, der

einen Innenkanal aufweist, der die Fluideinlaßleitung 262 mit der Bohrung im rohrförmigen Element verbindet. Der Kopf 329b kann mit der Halterung 29 von Fig. 9 oder der Halterung 129 von Fig. 5 fest verbunden sein, oder er kann alternativ in Vertikalrichtung mittels einer Antriebseinheit gemäß den Fig. 8 oder 13 beweglich sein derart, daß das rohrförmige Element 328 im Zerspanungsspalt 4a des Werkstücks 4 vertikal beweglich oder auf- und abbeweglich oder in seiner Vertikalstellung verstellbar ist. Ferner können auch Mittel zum seitlichen Oszillieren des rohrförmigen Langelements 328 vorgesehen sein. In dem rohrförmigen Element 328 ist ein langes Absperrorgan 370 angrenzend an die Wandung, in der die Öffnungen 328d ausgebildet sind, angeordnet, das in Längsrichtung mit mehreren Ventilöffnungen 370a ausgebildet ist. Das Absperrorgan 370 ist an einem Kolben 371 befestigt, der den Kopf 329b durchsetzt und mit einem elektrischen Steller 372 verbunden ist. Der Steller 372 wird über seinen Eingangsanschluß aktiviert und ändert die Vertikallage des Absperrorgans 370 relativ zu dem rohrförmigen Element 328, wodurch die Öffnungsquerschnitte der Öffnungen 328d des rohrförmigen Elements 328 änderbar sind. Die Ventilöffnungen 370a des Absperrorgans 370 sind z. B. so angeordnet, daß bei einer bestimmten Lage des Absperrorgans 370 die in der Mitte der Lochanordnung befindliche Öffnung vollständig geöffnet ist und die Öffnungsquerschnitte der Öffnungen kleiner werden, je weiter sie von der Mittenöffnung entfernt sind. Wenn das Absperrorgan 370 durch den Steller 372 auf- und abbewegt wird, ändern diese Öffnungen 328d ihre Querschnitte, und die Position der vollständig offenen Öffnung wird um Eins zu nächstoberen und dann zur nächstunteren verschoben, so daß die Durchsatzverteilung aufeinanderfolgend von einem Format zum nächsten in der Zerspanungszone änderbar ist. Die aufeinanderfolgenden Änderungen der Durchsatzverteilung erfolgen wiederholt über die Vertikallänge des Zerspanungsspalts 4a. Infolgedessen wird ein äußerst dynamischer Spülzustand unter gleichzeitiger Vergleichmäßigung der Spülung über die Gesamtlänge der Zerspanungsfront 4c erzeugt, der eine gleichmäßige und verbesserte Werkstoffabtragung vom Werkstück 4

gewährleistet. Fig. 15 zeigt eine Funkenerosionseinrichtung mit Laufdrahtelektrode, die eine obere und eine untere Düseneinheit 119 und 120 zur Abgabe der Schneidflüssigkeit in die im Werkstück 4 ausgebildete Zerspanungszone aufweist. Um den Schneidflüssigkeitsstrom in der Zerspanungszone einerseits mechanisch einzudämmen und gleichzeitig positiver zu regeln, ist in den Zerspanungsspalt 4a unmittelbar hinter der Drahtelektrode 3 und parallel zu dieser über den Raum 4a¹ verlaufend ein perforiertes rohrförmiges Element 228 eingesetzt. Das rohrförmige Element 228 hat ein unbefestigtes unteres Ende, und sein oberes Ende ist an einer Halterung gehalten, die durch den Motor 149 drehbar ist, so daß die Winkellage des rohrförmigen Elements 228 um die Drahtelektrode 3 in der bereits angegebenen Weise ordnungsgemäß aufrechterhalten wird. Auch hier ist das Element 228 in Vertikalrichtung (Fig. 8 und 13) und außerdem seitlich beweglich, wie bereits beschrieben wurde.

Das rohrförmige Element 228 hat hier die Funktion, alternativ als zusätzliche Fluidzufuhrdüse oder Fluidabsaugdüse oder beides zu wirken. Infolgedessen ist eine Fluidleitung 262, die durch die Kupplung 229a mit dem Element 228 in Fluidverbindung steht (Fig. 13), mit einem Druckflüssigkeitsvorrat 281 und mit einer Saugvorrichtung 282 über Absperrorgane 283 bzw. 284 verbunden. Die elektromagnetischen Absperrorgane 283 und 284 weisen Spulen 285 bzw. 286 auf, die von einer Ventilsteuerschaltung 287 erregt werden. Wenn also die Spule 285 erregt ist und das Absperrorgan 283 öffnet, wird von dem Vorrat 281 Druckflüssigkeit zugeführt und tritt aus einer oder mehreren Öffnungen 282a des rohrförmigen Elements 228 in den Raum 4a¹ aus, um eine Regelung der aus den Hauptdüsen 119 und 120 austretenden Spülflüssigkeit zu bewirken. Wenn die Spule 286 erregt ist, wird das Absperrorgan 284 geöffnet und verbindet das rohrförmige Element 228 mit der Saugvorrichtung 282. So wird in dem rohrförmigen Element 228 ein Unterdruck erzeugt, wodurch in dem Raum ein gleichmäßiger Flüssigkeitsstrom erzeugt wird, der durch die Öffnungen 228a in das rohrförmige Element

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228 angesaugt und zur Saugvorrichtung 282 abgezogen wird. Um eine Wiederholung des Flüssigkeits-Zufuhr- und -Saugzyklus durch das röhrförrfiige Element 228 zu erreichen, kann die Steuerschaltung 287 ein Flipflop oder ein freilaufender Oszillator sein, der elektrische Signale erzeugt, die abwechselnd nacheinander die Spulen 285 und 286 erregen. Ferner kann die Steuerschaltung 287 in Verbindung mit der NC-Einheit 42 arbeiten. Während die Drahtelektrode 3 auf einer geraden oder einer sanft gewölbten Bahn läuft, kann z. B. die Steuerschaltung 287 die Spule 286 erregen, um einen Saugmodus zu unterhalten. Wenn die Drahtelektroden-Bahn sich ändert, spricht die Steuerschaltung 287 auf die NC-Einheit 42 an und schaltet den Saugmodus in den Zufuhrmodus um. Auf diese Weise werden die Spülbedingungen in der Zerspanungszone optimiert.

Claims

Ansprüche

1./Verfahren zum funkenerosiven Zerspanen eines elektrisch leitfähigen Werkst icks mit einer kontinuierlichen Drahtelektrode, wobei die Drahtelektrode kontinuierlich in Axialrichtung über das Werkstück transportiert wird unter Bildung einer Zerspanungszone mit diesem, die von einem flüssigen Arbeitsmedium durchspült wird, und wobei ein Bearbeitungsstrom durch das flüssige Arbeitsmedium zwischen der Laufdrahtelektrode und dem Werkstück übertragen wird unter elektroerosiver Werkstoffabtragung vom Werkstück durch die Zerspanungszone, während die Laufdrahtelektrode und das Werkstück relativ zueinander quer zur Laufdrahtelektrode entlang einer vorbestimmten Bearbeitungsbahn verschoben werden unter fortschreitender Bildung eines Zerspanungsspalts hinter der nachgeführten Drahtelektrode entlang der Bahn im Werkstück, so daß in diesem eine durch den Zerspanungsspalt definierte Kontur erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Arbeitsmedium in der Zerspanungszone dadurch geregelt wird, daß ein Langelement in diese eingeführt und unmittelbar hinter der vorgeschobenen Drahtelektrode im wesentlichen parallel dazu gehalten wird, während die Drahtelektrode und das Werkstück entlang der Bearbeitungsbahn relativ zueinander verschoben werden.

581-A 1498-Schö

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Langelement gegenüber der Drahtelektrode elektrisch isoliert gehalten wird. ^!

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Langelement mit der Drahtelektrode über einen Raum, der zwei- bis fünfmal so groß wie die Dicke der Drahtelektrode ist, im wesentlichen parallel gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung im Verlauf der Drahtelektrode entlang der Bearbeitungsbahn erfaßt wird unter Erzeugung eines dieser Änderung entsprechenden Signals und daß aufgrund dieses Signals die Winkellage des Langelements um eine Laufachse der Drahtelektrode durch das Werkstück so geregelt wird, daß das Langelement sich hinter der Drahtelektrode entlang der Bahn im Zerspanungsspalt bewegt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Langelement im wesentlichen in seiner Längsrichtung und im wesentlichen parallel zu der Drahtelektrode im Zerspanungsspalt im Verlauf der relativen Verschiebung verschoben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Langelement im Verlauf der relativen Verschiebung vorübergehend aus dem Zerspanungsspalt im wesentlichen zurückgezogen wird.

·,-υ O^ Z

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Langelement im Verlauf der relativen Verschiebung in dem Zerspanungsspalt in Axialrichtung hin- und herbewegt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Langelement im Verlauf der relativen Verschiebung mit einer seitlichen Schwingungsbewegung beaufschlagt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Langelement rohrförmig ist und mindestens eine Öffnung in einem Abschnitt seiner Seitenwand, die neben der Drahtelektrode im Zerspanungsspalt liegt, aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Öffnung eine in Längsrichtung des Langelements verlaufende langgestreckte Öffnung ist.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Öffnung aus einer Serie von Öffnungen besteht, die in Längsrichtung des Langelements ausgebildet sind.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem rohrförmigen Langelement die unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit von einer externen Versorgung zugeführt und durch die wenigstens eine Öffnung in den Zerspanungsspalt abgegeben wird.

13. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß in dem rohrförmigen Langelement ein Unterdruck erzeugt und die den Zerspanungsspalt¹ durchspülende Arbeitsflüssigkeit durch das Langelement angesaugt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9, 10, 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,

daß das rqhrförmige Langelement relativ zu der Drahtelektrode elektrisch isoliert gehalten wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,

daß das rohrförmige Langelement über einen Raum, der zwei- bis fünfmal so groß wie die Dicke der Drahtelektrode ist, im wesentlichen parallel zu der Drahtelektrode gehalten wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine Änderung im Verlauf der Drahtelektrode entlang der Bearbeitungsbahn erfaßt wird unter Erzeugung eines dieser Änderung entsprechenden Signals und daß aufgrund dieses Signals die Winkellage des rohrförmigen Langelements um eine Bewegungsachse der Drahtelektrode durch das Werkstück so geregelt wird, daß sich das rohrförmige Langelement ständig hinter der Drahtelektrode entlang der Bearbeitungsbahn in dem Zerspanungsspalt bewegt.

17. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,

daß das rohrförmige Langelement im Verlauf der relativen Verschiebung im wesentlichen in Längsrichtung und im wesentlichen parallel zu der Drahtelektrode im Zerspanungsspalt verschoben wird.

18. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,

daß im Verlauf der relativen Verschiebung das rohrförmige Langelement vorübergehend aus dem Zerspanungsspalt zurückgezogen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,

daß das rohrförmige Langelement im Verlauf der relativen Verschiebung in Axialrichtung hin- und herbewegt Wird.

20. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,

daß das rohrförmige Langelement im Verlauf der relativen Verschiebung mit einer seitlichen Schwingungsbewegung beaufschlagt wird.

21. Einrichtung zum funkenerosiven Zerspanen eines elektrisch leitfähigen Werkstücks mit einer fortlaufenden Drahtelektrode, mit einer Vorrichtung, die die Drahtelektrode kontinuierlich durch das Werkstück transportiert unter Bildung einer Zerspanungszone mit diesem, die von einem flüssigen Arbeitsmedium durchspült wird, mit einer Spannungsversorgung, die die Laufdrahtelektrode und das Werkstück speist, so daß eine funkenerosive Werkstoffabtragung vom Werkstück durch die von Arbeitsmedium durchspülte Zerspanungszone stattfindet, und mit einer Vorschubvorrichtung, die das Werkstück relativ zu der Laufdrahtelektrode quer zu letzterer entlang einer vorbestimmten Bearbeitungsbahn verschiebt unter stetiger Ausbildung eines Zerspanungsspalts hinter der entlang der Bahn im Werkstück vorgeschobenen Drahtelektrode, so daß im Werkstück eine durch den Zerspanungsspalt definierte Kontur erzeugt wird, gekennzeichnet durch

ein in den Zerspanungsspalt (4a) einführbares Langelement (28; 128; 228; 328); und
- eine Vorrichtung (29, 30; 129, 130), die das Langelement unmittelbar hinter der vorgeschobenen Drahtelektrode (3) und im wesentlichen parallel dazu hält, währen die relative Verschiebung zwischen der Drahtelektrode (3) und dem Werkstück (4) entlang der Bearbeitungsbahn stattfindet.

22. Einrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Langelement (28; 128; 228; 328) wenigstens entlang einer Seitenfläche aus Isolierstoff besteht.

23. Einrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Haltevorrichtung (29, 30) das Langelement (28) über einen Raum (4a), der zwei- bis fünfmal so groß wie die Dicke der Drahtelektrode (3) ist, im wesentlichen parallel zu der Drahtelektrode (3) hält.

24. Einrichtung nach Anspruch 23,
gekennzeichnet durch

Elemente (144, 129), die den Abstand zwischen dem Langelement (128) und der Drahtelektrode (3) variabel einstellen.

25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21, 22, 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet,

daß die Haltevorrichtung eine Einheit, die eine Änderung des Verlaufs der Drahtelektrode (3) entlang der Bearbeitungsbahn erfaßt, und ein auf diese Einheit ansprechendes Element (141) aufweist, das die Winkellage des Langelements (128) um eine Bewegungsachse der Drahtelektrode (3) durch das Werkstück (4) so bestimmt, daß das Langelement (128) sich ständig hinter der Drahtelektrode (3) entlang der Bearbeitungsbahn im Zerspanungsspalt (4a) bewegt.

26. Einrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch ein Element (160), das das Langeleraent (128; 228) im Verlauf der relativen Verschiebung im wesentlichen in Längsrichtung und im wesentlichen parallel zu der Drahtelektrode (3) im Zerspanungsspalt (4a) verschiebt.

27. Einrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch eine Einheit, die das Langelement (128) im Verlauf der relativen Verschiebung vorübergehend im wesentlichen aus dem Zerspanungsspalt (4a) zurückzieht.

28. Einrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch eine Einheit (160), die das Langelement (128) im Verlauf der relativen Verschiebung in dem Zerspanungsspalt (4a) in Axialrichtung hin- und herbewegt.

29. Einrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch eine Einheit, die dem Langelement (128) im Verlauf der relativen Verschiebung eine seitliche Schwingungsbewegung erteilt.

30. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Langelement (228) rohrförmig ist und in einem Abschnitt derjenigen Seitenwand, die an die Drahtelektrode (3) im Zerspanungsspalt angrenzt, mit wenigstens einer Öffnung (228a; 228b, 228b¹) ausgebildet ist.

31. Einrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Öffnung eine in Längsrichtung des Langelements (228) verlaufende langgestreckte Öffnung (228c) umfaßt.

32. Einrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Öffnung eine Serie von Öffnungen (328d) umfaßt, die in Längsrichtung des Langelements (328) voneinander beabstandet angeordnet sind.

33. Einrichtung nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch eine Einheit, die den Abstand zwischen dem Langelement (228) und der Drahtelektrode (3) in dem Zerspanungsspalt (4a) variabel verstellt.

34. Einrichtung nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch

eine Vorrichtung (262), die in das rohrförmige Langelement (228; 328) das unter Druck stehende flüssige Arbeitsmedium von einer externen Versorgung zuführt unter Abgabe des Arbeitsmediums in den Zerspanungsspalt (4a) durch die wenigstens eine Öffnung (228a; 228b, 228b¹; 328d).

35. Einrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Langelement (228; 328) wenigstens entlang einer Seitenfläche aus einem Isolierstoff besteht.

36. Einrichtung nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch

eine Einheit, die eine Änderung des Verlaufs der Drahtelektrode (3) entlang der Bearbeitungsbahn erfaßt, und ein auf diese Einheit ansprechendes Element, das die Winkellage des

3 4 O b 4 2

rohrförmigen Langelements um eine Bewegungsachse der Drahtelektrode (3) durch das Werkstück (4) so bestimmt, daß das rohrförmige Langelement (228) sich ständig hinter der Drahtelektrode (3) entlang der Bearbeitungsbahn im Zerspanungsspalt (4a) bewegt.

37. Einrichtung nach Anspruch 30,
gekennzeichnet durch

eine Einheit (160), die das rohrförmige Langelement (228) im Verlauf der relativen Verschiebung im wesentlichen in Längsrichtung und im wesentlichen parallel zu der Drahtelektrode (3) im Zerspanungsspalt (4a) verschiebt.

38. Einrichtung nach Anspruch 30,
gekennzeichnet durch

eine Einheit, die das rohrförmige Langelement (228) im Verlauf der relativen Verschiebung vorübergehend im wesentlichen aus dem Zerspanungsspalt (4a) zurückzieht.

39. Einrichtung nach Anspruch 30,
gekennzeichnet durch

eine Einheit, die das rohrförmige Langelement (228) im Verlauf der relativen Verschiebung in Axialrichtung hin- und herbewegt.

40. Einrichtung nach Anspruch 30,
gekennzeichnet durch

eine Einheit, die das rohrförmige Langelement (228) im Zerspanungsspalt (4a) im Verlauf der relativen Verschiebung mit einer seitlichen Schwingbewegung beaufschlagt.