DE3738251C2 - Funkenerosive Drahtschneidemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine funkenerosive Drahtschneidemaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus einer schweizerischen Zeitschrift (Technische Rundschau Heft 22/86, Mai 1986, Seiten 84 bis 89, Jan L. C. Wÿers: "Der Aufbau von funkenerosiven Schneidanlagen") ist eine funkenerosive Drahtschneidemaschine bekannt, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. In dieser Figur sind auf einem Maschinenbett 1 ein oberer Tisch 2 und ein unterer Tisch 3 so angebracht, daß beide Tische in zueinander senkrechten Richtungen in einer horizontalen Ebene verschiebbar sind, um so einen numerisch steuerbaren X-Y-Tisch zu bilden. An einem Ende des Maschinenbettes 1 befindet sich in einer aufrechten Stellung eine Säule 4 mit einer umgekehrten L-Form mit einem Trägerabschnitt (4a), der sich in einer freitragenden Weise oberhalb des oberen Tisches 2 befindet. Unter­ halb des Trägerabschnitts 4a ist ein im wesentlichen L-förmiger unterer Arm 5 befestigt. Eine obere Draht­ führung 6 und eine untere Drahtführung 7 sind an den Endabschnitten des Trägerabschnitts 4a und des unteren Armes 5 befestigt, wobei eine Drahtelektrode 8 vertikal bewegbar zwischen der oberen und der unteren Draht­ führung 6 und 7 geführt ist. Die Bezugszeichen 9 und 10 bezeichnen eine Elektrodenabgabe- und -aufnahmespule. Die Drahtelektrode 8 ist zwischen der oberen und der unteren Drahtführung 6 und 7 auf solche Weise über Führungsrollen 9a und 10a gespannt, daß die Drahtelek­ trode 8 in der durch den Pfeil bezeichneten Richtung bewegt werden kann. Auf dem oberen Tisch 2 ist ein Werkstückhalter 11 angeordnet, auf dem ein Werkstück W plaziert wird, sowie ein Bearbeitungstank 13 zum Halten einer Arbeitsflüssigkeit 12.

Bei einer derartigen Konstruktion kann das Werkstück W funkenerosiv bearbeitet werden, indem an der Drahtelektrode 8 eine Entladungsspannung angelegt und die Elektrode 8 in der durch den Pfeil in der Figur dargestellten Rich­ tung bewegt wird.

Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung, bei der der im wesentlichen L-förmige untere Arm 5 fest an dem unteren Teil des Trägerabschnitts 4a der Säule 4 befestigt ist, entstehen zahlreiche Probleme wie Auslenkung des unteren Arms 5 infolge der durch die Drahtelektrode 8 hervorgerufenen Spannung, großen thermischen Deformation und Veränderbarkeit der relativen Positionen der Elektrode 8 und des Werkstücks W. Bei Bearbeitung eines Werkstücks W mit großen Abmessungen muß die freitragende Länge des freien Endes des unteren Arms 5 vergrößert werden. Dies erhöht noch die Abwei­ chungen in den gegenseitigen Positionen der Elektrode 8 und des Werkstücks W, wodurch die Bearbeitungsgenauig­ keit weiter sinkt.

Die DE-OS 17 90 041 betrifft eine funkenerosive Drahtschneidemaschine geringer Leistung, um mit Hilfe eines Mikroskopes Mündungsöffnungen von Spinndüsen zu bearbeiten. Die Werkstücke werden auf einem Präzisionsteiltisch befestigt, der auf einem kleinen Maschinenbett angeordnet ist. Mit Hilfe von Einstellvorrichtungen läßt sich der Teiltisch zusammen mit dem Werkstück in jede gewünschte Richtung verschieben. Der Teiltisch weist eine zentrale Durchgangsbohrung auf. Durch diese Bohrung und das hierauf angeordnete Werkstück erstreckt sich eine Drahtelektrode, die hin- und herbewegbar ist. Hierzu sind oberhalb des Werkstückes und unterhalb der Durchgangsbohrung des Teiltisches Drahtführungen in Form von Umlenkrollen angeordnet. Zur Ausbildung einer gewünschten Düsenform legt man auf das Werkstück eine Schablone.

Aus der DE-OS 24 01 424 ist eine gattungsgemäße, funkenerosive Drahtschneidemaschine bekannt. Diese Drahtschneidemaschine ist speziell für die Herstellung von sich erweiternden Durchbrüchen in metallischen Werkstücken ausgebildet. Bei diesen Werkstücken kann es sich zum Beispiel um Ziehscheiben handeln, mit denen man Formdrähte herstellt. Hierzu sind der untere und obere Tisch mittels einer kardanischen Aufhängung allseitig schwenkbar gelagert. Die untere Drahtführung wird durch eine Umlenkrolle gebildet, die weit unterhalb des unteren Tisches angeordnet ist. Dies wirkt sich nachteilig auf die Arbeitsgenauigkeit aus, da der Abstand zwischen dem Werkstück und der unteren Drahtführung sehr groß ist. Daher können leicht Schwingungen auf die Drahtelektrode übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine funkenerosive Drahtschneidemaschine der eingangs beschriebenen Gattung derart auszubilden, daß mit ihr eine erhöhte Bearbeitungsgenauigkeit erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß mit der funkenerosiven Drahtschneidemaschine eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erreicht werden kann. Da sich die untere Drahtführung innerhalb der Durchgangsbohrung des oberen Tisches befindet, erreicht man, daß die Drahtelektrode im Bereich des Werkstückes straff und nahezu schwingungsfrei geführt wird. Ferner wird über die Durchgangsbohrung des unteren Tisches und das Maschinenbett die Drahtelektrode aus dem Arbeitsbereich abgeführt. Daher werden die hohen Zugkräfte der Drahtelektrode sicher abgeleitet, ohne daß es zu störenden Verformungen an der Drahtschneidemaschine kommt.

Nachfolgend werden einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht wesentlicher Teile einer herkömmlichen funkenerosiven Drahtschneidemaschine;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 und 4 eine teilweise geschnittene Vorderansicht und Seitenansicht einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung;

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils A in Fig. 5;

Fig. 7-9 Darstellungen der Benetzungseigenschaften des Arbeitsfluids und

Fig. 10-12 Längsschnitte durch eine fünfte bis siebte Ausführungsform der Erfindung, wobei we­ sentliche Teile vergrößert dargestellt sind.

Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei die der Fig. 1 entsprechenden Bauteile mit denselben Bezugs­ zeichen bezeichnet sind. In Fig. 2 sind Durchgangs­ bohrungen 2a und 3a jeweils vertikal in der Mitte eines oberen Tisches 2 und eines unteren Tisches 3 ausgebildet. Wenn die Endkante der Durchgangsbohrung 2a nach unten vorsteht, so geschieht dies im Hinblick darauf, daß der vorspringende Abschnitt daran gehindert ist, in die Durchgangsbohrung 3a des unteren Tisches 3 einzu­ greifen. Auf dem oberen mittigen Teil eines Maschinenbettes 1 befindet sich in aufrechter Stellung ein hohler Stütz­ stab 15, in dem eine untere Drahtführung 7 und eine Drahtzufuhrantriebsrolle 14 angeordnet sind und durch den eine Drahtelektrode 8 vertikal hindurchgeführt werden kann. Die untere Drahtführung 7 in dem Stütz­ stab 15 ist unmittelbar unterhalb einer oberen Draht­ führung 6 angeordnet, die sich in einer Säule 4 be­ findet. Das Bezugszeichen 16 bezeichnet ein Dichtungs­ bauteil aus Gummi oder einem anderen flexiblen Material, das zwischen dem inneren Rand der Durchgangsbohrung 2a des oberen Tisches 2 und dem Außenumfang des Stütz­ stabes 15 angeordnet ist, um ein Arbeitsfluid 12 zu halten. Die Abmessungen der Durchgangsbohrungen 2a und 3a in dem oberen und dem unteren Tisch 2 und 3 sind so gewählt, daß der obere und der untere Tisch auch bei horizontaler Bewegung nicht an dem Stützstab 15 angreifen bzw. anstoßen, wobei das Material und die Abmessungen des Dichtungsbauteils 16 so gewählt sind, daß dieses nicht durch eine unerwünschte äußere Kraft beeinträchtigt wird. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Vorschubmotor bzw. Antriebsmotor zum Bewegen des unteren Tisches 3 in rechter und linker Richtung. Ein ähnlicher Motor (nicht dargestellt) ist für den oberen Tisch 2 vorgesehen, um diesen in einer zur Papier­ fläche senkrechten Richtung zu bewegen.

Bei einem solchen Aufbau der Vorrichtung wird das Werk­ stück W fest auf dem oberen Tisch 2 in Position be­ festigt, und die Drahtelektrode 8 ist zwischen der oberen und der unteren Drahtführung 6 und 7 gespannt. In diesem Zustand wird an der Drahtelektrode 8 eine vorbestimmte Entladungsspannung angelegt und zwischen der Drahtelek­ trode 8 und dem Werkstück W eine elektrische Entladung erzeugt, so daß eine vorbestimmte Bearbeitung an dem Werkstück W ausgeführt werden kann, indem der obere und der untere Tisch 2, 3 mit Hilfe bestimmter Steuer­ einrichtungen (nicht dargestellt) bewegt werden. In diesem Fall wird die Drahtelektrode 8 in Richtung des Pfeils von der Drahtantriebsrolle 14 bewegt, vertikal durch den Stützstab 15 hindurchgeführt und innerhalb des Maschinenbettes 1 angesammelt. Selbst wenn der obere und der untere Tisch horizontal bewegt werden, wobei sich ihre relativen Positionen gegenüber dem Stützstab 15 ändern, dehnt sich das Dichtungsbauteil 16, das zwischen der Durchgangsbohrung 2a des oberen Tisches 2 und dem Stützstab 15 angeordnet ist, aus oder zieht sich zu­ sammen, um der Änderung der relativen Positionen zu folgen, wodurch die Bearbeitung des Werkstücks W nicht behindert und ein Austritt des Arbeitsfluids 12 ver­ mieden wird.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine teilweise geschnittene Vorderansicht und Seitenansicht einer zweiten Aus­ führunsform der Erfindung. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 2 gekennzeichnet. In beiden Figuren sind der obere und der untere Tisch 2 und 3 unabhängig voneinander direkt auf dem Maschinenbett 1 angeordnet, wobei die Säule 4 einstückig und in auf­ rechter Position an einem Ende des unteren Tisches 3 befestigt ist. Mit dieser Anordnung kann die Höhe der beiden Tische verringert werden, indem der untere Tisch 3 in einer Ausnehmung 1a in dem Maschinenbett 1 angeordnet ist. Beinahe in der Mitte des oberen Tisches 2 befindet sich die Durchgangsbohrung 2a, während die untere Draht­ führung 7 in der Mitte des unteren Tisches 3 angeordnet ist. Die untere Drahtführung 7 befindet sich unmittel­ bar unter der oberen Drahtführung 6, die an der Säule 4 vorgesehen ist, auf solche Weise, daß sie in die Durch­ gangsbohrung 2a vorsteht. Das Bezugszeichen 16 bezeich­ net ein Dichtungsbauteil aus Gummi oder einem anderen flexiblen Material, das eine Napfform hat. Das Dich­ tungsbauteil 16 ist zwischen dem inneren Rand der Durch­ gangsbohrung 2a des oberen Tisches 2 und dem Außenumfang der unteren Drahtführung 7 angeordnet, um den Boden eines Bearbeitungstanks 13 zu bilden. Die Innenabmessungen der Durchgangsbohrung 2a in dem oberen Tisch 2 sind so gewählt, daß der obere und der untere Tisch auch bei horizontaler Bewegung nicht an der unteren Draht­ führung 7 anstoßen. Das Material und die Abmessungen des Dichtungsbauteils 16 sind ebenso wie die Form und Abmessungen seiner Falten so gewählt, daß das Dich­ tungsbauteil 16 nicht durch unerwünschte äußere Kräfte beeinträchtigt wird. Die Bezugszeichen 18a und 18b be­ zeichnen Servomotoren, die an dem oberen und dem unteren Tisch 2, 3 befestigt und über eine numerische Steuereinrichtung (nicht dargestellt) mit einer An­ triebsquelle verbunden sind. Die untere Drahtführung 7 enthält eine Führung für die Drahtelektrode 8, eine Drahtantriebsrolle und weitere Teile (die alle in der Figur nicht dargestellt sind), und sie ist so geformt, daß die Drahtelektrode 8 über den unteren Tisch 3 hin­ durchgeführt werden kann. 19 bezeichnet eine Ablaß­ öffnung zum Abführen eines Arbeitsfluid in den Bear­ beitungstank 13 an der Unterseite des Maschinenbettes 1 mit Hilfe eines nicht dargestellten Ventils. 20 bezeichnet einen Vorratskasten für benutzte Elektroden, der lösbar an dem Maschinenbett 1 befestigt ist und zur Aufbewahrung von benutzten Drahtelektroden 8 dient.

Bei dieser Konstruktion wird ein Werkstück fest auf dem oberen Tisch 2 entweder direkt oder mit Hilfe einer nicht dargestellten Befestigung angebracht, wo­ bei die Drahtelektrode gespannt und zwischen der oberen Drahtführung 6 und der unteren Drahtführung 7 bewegt wird. Da zwischen der Drahtelektrode 8 und dem Werk­ stück durch Anlegen einer vorbestimmten Entladungs­ spannung an der Drahtelektrode 8 eine elektrische Ent­ ladung stattfindet, kann an dem Werkstück eine vorbe­ stimmte funkenerosive Bearbeitung ausgeführt werden, indem der obere und der untere Tisch 2, 3 mit Hilfe bestimmter Steuereinrichtungen (nicht dar­ gestellt) bewegt werden. Während der Bearbeitung wird die Drahtelektrode 8 von der nicht dargestellten Draht­ antriebsrolle innerhalb der unteren Drahtführung 7 in Richtung des Pfeiles bewegt, durchläuft die untere Drahtführung 7, den unteren Tisch 3 und das Maschinenbett 1, und wird in einer geschnittenen Form in dem Kasten 20 für benutzte Elektroden unterhalb des Maschinenbettes 1 ange­ sammelt. Bei horizontaler Bewegung des oberen und des unteren Tisches 2, 3, bei der sich die relativen Posi­ tionen der Tische ändern, wird das zwischen der Durch­ gangsbohrung 2a und der unteren Drahtführung 7 angeord­ nete Dichtungsbauteil 16 verformt, gedehnt oder zu­ sammengedrückt, um die Änderung auszugleichen, wodurch die Bearbeitung des Werkstücks nicht beeinträchtigt und das Arbeitsfluid weiterhin am Austritt aus dem Bearbei­ tungstank 13 gehindert wird.

Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung, während Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht des Teils A in Fig. 5 wiedergibt. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugs­ zeichen wie in den Fig. 2 bis 4 gekennzeichnet. In beiden Figuren bezeichnen 16a ein Fluiddichtungsmaterial, das hauptsächlich aus verschiedenen Polymeren wie Sili­ con und verschiedenen Äthern wie Phenoläther besteht und in den Boden der Durchgangsbohrung 2a des oberen Tisches 2 gegossen ist, um den Spalt zwischen dem oberen und dem unteren Tisch zu schließen. 22 bezeichnet einen nicht-adhäsiven Überzugfilm aus einem Material mit einer geringen Oberflächenenergie wie Tetrafluoräthylen.

Das Dichtungsfluidmaterial 16a, das verwendet wird, um eine Leckage des Arbeitsfluids 12 oder dessen Austritt zur Außenseite durch Schließen des Spaltes zwischen dem oberen und dem unteren Tisch zu vermeiden, muß die folgenden drei Erfordernisse erfüllen.

Das erste Erfordernis besteht darin, daß das Dich­ tungsfluidmaterial 16a ein höheres spezifisches Ge­ wicht als das Arbeitsfluid 12 hat. Dies ist deshalb erforderlich, weil das Dichtungsfluidmaterial 16a sich unterhalb des Arbeitsfluids 12 absetzen muß, um den Spalt zwischen dem oberen und dem unteren Tisch 2, 3 am Boden der Durchgangsbohrung 2a zu schließen, wie in Fig. 5 dargestellt ist.

Das zweite Erfordernis besteht darin, daß die Be­ netzungseigenschaften des Dichtungsfluidmaterials 16a an der Außenfläche aller Bauteile, mit denen das Material 16a in Berührung gerät, einen solchen Wert haben, daß das Material 16a nicht aus dem Spalt heraus­ fließt. Der Grund hierfür wird nachstehend beschrieben.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen die Benetzungseigenschaften eines Fluids an einer Wandfläche. Fig. 7 zeigt den Zustand, in dem das Fluid überhaupt nicht benetzt ist, Fig. 8 einen Zustand geringer Benetzung und Fig. 9 den Zustand ausreichender Benetzung. Der in jeder Figur dargestellte Winkel wird allgemein Kontaktwinkel genannt. Je kleiner die Benetzungseigenschaften des Fluids sind, umso größer wird der Kontaktwinkel. Der Grad der Be­ netzung hängt von der Oberflächenspannung des Fluids selbst und der Affinität zwischen dem Fluid und der Wandfläche, mit der das Fluid in Berührung gerät, ab, wobei die Benetzungseigenschaften umso geringer sind, je höher die Oberflächenspannung ist. Wenn die Wand­ fläche aus einem Material mit guten nicht-adhäsiven Eigenschaften besteht, ist die Affinität zwischen der Wandfläche und dem Fluid verringert, wodurch die Be­ netzungseigenschaften sinken.

Um den oben erwähnten Spalt zuverlässig abzudichten, darf das Dichtungsfluidmaterial 16a nicht in den Spalt eintreten können, oder es muß in dem Zustand gehalten werden, in dem es in den Spalt eintritt, jedoch nicht ausfließt, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Zu diesem Zweck muß das Dichtungsfluidmaterial 16a geringe Be­ netzungseigenschaften haben. Wenn die Benetzungseigen­ schaften des Dichtungsfluidmaterials 16a auf der Außen­ fläche eines Bauteils hoch sind, läuft das Dichtungs­ fluidmaterial 16a über die Fläche und fließt aus dem Spalt. In diesem Zustand erfüllt das Dichtungsfluid­ material 16a seinen Zweck nicht. Dies ist der Grund für die oben erwähnte zweite Anforderung an das Dichtungs­ fluidmaterial 16a.

Ein nicht-adhäsiver Überzugfilm 22 (Fig. 6) ist erfor­ derlichenfalls an der Innenfläche der Durchgangsbohrung 2a und der Oberfläche des unteren Tisches 3 angebracht. Dieser nicht-adhäsive Überzugfilm 22 ist dann nicht nötig, wenn die Außenfläche des Bauteils, mit dem das Dichtungsfluidmaterial 16a in Berührung gerät, aus­ reichende Benetzungseigenschaften für diesen Fall hat.

Die dritte Anforderung besteht darin, daß das Dichtungs­ fluidmaterial 16a in dem Arbeitsfluid 12 im wesent­ lichen nicht lösbar ist. Wenn das Dichtungsfluidma­ terial 16a mit dem Arbeitsfluid 12 reagiert und in diesem aufgelöst wird, kann der angestrebte Zweck nicht erfüllt werden. Es wird jedoch angemerkt, daß das Dich­ tungsfluidmaterial 16a auch bei Lösbarkeit solange seinen Zweck erfüllen kann, als seine Auflösung nur langsam fortschreitet und keine praktische Beeinträch­ tigung für die funkenerosive Bearbeitung ent­ steht.

Mit der obigen Konstruktion kann eine funkenerosive Bearbeitung an einem nicht dargestellten Werk­ stück ausgeführt werden, das auf dem oberen Tisch 2 plaziert ist, indem die Drahtelektrode 8 bewegt wird. Auch wenn der obere und der untere Tisch 2, 3 relativ zueinander bewegt werden, wird das Arbeitsfluid 12 in der Durchgangsbohrung 2a gehalten und an einer Leckage oder einem Ausfließen gehindert, da das Dichtungsfluid­ material 16a am Boden der Durchgangsbohrung 2a den Spalt zwischen den beiden Tischen verschließt.

Fig. 10 ist ein Längsschnitt durch eine vierte Aus­ führungsform der Erfindung, wobei wesentliche Teile vergrößert dargestellt sind. Gleiche Teile in der Figur sind mit denselben Bezugszeichen der Fig. 2 bis 4 bezeichnet. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 37 einen X-Y-Tisch mit einer Durchgangsbohrung 37a, der auf solche Weise an dem Maschinenbett 1 angebracht ist, daß er durch numerische Steuerung horizontal bewegbar ist. 21 bezeichnet einen Stützständer mit einem Stab 21a, der fest an dessen oberen Ende angebracht ist, um das Dichtungsbauteil 36 über die Falte 36a des Dichtungs­ bauteils 36 zu halten, und mit einer Rolle 21b am un­ teren Ende, so daß der Stützständer 21 auf dem Bett 1 rollen kann. 22 bezeichnet ein Metallnetz aus feinen geflochtenen Metalldrähten, das horizontal ausdehnbar und oberhalb des Dichtungsbauteils 36 gespannt ist, so daß es fast über den gesamten oberen Teil des Dich­ tungsbauteils 36 hängt. 23 bezeichnet einen Verbindungs­ abstandhalter zum Halten des Dichtungsbauteils 36 und des Metallnetzes 22 in annähernd gleichen Abständen, wodurch das Dichtungsbauteil 36 und das Metallnetz 22 annähernd im Gleichgang miteinander bewegbar sind. Die Maschengröße des Metallnetzes 22 ist entsprechend der Größe der Metallspäne gewählt, die von dem Werkstück W getrennt werden, ohne anderer fallender Objekte.

Mit dieser Konstruktion wird die funkenerosive Bearbeitung durch Bewegung des X-Y-Tisches 37 ausge­ führt, auf dem das Werkstück W und der Bearbeitungstank 13 in einer horizontalen Ebene angeordnet sind. Der X-Y-Tisch 37, der das Arbeitsfluid 12 trägt, wird in der horizontalen Ebene äußerst glatt bewegt, da das Dichtungsbauteil 36, das den Boden des Bearbeitungs­ tanks 13 bildet, von den Stützständern 21 abgestützt ist. Da das Dichtungsbauteil 36 und das Metallnetz 22 im wesentlichen im Gleichgang miteinander bewegt werden, können alle herabfallenden Gegenstände von dem Metallnetz 22 erfaßt werden, so daß eine Beschädi­ gung des Dichtungsbauteils 36 durch fallende Gegenstände verhindert ist.

Fig. 11 zeigt einen Längsschnitt durch eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, wobei wesentliche Teile vergrößert dargestellt sind. Gleiche Bauteile sind durch dieselben Bezugszeichen wie bei der vierten Ausführungsform gekennzeichnet. In der Figur ist der Stützständer 21 in einer der Anzahl der Falten 36a des Dichtungsbauteils 36 entsprechenden Anzahl ange­ ordnet, obwohl ein Teil hiervon in der Figur nicht dargestellt ist. Das Bezugszeichen 24 bezeichnet eine Schutzabdeckung, die am oberen Ende eines Tragbauteils 23 angeordnet ist, das seinerseits an der Falte 36a des Dichtungsbauteils 36 angebracht ist, wobei eine Vielzahl von Schutzabdeckungen 24 an einer Vielzahl von Tragbauteilen 23 in gestapelter Anordnung auf sol­ che Weise vorgesehen ist, daß sie unabhängig horizontal beweglich sind. An den mittigen Teilen und am Rand der vertikal benachbarten Schutzabdeckungen 24 sind Ein­ griffsabschnitte 24a und 24b vorgesehen, die verhindern, daß das Dichtungsbauteil 36 übermäßig gedehnt wird. An einer Schutzabdeckung 25, die fest am inneren Rand der Durchgangsbohrung 37a des X-Y-Tisches 37 befestigt ist, befindet sich ein Eingriffsabschnitt 25a, der in den Eingriffsabschnitt 24b am Randabschnitt der Schutzab­ deckung 24 der untersten Stufe eingreifen kann. Die Schutzabdeckungen 24 und 25 hängen annähernd über dem gesamten oberen Teil des Abdichtungsbauteils 36, wie dies auch bei der vierten Ausführungsform der Fall ist.

Bei dieser Anordnung wird die funkenerosive Bearbeitung ausgeführt, wenn die nicht dargestellte Drahtelektrode vertikal in der Stützsäule 15 bewegt wird, wobei das Werkstück W mit Hilfe des X-Y-Tisches 37 und des Werkstückhalters 11 in einer horizontalen Ebene bewegt wird. Wenn in diesem Fall der X-Y-Tisch 37 beispielsweise nach links bewegt wird, dann wird die Schutzabdeckung 25 ebenfalls nach links bewegt. Da die Schutzabdeckung 25 auch dann weiter nach links bewegt wird, wenn der Eingriffsabschnitt 25a an dem mittigen Teil der Schutzabdeckung 25 in Eingriff mit dem Eingriffsabschnitt 24b am Randabschnitt der Schutz­ abdeckung 24 unmittelbar oberhalb der Schutzabdeckung 25 gerät, folgt die Schutzabdeckung 24 der Abdeckung 25 nach links. In diesem Fall wird auch das Dichtungs­ bauteil 36 nach links bewegt und folgt dem Stützbau­ teil 23, während es sich glatt dehnt, ohne eine uner­ wünschte Spannung zu erhalten, da das Dichtungsbauteil 36 auf dem Stützständer 21 gelagert ist, der mittels der Rolle 21b auf dem Maschinenbett 1 rollt. Wenn der X-Y-Tisch hingegen nach rechts bewegt wird, läßt der Eingriffs­ abschnitt 25a der Schutzabdeckung 25 das Dichtungsbau­ teil 36 mit Hilfe des mittigen Teils oder oberen End­ abschnitts des Stützbauteils 23 sich nach rechts be­ wegen, wodurch das Dichtungsbauteil 36 ohne unerwünschte Spannung zusammengefaltet wird. Auf diese Weise werden fallende Teile daran gehindert, auf das Dichtungsbau­ teil 36 zu fallen, da sie von den Schutzabdeckungen 24 und 25 aufgenommen werden, wie dies bei der oben erwähnten ersten Ausführungsform der Fall ist, da die Schutzabdeckungen 24 und 25 oberhalb des Dichtungsbau­ teils 36 angeordnet sind, ungeachtet der relativen Positionen des Werkstücks W und der Stützsäule 15, durch die die Drahtelektrode 8 hindurchgeführt ist.

Fig. 12 ist ein Längsschnitt durch eine sechste Aus­ führungsform der Erfindung, wobei wesentliche Teile vergrößert dargestellt sind. Gleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen wie bei der vierten und fünften Ausführungsform gekennzeichnet. In der Figur bezeichnet 26 eine feststehende Schutzabdeckung in Form eines kurzen Zylinders mit nach unten weisendem offenen Ende, der in der Nähe des oberen Endes der Stützsäule 15 befestigt ist. 27 bezeichnet eine beweg­ bare Schutzabdeckung mit einer flachen Platte, die in ihrer Mitte einen kurzen Zylinder mit einer nach oben weisenden Öffnung hat und mit ihrem Randabschnitt fest am inneren Rand der Durchgangsbohrung 37a des X-Y-Tisches 37 befestigt ist. 28 bezeichnet eine Zwi­ schenschutzabdeckung, die aus einem hohlen Kegelstumpf 28a und einem hohlen Zylinder 28b besteht, der ein­ stückig mit dem hohlen Kegelstumpf 28a ausgebildet ist, dessen unteres Ende fest mit der Falte 36a des Dich­ tungsbauteils 36 verbunden ist. Ein äußerer Zylinder 28c mit einer nach unten weisenden Öffnung ist fest am äußeren Rand des Hohlzylinders 28b befestigt. Das obere Ende des hohlen Kegelstumpfes 28b ist in der feststehen­ den Schutzabdeckung 26 angeordnet, während der äußere Zylinder 28c an der Außenseite der bewegbaren Schutz­ abdeckung 27 liegt. Bezugszeichen 29 und 30 kenn­ zeichnen den Flüssigkeitsspiegel einstellende Gefäße, von denen einer mit der feststehenden Schutzabdeckung 26 und einer mit dem äußeren Zylinder 28c der Zwischen­ schutzabdeckung 28 über ein Verbindungsrohr 31 verbun­ den ist, während der andere über eine Leitung 32 mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden ist. Die Positionen der den Flüssigkeitsspiegel ein­ stellenden Gefäße sind so ausgewählt, daß die Stelle, an der die feststehende Schutzabdeckung 26 die Zwischen­ schutzabdeckung 28 überlappt, und die Stelle, an der der Außenzylinder 28c der Zwischenschutzabdeckung 28 die bewegbare Schutzabdeckung 27 überlappt, etwa mit der Fallhöhe übereinstimmt, d.h. mit der Tiefe des Flüssigkeitsspiegels, wenn das Arbeitsfluid 12 ausge­ lassen wird (so daß die statischen Flüssigkeitsdruck­ werte an den entsprechenden Stellen P₁ und P₂ werden). Bei dieser Anordnung wird Arbeitsfluid 12 in den Bearbeitungstank 13 eingegossen, während Druckluft von einer Druckluftquelle durch die Leitung 32, die den Flüssigkeitsspiegel einstellenden Gefäße 29 und 30 und das Verbindungsrohr 31 zugeführt wird. Dabei werden die Drücke in den den Flüssigkeitsspiegel ein­ stellenden Gefäßen 29 und 30 auf p₁ und p₂ eingestellt. Da die statischen Fluiddrücke in einer ringförmigen Kammer 33, die von der feststehenden Schutzabdeckung 26 und der Zwischenschutzabdeckung 28 begrenzt ist, und in einer ringförmigen Kammer 34, die von der Zwi­ schenschutzabdeckung 28 und der bewegbaren Schutzab­ deckung 27 begrenzt ist, gleich p₁ und p₂ sind, wie in der Figur dargestellt ist, werden die durch das Arbeits­ fluid 12 hervorgerufenen Fluiddrücke mit den Drücken der Druckluft ausgeglichen. Somit werden Gas-Flüssigkeits- Grenzflächen in den ringförmigen Kammern 33 und 34 ge­ bildet, die verhindern, daß das Arbeitsfluid 12 in das Dichtungsbauteil 36 eintritt. Wenn einmal ein in Fig. 12 dargestellter stabiler Zustand erreicht ist, kann Druckluft in einer solchen kleinen Menge zugeführt wer­ den, daß eine kleine Anzahl von Luftblasen 35 aus den den Flüssigkeitsspiegel einstellenden Gefäßen 29 und 30 austritt. In diesem stabilen Zustand kann das Werkstück W funkenerosiv bearbeitet werden, indem die Drahtelektrode 8, an der Ladungsspannung angelegt ist, bewegt und das Werkstück W durch Steuerung des X-Y-Tisches 37 und des Werkstückhalters 11 horizontal bewegt werden. Selbst wenn zwischen den Schutzabdeckungen 26, 27 und 28 rela­ tive horizontale Bewegungen stattfinden, werden fallende Teilchen von den Schutzabdeckungen 26, 27 und 28 ergrif­ fen bzw. aufgenommen und daran gehindert, auf das Dich­ tungsbauteil 36 zu fallen, wie bei den vorigen Aus­ führungsformen, da die Zwischenschutzabdeckung 28 glatt bewegbar ist, während sie von den mit Rollen 21b ver­ sehenen Stützständern 21 über die Falten 36a des Dich­ tungsbauteils 36 gestützt ist und in Verbindung mit den anderen Schutzabdeckungen 26 und 27 über dem gesamten oberen Teil des Dichtungsbauteils 36 hängt. Da zudem die Gas/Flüssigkeits-Zwischenflächen in den ringförmigen Kammern 33 und 34 im wesentlichen unverändert bleiben, auch wenn sich die relativen Positionen der Schutzab­ deckungen 26, 27 und 28 ändern, tritt das Arbeitsfluid 12 niemals in das Dichtungsbauteil 36 ein. Wenn dennoch aus irgendeinem Grunde das Dichtungsbauteil 36 beschädigt sein sollte und Arbeitsfluid 12 aus den ringförmigen Kammern 33 und/oder 34 in das Dichtungsbauteil 36 ein­ tritt, wobei der Gleichgewichtszustand an den Gas-Flüs­ sigkeits-Zwischenflächen gestört ist, kann ein solches nicht zu erwartendes Ereignis leicht von außen festge­ stellt werden, so daß schnell Gegenmaßnahmen ergriffen werden können, da keine Luftblasen 35 mehr aus den den Flüssigkeitsspiegel einstellenden Gefäßen 29 und/oder 30 austreten.

Obwohl in der Stützsäule eine Drahtvorschub-Antriebs­ rolle zum Vorschub der Drahtelektrode bei den obigen Ausführungsformen angeordnet ist, kann die gleiche Wir­ kung erzielt werden, indem die Drahtantriebsrolle in das Maschinenbett eingebaut wird. Die benutzte Drahtelektrode kann aus dem Maschinenbett ausgelassen oder über Führungsrollen ausgeleitet und auf einer Spule aufgewickelt werden, anstatt sie in einem Aufnahmekasten für benutzte Elek­ troden in dem Maschinenbett anzusammeln. Außerdem ist das Ma­ terial des Dichtungsbauteils, das zwischen dem inneren Rand der Durchgangsbohrung des oberen Tisches oder des X-Y-Tisches und dem unteren Führungsblock angeordnet ist, nicht auf Gummi beschränkt, sondern kann auch aus Kunststoff, Gewebe oder einem anderen flexiblen Material bestehen oder zu einem metallischen Balg geformt sein. Das Dichtungsbauteil kann demnach aus jedem flexiblen und flüssigkeitsundurchlässigen Material bestehen, das ein Arbeitsfluid ohne Leckage aufnehmen kann. Außerdem muß die Durchgangsbohrung in dem oberen Tisch, dem un­ teren Tisch oder dem X-Y-Tisch nicht in deren Mitte aus­ gebildet sein, sondern kann auch an einem Randabschnitt oder in einem Bereich zwischen der Mitte und dem Randab­ schnitt vorgesehen sein. Die an dem Maschinenbett in aufrechter Stellung angeordnete Säule ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform begrenzt. Dieselbe Wirkung kann mit einem Rahmen oder einer anderen Säulenform erzielt werden. Außerdem betreffen die obigen Ausführungsformen eine funkenerosive Bearbeitung eines Werkstückes, das in ein Arbeitsfluid eingetaucht ist, das in einem Tank gehalten ist, unter Verwendung eines aus einem flexiblen Material bestehenden Dichtungsbauteils. Das Dichtungs­ bauteil kann in einem solchen Fall jedoch weggelassen werden, indem die funkenerosive Bearbeitung aus­ geführt wird, während das Arbeitsfluid auf das Werkstück aufgespritzt oder gesprüht wird. In diesem Falle kann eine Abdeckung aus einem ähnlichen flexiblen Material wie demjenigen des Dichtungsbauteils oder aus einem Ma­ terial, das eine Verformung zuläßt, in solcher Weise verwendet werden, daß die Bewegung des oberen Tisches und des unteren Tisches oder des X-Y-Tisches nicht be­ hindert wird, um zu verhindern, daß das Arbeitsfluid auf den oberen Tisch, den unteren Tisch oder andere me­ chanische Bauteile spritzt. Außerdem ist das Dichtungs­ fluidmaterial der dritten Ausführungsform nicht auf die in Fig. 5 dargestellte Konstruktion begrenzt, sondern andere Konstruktionen wie diejenige der Fig. 2 können verwendet werden. Außerdem kann das Metallnetz, das in der vierten Ausführungsform als Schutzabdeckung ver­ wendet ist, durch ein Netz aus einem nichtmetallischen Material, beispielsweise aus Kunststoffasern ersetzt werden, solange das nichtmetallische Material von dem Arbeitsfluid nicht angegriffen wird und Bearbeitungsspäne und andere fallende Teile ergreifen und halten kann. Die plattenförmige Schutzabdeckung der fünften Ausführungs­ form kann nicht nur aus einem Metall, sondern auch aus einem nichtmetallischen Material oder jedem anderen üb­ licherweise benutzten Baumaterial bestehen. Die Anzahl der Schutzabdeckungsstapel kann ausgewählt werden. Bei der sechsten Ausführungsform ist eine einzige Zwischen­ schutzabdeckung verwendet, jedoch können hiervon, falls erforderlich, auch mehrere angeordnet werden. Außerdem können auch andere Formen als die in dieser Ausführungs­ form dargestellten verwendet werden.

Die vorstehend beschriebene Konstruktion und Arbeitsweise hat folgende Vorteile:

• 1) Da im Gegensatz zum Stand der Technik kein frei­ tragender unterer Arm verwendet wird, kann die un­ tere Drahtführung präzise positioniert und in Posi­ tion gehalten werden, wodurch eine erhöhte Genauig­ keit der Bearbeitung erreicht wird.
• 2) Durch die erhöhte Festigkeit der Vorrichtung, ein­ schließlich der Tische, kann die Spannung der Drahtelektrode erhöht werden, und es können Draht­ elektroden mit Durchmessern über 0,3 mm verwendet werden.
• 3) Die Vorrichtung hat eine hohe Korrosionsbeständig­ keit, da nur ein kleiner Teil des unteren Führungs­ blocks der Vorrichtung in das Arbeitsfluid einge­ taucht ist.
• 4) Bei einer Konstruktion, bei der der obere und der untere Tisch unabhängig auf demselben Maschinenbett ange­ ordnet sind, können die nachteiligen Auswirkungen der Bewegung der anderen Tische eliminiert werden, wodurch die Bearbeitungsgenauigkeit weiter ver­ bessert wird.
• 5) Bei einer Konstruktion, bei der Schutzeinrichtungen für das Dichtungsbauteil, das den Boden des Bear­ beitungstanks bildet, angeordnet sind, können mit Leckage des Arbeitsfluids verbundene Vorfälle aus­ geschlossen werden, was zu einer erheblich erhöhten Zuverlässigkeit der Vorrichtung führt.

Claims (7)

1. Funkenerosive Drahtschneidemaschine mit einem oberen (2), das Werkstück tragenden, und einem unteren (3) Tisch, die an einem Maschinenbett (1) angeordnet und senkrecht zueinander bewegbar sind, wobei der obere (2) und der untere (3) Tisch mit Durchgangsbohrungen versehen sind, eine obere Drahtführung (6) oberhalb der Durchgangsbohrung (2a) des oberen Tisches (2) und eine untere Drahtführung (7) unterhalb des Werkstückes angeordnet sind und sich die Drahtelektrode (8) durch die Durchgangsbohrung (3a) des unteren Tisches (3) in die Durchgangsbohrung (2a) des oberen Tisches (2) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die untere Drahtführung (7) innerhalb der Durchgangsbohrung (2a) des oberen Tisches befindet und daß über die Durchgangsbohrung (3a) des unteren Tisches (3) und das Maschinenbett (1) die Drahtelektrode (8) aus dem Arbeitsbereich abgeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Drahtführung (7) am Maschinenbett (1) angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Tisch (3) einstückig mit einer aufrecht stehenden Säule (4) versehen ist, daß die obere Drahtführung (6) an einem Trägerabschnitt (4a) des oberen Teils der Säule befestigt ist und daß die untere Drahtführung (7) an dem unteren Tisch (3) angebracht ist, wobei der obere Tisch (2) wie der untere Tisch (3) unmittelbar auf dem Maschinenbett (1) gelagert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite einer der Durchgangsbohrungen (2a, 3a) eine Dichtungseinrichtung (16) angeordnet ist, die ein Ausfließen der Arbeitsflüssigkeit (12) verhindert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung (16) aus einem Materrial besteht, das flexibel und wasserundurchlässig ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrichtung (16) durch ein Fluidmaterial (16a) gebildet wird, das unlösbar in der Arbeitsflüssigkeit (12) ist und ein höheres spezifisches Gewicht als diese hat, wobei der Benetzungseigenschaftswert des Fluidmaterials (16a) gegenüber der Innenfläche der Durchgangsbohrung (2a) oder der Oberfläche des unteren Tisches (3) oder der Oberfläche des Maschinenbettes (1), mit denen das Fluidmaterial (16a) in Berührung gerät, so gewählt ist, daß die Arbeitsflüssigkeit (12) daran gehindert ist, durch den Spalt zwischen dem oberen (2) und dem unteren (3) Tisch oder den Spalt zwischen dem unteren Tisch (3) und dem Maschinenbett (1) auszufließen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich oberhalb der Dichtungseinrichtung (16) eine Schutzabdeckung (22, 24, 25) befindet.