DE3902173C2 - Verfahren zum funkenerosiven Drahtschneiden - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausschneiden von gleichen Teilstücken aus einem Werkstück mittels einer funkenerosiven Drahtschneidemaschine.

Aus der EP 0 059 639 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum funkenerosiven Dahtschneiden bekannt. Dabei wird eine Drahtelekrode in einem Teilschnittbetrieb im Gegenuhrzeigersinn zum Durchführen von Teilschnitten auszutrennender Teile verwendet, wobei jeweils eine Restschnittlänge stehengelassen wird.

Danach werden zwei Halterungen dazu verwendet, das jeweils auszutrennende Teil am verbleibenden Teil des Werkstücks zu sichern.

Anschließend wird in einem Restschnittbetrieb im Uhrzeigersinn jeweils die verbliebene Restschnittlänge durchtrennt.

Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß der Teilschnitt und der Restschnitt entlang verschiedener Bahnkurven mit unterschiedlichem Drehsinn duchgeführt werden müssen, denn das führt zu einem unpräzisen Anschluß des Restschnitts an den Teilschnitt und macht die Verwendung zweier verschiedener Steuerprogramme notwendig.

Die DE 35 09 418 C2 offenbart eine Vorrichtung zur Sicherung von Ausfallstücken an einer Drahtschneide- Elektroerosionsmaschine.

Der Grundgedanke der DE 35 09 418 C2 besteht darin, das beim Erodieren entstehende Ausfallstück noch im Werkstück zu belassen, es durch eine dicht unterhalb des Werkstückes angeordnete Auffangplatte zu halten, es erst später zu entsorgen und dabei die Auffangsplatte bewegungsstarr zur Elektrode zu halten.

Wie die spätere Entsorgung vollzogen wird, hängt von der Form des Ausfallsstücks ab, für zylindrische Teile wird ein Durchfallen nach unten vorgeschlagen, bei konischen Teilen mit Konusöffnung nach oben sieht die DE 35 09 418 C2 ein Hebesystem vor.

Insbesondere offenbart die DE 35 09 418 C2 einen unvollständigen Schneidevorgang unter Zurücklassen eines Haltestegs als nachteilig, da dies eine Nachbearbeitung erforderlich macht, falls ein Ausbrechen zum Entfernen des Haltestegs erfolgt.

Die EP 0 134 910 offenbart ein Verfahren zur Sicherung ausgeschnittener Stücke beim funkenerosiven Schneiden.

Nach diesem Verfahren wird die Elektrode kurz vor Beendigung einer geschlossenen Schnittkurve derart geneigt, daß ein Steg zwischen dem Werkstück und dem Ausfallstück bestehen bleibt. Der Steg nimmt nur einen Teil der Schnitthöhe bzw. Werkstückhöhe ein. Insbesondere bei speziellen Ausfallteilen, die nur eine durchgehend bearbeitete Schnittfläche benötigen, wie z. B. Preßstempel, stört dann der verbleibende Reststeg nicht, prinzipiell bleibt jedoch i.a. ein störender Grat zurück.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum funkenerosiven Drahtschneiden zu schaffen, bei dem ein Restschnitt einfach und genau an einen Teilschnitt angefügt werden kann.

Eine funkenerosive Drahtschneidemaschine auf dem Weg zur Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. In Fig. 5 kennzeichnen die Bezugszeichen 12 ein zu bearbeitendes Werkstück; 10 einen beweglichen Tisch, auf dem das Werkstück angeordnet ist; 16 und 20 Verschiebeelemente, 14 und 18 Antriebseinrichtungen zur Bewegung der Verschiebeelemente 16 und 20, genauer Servomotoren; 22 eine numerische Steuervorrichtung für die Zuführung von Signalen zu den Servomotoren 14 und 18; 24 eine Bearbeitungsdrahtelektrode, 30 und 32 Drahtführungen zur Stützung der Bearbeitungsdrahtelektrode 24; 23 eine Drahtspule, auf die die Drahtelektrode 24 aufgewickelt wurde; 36 Spannrollen zum Abwickeln der Drahtelektrode 24; 38 eine Drahtaufnahmerolle, auf die die Drahtelektrode aufgewickelt wird; 28 und 34 Spannungszuführungselemente oder Zuführer zum Anlegen einer Spannung an die Drahtelektrode 34 und das Werkstück 12; 40 eine elektrische Spannungsversorgungseinheit für das Bereitstellen der Spannung; 42 eine Gleichspannungsquelle; 44 einen Schalttransistor zum Ein- und Ausschalten der Gleichspannungsquelle 42, um eine Impulsspannung bereitzustellen; 50 eine Steuereinheit zur Steuerung des Betriebs des Schalttransistors 44; 48 einen Begrenzungswiderstand; 46 einen Ladekondensator; 52 eine Bearbeitungsflüssigkeitseinrichtung; 56 einen Bearbei­ tungsflüssigkeitstank, in dem eine Bearbeitungsflüssigkeit gespeichert ist; 58 einen Filter für die Bearbeitungsflüs­ sigkeit; 60 eine Pumpe zum Abpumpen der Bearbeitungsflüs­ sigkeit; 62 eine Düse für das Aufbringen der Bearbeitungs­ flüssigkeit auf das Werkstück; 54 die Bearbeitungsflüssig­ keit, die als Entlademedium zwischen dem Werkstück 12 und der Drahtelektrode 24 dient; und 70 eine automatische Drahtelektrodenzuführeinrichtung für das Schneiden und Verbinden der Drahtelektrode 24.

Der Betrieb der funkenerosiven Drahtschneidemaschine mit diesem Auf­ bau wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben.

Das Werkstück 12 ist fest auf den beweglichen Tisch 10 aufgebracht. Der bewegliche Tisch 10 wird in X-Achsenrich­ tung durch den Servomotor 14 und in Y-Achsenrichtung durch den Servomotor 18 unter Steuerung der numerischen Steue­ rungseinheit 22 bewegt. Das heißt, der bewegliche Tisch 10 wird durch die Servomotoren 14 und 18 positioniert. Die Impulsspannung V, die mit Hilfe des Schalttransistors 44 und des Ladekondensators 46 in der Spannungsversorgungs­ einheit 40 durch Umwandeln der Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle 42 erzielt wird, wird durch die Zu­ führungen 28 und 34 an die Drahtelektrode 22 angelegt. An­ dererseits wird die Bearbeitungsflüssigkeit 54, die den Filter 58 in der Bearbeitungsflüssigkeitszufuhreinrichtung durchgelaufen hat, aus dem Bearbeitungsflüssigkeitstank 56 gepumpt und als Entladungsmedium zwischen das Werkstück 12 und die Drahtelektrode 24 zugeführt.

Dies bewirkt, daß eine elektrische Entladung zwischen der Drahtelektrode 24 und dem Werkstück 12 auftritt, wodurch im letzteren Wärme erzeugt wird. Daher wird, wenn die Drahtelektrode 24 und das Werkstück 12 relativ zueinander mit Hilfe der numerischen Steuereinrichtung 22 bewegt wird, das Werkstück 12 wie gewünscht bearbeitet.

Mehrere Teile (Konfigurationen) können durch Bearbeitung eines Werkstücks 12 mit der automatischen Drahtelektroden­ zuführeinrichtung 70 wie folgt bearbeitet werden:

Wie in Fig. 6 dargestellt wird die automatische Drahtelek­ trodenzuführeinrichtung 70 an jeder Ausgangsbohrung 1 (oder Startloch 1) bis 8 betrieben, um automatisch die Drahtelektrode 24 anzu­ schließen und ein Werkstückschneidbetrieb wird gestartet. In diesem Fall wird ein NC-Programm ausgeführt, wie es in Teil (a) von Fig. 7 dargestellt ist. Das heißt, kurz bevor das Teil vollständig aus dem Werkstück herausgeschnitten ist, z. B. wenn das Schneiden des Werkstücks zur Hälfte durchgeführt ist, so daß das Teil nicht aus dem Werkstück herausfällt, wird die automatische Drahtelektrodenzuführ­ einrichtung 70 betrieben, um die Drahtelektrode 24 abzu­ schneiden, was an den folgenden Ausgangsbohrungen in glei­ cher Weise durchgeführt wird. Daher kann der unbemannte Schneidbetrieb kontinuierlich ablaufen.

Nachdem die Reihe der Schnitte abgeschlossen ist, wird ein NC-Programm, wie in Teil (b) der Fig. 7 dargestellt ist, ausgeführt, um die verbleibenden Teile der Schnittorte zu bearbeiten.

In Teil (a) von Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen M21 einen Drahtelektrodenschneidbefehl. Infolge des Befehls M21 wird der Entladungsbearbeitungsbetrieb ausgesetzt. In Teil (b) von Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen M0 einen Programmstoppbefehl. In Folge des Befehls M0 wird die Be­ arbeitung des verbleibenden Teils des Schnittorts, die das Teilschnitt-NC-Programm übrig gelassen hat, um später be­ arbeitet zu werden (im folgenden mit "Restschnitt" [cut-left] bezeichnet), ausgesetzt. In den Teilen (a) und (b) von Fig. 7 kennzeichnen die durchgezogenen Linien den Abschnitt, der durch die Elektroentladungsbearbeitung ge­ schnitten wird.

Diese funkenerosive Drahtschneidemaschine ist wie oben beschrieben aufgebaut. Daher ist es erforderlich, falls mehrere Teile nacheinander aus einem Werkstück, wie in Fig. 6 dargestellt, geschnitten werden, erforderlich, zwei NC-Programme zu verwenden: Ein Teilschnitt-NC-Programm, wie in Teil (a) von Fig. 7 dargestellt und ein Rest­ schnitt-NC-Programm, wie in Teil (b) von Fig. 7 darge­ stellt. Es dauert eine Zeit, um die zwei NC-Programme zu bilden und es ist erforderlich, die NC-Programme in der numerischen Steuereinrichtung abzuspeichern. Das heißt, die bekannte Entladungsmaschine besitzt eine geringe Ar­ beitseffizienz. Zusätzlich besitzt sie die Schwierigkeit, daß der Speicher nicht effektiv eingesetzt wird.

Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst nach Anspruch 1.

Besonders vorteilhaft wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht, daß der präzise Anschluß des Restschnitts an den Teilschnitt ohne großen Programmieraufwand und ohne besondere Anforderungen an die Positioniergenauigkeit der Drahtelektrode und mit nur einem einzigen Steuerprogramm gelingt.

Insbesondere kommt dabei wegen des zweimaligen Durchlaufens der gleichen Bahnkurve das mechanische Spiel der Vorrichtung nicht zum Tragen, so daß der Teilschnitt nahtlos in den Restschnitt übergeht.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen be­ schrieben, in denen zeigt

Fig. 1 ein Diagramm für die Beschreibung eines NC-Pro­ gramms, das in der funkenerosiven Drahtschneidemaschine ge­ mäß der Erfindung verwendet wird,

Fig. 2 ein Diagramm für die Beschreibung eines Bei­ spiels des NC-Programms,

Fig. 3 ein Diagramm für die Beschreibung eines Teil­ schnitt-Modus der funkenerosiven Drahtschneidemaschine ge­ mäß der Erfindung,

Fig. 4 ein Diagramm für die Beschreibung eines Rest­ schnitt-Modus der funkenerosiven Drahtschneidemaschine ge­ mäß der Erfindung,

Fig. 5 ein Diagramm der gesamten Anordnung der funkenerosiven Drahtschneidemaschine auf dem Weg zur Erfindung,

Fig. 6 eine ebene Ansicht für die Beschreibung der Be­ arbeitung eines Werkstücks, das in mehrere Teile geschnitten wird, und

Fig. 7 (a) und (b) Diagramme für die Beschreibung eines Teil­ schnitt-NC-Programms und eines Rest­ schnitt-NC-Programms.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm für die Beschreibung eines Be­ triebs einer kontinuierlichen Bearbeitung eines Werk­ stücks, damit mehrere Teile aus dem Werkstück herausge­ schnitten werden. Fig. 2 zeigt ein Diagramm eines bei­ spielhaften NC-Programms, um die funkenerosive Drahtschneidemaschine aus Fig. 5 zu betreiben. In Fig. 2 kenn­ zeichnen G22L100 einen Befehl zum Auslösen und Durchführen des NC-Programms an der Programmarke L100; G00X10 einen Be­ fehl für eine Bewegung um +10,0 mm in X-Achsenrichtung; M20 einen Befehl, der bewirkt, daß die automatische Drahtelek­ trodenzuführeinrichtung 70 die Drahtelektrode 24 an­ schließt; M80, M82 und M84 Befehle, die bewirken, daß die Bearbeitungsflüssigkeit zugeführt wird, die Drahtelektrode vorgeschoben wird und der Entladungs-Bearbeitungsbetrieb beginnt; G01 einen Befehl für eine durch X und Y festge­ legte Bewegung bei einer Geschwindigkeit F; und M01 einen möglichen Stopp-Befehl zum Stoppen des Programms, wenn in der numerischen Steuereinrichtung 22 wirksam. Der Befehl M01 ist in das NC-Programm, wie in Fig. 1 dargestellt, eingefügt.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm zur Beschreibung eines Teil­ schnittbetriebs (oder Teilschnittmodus) und Fig. 4 ein Di­ agramm für die Beschreibung eines Restschnittbetriebs (oder Restschnittmodus). Die verbleibende Anordnung ent­ spricht der der oben beschriebenen funkenerosiven Drahtschneidemaschine auf dem Weg zur Erfindung.

Der Betrieb der funkenerosiven Drahtschneidemaschine wird nun beschrieben.

Falls das in Fig. 2 dargestellte NC-Programm verwendet wird, um das Werkstück zu bearbeiten, damit mehrere Teile, wie in Fig. 6 dargestellt, ausgeschnitten werden, wird zu­ erst das Schneiden jedes Teils teilweise durchgeführt. Das heißt, jedes Teil besitzt eine Restschnittlänge. In diesem Fall ist in der numerischen Steuereinrichtung der Teilschnittmodus ausgewählt und die Größe des verbleibenden Schnitts wird festgestellt. Wenn unter dieser Bedingung die funkenerosive Drahtschneidemaschine gestartet wird, aufgrund des Befehls M20, wird die Drahtelektrode 24 angeschlossen und der Entladungsbearbeitungsbetrieb bewirkt. D. h., die Bearbeitung des Werkstücks wird gestartet. Wenn, während der Bearbeitung eines Blocks G01X-5, wie in Fig. 3 dargestellt, dessen nächster Block der Befehl M01 ist, dann die Größe des verbleibenden Schnitts kleiner als die Retschnittlänge L, festgelegt in der numeri­ schen Steuereinrichtung 22, würde, arbeitet aufgrund des Befehls M21 die numerische Steuereinrichtung 22 derart, daß die Drahtelektrode 24 vorher automatisch abgetrennt wird. Das Werk­ stück wird mit Hilfe des beweglichen Tisches 10 bewegt, bis zur höchsten Bereitstellung des Befehls M20. Wird dieser Be­ trieb wiederholt durchgeführt, werden Konfigurationen, identisch zu denen, die durch das Teilschnitt-NC-Programm dargestellt in Teil (a) von Fig. 7 erzielt werden, nach­ einander im Werkstück 12, wie in Fig. 6 gezeigt, geschnit­ ten.

Danach wird der bewegliche Tisch 10 zur ersten Ausgangs­ bohrung 1 zurückbewegt. In der numerischen Steuereinrichtung wird der Restschnittmodus gewählt und der mögliche Stopp­ befehl M01 wirksam gemacht. Unter dieser Bedingung wird die funkenerosive Drahtschneidemaschine gestartet. Im Restschnittmo­ dus wird die Bewegung entlang des Teilstücks, das durch die Entladungsbearbeitung erzielt wurde, bei einer festgelegten Geschwindigkeit durchgeführt, wobei der in Fig. 2 gezeigte Startbefehl M84 für den Entladungsbearbeitungsbe­ trieb außer Betracht gelassen wird. Wenn, während der Bearbeitung des Blocks G01X-5, dessen nächster Block der Befehl M01 ist, dann der verbleibende Bewegungsabstand kleiner als die Restschnittlänge L, festgelegt in der numerischen Steuereinrichtung 22, würde, wird die numerische Steuereinrichtung 22 so betrieben, daß der Start (ON) des Entladungs-Bear­ beitungsbetriebs vorher automatisch mit dem Befehl M84 ausgeführt wird, und der Restschnitt des Werkstücks 12 wird, wie in Fig. 4 gezeigt, durchgeführt, um zu ermöglichen, daß das Teil nach unten fällt. Dann wird aufgrund des möglichen Stoppbefehls M01 das NC-Programm unterbrochen. Nach dem Entfernen des heruntergefallenen Teils startet die Bedie­ nungsperson den Bearbeitungsbetrieb wieder, um den Rest­ schnittbetrieb für die verbleibenden Teilstücke durchzuführen. Wird der oben beschriebene Betrieb wieder­ holt durchgeführt, kann derselbe Betrieb erzielt werden, wie der des Restschnitt-NC-Programms, dargestellt in Fig. 7.

In der oben beschriebenen Ausführungsform wird im Rest­ schnittmodus nur der Befehl M48 außer Betracht gelassen.

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung hervorgeht, kann die Bearbeitung eines Werkstücks um aus dem Werkstück meh­ rere Teile herauszuschneiden mit nur einem NC-Programm durchgeführt werden. Es ist daher beim Erstellen des NC-Programms nicht erforderlich, den Betrag der Rest­ schnittlänge in Betracht zu ziehen, so daß dementsprechend das NC-Programm einfach erstellt werden kann und mit einer re­ lativ kleinen Kapazität realisiert werden kann. Dies trägt in starkem Maße zur Verbesserung der funkenerosiven Drahtschneidemaschine bei.

Claims (1)

1. Verfahren zum Ausschneiden von gleichen Teilstücken aus einem Werkstück (12) mittels einer funkenerosiven Drahtschneidemaschine mit den folgenden Schritten:

   • i) Durchlaufen des Werkstücks (12) in einem Teilschnittbetrieb entlang einer vorbestimmten Bahnkurve, welche aus jeweils identischen Teilbearbeitungswegen (1-8) entsprechend den aus dem Werkstück (12) auszuschneidenden Teilstücken, dorthin führenden Zuführungswegen mit Startlöchern und Verbindungswegen zwischen den Startlöchern besteht, wobei
     in dem Teilschnittbetrieb beim Durchlaufen der Bahnkurve jeweils erfolgt:
     • a) Schneiden von dem Startloch des Zuführungswegs des Teilbearbeitungsweges bis zu einem Punkt im Teilbearbeitungsweg, der dadurch ermittelt wird, daß die noch verbleibende Schnittlänge des jeweiligen Teilbearbeitungswegs mit einer vorgegebenen Restschnittlänge (L) übereinstimmt;
     • b) Abschneiden der Drahtelekrode (24) an dem ermittelten Punkt;
     • c) Weiterbewegen bis zum nächsten Startloch; und
     • d) Wiederholen dieser Schritte a) bis c) für jeden einzelnen Teilbearbeitungsweg (1-8);
   • und
   • ii) nochmaliges Durchlaufen des Werkstücks (12) in einem Restschnittbetrieb entlang der vorbestimmten Bahnkurve, wobei
     in dem Restschnittbetrieb beim Durchlaufen der Bahnkurve jeweils erfolgt:
     • a′) Bewegen von dem Startloch des Zuführwegs des Teilbearbeitungsweges bis zu dem jeweils ermittelten Punkt;
     • b′) Schneiden der verbleibenden Schnittlänge zum Entfernen des entsprechenden Teilstücks;
     • c′) Abschneiden der Drahtelektrode (24) und Weiterbewegen bis zum nächsten Startloch; und
     • d′) Wiederholen dieser Schritte a′) bis c′) für jeden einzelnen Teilbearbeitungsweg (1-8).