DE3929111C2

DE3929111C2 - Verfahren zur Berechnung eines Versetzungsbetrages bei einem elektrischen Drahtschnitt-Entladungsbearbeitungsvorgang

Info

Publication number: DE3929111C2
Application number: DE3929111A
Authority: DE
Inventors: Naoki Watanabe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-09-01
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1995-01-26
Anticipated expiration: 2009-09-02
Also published as: JPH0271928A; CH679022A5; KR900004450A; KR920006651B1; US5041984A; DE3929111A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Berechnung des Versetzungsbetrages für die Drahtelektrode bei der Mehrfachbearbeitung durch funkenerosives Drahtschneiden.

Bei einem elektrischen Entladungsbearbeitungsvorgang wird die Größe der Versetzung entsprechend den Bearbeitungsbedingungen wie beispielsweise dem Material und dem Durchmesser der Drahtelektrode, dem Material und der Dicke des zu bearbeitenden Werkstückes festgelegt.

Fig. 1 stellt ein Erläuterungsdiagramm dar, das den gesamten Aufbau eines konventionellen elektrischen Drahtschnitt-Entladungsbearbeitungsgerätes zeigt.

In Fig. 1 kennzeichnen die Bezugszeichen: 50 - eine numerische Steuereinheit zur Steuerung der elektrischen Drahtschnittentladungsmaschine; 51 - eine Energieversorgungseinheit für die Bearbeitungsmaschine zum Anlegen einer Hochfrequenzimpulsspannung zwischen die Drahtelektrode 52 und das zu bearbeitende Werkstück 53, das aus einem elektrisch leitenden Material besteht; 54 und 55 - bewegliche Tische, die jeweils in Richtung der X-Achse und der Y-Achse beweglich sind und das darauf befestigte Werkstück tragen; 56 und 57 - Antriebsmotoren zum Antreiben der beweglichen Tische 54 und 55 als Reaktion auf Befehle der numerischen Steuereinheit 50; 58 und 59 - Anschlüsse zur Lieferung der Hochfrequenzausgangsimpulsspannung der Energieversorgungseinheit 51 der Bearbeitungsmaschine an die Drahtelektrode 52; 60 - eine Drahtaufwickelspule; 61 - eine Drahtvorratsspule; und 65 - eine Bearbeitungslösungsversorgungsvorrichtung zur Lieferung einer Bearbeitungslösung (im allgemeinen Wasser) in den Spalt zwischen der Drahtelektrode 52 und dem Werkstück 53.

Fig. 2 veranschaulicht schematisch eine Schnittansicht der Drahtelektrode 52 und des Werkstückes 53 für den Fall, daß durch viermaliges Bearbeiten des Werkstückes 53 (vier Bearbeitungsschritte) ein Ziehstein hergestellt werden soll. In Fig. 2 kennzeichnet das Bezugszeichen H₁ den Versetzungsbetrag beim ersten Bearbeitungsschritt, und 74 den Ort der Mittelachse der Drahtelektrode 52. Desgleichen kennzeichnen in Fig. 2 die Bezugszeichen H₂, H₃ und H₄ jeweils die Versetzungsbeträge beim zweiten, dritten und vierten Bearbeitungsschritt, sowie 75, 76 und 77 die Örter der Mittelachsen der Drahtelektrode 52 bei den jeweiligen Bearbeitungsschritten.

Fig. 3 stellt eine Tabelle dar, welche die Versetzungsbeträge beim ersten, zweiten, dritten und vierten Bearbeitungsschritt wiedergibt.

Der Betrieb des in dieser Weise aufgebauten elektrischen Drahtschnitt-Entladungsbearbeitungsgerätes wird nachfolgend beschrieben.

Als Reaktion auf einen Befehl, der entsprechend einem Musterbearbeitungsprogramm geliefert wird, das in der numerischen Speichereinheit 50 gespeichert ist, werden die beweglichen Tische 54 und 55 in Richtung der X-Achse und der Y-Achse bewegt derart, daß die Drahtelektrode 52 und das Werkstück 53 relativ zueinander bewegt werden, so daß das Werkstück mit Hilfe der Entladungsenergie zur Erzielung einer gewünschten zweidimensionalen Kontur bearbeitet wird, während eine Entladungsbearbeitungsimpulsspannung zwischen die Drahtelektrode 52 und das Werkstück 53 angelegt ist. Bei diesem Vorgang liefert die Vorrichtung zur Bearbeitungsflüssigkeitsversorgung 65 Bearbeitungsflüssigkeit in den Entladungsspalt zwischen der Drahtelektrode 52 und dem Werkstück 53, um die Drahtelektrode 52 und das Werkstück 53 elektrisch voneinander zu isolieren, die Drahtelektrode 52 und das Werkstück 53 abzukühlen und um den bei der elektrischen Entladung entstehenden Schlamm zu entfernen.

Die gewünschte zweidimensionale Kontur wird durch die elektrische Entladungsbearbeitung des Werkstückes in der oben beschriebenen Weise erhalten. Dabei muß der Bearbeitungsvorgang entlang desjenigen Ortes ausgeführt werden, der vom NC-Programmort um den Summenbetrag von Drahtradius und Entladungsspalt versetzt wird. Diese Summe stellt den oben erwähnten Versetzungsbetrag dar. Der Versetzungsbetrag hängt von den Bearbeitungsbedingungen ab und ändert sich bei jedem Bearbeitungsvorgang. Deshalb muß für jeden Bearbeitungsvorgang der Versetzungsbetrag im folgenden "Versetzungsdatenwert" genannt aus einer Bearbeitungsbedingungstabelle oder dergleichen abgelesen werden. Dies soll unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben werden.

Wie oben gesagt wurde, zeigt Fig. 2 einen Querschnitt durch die Drahtelektrode 52 und das Werkstück 53 für den Fall, daß durch viermalige Bearbeitung des Werkstückes ein Ziehstein hergestellt werden soll. Für den ersten Bearbeitungsschritt ist der Versetzungsbetrag auf H₁ festgesetzt, so daß die Mittelachse der Drahtelektrode 52 zur Erzeugung einer bearbeiteten Oberfläche 78 entlang des Ortes 74 läuft. Dann wird ein Endbearbeitungsvorgang ausgeführt, welcher den dritten und vierten Bearbeitungsschritt umfaßt. Das bedeutet, daß beim zweiten Bearbeitungsschritt der Versetzungsbetrag auf H₂ eingestellt ist, so daß die Mittelachse der Drahtelektrode 52 entlang des Ortes 75 läuft, um eine bearbeitete Oberfläche 79 zu erhalten. Entsprechend ist beim dritten und vierten Bearbeitungsschritt der Versetzungsbetrag auf die Werte H₃ und H₄ eingestellt. Auf diese Weise wird schließlich eine endbearbeitete Oberfläche 81 erzielt.

Bei der konventionellen Methode zum Einstellen des Versetzungsbetrages wird, wenn sich die Anzahl der Bearbeitungsschritte ändert (vier Schritte bei der obigen Beschreibung), bei jedem Bearbeitungsschritt der Versetzungsbetrag geändert. Das bedeutet für den Fall, daß, wie in Fig. 2, ein Bearbeitungsvorgang nur ein einziges Mal zur endgültigen Fertigstellung des gewünschten Ziehsteines unter den gleichen Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird, wie beim ersten Bearbeitungsschritt, die bearbeitete Oberfläche 78 als die endgültig bearbeitete Oberfläche angesehen werden kann. In diesem Falle wird der Abstand zwischen der Oberfläche 78 und der Mittelachse der Drahtelektrode 52 als der Versetzungsabstand genommen, und das gewünschte Muster kann durch nur einmaliges Bearbeiten des Werkstückes erzeugt werden. Es ist aber zu bemerken, daß bei diesem Vorgang der Versetzungsbetrag aus der Summe des Halbmessers der Drahtelektrode 52 und dem Entladungsspalt besteht und daher nicht aus den Versetzungsbeträgen H₁ bis H₄ der oben beschriebenen vier Bearbeitungsschritte gewonnen werden kann, weil sich die Breite des Entladungsspaltes in Abhängigkeit von den Entladungsbedingungen ändert. Desgleichen kann in dem Falle, daß eine endbearbeitete Oberfläche durch zweimalige Bearbeitung des Werkstückes erhalten wird, die bearbeitete Oberfläche 79 als endbearbeitete Oberfläche angesehen werden, während der Versetzungsbetrag beim ersten Bearbeitungsschritt aus der Summe des Endbearbeitungsabstandes f₂ im zweiten Bearbeitungsschritt, dem Drahtradius und dem Entladungsspalt im ersten Bearbeitungsschritt besteht. Beim zweiten Bearbeitungsvorgang ist der Versetzungsbetrag die Summe von Drahtradius und Entladungsspalt des zweiten Bearbeitungsschrittes und kann daher nicht direkt aus den Daten H₁ bis H₄ gewonnen werden, weil die Endbearbeitungsabstände f₂ bis f₄ und die Entladungsspalte bei den Bearbeitungsvorgängen nicht festgesetzt werden können.

Wie aus dieser Beschreibung hervorgeht, müssen in dem Falle, daß das Werkstück in nur einem einzigen Bearbeitungsschritt oder in mehreren Bearbeitungsschritten endbearbeitet wird, die Versetzungsbeträge für alle Bearbeitungsschritte in Kombination gespeichert werden, obwohl die gleichen Bearbeitungsbedingungen vom ersten bis zum vierten Bearbeitungsschritt angewandt werden. Weiter wird bei der Bearbeitung eines Werkstückes mit hoher Restspannung ein Bearbeitungsvorgang zuweilen mehrmals unter den gleichen Bearbeitungsbedingungen ausgeführt. Für einen solchen Fall ist die konventionelle Methode zur Festsetzung des Versetzungsbetrages unpraktisch. Wird sie dennoch durch Zwangsumstände angewandt, steigt die Anzahl der zur Bestimmung des Verschiebungsbetrages erforderlichen Daten auf ein beträchtliches Ausmaß an.

Aus DE 37 36 004 A1 ist ein Verfahren zur elektroerosiven Bearbeitung eines Werkstückes mit einer Drahtelektrode bekannt, bei dem die Beträge des Arbeitsspaltes und des Abtrages für bestimmte Bearbeitungsbedingungen in einem Speicher abgelegt werden, um mit Hilfe dieser Daten den Betrag des Abtrages an einer zu bearbeitenden Ecke zu berechnen.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Bearbeitungsbedingung und ein Versetzungsbetrag auf einfache Weise eingestellt werden können, und daß die Daten, die die Kombination der Bearbeitungsbedingungen und des Versetzungsbetrages darstellen, zur Vereinfachung der Datenverarbeitung erheblich reduziert werden können.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß Anspruch 1 durch folgende Verfahrensschritte:

- Speichern von Datensätzen, welche die Abtragsbreiten, nach den Bearbeitungsbedingungen (A, B, C) entsprechend geordnet, enthalten, wobei die Abtragsbreiten jeweils in eine Überlappung (w₁, w₂, w₃) und eine Überschneidung (g₁, g₂, g₃) unterteilt sind und die Bearbeitungsbedingungen (A, B, C) durch Material und Größe der Drahtelektrode 52 sowie des Werkstückes definiert werden;
- Festlegen einer Anzahl von Bearbeitungsschritten, beginnend bei der Grobbearbeitung und endend bei der Schlußbearbeitung;
- Berechnen des Versetzungsbetrages (H1, H2, H3) für jeden der Bearbeitungsschritte aus der Summe der Kombination der Abtragsbreiten (w₁, g₁, w₂, g₂, w₃, g₃), die zu den einzelnen Bearbeitungsschritten aus den gespeicherten Datensätzen ausgewählt werden.

Unter "Überlappung" ist in diesem Zusammenhang der Bereich zu verstehen, mit dem die Drahtelektrode das Werkstück vor der Bearbeitung überlappt und der für jeden Bearbeitungsschritt neu bestimmt wird. Die Überlappung w₁ im ersten Bearbeitungsschritt ist dabei gleich dem Radius des Elektrodendrahtes. Entsprechend den Bearbeitungsbedingungen muß w für jeden Bearbeitungsschritt bestimmt werden.

"Überschneidung" bezeichnet dagegen den Entladungsspalt während jedes Bearbeitungsschrittes und ist ebenfalls variabel.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 4.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 stellt ein Erläuterungsdiagramm dar, das den gesamten Aufbau einer elektrischen Drahtschnitt-Entladungsmaschine zeigt;

Fig. 2 stellt ein Erläuterungsdiagramm zur Beschreibung einer konventionellen Methode zur Bestimmung der Versetzungsbeträge bei Bearbeitungsvorgängen dar;

Fig. 3 stellt eine Tabelle zur Wiedergabe der Bearbeitungsbedingungen bei dem gemäß Fig. 2 durchgeführten Bearbeitungsvorgang dar;

Fig. 4 stellt ein Erläuterungsdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der ein Werkstück dreimal bearbeitet wird;

Fig. 5 stellt eine Tabelle zur Wiedergabe der Bearbeitungsbedingungen bei dem in Fig. 4 veranschaulichten Bearbeitungsvorgang dar; und

Fig. 6, 7 und 8 stellen Erläuterungsdiagramme für andere Bearbeitungsvorgänge dar.

Fig. 4 stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der es sich um eine Schnittansicht eines Werkstückes in dem Falle handelt, daß es durch dreimalige elektrische Funkenerosivbearbeitung fertiggestellt wird.

Die Bezugszeichen und Buchstaben in Fig. 4 bedeuten: 52 eine Drahtelektrode; w₁ - den Radius R der Drahtelektrode 52 bzw. den Bearbeitungsrand, der von der Drahtelektrode selber im ersten Bearbeitungsschritt entfernt wird; g₁ - die Entladungsspaltbreite beim ersten Bearbeitungsschritt; und 31 - die bearbeitete Oberfläche am Ende des ersten Bearbeitungsschrittes. Weiter bedeutet in Fig. 4 das Bezugszeichen w₂ - die Abtragsbreite, die von der Drahtelektrode 52 im zweiten Bearbeitungsschritt entfernt wird; g₂ - die Entladungsspaltbreite im zweiten Bearbeitungsschritt; und 33 - die bearbeitete Oberfläche am Ende des zweiten Bearbeitungsschrittes. In gleicher Weise bedeuten die Bezugszeichen: w₃ - die Abtragsbreite, die von der Drahtelektrode im dritten Bearbeitungsschritt entfernt wird; g₃ - die Entladungsspaltbreite beim dritten Bearbeitungsschritt; und 35 - die bearbeitete Oberfläche am Ende des dritten Bearbeitungsschrittes. Weiter bezeichnet in Fig. 4 das Bezugszeichen 20 die Entladungsspalte (durch schräge gestrichelte Linien markiert) und 21 die Bereiche, welche durch die Drahtelektrode entfernt werden (durch schräge voll ausgezogene Linien markiert).

Fig. 5 stellt eine Tabelle zur Wiedergabe der Bearbeitungsbedingungen vom ersten bis zum dritten Bearbeitungsschritt dar, d.h., die von der Drahtelektrode entfernte Abtragsbreite und die Entladungsspaltbreite.

Fig. 6 veranschaulicht einen Bearbeitungsvorgang, der nur einmal ausgeführt wird (im folgenden als in "einzelner Bearbeitungsvorgang" bezeichnet), und zwar unter der in Fig. 5 aufgeführten Bearbeitungsbedingung.

Fig. 7 veranschaulicht den Fall, bei dem das Werkstück durch zweimalige Bearbeitung unter den in Fig. 5 angegebenen Bearbeitungsbedingungen fertiggestellt wird.

Fig. 8 veranschaulicht den Fall, bei dem das Werkstück viermal bearbeitet wird, d.h., daß der erste Bearbeitungsvorgang unter der in Fig. 5 dargestellten Bearbeitungsbedingung A, der zweite und dritte Bearbeitungsvorgang unter der in Fig. 5 angegebenen Bearbeitungsbedingung B, und der vierte Bearbeitungsvorgang unter der in Fig. 5 angegebenen Bearbeitungsbedingung C durchgeführt wird.

Im folgenden wird die Betriebsweise der Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 8 beschrieben.

Zuerst wird für den Fall, daß das Werkstück 53 durch dreimaliges Bearbeiten unter den Bearbeitungsbedingungen A, B und C gemäß Fig. 4 fertiggestellt wird, das Verfahren zur Berechnung der Versetzungsbeträge vom ersten bis zum dritten Bearbeitungsschritt beschrieben. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist der Versetzungsbetrag H₁ im ersten Bearbeitungsvorgang die Summe aus dem Elektrodendrahtradius R, den Entladungsspalten g₁, g₂ und g₃ im ersten, zweiten und dritten Bearbeitungsschritt, und den Abtragsbreiten w₂ und w₃, die von der Drahtelektrode 52 im zweiten und dritten Bearbeitungsschritt entfernt werden; mit anderen Worten: H₁=w₁+g₁+w₂+g₂+w₃ +g₃. In gleicher Weise errechnet sich der Versetzungsbetrag im zweiten Bearbeitungsschritt wie folgt: H₂=w₁+g₂+w₃+g₃. Im dritten Bearbeitungsschritt ist der Versetzungsbetrag H₃ die Summe von Drahtelektrodenradius R und Entladungsspaltbreite g₃ des dritten Bearbeitungsschrittes; d.h.: H₃=w₁+g₃.

Wie aus der Tabelle gemäß Fig. 5 hervorgeht, können die bei einer Vielzahl von Bearbeitungsvorgängen unter der gleichen Bearbeitungsbedingung erforderlichen Versetzungsbeträge in der gleichen Weise berechnet werden. Dies soll näher beschrieben werden.

Bei dem in Fig. 6 veranschaulichten einzelnen Bearbeitungsvorgang wird die bearbeitete Oberfläche 31 am Ende des ersten Bearbeitungsschrittes der Fig. 4 als die endgültige fertig bearbeitete Oberfläche betrachtet, um den Versetzungsbetrag H₁ zu bestimmen. Der Betrag wird wie folgt ermittelt:

H₁=w₁+g₁.

In dem Falle, daß das Werkstück durch zweimalige Bearbeitung fertiggestellt wird, ist die endbearbeitete Oberfläche die am Ende des zweiten Bearbeitungsschrittes erhaltene Oberfläche 33. Deshalb ergibt sich als Versetzungsbetrag H₁ im ersten Bearbeitungsvorgang der Wert: H₁=(w₁+g₁)+ (w₂+g₂), während der Versetzungsbetrag H₂ im zweiten Bearbeitungsschritt den Wert H₂=w₁+g₂ besitzt.

In dem Falle, daß das Werkstück durch viermaliges Bearbeiten unter zweimaliger Anwendung der Bearbeitungsbedingung des zweiten Bearbeitungsvorganges fertiggestellt wird, ergeben sich als Versetzungsbeträge H₁, H₂, H₃ und H₄ im ersten, zweiten, dritten und vierten Bearbeitungsschritt folgende Werte:

H₁ = (w₁ + g₁) + (w₂ + g₂) × 2 + (w₃ + g₃)
H₂ = w₁ + g₂ + w₂ + g₂ + w₃ + g₃
H₃ = w₁ + g₂ + w₃ + g₃
H₄ = w₁ + g₃

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, können selbst in dem Falle, daß das Werkstück mehrere Male unter der gleichen Bearbeitungsbedingung bearbeitet wird (beispielsweise wird das Werkstück zweimal mit der Bearbeitungsbedingung des zweiten Bearbeitungsvorganges und zweimal mit der Bearbeitungsbedingung des dritten Bearbeitungsvorganges bearbeitet), die Versetzungsbeträge für alle Bearbeitungsvorgänge leicht bestimmt werden.

Wie weiter oben im einzelnen beschrieben wurde, ist es in dem Falle, daß das Werkstück mehrere Male unter einer Vielzahl von Bearbeitungsbedingungen bearbeitet werden muß, gemäß der Erfindung nicht erforderlich, für verschiedene Bearbeitungsbedingungen über die Versetzungsbeträge der Bearbeitungsvorgänge in Kombination zu verfügen. Deshalb kann die Anzahl der zur Festlegung der Versetzungsbeträge erforderlichen Daten reduziert werden. Mit anderen Worten stehen die Versetzungsbeträge für gleiche Bearbeitungsbedingungen für verschiedene Bearbeitungsvorgänge zur Verfügung. Weiter kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Vielzahl von Bearbeitungsvorgängen behandelt werden, unabhängig davon, wie sie miteinander kombiniert sind, d.h., das Verfahren kann tatsächlich die Versetzungsbeträge für die Verarbeitung eines Werkstückes bequem bestimmen.

Claims

1. Verfahren zur Berechnung des Versetzungbetrages (H1, H2, H3) für die Drahtelektrode (52) bei der Mehrfachbearbeitung durch funkenerosives Drahtschneiden mit folgenden Schritten:

- Speichern von Datensätzen, welche die Abtragsbreiten, nach den Bearbeitungsbedingungen (A, B, C) entsprechend geordnet, enthalten, wobei die Abtragsbreiten jeweils in eine Überlappung (w₁, w₂, w₃) und eine Überschneidung (g₁, g₂, g₃) unterteilt sind und die Bearbeitungsbedingungen (A, B, C) durch Material und Größe der Drahtelektrode (52) sowie des Werkstückes definiert werden;
- Festlegen einer Anzahl von Bearbeitungsschritten, beginnend bei der Grobbearbeitung und endend bei der Schlußbearbeitung;
- Berechnen des Versetzungsbetrages (H1, H2, H3) für jeden der Bearbeitungsschritte aus der Summe der Kombination der Abtragsbreiten (w₁, g₁, w₂, g₂, w₃, g₃), die zu den einzelnen Bearbeitungsschritten aus den gespeicherten Datensätzen ausgewählt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Überlappung (w₁) dem Radius der Drahtelektrode (52) entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Daten die Versetzungsbeträge bei gleicher Bearbeitungsbedingung darstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Daten eine Vielzahl von Datensätze aus vielfachen Daten umfassen, wobei jeder Datensatz die Versetzungsbeträge bei gleichen Bearbeitungsbedingungen darstellt.