DE4008576A1

DE4008576A1 - Verfahren zum bearbeiten von werkstuecken durch schneidvorgaenge mit draehten ueber elektrische entladungen

Info

Publication number: DE4008576A1
Application number: DE4008576A
Authority: DE
Inventors: Naoki Watanabe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-03-23
Filing date: 1990-03-14
Publication date: 1990-09-27
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPH02250724A; DE4008576C2; US5043551A; CH681789A5

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bearbeitungsverfahren von Werkstücken zum Herstellen einer verjüngten oder schrägen Oberfläche auf einem Werkstück, indem ein als Elektrode für elektrische Entladungen dienender Draht verwendet wird, welcher in einem geneigten Zustand relativ zu einer Bezugsoberfläche des Werkstückes gehalten wird.

Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird nachstehend mit Bezug auf Fig. 10 bis 14 eine herkömmliche elektrische Entladevorrichtung für Schneidvorgänge mittels eines Drahtes beschrieben werden.

Fig. 10 ist eine schematische, perspektivische Ansicht der Vorrichtung in einem auseinandergenommenen Zustand. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen als Elektrode für einen Schneidvorgang dienenden Draht, das Bezugszeichen 2 eine obere Drahtführung zum Führen der Bewegung des Drahtes 1, das Bezugszeichen 3 eine Antriebseinheit zum Bewegen der oberen Drahtführung 2 in einer U-Richtung, das Bezugszeichen 4 eine weitere Antriebseinheit zum Bewegen der oberen Drahtführung in einer V-Richtung, das Bezugszeichen 5 eine untere Drahtführung zum Führen der Bewegung des Drahtes 1, das Bezugszeichen 6 eine Drahtabwickelrolle, das Bezugszeichen 7 eine Drahtzuführwalze, das Bezugszeichen 8 eine Drahtaufwickelrolle, das Bezugszeichen 9 eine Drahtwindungsführungsscheibe, das Bezugszeichen 10 ein Werkstück, das in einem Raum zwischen der oberen Drahtführung 2 und der unteren Drahtführung 5 gehalten wird, das Bezugszeichen 11 einen beweglichen Tisch, auf dem das Werkstück 10 fest angebracht ist, das Bezugszeichen 12 eine Antriebseinheit zum Antreiben des beweglichen Tisches 11 in einer X-Koordinatenrichtung und das Bezugszeichen 13 eine weitere Antriebseinheit zum Antreiben des beweglichen Tisches 11 in einer Y-Koordinatenrichtung.

Fig. 11 und 12 zeigen beispielhaft ein Werkstück, an dem zwecks Erstellens einer Verjüngung eine maschinelle Bearbeitung durch den Betrieb der vorstehend beschriebenen elektrischen Entladevorrichtung vorgenommen wurde. Fig. 11 zeigt einen Fall, in dem die maschinelle Bearbeitung zwecks Erstellens einer Verjüngung an einem abgestumpften, konischen Werkstück 10 ausgeführt wurde, und Fig. 12 zeigt einen Fall, in dem die maschinelle Bearbeitung zwecks Erstellens einer Verjüngung an einem Werkstück 10 ausgeführt wurde, das sowohl auf seiner oberen als auch auf seiner unteren Fläche den gleichen Eckenradius hat. Nebenbei sei bemerkt, daß Fig. 11(a) und Fig. 12(a) Draufsichten auf das Werkstück 10, Fig. 11(b) und Fig. 12(b) Stirnansichten des Werkstücks 10 und Fig. 11(c) und Fig. 12(c) jeweils perspektivische Ansichten des Werkstücks 10 sind.

Fig. 13 ist eine Fragmentansicht des Werkstücks 10 im Schnitt, gesehen während der maschinellen Bearbeitung zum Erstellen einer Verjüngung. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen t eine Dicke des Werkstücks 10, das Bezugszeichen R _i einen Neigungswinkel des Drahtes 1 relativ zu einer vertikalen Ebene (d. h. einen Drahtneigungswinkel) und das Bezugszeichen t _i eine Entfernung des Bereiches der maschinellen Bearbeitung zwischen der oberen Fläche 10 a und der unteren Fläche 10 b des Werkstücks 10, gesehen in horizontaler Richtung. Die Entfernung t _i stellt eine Größe dar, die vom Drahtneigungswinkel R _i und der Dicke t des Werkstücks 10 bestimmt wird, d. h. den Betrag an Versetzung der Verjüngung.

Fig. 14 ist eine erläuternde Draufsicht auf eine Bearbeitungsspur, die durch ein herkömmliches Verfahren zum Ausführen eines maschinellen Bearbeitungsvorgangs zum Erstellen einer Verjüngung auf dem Werkstück 10 geschaffen wird, das sowohl auf seiner oberen als auch auf seiner unteren Fläche den gleichen Eckenradius hat. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 20 ein erstes gerades Segment, das Bezugszeichen 21 ein kreisbogenförmiges Segment, das sich tangential zum ersten geraden Segment 20 erstreckt, und das Bezugszeichen 22 ein zweites gerades Segment, das sich auf eine gleiche tangentiale Art und Weise zum Ecksegment 21 erstreckt. Die Bezugszeichen l₁, c₁ und l₂ bezeichnen eine erste gerade Spur, eine kreisbogenförmige Spur und eine zweite gerade Spur auf der unteren Fläche 10 b des Werkstücks 10 und die Bezugszeichen l₃, c₂ und l₄ eine erste gerade Spur, eine kreisbogenförmige Spur und eine zweite gerade Spur auf der oberen Fläche 10 a des Werkstücks 10. Die Bezugszeichen O₁ und O₂ bezeichnen mittlere Punkte der kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂. Das Bezugszeichen r bezeichnet einen Radius jeder einzelnen der kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂ auf der oberen und der unteren Fläche des Werkstücks 10. Der Radius r der unteren kreisbogenförmigen Spur c₁ ist gleich dem der oberen kreisbogenförmigen Spur c₂. Das Bezugszeichen t₁ bezeichnet einen Betrag an Versetzung der Verjüngung am ersten geraden Segment 20 und das Bezugszeichen t₂ einen Betrag an Verjüngungsversetzung am zweiten geraden Segment 22. Beide Größen t₁ und t₂ werden durch die folgenden Gleichungen dargestellt:

t₁ = t × tan R₁,
t₂ = t × tan R₁,

in denen t eine Dicke des Werkstücks ist und R₁ und R₂ Drahtneigungswinkel am ersten und am zweiten geraden Segment sind.

Des weiteren bezeichnet das Bezugszeichen g₁ eine maschinell herausgearbeitete Nut, die auf der unteren Fläche 10 b des Werkstücks 10 erscheint, nachdem der Draht 1 angewandt worden ist, und das Bezugszeichen g₂ bezeichnet eine weitere maschinell herausgearbeitete Nut, die auf der oberen Fläche 10 a des Werkstücks 10 erscheint, nachdem der Draht 1 angewandt worden ist.

Als nächstes wird die Arbeitsweise der Vorrichtung beschrieben:

Es ist wohl bekannt, daß eine Bearbeitung mittels Schneidvorgänge mit einem Draht über elektrische Entladung so ausgeführt wird, daß ein Werkstück 10 relativ zu einem Draht 1 verschoben wird, indem Antriebseinheiten 12 und 13 zum Antreiben des beweglichen Tisches 11 betätigt werden, und daß ein Produkt mit einer gewünschten Kontur aus dem Werkstück 10 ausgeschnitten wird. Zusätzlich zu dem vorerwähnten, eine elektrische Entladung mit einbeziehenden, maschinellen Bearbeitungsvorgang gibt es ein bekanntes Erstellen einer Verjüngung auf einem Werkstück 10, um eine sich schräg erstreckende Oberfläche zu schaffen, indem die elektrische Entladevorrichtung mit synchronem Zusammenwirken der Antriebseinheiten 12 und 13 mit den Antriebseinheiten 3 und 4 zum Bewegen der Drahtführung 2 betrieben wird. Ein bisher bekanntes Verfahren zum maschinellen Erstellen einer Verjüngung ist typischerweise in Fig. 11 und 12 veranschaulicht. Fig. 11 zeigt die maschinelle Erstellung einer Verjüngung auf einem kegelstumpfförmigen Produkt, und Fig. 12 zeigt eine maschinelle Erstellung einer Verjüngung, die der in Fig. 11 ähnlich ist mit der Ausnahme, daß vier kreisbogenförmige Segmente mit demselben Radius bei der Verjüngung maschinell erstellt sind. Insbesondere sollte die maschinelle Bearbeitung zum Zwecke einer Verjüngung, die in Fig. 12 veranschaulicht ist, auf dem kreisbogenförmigen Segment mit der gleichen maschinellen Bearbeitungsgeschwindigkeit sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Fläche des Werkstücks 10 um den gleichen Betrag innerhalb der gleichen Zeitperiode sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Fläche des Werkstücks ausgeführt werden. Dadurch wird die Breite der maschinell herausgearbeiteten Nut entlang der Randlinie der oberen Fläche des Werkstücks gleich der der unteren Fläche desselben. Daher ist das in Fig. 12 veranschaulichte Verfahren für die Ausführung eines maschinellen Bearbeitungsvorgangs zu einem genauen Verjüngungswinkel wesentlich.

Das in Fig. 12 veranschaulichte Verfahren wird nachstehend mit Bezug auf Fig. 14 ausführlicher beschrieben:

Wie in der JP-PS 49 053 aus 1986 offenbart ist, werden zum Schaffen einer kreisbogenförmigen Kontur auf einer oberen Fläche 10 a eines Werkstücks 10, die einem kreisbogenförmigen Segment 21 entspricht, von dem sich ein erstes gerades Segment 20 und ein zweites gerades Segment 22 auf einer unteren Fläche 10 b des Werkstücks 10 aus erstreckt, eine erste gerade Spur l₃ und eine zweite gerade Spur l₄ auf der oberen Fläche 10 a des Werkstücks 10, die im Abstand von der ersten geraden Spur l₁ und der zweiten geraden Spur l₂ auf der unteren Fläche 10 b des Werkstücks 10 um Verjüngungsversetzungsgrößen t₁ und t₂ angeordnet sind, zunächst abgeleitet, und anschließend wird eine kreisbogenförmige Spur c₂, welche sich tangential zur ersten geraden Spur l₃ und zur zweiten geraden Spur l₄ auf der oberen Fläche 10 a des Werkstücks 10 erstreckt, abgeleitet. Damit es den Ausgangspunkten A₁ und A₂ des Kreisbogens der kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂ gestattet wird, den Endpunkten B₁ und B₂ des Kreisbogens derselben auf der oberen Fläche 10 a und der unteren Fläche 10 b des Werkstücks 10 zu entsprechen, wird der Drahtneigungswinkel während eines maschinellen Bearbeitungsvorgangs entlang des ersten geraden Segments 20 graduell variiert, bis der Draht 1 die Ausgangspunkte A₁ und A₂ des Kreisbogens der kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂ gleichzeitig erreicht. Sobald der Draht 1 die Ausgangspunkte A₁ und A₂ des Kreisbogens erreicht hat, wird das kreisbogenförmige Segment 21 entlang der kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂ (die jeweils den gleichen Radius haben) zum Zwecke einer Verjüngung maschinell bearbeitet, bis der Draht 1 gleichzeitig die Endpunkte B₁ und B₂ des Kreisbogens der kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂ erreicht, während der Drahtneigungswinkel konstant gehalten wird. Danach wird das zweite gerade Segment 22 zum Zwecke einer Verjüngung maschinell bearbeitet, ausgehend von den Endpunkten B₁ und B₂ des Kreisbogens, während der Neigungswinkel des Drahtes graduell variiert wird. Eine solche maschinelle Bearbeitung zum Zwecke einer Verjüngung bewirkt, daß die Spuren, welche von der maschinellen Kreisbogenbearbeitung auf der oberen Fläche 10 a und der unteren Fläche 10 b des Werkstücks 10 abgeleitet werden, den gleichen Radius haben. Daher wird ein maschineller Bearbeitungsvorgang zum Zwecke einer Verjüngung mit einer konstanten Geschwindigkeit auf der oberen Fläche 10 a und auf der unteren Fläche 10 b des Werkstücks 10 ohne jede Veränderung in der Nutenbreite ausgeführt. Folglich kann die maschinelle Bearbeitung zum Zwecke einer Verjüngung mit dem gleichen Radius auf der oberen Fläche und der unteren Fläche des Werkstücks mit einem hohen Genauigkeitsgrad bewerkstelligt werden.

Das Verfahren der maschinellen Bearbeitung zum Zwecke einer Verjüngung zu dem gleichen Radius auf der oberen Fläche und der unteren Fläche des Werkstücks, wie es bei der bekannten Erfindung offenbart ist, läßt sich jedoch nur auf einen Fall anwenden, in dem ein kreisbogenförmiges Segment, das zwischen zwei geraden Segmenten liegt, tangential zu beiden geraden konturiert wird (d. h. auf einen Fall, in dem zwei gerade Segmente sich tangential zu einem Kreisbogen erstrecken). Daher kann ein maschineller Bearbeitungsvorgang nur ausgeführt werden, nachdem Stellen, an denen die geraden Segmente das kreisbogenförmige Segment erreichen, sowie ein Radius des kreisbogenförmigen Segments festgelegt sind.

In der Praxis muß jedoch ein maschineller Bearbeitungsvorgang zum Herstellen einer Schräge der Verjüngung nicht nur in einem Fall ausgeführt werden, wie er vorstehend beschrieben ist, sondern auch im Falle einer konvexen, kreisförmigen Kontur oder einer konkaven, kreisförmigen Kontur, d. h. einer kreisbogenförmigen Kontur ohne tangentiales Verbindungsteil, oder bei einer Kontur mit tangentialen Verbindungsteilen, aber einschließlich zweier paralleler, gerader Segmente, zwischen denen ein kreisbogenförmiges Segment liegt, für das die maschinelle Bearbeitung in entgegengesetzten Richtungen durchgeführt werden sollte. In einem solchen Fall können mit der herkömmlichen maschinellen Bearbeitungstechnik, die bei der bekannten Erfindung offenbart ist, Verbindungsteile zwischen den geraden Segmenten und dem kreisbogenförmigen Segment oder ein mittlerer Punkt des kreisbogenförmigen Segments nicht definitiv bestimmt werden. Aus diesem Grund muß von einem anderen komplizierten Verfahren zur maschinellen Bearbeitung zum Zwecke einer Verjüngung Gebrauch gemacht werden, um ein kreisbogenförmiges Segment zum Zwecke einer Verjüngung maschinell zu bearbeiten, das den gleichen Radius auf der oberen und der unteren Fläche eines Werkstücks hat, aber kein tangentiales Verbindungsteil einschließt.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehend dargelegten Vorgeschichte gemacht, und ihre Aufgabe liegt darin, ein Bearbeitungsverfahren mittels Schneidvorgängen mit Drähten über elektrische Entladungen vorzusehen, das sicherstellt, daß die maschinelle Bearbeitung zum Zwecke einer Verjüngung mit dem gleichen Radius auf der oberen und der unteren Fläche eines Werkstücks nicht nur für eine übliche kreisbogenförmige Kontur, sondern auch für eine Kontur mit tangentialen Verbindungsteilen bewerkstelligt werden kann, die zwei parallele, gerade Segmente und ein zwischen ihnen liegendes, verjüngtes, kreisbogenförmiges Segment einschließen.

Zur Lösung der vorerwähnten Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks vor, bei dem mittels eines Drahtes durch elektrische Entladung Schneidvorgänge durchgeführt werden, um einen Abschnitt mit einer vorbestimmten Verjüngung oder Schräge maschinell zu erstellen, wobei ein solcher Abschnitt ein erstes gerades Segment, ein zweites gerades Segment, das sich parallel zum ersten geraden Segment erstreckt, und ein kreisbogenförmiges Segment umfaßt, welches zwischen dem ersten und dem zweiten geraden Segment liegt und auf der oberen und der unteren Fläche den gleichen Radius hat, und bei dem die zugehörige Vorrichtung die Schritte einschließt: Ableiten eines Vektors, der für eine Positionsbeziehung unter einer Anzahl von entsprechenden Punkten auf zwei Bearbeitungsspuren repräsentativ ist, die jeweils von einer ersten geraden Spur, einer kreisbogenförmigen Spur und einer zweiten geraden Spur definiert werden, indem der Abschnitt derart bearbeitet wird, daß die obere und die untere Fläche des Werkstücks geschnitten werden; Bestimmen eines Ausgangspunktes und eines Endpunktes der kreisbogenförmigen Spur auf einer der Bearbeitungsspuren, indem ein Ausgangspunkt und ein Endpunkt der kreisbogenförmigen Spur auf der anderen Bearbeitungsspur um eine Größe des Vektors verschoben werden; Bestimmen der anderen Bearbeitungsspur, basierend auf einer der Bearbeitungsspuren, die auf die vorstehend beschriebene Weise bestimmt wurde, und maschinelles Erstellen des Abschnitts, während ein als Elektrode dienender Draht entlang beider Bearbeitungsspuren bewegt wird.

In einem Fall, in dem das zwischen dem ersten und dem zweiten parallelen, geraden Segment liegende kreisbogenförmige Segment bearbeitet wird, während der Draht in einem geneigten Zustand relativ zu einer Bezugsoberfläche des Werkstücks gehalten wird, wird die kreisbogenförmige Spur auf der oberen Fläche oder der unteren Fläche des Werkstücks ggf. zur anderen in einer Parallelbeziehung um einen Vektor verschoben, der lotrecht zu den geraden Spuren verläuft, die vor und hinter der kreisbogenförmigen Spur liegen, und dessen Skalargröße von einem Drahtneigungswinkel und der Dicke des Werkstücks bestimmt wird.

Des weiteren wird in einem Fall, in dem das kreisbogenförmige Segment, das zwischen dem ersten und dem zweiten parallelen, geraden Segment liegt, derart bearbeitet wird, daß eine Richtung, in der das erste gerade Segment bearbeitet wird, parallel zu einer Richtung verläuft, in der das zweite gerade Segment bearbeitet wird, wobei jedoch die erstere der letzteren entgegengesetzt ist, die kreisbogenförmige Spur auf der oberen Fläche oder der unteren Fläche des Werkstücks ggf. zur anderen in einer Parallelbeziehung um einen Vektor verschoben, der parallel zu den geraden Spuren verläuft, die vor und hinter der kreisbogenförmigen Spur liegen, und dessen Skalargröße gleich dem Betrag an Verjüngungsversetzung ist. Die betreffenden Spuren auf der oberen und der unteren Fläche des Werkstücks werden bestimmt, indem ein Ausgangspunkt und ein Endpunkt der kreisbogenförmigen Spur auf der oberen Fläche des Werkstücks denen auf der unteren Fläche des Werkstücks entsprechen. Das erste gerade Segment, das kreisbogenförmige Segment und das zweite gerade Segment werden entlang der auf diese Weise bestimmten Bearbeitungsspuren sukzessive maschinell bearbeitet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können ein Kreisbogenöffnungswinkel und ein Kreisbogenausgangswinkel der kreisbogenförmigen Spur auf der oberen und der unteren Fläche eines Werkstücks egalisiert werden, indem die kreisbogenförmige Spur auf der oberen oder der unteren Fläche des Werkstücks in einer Parallelbeziehung um den Vektor verschoben wird, der lotrecht zu den geraden Spuren verläuft, welche vor und hinter den kreisbogenförmigen Spuren liegen, und eine Skalargröße des Vektors ist gleich einem Betrag an Verjüngungsversetzung. Es können aber auch ein Kreisbogenöffnungswinkel und ein Kreisbogenausgangswinkel der kreisbogenförmigen Spur auf der oberen und der unteren Fläche des Werkstücks auf der oberen und unteren Fläche egalisiert werden, indem das kreisbogenförmige Segment auf der oberen oder der unteren Fläche in einer Parallelbeziehung um einen Vektor verschoben wird, der parallel zu den geraden Spuren verläuft, und die Skalargröße des Vektors ist gleich einem Betrag an Verjüngungsversetzung

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung können eine Bearbeitungsspur, die eine kreisbogenförmige Spur einschließt, welche zwischen zwei parallelen, geraden Spuren liegt, sowie eine Bearbeitungsspur, die zwei parallele gerade Spuren, welche in entgegengesetzten Richtungen bearbeitet werden können, und eine kreisbogenförmige Spur einschließt, die zwischen den beiden parallelen geraden Spuren liegt und zum Zwecke einer Verjüngung maschinell bearbeitet werden kann, bearbeitet werden. Die Bewegung des als Elektrode dienenden Drahtes wird derart geführt, daß er an einer Anzahl von entsprechenden Punkten auf den Bearbeitungsspuren auf der oberen und der unteren Fläche des Werkstücks gleichzeitig vorüberläuft.

Andere Zwecke, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich ohne weiteres dem Studium der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung entnehmen.

Die vorliegende Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 eine erläuternde Ansicht von Bearbeitungsspuren für ein Produkt mit einem konvexen, kreisbogenförmigen Segment, das durch ein elektrisches Entladeverfahren der Drahtschnitt-Art gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung geschaffen wurde;

Fig. 2 eine schematische Ansicht von Figurenelementen, die aus den Bearbeitungsspuren extrahiert worden sind, um das konvexe, kreisbogenförmige Segment durch das Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu schaffen;

Fig. 3(a), (b) und (c) aus drei Blickwinkeln betrachtete Ansichten des Werkstücks nach Beendigung eines maschinellen Bearbeitungsvorgangs für das konvexe, kreisbogenförmige Segment durch das Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine erläuternde Ansicht von Bearbeitungsspuren für ein Produkt mit einem konkaven, kreisbogenförmigen Segment, das durch das Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung geschaffen wurde;

Fig. 5 eine schematische Ansicht von Figurenelementen, die aus den Bearbeitungsspuren extrahiert worden sind, um das konkave, kreisbogenförmige Segment durch das Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu schaffen;

Fig. 6(a), (b) und (c) aus drei Blickwinkeln betrachtete Ansichten des Werkstücks nach Beendigung eines maschinellen Bearbeitungsvorgangs für das konkave, kreisbogenförmige Segment durch das Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine erläuternde Ansicht von Bearbeitungsspuren für ein weiteres Werkstück mit einem konvexen, kreisbogenförmigen Segment, das durch das Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung geschaffen wurde;

Fig. 8 eine schematische Ansicht von Figurenelementen, die aus den Bearbeitungsspuren extrahiert worden sind, um ein weiteres konkaves, kreisbogenförmiges Segment durch das Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu schaffen;

Fig. 9(a), (b) und (c) aus drei Blickwinkeln betrachtete Ansichten des Werkstücks nach Beendigung eines maschinellen Bearbeitungsvorgangs zum Schaffen eines weiteren konvexen, kreisbogenförmigen Segments durch das Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine schematische, perspektivische Ansicht einer herkömmlichen elektrischen Entladevorrichtung der Drahtschnitt-Art in einem auseinandergenommenen Zustand;

Fig. 11(a), (b) und (c) aus drei Blickwinkeln betrachtete Ansichten des Werkstücks nach Beendigung eines maschinellen Bearbeitungsvorgangs zum Erstellen einer Verjüngung für eine kegelstumpfförmige Konfiguration durch ein herkömmliches elektrisches Entladeverfahren;

Fig. 12(a), (b) und (c) aus drei Blickwinkeln betrachtete Ansichten eines weiteren Werkstücks nach Beendigung eines maschinellen Bearbeitungsvorgangs zum Erstellen einer Verjüngung für eine kegelstumpfförmige Konfiguration mit dem gleichen Eckenradius auf der oberen und der unteren Fläche durch das herkömmliche elektrische Entladeverfahren;

Fig. 13 eine Fragmentansicht des Werkstücks im Schnitt während eines maschinellen Bearbeitungsvorgangs zum Erstellen einer Verjüngung und

Fig. 14 eine erläuternde Ansicht von Bearbeitungsspuren eines maschinellen Bearbeitungsvorgangs zum Erstellen einer Verjüngung für eine kegelstumpfförmige Konfiguration mit dem gleichen Eckenradius auf der oberen und der unteren Fläche durch das herkömmliche elektrische Entladeverfahren.

Die vorliegende Erfindung wird jetzt im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel derselben veranschaulicht.

Fig. 1 ist eine erläuternde Ansicht von Bearbeitungsspuren, die durch ein Bearbeitungsverfahren über Schneidvorgänge mit Hilfe von Drähten durch Entladung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung geschaffen werden. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, schließt jede Bearbeitungsspur zwei gerade Segmente und ein zwischen ihnen liegendes, kreisbogenförmiges Segment ein.

In der Zeichnung bezeichnen das Bezugszeichen 20 ein erstes gerades Segment, das Bezugszeichen 21 ein kreisbogenförmiges Segment und das Bezugszeichen 22 ein zweites gerades Segment. Die Bezugszeichen l₁ bis l₄, c₁, c₂, g₁, g₂, O₁, O₂ und r bezeichnen dieselben Bestandteile wie in Fig. 14. Das Bezugszeichen t _i bezeichnet einen Betrag an Verjüngungsversetzung. Das erste gerade Segment 20 und das zweite gerade Segment 22 haben jeweils den gleichen Betrag an Verjüngungsversetzung.

Das Bezugszeichen A₁ bezeichnet einen Endpunkt der ersten geraden Spur l₁ auf der unteren Fläche 10 b eines Werkstücks 10 (oder einen Ausgangspunkt der kreisbogenförmigen Spur c₁) und das Bezugszeichen B₁ einen Endpunkt der kreisbogenförmigen Spur c₁ (oder einen Ausgangspunkt der zweiten geraden Spur l₂). Zusätzlich bezeichnen das Bezugszeichen A₂ einen Endpunkt der ersten geraden Spur l₃ auf der oberen Fläche 10 a des Werkstücks 10 (oder einen Ausgangspunkt der kreisbogenförmigen Spur C₂) und das Bezugszeichen B₂ einen Endpunkt der kreisbogenförmigen Spur c₂ (einen Ausgangspunkt der zweiten geraden Spur l₄).

Fig. 2 ist eine von der Fig. 1 her abgeleitete, erläuternde Ansicht von Konturelementen, welche zum Errechnen einer Bearbeitungsspur erforderlich sind. In der Zeichnung bezeichnen das Bezugszeichen α einen Ausgangswinkel jeder einzelnen der kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂ auf der oberen und der unteren Fläche 10 a und 10 b des Werkstücks 10 und das Bezugszeichen β einen Öffnungswinkel jeder einzelnen der kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂. Der Öffnungswinkel β hat den gleichen Wert für die kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂. Die Bezugszeichen X₁ und X₂ stellen jeweils eine X-Koordinatenrichtung dar in der Annahme, daß die Zeichnung eine Draufsicht zeigt, die für ein X-Y-Koordinatensystem repräsentativ ist. Die X-Koordinatenrichtungen X₁ und X₂ liefern jeweils eine Bezugslinie für den Ausgangswinkel α. Die weiteren Bezugszeichen sind die gleichen wie in Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine dreidimensionale Konfiguration des maschinell bearbeiteten Werkstücks in Fig. 1 aus drei Blickwinkeln.

Fig. 4 veranschaulicht einen Fall, in dem die erste gerade Spur l₁ und die zweite gerade Spur l₂ sich parallel zueinander erstrecken und in einer gemeinsamen Ebene liegen. Die Bezugszeichen sind auch hier dieselben wie in Fig. 1. Fig. 5 und 6 sind erläuternde Ansichten, die ein maschinell bearbeitetes Werkstück in Fig. 4 zeigen und denen in Fig. 2 und Fig. 3 entsprechen.

Fig. 7, Fig. 8 und Fig. 9 veranschaulichen einen Fall, in dem ein Werkstück maschinell zu einer Kontur bearbeitet wird, die zwei parallele, gerade Segmente und ein zwischen ihnen liegendes, verjüngtes, kreisbogenförmiges Segment einschließt. Die Zeichnung entspricht hier der der Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3, und die Bezugszeichen sind die gleichen wie in Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3.

In Fig. 7 und Fig. 8 bezeichnen das Bezugszeichen t _j ein Maß an Verjüngungsversetzung am kreisbogenförmigen Segment und das Bezugszeichen V _q einen Vektor, dessen Richtung der des Vektors von beiden geraden Spuren l₁ und l₂ entspricht und dessen Skalargröße durch t _j dargestellt wird.

Als nächstes werden Arbeitsvorgänge beschrieben, die vom Verfahren der vorliegenden Erfindung auszuführen sind:

Wenn das erste gerade Segment 20 zum Zwecke einer Verjüngung maschinell bearbeitet werden soll, wird der Draht 1 geneigt und dann entlang der ersten geraden Spur l₁ und l₂ verschoben. Eine solche Verschiebung gestattet es dem Draht 1, den Endpunkt A₁ der ersten geraden Spur l₁ auf der unteren Fläche des Werkstücks und den Endpunkt A₂ der ersten geraden Spur l₃ auf der oberen Fläche des Werkstücks gleichzeitig zu erreichen, während ein Neigungswinkel des Drahtes 1 graduell variiert wird. Nachdem der Draht 1 die Endpunkte A₁ und A₂ erreicht hat, wird das kreisbogenförmige Segment 21 zum Zwecke einer Verjüngung maschinell bearbeitet, indem der Draht 1 verschoben wird, bis er die Endpunkte B₁ und B₂ der kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂ erreicht. Während der maschinellen Bearbeitung des kreisbogenförmigen Segments 21 zum Erstellen einer Verjüngung wird der Neigungswinkel des Drahtes 1 konstant gehalten, d. h. die Antriebseinheiten 3 und 4 zum Verschieben der oberen Drahtführung 2 in die U- und in die V-Richtung, wie sie in Fig. 10 gezeigt sind, werden nicht betätigt, sondern es werden die Antriebseinheiten 12 und 13 zum Verschieben des Tisches 11 in die X-Koordinatenrichtung und in die Y-Koordinatenrichtung betätigt. Danach wird das zweite gerade Segment 22 zum Zwecke einer Verjüngung maschinell bearbeitet, indem der Draht 1 entlang der zweiten geraden Spuren l₂ und l₄, d. h. der Bearbeitungsspuren für das zweite gerade Segment 22, bei gleichzeitigem Variieren des Neigungswinkels des Drahtes 1 verschoben wird. Hier müßten jetzt, um die maschinelle Bearbeitung zum Zwecke einer Verjüngung wie vorstehend beschrieben durchführen zu können, die jeweiligen Stellen der Punkte A₂, B₂ und O₂ auf der oberen Fläche des Werkstücks festgelegt werden. Wie diese Punkte festgelegt werden, soll die nachstehende Beschreibung zeigen:

Wenn eine Kontur abgeleitet werden soll, die zwei parallele, gerade Segmente und ein zwischen ihnen liegendes, kreisbogenförmiges Segment einschließt, wird zuerst ein Vektor V _p abgeleitet, der lotrecht zu den Bearbeitungsspuren l₁ und l₂ auf der unteren Fläche des Werkstücks ausgerichtet ist und dessen Skalargröße durch die Verjüngungsversetzung t _i dargestellt wird. Anschließend können die Punkte A₂, B₂ und O₂ durch Verwendung des Vektors V _p an Stellen abgeleitet werden, die von den Punkten A₁, B₁ und O₁ weg parallel zum Vektor V _p um eine Entfernung beabstandet sind, welche der Skalargröße des letzteren gleichwertig ist. Sobald die Punkte A₂, B₂ und O₂ auf der Bearbeitungsspur auf der oberen Fläche des Werkstücks auf die vorstehend beschriebene Art und Weise abgeleitet worden sind, ergibt es sich, daß die kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂ jeweils den gleichen Radius auf der oberen und der unteren Fläche des Werkstücks besitzen, und außerdem haben der Kreisbogen-Ausgangswinkel a und der Kreisbogen-Öffnungswinkel β jeweils die gleiche Größe auf der oberen und der unteren Fläche des Werkstücks.

In einem Fall, in dem nur das kreisbogenförmige Segment, das zwischen den beiden parallelen, geraden Segmenten liegt, durch maschinelle Bearbeitung in eine verjüngte Konfiguration gebracht werden soll, wird ein Vektor V _q gegen den Vektor V _p ausgetauscht, so daß der Ausgangspunkt A₂ und der Endpunkt B₂ einer kreisbogenförmigen Spur und der Mittelpunkt O₂ eines Kreisbogens auf der oberen Fläche des Werkstücks abgeleitet werden. Daraus ergibt sich, daß die kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂ auf der oberen und der unteren Fläche des Werkstücks jeweils den gleichen Radius haben, und außerdem haben der Kreisbogen-Ausgangswinkel α und der Kreisbogen-Öffnungswinkel β jeweils die gleiche Größe auf der oberen und der unteren Fläche des Werkstücks. Warum gerade ein solches Ergebnis abgeleitet wird, wird nachstehend ausführlicher beschrieben:

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, entsprechen ein Vektor und ein Vektor dem Vektor V _p, wodurch ein Rechteck A₁A₂O₁O₂ ein Parallelogramm wird. Folglich werden ein Vektor und ein Vektor jeweils der gleiche Vektor. Auf ähnliche Weise wird ein Rechteck B₁B₂O₁O₂ ein Parallelogramm, und dadurch werden ein Vektor und ein Vektor jeweils der gleiche Vektor. Dementsprechend sind die Kreisbogen-Ausgangswinkel α für die kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂ auf der oberen und der unteren Fläche des Werkstücks gleich, und die Kreisbogen-Öffnungswinkel β für die kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂ sind auf der oberen und der unteren Fläche des Werkstücks ebenfalls gleich. Hinzu kommt, daß die obere Drahtführung 2, welche oberhalb der oberen Fläche des Werkstücks liegt, und die untere Drahtführung 5, welche unterhalb der unteren Fläche des Werkstücks liegt, eine kreisbogenförmige Verschiebungsspur beschreiben, die mit den kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂ vollkommen identisch ist.

Ein weiterer Fall, in dem lediglich das kreisbogenförmige Segment, welches zwischen zwei parallelen, geraden Segmenten liegt, durch maschinelle Bearbeitung in eine verjüngte Konfiguration gebracht wird, wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben.

Wie aus einem Vergleich von Fig. 8 mit Fig. 2 ersichtlich wird, sind die Elemente mit denen in Fig. 2 identisch mit der Ausnahme, daß ein Vektor V _q gegen den Vektor V _p in Fig. 2 ausgetauscht ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die kreisbogenförmigen Spuren c₁ und c₂ auf der oberen und der unteren Fläche des Werkstücks gleich mit dem Ergebnis, daß die maschinelle Bearbeitung zum Zwecke einer Verjüngung, wie sie in Fig. 3, Fig. 6 und Fig. 9 veranschaulicht ist, mit dem gleichen Radius auf der oberen und der unteren Fläche eines Werkstücks durchgeführt werden kann.

Die vorliegende Erfindung ist vorstehend in bezug auf einen Fall beschrieben worden, in dem die kreisbogenförmigen Spuren auf der oberen und der unteren Fläche eines Werkstücks gleich sind. Jedoch können selbstverständlich die gleichen vorerwähnten vorteilhaften Wirkungen sogar dann erhalten werden, wenn eine beliebige Entfernung zwischen der oberen Drahtführung 2 und der unteren Drahtführung 5 gegen die Entfernung zwischen der oberen und der unteren Fläche eines Werkstücks ausgetauscht wird.

Des weiteren ist die vorliegende Erfindung vorstehend mit Bezug auf einen Fall beschrieben worden, in dem die untere Fläche 10 b des Werkstücks als Bezugsfläche für die maschinelle Bearbeitung zum Zwecke einer Verjüngung dient. Es versteht sich natürlich von selbst, daß die obere Fläche 10 a des Werkstücks ebenfalls als Bezugsfläche verwendet werden kann.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres ersichtlich wird, die gemäß der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf einen Fall abgefaßt wurde, in dem ein kreisbogenförmiges Segment, das zwischen zwei parallelen, geraden Segmenten liegt, aber sich nicht tangential zu ihnen erstreckt, maschinell bearbeitet werden soll, oder auf einen Fall, in dem es um ein kreisbogenförmiges Segment geht, das zwischen zwei parallelen, geraden Segmenten liegt und entlang derselben in entgegengesetzten Richtungen maschinell bearbeitet werden sollte, können Verbindungspunkte zwischen einer Bearbeitungsspur und einer kreisbogenförmigen Spur sowie ein mittlerer Punkt der kreisbogenförmigen Spur auf der oberen oder der unteren Fläche eines Werkstücks definitiv festgelegt werden, indem von einem Vektor Gebrauch gemacht wird, der sich lotrecht zu beiden geraden Segmenten oder parallel zu ihnen erstreckt, unter der Bedingung, daß die obere oder die untere Fläche des Werkstücks um den gleichen Betrag an Verjüngungsversetzung verschoben wird. Folglich kann eine maschinelle Bearbeitungsgeschwindigkeit entlang der kreisbogenförmigen Spur konstant gehalten werden, wodurch die maschinelle Bearbeitung zum Zwecke einer Verjüngung mit dem gleichen Radius an der oberen und der unteren Fläche eines Werkstücks mit einem hohen Genauigkeitsgrad einfach ausgeführt werden kann.

Während die vorliegende Erfindung vorstehend mit Bezug auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel derselben beschrieben worden ist, dürfte es sich natürlich von selbst verstehen, daß sie darauf nicht beschränkt werden sollte, sondern daß verschiedene Auswechselungen oder Abänderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die angefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstückes, bei dem mittels eines Drahtes durch elektrische Entladung Schneidvorgänge durchgeführt werden, um einen Abschnitt mit einer vorbestimmten Verjüngung oder Schräge maschinell zu erstellen, wobei dieser Abschnitt ein erstes gerades Segment, ein zweites gerades Segment, das sich parallel zum ersten geraden Segment erstreckt, und ein kreisbogenförmiges Segment umfaßt, welches zwischen dem ersten und dem zweiten geraden Segment liegt und auf der oberen und der unteren Fläche des Werkstücks einen gleichen Radius hat, gekennzeichnet durch die Schritte:
Ableiten eines Vektors, der für eine Positionsbeziehung unter einer Anzahl von entsprechenden Punkten auf zwei Bearbeitungsspuren repräsentativ ist, die jeweils von einer ersten geraden Spur, einer kreisbogenförmigen Spur und einer zweiten geraden Spur definiert werden, wobei der maschinell zu erstellende Abschnitt die obere und die untere Fläche des Werkstücks zu schneidet;
Bestimmen eines Ausgangspunktes und eines Endpunktes der kreisbogenförmigen Spur auf einer der Bearbeitungsspuren, indem ein Ausgangspunkt und ein Endpunkt der kreisbogenförmigen Spur auf der anderen Bearbeitungsspur um diesen Vektor verschoben werden;
Bestimmen der anderen Bearbeitungsspur, basierend auf einer der Bearbeitungsspuren, die auf die vorstehend beschriebene Weise bestimmt wurde, und
Bearbeiten des Abschnitts, indem ein als Elektrode dienender Draht entlang beider Bearbeitungsspuren bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Skalargröße des Vektors gleich einem Betrag an Versetzung der Verjüngung ist, daß eine Richtung des Vektors lotrecht zur ersten geraden Spur und zur zweiten geraden Spur ausgerichtet ist im Fall, in dem die Richtung der Bearbeitung des ersten geraden Segments die gleiche ist wie die Richtung der Bearbeitung des zweiten geraden Segments und daß die Richtung des Vektors parallel zur ersten geraden Spur und zur zweiten geraden Spur parallel ausgerichtet ist im Fall, in dem die Richtung der Bearbeitung des ersten geraden Segments entgegengesetzt der Richtung der Bearbeitung des zweiten geraden Segments ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beziehung zwischen einem Betrag an Versetzung t _i der Verjüngung, einem Drahtneigungswinkel R _i und einer Werkstückdichte t durch die folgende Gleichung dargestellt wird: t _i = t × tan R _i.

4. Elektrisches Entladeverfahren der Drahtschnitt- Art zur Bearbeitung eines Abschnittes eines Werkstücks, das auf einem in zwei Richtungen in einer horizontalen Ebene bewegbaren Tisch angeordnet wird, der zwischen einer beweglichen oberen Drahtführung und einer beweglichen unteren Drahtführung liegt, wobei ein als Elektrode dienender Draht, welcher sich zwischen der oberen Drahtführung und der unteren Drahtführung erstreckt, verwendet wird, und wobei der zu bearbeitende Abschnitt eine vorbestimmte Verjüngung bzw. eine vorbestimmte Schräge hat und ein erstes gerades Segment, ein zweites gerades Segment, das sich parallel zum ersten geraden Segment erstreckt, und ein kreisbogenförmiges Segment umfaßt, welches zwischen dem ersten und dem zweiten geraden Segment liegt und auf der oberen und der unteren Fläche des Werkstücks einen gleichen Radius hat, gekennzeichnet durch die Schritte:
Ableiten eines Vektors, der für eine Positionsbeziehung zwischen einer Anzahl von entsprechenden Punkten auf zwei Bearbeitungsspuren repräsentativ ist, die jeweils von einer ersten geraden Spur, einer kreisbogenförmigen Spur und einer zweiten geraden Spur definiert werden, indem der Abschnitt derart bearbeitet wird, daß die obere und die untere Fläche des Werkstücks geschnitten wird, wobei der Vektor derart bemessen ist, daß eine Beziehung zwischen einem Betrag an Versetzung t _i der Verjüngung, einem Drahtneigungswinkel R _i und einer Werkstückdicke t durch eine Gleichung t _i = t × tan R _i dargestellt wird und die Skalargröße des Vektors gleich dem Betrag an Versetzung der Verjüngung ist, wobei eine Richtung des Vektors lotrecht zur ersten geraden Spur und zur zweiten geraden Spur ausgerichtet ist im Fall, in dem die Richtung der Bearbeitung des ersten geraden Segments die gleiche ist wie die Richtung der Bearbeitung des zweiten geraden Segments, und wobei eine Richtung des Vektors parallel zur ersten geraden Spur und zur zweiten geraden Spur parallel ausgerichtet ist im Fall, in dem die Richtung der Bearbeitung des ersten geraden Segments entgegengesetzt der Richtung der Bearbeitung des zweiten geraden Segments ist;
Bestimmen eines Ausgangspunktes und eines Endpunktes der kreisbogenförmigen Spur auf einer der Bearbeitungsspuren, indem ein Ausgangspunkt und ein Endpunkt der kreisbogenförmigen Spur auf der anderen Bearbeitungsspur um diesen Vektor verschoben werden;
Bestimmen der anderen Bearbeitungsspur, basierend auf einer der Bearbeitungsspuren, die auf die vorstehend beschriebene Weise bestimmt wurde, und
Bearbeiten des Abschnitts, indem der als Elektrode dienende Draht an den entsprechenden Punkten auf beiden Bearbeitungsspuren gleichzeitig vorbeigeführt wird.