DE4019971A1 - Drahtschneidemaschine mit elektrischer entladung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Draht­ schneidemaschine mit elektrischer Entladung und insbesondere auf eine Drahtschneidemaschine mit elektrischer Entladung der Sorte, bei der die Bearbeitung mit der elektrischen Entladung durchgeführt wird, wenn das Werkstück in einer Bearbeitungs­ flüssigkeit eingetaucht ist.

Es ist allgemein bekannt, daß eine herkömmliche Draht­ schneidemaschine mit elektrischer Entladung mit oberen und unteren Drahtführungsvorrichtungen ausgestattet ist, die je­ weils auf den freien Enden des oberen Arms und des unteren Arms, die in der vertikalen Richtung voneinander getrennt sind, gestützt werden. Jede der Drahtführungsvorrichtungen umfaßt einen Führungsbereich, der eine Drahtelektrode in der axialen Richtung führt und der die Drahtelektrode mit Elek­ trizität versorgt.

Jede der Drahtführungsvorrichtungen umfaßt außerdem ein Düse, um eine Bearbeitungsflüssigkeit in einen Bearbeitungs­ spalt zwischen einem Werkstück und der Drahtelektrode einzu­ führen.

Herkömmlich ist die Düse mit einer kreisförmigen Düsen­ öffnung mit geraden Seiten bei einem gleichen Durchmesser ausgebildet, so daß keine Schwingungen vom turbulenten Fluß der Bearbeitungsflüssigkeit auf die Drahtelektrode übertragen werden, wenn die Bearbeitungsflüssigkeit von der Düse bereit­ gestellt wird (wie zum Beispiel in der Japanischen Veröffent­ lichungsschrift Nr. 57-2 27 691 offengelegt). Diese Düse kann gut arbeiten, wenn die Bearbeitungsflüssigkeit mit einem re­ lativ niedrigen Druck (einige kg/cm²) von der Düse zugeführt wird.

In den letzten Jahren wird jedoch die Bearbeitungsflüs­ sigkeit unter einem hohen Druck (einige zehn kg/cm²) zuge­ führt. Unter einem derart hohen Druck entsteht leicht ein turbulenter Fluß, selbst mit der Düse nach dem Stand der Technik. Dies geschieht, da es nicht-kontinuierliche Punkte am offenen Ende der Düse gibt.

Da die Querschnittsform und die Querschnittsfläche nahe dem offenen Ende der Düse beim Stand der Technik gleichmäßig sind, entsteht ein beträchtlicher turbulenter Fluß hauptsäch­ lich an den nicht-kontinuierlichen Punkten, was eine unregel­ mäßige Zufuhr bewirkt.

Dies stellt ein Problem hinsichtlich einer Verbesserung der Prozeßgenauigkeit dar.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter entsprechender Berücksichtigung der Nachteile derartiger her­ kömmlicher Gerät, eine elektrische Entladungsdrahtschneidema­ schine zur Verfügung zu stellen, bei der die Bearbeitungs­ flüssigkeit mit einem laminaren Fluß in den Bearbeitungsspalt zwischen dem Werkstück und der Drahtelektrode eingeführt wird, so daß die Genauigkeit der Entladung verbessert wird.

Diese Aufgabe wird in der vorliegenden Erfindung gelöst durch das Bereitstellen einer Drahtschneidemaschine mit elek­ trischer Entladung, bei der die Querschnittsform der Düsen­ öffnung einer Düse, die Bearbeitungsflüssigkeit in einen Be­ arbeitungsspalt zwischen einem Werkstück und einer Drahtelek­ trode einführt, in einer Form geformt ist, die durch einen Kreisbogen, der sich um eine Mittellinie der Düsenöffnung dreht, um eine gekrümmte Oberfläche zu bilden, die allmählich von der Mittellinie zum freien Ende der Düsenöffnung zurück­ läuft, erzeugt wird.

Wenn die Bearbeitungsflüssigkeit von der Düse in den Be­ arbeitungsspalt zwischen dem Werkstück und der Drahtelektrode eingeführt wird, kann als Ergebnis der obigen Anordnung die Entwicklung eines turbulenten Flusses in der Bearbeitungs­ flüssigkeit an der Düsenöffnung gedämpft werden, da keine merklichen nicht-kontinuierlichen Punkte vom Gesichtspunkt der Hydromechanik da sind, und Schwingungen der Drahtelek­ trode können minimiert werden, so daß die Prozeßgenauigkeit verbessert wird.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgen­ den Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Zu­ sammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 ist ein Querschnitt der wesentlichen Teile eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt der wesentlichen Teile des Ausführungsbeispiels.

Fig. 3 ist eine allgemeine, erklärende Zeichnung, die die gesamte Struktur einer Drahtschneidemaschine mit elektri­ scher Entladung zeigt.

Eine Drahtschneidemaschine mit elektrischer Entladung ist allgemein bekannt, daher wird nur eine allgemeine Erklä­ rung der gesamten Anordnung gegeben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist ein Bearbeitungsflüssig­ keitstank 5 auf dem X-Y-Tisch 3 eines Hauptrahmens 1 vorgese­ hen, wobei der Tisch entlang der X- und Y-Achsen frei beweg­ lich ist. Ein Werkstück W wird in dem Bearbeitungsflüssig­ keitstank 6 von einem Werkstückhalter 7 gehalten. Ein oberer Arm 9 und ein unterer Arm 11 werden von dem Hauptrahmen 1 ge­ halten und sind jeweils oberhalb und unterhalb des Werkstüc­ kes W angeordnet. Eine obere und eine untere Drahtführung 15U, 15L ist jeweils an den Enden des oberen und der unteren Arms 9, 11 vorgesehen. Jede dieser oberen und unteren Draht­ zuführungen 15U, 15L umfaßt einen Führungsbereich, der eine Drahtelektrode 13 axial führt, einen Stromversorgungsbereich, der einen elektrischen Strom durch die Drahtelektrode 13 lei­ tet, und eine Düse, durch die eine Bearbeitungsflüssigkeit in den Raum zwischen der Drahtelektrode 13 und dem Werkstück W eingeführt wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist die obere Führung 15U auf dem oberen Arm 9 mit einer Klammer 17 montiert, genauer, ist ein kreisförmiger Trägerblock 19 an der unteren Oberflä­ che der Klammer 17 mit einem Bolzen oder dergleichen befe­ stigt, und eine Führungseinheit 21, die in die Klammer 17 eindringt und sich nach oben erstreckt, ist mit einem Bolzen oder dergleichen in einer frei abnehmbaren Weise am Mittelbe­ reich des Trägerblocks 19 befestigt. Eine Führung 23 mit ei­ ner kleinen Öffnung, die mit einem kleinen Loch als ein Teil des Führungsbereichs gebildet ist, der die Drahtelektrode 13 axial führt, ist in der Führungseinheit 21 vorgesehen. Ein elektrischer Anschluß 26, der mit der Drahtelektrode 13 in Kontakt kommt und einen elektrischen Strom durch diese lei­ tet, ist ebenfalls vorgesehen.

Der Trägerblock 19 ist mit einem ringförmigen Kanal 29, der mit einer Einführungsöffnung 27 für die Bearbeitungsflüs­ sigkeit verbunden ist, und einer Einspritzöffnung (nicht ge­ zeigt) ausgebildet, die mit dem ringförmigen Kanal in Verbin­ dung steht. Die Einspritzöffnung steht auch mit einem kegel­ förmigen Kanal 32 für die Bearbeitungsflüssigkeit in Verbin­ dung, der zwischen einem kegelförmigen Drahtführungskanal 31, der die Drahtelektrode 13 an der unteren Oberfläche des Trä­ gerblocks 19 umgibt, und einer kegelförmigen Einspritzdüse 33 angeordnet ist. Dementsprechend fließt die Bearbeitungsflüs­ sigkeit entlang der Drahtelektrode 13 von einem Zwischenraum zwischen dem Drahtführungskanal 31 und der Einspritzdüse 33. An dieser Stelle wird die Bearbeitungsflüssigkeit an der Ent­ ladungsöffnung der Einspritzdüse 33 gedrosselt und wird daher mit hoher Geschwindigkeit eingespritzt. Der Strahl der Bear­ beitungsflüssigkeit wird verwendet, um die Drahtelektrode durch eine in dem Werkstück gebildete perforation und einen Drahtweg in der unteren Führung 15L zu führen.

Einen kegelförmige Düse 37 ist ebenfalls auf der unteren Oberfläche des Trägerblocks 19 mit einer Überwurfmutter 35 befestigt. Die Düse 37 ist kegelförmig aus einem isolierenden Material, wie Harz, gebildet und ist so geformt, daß sie die untere Oberfläche der Einspritzdüse 33 und des Trägerblocks 19 bedeckt. Die Düse 37 ist mit einer Düsenöffnung 37H gebil­ det, die die Drahtelektrode 13 umgibt. Die Düsenöffnung 37H ist konzentrisch mit der Ausgangsöffnung der Einspritzdüse 33 und der Drahtelektrode 13. Dementsprechend wird während der Bearbeitung die Bearbeitungsflüssigkeit vom Bearbeitungsflüs­ sigkeitseinführungsteil 27 in den Raum zwischen der Draht­ elektrode 13 und dem Werkstück durch einen kegelförmigen, zwischen der kegelförmigen Einspritzdüse 33 und der kegelför­ migen Düse 37 angeordneten Kanal eingeführt.

Um einen turbulenten Fluß am offenen Ende der Düsenöff­ nung 37H zu unterdrücken, ist die Querschnittsform der Düsen­ öffnung 37H, wie in Fig. 2 gezeigt, in einer Form geformt, die von einem Kreisbogen erzeugt wird, der sich um eine Mit­ tellinie S der Düsenöffnung 37H dreht; die Form wird durch eine gekrümmte Oberfläche gebildet, die allmählich von der Mittellinie S zum freien Ende zurückschreitet. ln diesem Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der vertikale Endbereich als eine gekrümmte Oberfläche eines genauen Bogens mit einem Radius R geformt und erweitert sich allmählich nach unten in Fig. 2 und ist derart geformt, daß er nicht-kontinu­ ierliche punkte vermeidet.

ln diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden zusätzlich zu der Tatsache, daß der Fluß der Bearbei­ tungsflüssigkeit stabilisiert wird, da nicht-kontinuierliche Punkte eliminiert werden, Schwingungen der Drahtelektrode ge­ dämpft. Das geschieht, da in diesem Ausführungsbeispiel, weil die Oberfläche der Düsenöffnung allmählich von der Mittelli­ nie zum freien Ende der Düse zurückschreitet, die von der Düse herausgespritzte Bearbeitungsflüssigkeit mit einem Win­ kel bezüglich der Drahtelektrode fließt, während sie den Draht umgibt. Daher heben sich die Kraftkomponenten der Bear­ beitungsflüssigkeit in der Richtung senkrecht zur Drahtelek­ trode auf, und die Kraftkomponenten in der Richtung parallel zur Drahtelektrode umgeben die Drahtelektrode, so daß Schwin­ gungen der Elektrode gedämpft werden. Da weiterhin der Radius des Strahls sich zum Ende des Strahls hin erweitert, wird der turbulente Fluß unterdrückt und die Schwingungen der Draht­ elektrode werden gedämpft.

Mit anderen Worten wird in dem Fall, daß die Bearbei­ tungsflüssigkeit parallel zur Drahtelektrode fließt, wie in dem oben erwähnten Stand der Technik, keine Kraftkomponente in einer Richtung senkrecht zur Drahtelektrode auf die Draht­ elektrode wirken, und daher wird keine Dämpfung für laterale Schwingungen der Drahtelektrode erzeugt. Im Gegensatz dazu dämpft in diesem Ausführungsbeispiel die laterale Kraftkompo­ nente der Bearbeitungsflüssigkeit mögliche laterale Schwin­ gungen der Drahtelektrode.

Die untere Drahtführung 15L ist in der gleichen Weise geformt wie die obere Drahtführung 15U, daher wird keine wei­ tere Beschreibung gegeben. Eine Führungseinheit 41 ist auf einer auf dem unteren Arm 11 vorgesehenen Klammer 39 angeord­ net. Eine Führung 43 mit einer kleinen Öffnung ist auf der Führungseinheit 41 als ein Teil des Führungsbereichs für die Drahtelektrode 13 vorgesehen, und eine kegelförmige Drahtfüh­ rungsspitze 47 ist auf dem oberen Ende dieses Führungsbe­ reichs vorgesehen. Ein elektrischer Anschluß 45, der mit der Drahtelektrode 13 in Kontakt kommt und einen elektrischen Strom durch diesen leitet, ist im mittleren Bereich der Füh­ rungseinheit 41 vorgesehen.

Ein ringförmiger Kanal 49 zum Zuführen der Bearbeitungs­ flüssigkeit ist auf der Klammer 39 vorgesehen und steht in Verbindung mit einer Zuführöffnung für die Bearbeitungsflüs­ sigkeit (nicht in den Zeichnungen). Ein röhrenförmiges Düsen­ stützteil 53, das eine kegelförmige Düse 51 stützt, ist um die Führungseinheit 41 vorgesehen. Die Düse 51 besteht aus einem isolierenden Material und ist auf dem oberen Teil des Düsenstützteils 63 mit einer Überwurfmutter 66 montiert.

Ein kegelförmiger Kanal 62 für die Bearbeitungsflüssig­ keit ist zwischen der Düse 61 und der Führungsspitze 47 ge­ bildet. Zusätzlich ist ein aus einem isolierenden Material hergestelltes Sicherheitsabdeckteil 67 am Rand des Düsen­ stützteils 53 eingerichtet. Ein Gerät 69 zum Wegnehmen der Drahtelektrode, das die Drahtelektrode 13 aus dem System nimmt, ist in dem unteren Arm 11 vorgesehen.

In der obigen Anordnung wird ein elektrischer Entla­ dungsvorgang wie folgt durchgeführt: nach Einsetzen der Drahtelektrode 13 durch die obere Drahtführung 15U und die untere Drahtführung 15L, Einfüllen der Bearbeitungsflüssig­ keit in den Bearbeitungsflüssigkeitstank 6 und Eintauchen des Werkstücks W in die Bearbeitungsflüssigkeit, wird die Bear­ beitungsflüssigkeit zuerst durch die obere und untere Düse 37 und 51 in den Bearbeitungsraum zugeführt; dann wird ein Strom durch die Drahtelektrode 13 geleitet, so daß eine elektrische Entladung zwischen der Drahtelektrode 13 und dem Werkstück W erzeugt wird.

Wenn ein derartiger elektrischer Entladungsvorgang durchgeführt wird, gäbe es, falls der Entladungsvorgang an­ dauert und sich die Leitfähigkeit der Bearbeitungsflüssigkeit ändert, gelegentlich eine Neigung zum Erzeugen einer Entla­ dung zwischen den Drahtführungsspitzen 31, 47 in der Nähe des Werkstücks W und dem Werkstück W, da die obere und untere Drahtführung 15U, 15L in der Bearbeitungsflüssigkeit einge­ taucht sind und die elektrischen Anschlüsse 26, 46 und die Drahtführungsspitzen 31, 47 jeweils elektrisch miteinander verbunden sind.

Da jedoch die obere und die untere Drahtführungsspitze 31, 47 von den isolierten Düsen 37, 61 umgeben sind, wird die Erzeugung einer Entladung zwischen den Drahtführungsspitzen 31, 47 und dem in der Bearbeitungsflüssigkeit eingetauchten Werkstück W verhindert.

lnsbesondere, selbst wenn der elektrische Entladungsvor­ gang lange Zeit dauert und sich die Leitfähigkeit der Bear­ beitungsflüssigkeit ändert, wird die Erzeugung einer Entla­ dung zwischen den Drahtführungsspitzen und dem in der Bear­ beitungsflüssigkeit eingetauchten Werkstück verhindert, und die Entladung zwischen der Drahtelektrode 13 und dem Werk­ stück wird aufrecht erhalten.

Da die Querschnittsform der Düsenöffnung der Düsen 37, 51 als eine gekrümmte Oberfläche geformt ist, so daß die Sei­ ten des Spitzenbereichs sich allmählich zum freien Ende der Düsen erweitern, gibt es darüberhinaus keine nicht-kontinu­ ierlichen Punkte, und der turbulente Fluß von der offenen Spitze wird in der Bearbeitungsflüssigkeit, die von der obe­ ren und unteren Drahtführung 15U, 15L in den Raum zwischen der Drahtelektrode 13 und dem Werkstück W eingeführt wird, unterdrückt. Demzufolge werden Schwingungen der Drahtelek­ trode verringert und die präzisionsbearbeitung wird verbes­ sert, selbst wenn die Bearbeitungsflüssigkeit unter hohem Druck zugeführt wird.

Selbst bei dem Verfahren, bei dem das Werkstück W in der Bearbeitungsflüssigkeit eingetaucht ist, erfolgt keine An­ sammlung von Bearbeitungsflüssigkeit in dem Bearbeitungsraum, da die Bearbeitungsflüssigkeit unter hohem Druck zugeführt wird. Daher kann dieser Raum sauber gehalten werden und ein Entladungsvorgang hoher Qualität kann durchgeführt werden.

Wie aus der vorhergehenden Erklärung dieses Ausführungs­ beispiels verständlich, wird bei der vorliegenden Erfindung, da die Querschnittsform der Düsenöffnung der Düsen als eine gekrümmte Oberfläche geformt ist, wobei sich die Seiten des Spitzenbereichs allmählich zum freien Ende der Düsen erwei­ tern, der turbulente Fluß der Bearbeitungsflüssigkeit von der offenen Spitze unterdrückt, Schwingungen der Drahtelek­ trode werden gedämpft und die Präzisionsbearbeitung kann ver­ bessert werden, selbst wenn die Bearbeitungsflüssigkeit unter hohem Druck zugeführt wird. Da zusätzlich die Bearbeitungs­ flüssigkeit unter hohem Druck in den Bearbeitungsraum zwi­ schen der Drahtelektrode und dem Werkstück zugeführt wird, dringt die Bearbeitungsflüssigkeit tief in den Bearbeitungs­ raum ein, wodurch es möglich wird, diesen Raum sauber zu hal­ ten. Daher wird ein Entladungsvorgang hoher Qualität er­ reicht.

Die Drahtschneidemaschine mit elektrischer Entladung nach der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das hierin be­ schriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Verschiedene Modi­ fikationen sind für den Fachmann offensichtlich nach Kennen­ lernen dieser Offenbarung, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (3)

1. Drahtschneidemaschine mit elektrischer Entladung, bei der die Querschnittsform der Düsenöffnung einer Düse, die Be­ arbeitungsflüssigkeit in einen Bearbeitungsspalt zwischen ei­ nem Werkstück und einer Drahtelektrode einführt, in einer Form geformt ist, bei der die Seiten des Spitzenbereichs der Düse allmählich von der Mittellinie der Düsenöffnung zum freien Ende der Düsen zurücklaufen.

2. Drahtschneidemaschine mit elektrischer Entladung nach Anspruch 1, wobei der Querschnitt der Düse in einer durch die Drehung eines Kreisbogens erzeugten Form geformt ist.

3. Drahtschneidemaschine mit elektrischer Entladung nach Anspruch 1, wobei der Querschnitt der Düse in einer durch die Drehung eines Kreisbogens um eine Mittellinie der Düsenöff­ nung erzeugten Form zum Bilden einer gekrümmten Oberfläche, die allmählich von der Mittellinie zurücktritt, geformt ist.