DE8617855U1 - Drahtschneide-Zusatzgerät - Google Patents

Description

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MTÜ MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
MÜNCHEN GMBH

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München, 20.06.1986

Drahtschneide^Zusatzgefät

Die Neuerung bezieht sich auf ein Drahtschneide-Zusatzgerät für eine Werkzeugmaschine.

Das Trennen einer Vielzahl, der heute in der Technik eingesetzten Werkstoffe ist meist nur mit speziell für ein bestimmtes Material ausgelegter- Mäschinen/Werkzeugkombination möglich. D. h. eine Einrichtung auf der z. B.

Kunststoff getrennt wird kann nicht ohne weiteres auch für das Sägen von Metall oder von Verbundmaterialien eingesetzt werden. Dazu kommt, daß für viele Werkstoffe gefügeschonende Trennverfahren gefragt sind. Ein bekanntes

Konzept für solche Zwecke, das mit geringen Schnittver- |

lusten und Werkstückerwärmung arbeitet ist die Diamant-Drahtsäge * Dieses Konzept wurde bereits bei Kleingeräten zum Trennen unterschiedlicher Werkstoffe angewandt (vgl. hierzu Inciustriediamantenrundschau 18, 1984, Nr. 3, Seite

QQ 158) . Es sind auch bereits Entwicklungsarbeiten mit dem Ziel im Gänge, die Technik des Sägens mit einem Diamant-Draht auch für große Werkstücke im industriellen Einsatz nutzbar zu machen.

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Gedächt würde dabei, offensichtlich an eine einzeln stehende Maschine (Diamant-Drahtsäge), d. h. eine nur für diesen Zvieck des Sägens ausgelegte und nutzbare Maschine, welche mit oder ohne Fundament in einer Halle wie Fertigungshälle aufgestellt werden könnte.

Aufgabe der Neuerung ist es, ein Drahtschneide-Zusatzgerät zu schaffen, welches an eine Werkzeugmaschine mit einer Antriebswelle kuppelbar ist. Gelöst wird diese Auf= gäbe als allgemein gesprochen dadurch, daß das Zusatzgerät eine Einheit bildet, insbesondere eine von Werkzeugmaschine zu Werkzeugmaschine transportabler Einheit, etwa in der Art eines Arbeitskopfes, der mit einer Antriebswelle kuppelbar ist, die aus einer Werkzeugmaschine wenigstens teilweise herausragt. Somit ist die Neuerung auch zur Anwendung an Werkzeügaütomäten oder Fertigungsstraßen mit einzelnen Beärbeitungsstationen geeignet.

^Der besondere Vorteil der Neuerung besteht deshalb mit anderen Worten darin, daß es als Zusatzgerät an beliebiger passender Stelle an eine vorhandene Werkzeugmaschine angebaut werden kann und mindestens eine der vorhandenen Bewegungsachsen als Vorschub benutzt wird. Der Antrieb für den umlaufenden Draht kann entweder von den Maschinen abgenommen werden oder wird durch einen integrierten Motor erzeugt. Durch den Kreisquerschnitt eines verwendeten Schneiddrahtes können beliebige Konturen geschnitten werden. Durch die geringe Schnittbreite des Drahtes ist sowohl der Energieaufwand als auch das Spanvolumen sehr gering. Durch eine Auslegung der Neuerung als Einheit in der Art eines Winkel-Arbeitskopfes, daß sich auch schwierige räumliche Verhältnisse ohne großen Aufwand beherrschen. Die geringen Schnittkräfte, bei dar Neuerung lassen eine hohe

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Ι Labilität bzw, eine minimale Stabilisierung der Bauteile zu.

Die notwendige Umlaufgeschwindigkeit des Schneiddrahtes kann durch eisien im Zusätzgerät integrierten/ selbständigen An-

_t trieb oder _t wie oben erwähnt; durch Abnähme dör erfordero

liehen Antriebsleistung an geeigneter Stelle der Maschine erfolgen«

Der Anbauort des Zusatzgerätes an die Maschine richtet sich _in nach den jeweiligen Gegebenheiten wie Werkstückgeometrie, Antriebsmöglichkeit oder Arbeitsraum*

Der Schneiddraht des Zusatzgerätes wird auf einer oder mehreren Primärspeichereinheiten (z. B. Gewinderollen) auf-. genommen. Er läuft von hier über eine von der speziellen Ge-

räteauslegung abhängigen Anzahl von Führungsrollen und Spanneinrichtungen über die Arbeitsstrecke (=Schneidbereich zwischen zwei entsprechenden Führungen) und weiter über Führungs- und Spanneinrichtungen auf die Sekundärspeicher-

^. einheit(-en).
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Dabei wird mit Hilfe der von der Maschine zur Verfügung stehenden Achsen bzw. Aiitfiebseinrichtüngen in der tArbeitsstrecke eine entsprechende Schneidarbeit geleistet.

Der Schneiddraht kann

1a) als Endlosdraht mit immer gleichem Richtungssinn der Antriebseinheit während einer Arbeitsperiode oder

1b) als Draht mit definierter Länge und Umkehrung der

Bewegungsrichtung bei Erreichen des festgehaltenen 30

(2. B. geklemmten) Endstückes genutzt werden.

Skizze 1 zeigt beispielhaft eine Auslegung eines solchen Drahtschneide-Zusatzgerätes.

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Die besonderen Vorteile eines solchen Gerätes sind:

1. Durch die verschiedenen Schneiddrähte (z. B. Stahldrähtä,

diamantbelegte Drähte, beschichtete Drahte) sind nahezu -''-.■'

alle Materialien mit dem Zusatzgerät bearbeitbar (und zwar auf bereits vorhandenen Maschinen/Anlagen).

Üiese Universalität bringt insbesondere dann entscheidende wirtschaftliche Vorteile, wenn das Zusatzgerät z. B. für ■, Q eine der konventionellen Bearbeitungsmethoden wie Fräsen mit den dabei auftretenden, materialabhängigen Werkzeugauswahl- und Verschleißproblemen eingesetzt wird.

2. Durch den sehr schmalen Schneidspalt (abhängig vom Drahtdurchmesser; als Richtwerte seien hier Drahtdurchmesser von ca. 0_f1 mm bis da. 3 mm genannt, die je nach Bearbeitungsproblem vernünftige Schnittwerte garantieren) .sind die erforderlichen Schnittkräfte und damit die benötigten Leistungen für eine entsprechende Zerspannung sehr gering (minimaler Energieaufwand).

3. Durch die niedrigen Schnittkräfte entsteht die Möglichkeit Bauteile an sehr labilen Zonen bzw. ohne großen Stabilisierungsaufwand (wie z. B. Fräsvorrichtungen) zu bearbeiten (minimale Bauteilbelastung).

4. Die Kreisgeometrie des Werkzeuges (= Schneiddraht) ermöglicht (im Gegensatz zu bekannten Bearbeitungsverfahren wie z. B. Sägen mit Sägeblättern oder Trennen mit Schleifscheiben) bei vorhandener Bewegungsein-

richtung das Drähtschneiden beliebiger Konturen

(z. B. 2 D- bzw. 2 1/2 D- Bearbeitung bei Verwendung zweier gesteuerter Linearachsen bzw. einer zusätzlichen gesteuerten Rundachse wie Rundtisch).

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Als geometrische Begrenzung durch das Werkzeug ist dabei lediglich der am Bauteil geforderte Eckenradius (min. Schneiddrahtdurchmesser = 2 χ min. Eckenradius) bzw. der für die Zerspannkräfte (material-, vorschub- und schnittgeschwindigkeitsabhängig) erforderliche Mindestdurchmesser des Schneiddrahtes mit definierter Zugfestigkeit maßgebend.

IQ 5. Das zu zerspannende Volumen von Material ist so gering, daß keine Späneprobleme auftreten (Entsorgung etc.). Zusätzlich kann je nach Gegebenheit das herausgeschnittene Abfallteil als Ganzes (im Gegensatz zu Fräs-, Drehspänen o. ä.) wiederverwendet werden (autom. Rohstoff-

jg erhaltung, Einsparung hochwertiger Materialabfälle).

6. Das Gerät bietet durch die Eintauchmöglichkeit (Nutzung ähnlich wie Winkelfräskopf) mehr Bearbeitungsmöglichkeiten wie das Drahterodieren mit dem zusätzlichen Vor-

2Q teil, daß beim Drahtschneiden wie hier geschildert der technologische sowie auch wirtschaftliche Aufwand durch den flexiblen Einsatz als Zusatzgerät minimiert wird und prinzipiell keine physikalische Beeinflussung des Werkstoffes (wie z. B. Randschichtaufklärung beim Erodieren)

„ε erfolgt (wirtschaftlichere Nutzung vorhandener Einrichtungen) .

7. Durch eine Bearbeitung mit Schneiddraht entsteht im Vergleich zu anderen spannenden Bearbeitungsverfahren wie Fräsen, Drehen, Schleifen, Sägen prinzipiell ein wesentlich kleinerer Grat, sodaß der Nachbearbeitungsaufwand sehr gering wird.

8. Durch spezielle Auslegung de* Zusatzgerätes für die

_a5 jeweiligen Änwendüngsfalle kann eine enorme Flexibilität erreicht werden (Anpassung sowohl an die Maschine als auch an das Bearbeitungsproblem (s. a. Skizze ¹L).

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		Ausführungsbeispielen

Arbeitskopf für den Antrieb von einer Werkzeugmaschine dargestellt. Mit 1 ist dabei bezeichnet eine Primärspeichereinheit wie Spule, mit 2 eine Sekundärspeichereinheit wie Auflegespule oder Haspel, mit 3 sind Spannrollen bezeichnet und mit 4 eine Spanneinheit. 5 bezeichnet eine Führungsrolle für den umlaufenden Arbeitsdraht. Dieser Draht mit Kreisguerschnitt kann z. B. als diamantbestückter Stahldraht hoher Festigkeit ausgebildet sein, dabei sind die Diamanten galvanisch in der Oberfläche eingebettet, z. B. 20 Diamanten (Körnung 120) je mm Drahtlänge.

Auch eine Bestückung der Oberfläche mit Hartmetallkörnern (Schleifkörnern) ist geeignet je nach dem zu bearbeitendem Material. Der Draht läuft wie Fig. 1a zeigt ständig um mit einer Schnittgeschwindigkeit, die abhängig ist vom Durchmesser der Führungs- bzw. An-

*Q triebsrollen bis ungefähr 1000 m pro Minute, wenn der Drahtdurchmesser zwischen etwa 0,5 und 1 mm beträgt.

Bearbeitbar sind nahezu alle Materialen oder Werkstücke, wobei sich für Werkstücke aus kohlenstoffhaltigen

Stählen ein CBN-beschichteter Draht empfiehlt. Bearbeitbare insbesondere trennbare Werkstoffe sind neben den erwähnten Stählen auch faserverstärkte Kunststoffe oder Metalle (weicher als Stahl) und die Legierungen wie Inconel, Keramik und Glas, Holz unu Naturstein außerdem Sinterwerkstoffe. Zersägt werden können auch bestimmte Keramiken insbesondere Oxidkeramiken, die als sogenannte Wabenwerkstoffe bezeichnet werden und entweder in Folienform oder als Strangpreßkörper im Handel erhältlich sind.

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j ' Das mit dem Draht zertrennte Bauteil oder Werkstück hat eine Oberfläche/ die abhängig ist von der gewählten Körnung der Bestückung oder des Besatzes am Arbeitsdraht

und von den gewählten Bearbeitungsparametern insbesondere 5

der gewählten Schnittgeschwindigkeit. Je höher die Schnitt geschwindigkeit und je feiner die Körnung, um so glatter ist in der Regel die erhaltene Oberfläche nach dem Trennen. Bei einer Material- oder Werkstückbearbeitung mit einem endlos umlaufenden Arbeitsdraht liegen Genauigkeitswerte infolge des Wegfalls einer Schnittrichtungsumkehr wie im Bespiel eines hinundhergehenden Drahtes prinzipiell günstiger (Richtwert Ra ungefähr 1,0 Ijm] Micrometer).

Die Werkstücke müssen oberhalb und unterhalb der Arbeitsstrecke zur Unterbringung der Führungsrollen frei zugänglieh sein, deshalb muß der Arbeitskopf hierfür genügend Raum bieten.

Der Arbeitskopf kann von der Hauptspindel einer Werkzeug- · maschine erfolgen, z. B. über eine SK-50-Aufnähme. Dies ist eine übliche Ankopplung an eine Werkzeugmaschine. Die Ankopplung soll einen leichten Austausch des Arbeitskopfes gewährleisten, jedoch im angekoppelten Zustand eine dichte,

zumindest flüssigkeitsdichte, Kapselung ergeben. 25

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Claims (7)

■·· eat··· ·· ■· ·■· ·· · λ m λ MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION MÜNCHEN GMBH zw-s b München, 20.06.1986 Schutzansprüche

1. Drahtschneide-Zusatzgerät für eine Werkzeugmaschine mit einer Antriebswelle kuppelbar, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Schneiddraht (6) enthält.

2. Drahtschneid-2-Zusatzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dad er eine gekuppelt drehbare Welle (7)

enthält, die wenigstens zwei Rollen (1, 2) trägt, über die der Schneiddraht (6) endlos umlaufend geführt ist (Abb. 1a).

3. Drahtschneide-Zusatzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine gekuppelt drehbare Welle (7) enthält, die wenigstens zwei Rollen (1, 2) trägt, zwischen denen der Schneiddraht (6) hin- und hergehend gespannt ist (Abb. 1b).

4. Drahtschneide-Zusatzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (1 - 5) des Schneiddrahtes (6) zwischen sich wenigstens eine Spanneinheit (4) und eine Arbeitsstrecke (8) enthalten.

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5. Drahtschneide-Zusatzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebsmotor (10) für diesen Schneiddraht (6) im Arbeitskopf (9) angeordnet ist.

6. Drahtschneide-Zusatzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneiddraht

(6) im Gehäuse (10) des Arbeitskopfes über einer öffnung mit Deckel (12) austauschbar angeordnet ist.

7. Drahtschneide-Zusatzgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er in einer Wechselkassette (für 1 und/ oder 2) enthalten ist.

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