DE19617894A1 - Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Vorrichtungen zum elektroerosiven Bearbeiten ist eine Drahtelektrode zwischen zwei Drahtführungen gespannt und abspulbar, die von "geschlossener" oder "offener" Bauart sein können, also beispiels­ weise in der Gestalt von Walzen, Rollen oder Zylindern. Eine umfangs­ mäßige Einkerbung oder Rille befindet sich in der offenen Drahtführung vorzugsweise in einer Ebene senkrecht zur Schwenkachse der Führung, in die sich der Draht gemäß dem vorgegebenen Führungsprofil einlagert. Ge­ schlossene Führungen sind rotationssymmetrisch bzw. spiegelbildlich auf­ gebaut und im allgemeinen ringförmig, wie beispielsweise Ring- oder Hül­ senführungen.

Bei den bekannten Vorrichtungen erfolgt eine Relativbewegung zwischen Drahtelektrode und Werkstück, wobei durch zwischen Draht und Werkstück entstehende erosive Funkenentladungen das Werkstück gemäß ei­ ner vorgegebenen Bahn zerschnitten wird. Die Bahn befindet sich in einer Ebene, die im folgenden als Hauptebene bezeichnet wird, und die in der normalen Arbeitsstellung senkrecht zu dem zwischen den Führungen ge­ spannten Drahtabschnitt verläuft. Hierdurch erfolgt ein gerader Schnitt senkrecht zur Hauptebene.

Um kompliziertere Formen zu fertigen, beispielsweise Werkstüc­ ke mit Überständen, Hinterschneidungen, Schrägflächen oder dergl., muß der Draht gegenüber der Normalen (die im weiteren als Neutralachse be­ zeichnet wird und die normale Arbeitsstellung definiert) auf der Haupt­ ebene geneigt werden. Der Neigungswinkel bzw. Schrägflächenwinkel kann sich während der Bearbeitung ändern, insbesondere bei Richtungsänderun­ gen in der der Bearbeitung zugrundeliegenden Bahnkurve.

Zur Herstellung von Schrägflächen sind im Stand der Technik mehrere Verfahren vorgeschlagen worden, insbesondere das Versetzen einer der Führungen gegenüber der anderen parallel zur Hauptebene, oder aber auch das Versetzen beider Führungen gemäß einer vorgegebenen, für jede der beiden Führungen verschiedenen Bahnkurve. Das Versetzen kann mit verschiedenen Dreh- und/oder Schwenkbewegungen der Führungen kombiniert werden, z. B. Verschwenken der beiden Drahtführungen, um deren Symme­ trieachse mit dem zwischen den Führungen gespannten Drahtabschnitt fluchtend auszurichten, und/oder, insbesondere bei "offenen" Führungen, Verschwenken in Ebenen parallel zu der Hauptebene, um vor allem den Draht in der Einkerbung zu stabilisieren, wobei letztere in Abhängigkeit von der Bearbeitungsbahn orientiert wird, und hauptsächlich um die Ebene dieser Einkerbung derart zu orientieren, daß sie den zwischen den Füh­ rungen gespannten Draht aufnimmt, wie beispielsweise in der EP-OS 0 348 534 beschrieben.

Grundsätzlich wird entweder das Werkstück oder werden die Drahtführungen, wobei im letzteren Fall das Werkstück unbewegt bleibt, in einem X-Y-Achsensystem bewegt. Die obere Drahtführung wird entspre­ chend einem U-V-Achsensystem (das unabhängig von dem X-Y-Achsensystem sein bzw. ein zweites Achsensystem X′, Y′ bilden kann) angesteuert. Der Draht neigt sich somit gegenüber der Ebene der Bahnkurve und damit ge­ genüber seiner normalen Arbeitsstellung unter Ausführung eines koni­ schen Schnitts im Werkstück.

Wenn jedoch eine Bearbeitung mit großem Neigungswinkel beab­ sichtigt ist, weisen die bekannten Drahtführungen, ob offen oder ge­ schlossen, nachteilige Eigenschaften auf, die dazu führen, daß die Ar­ beitsgenauigkeit abnimmt. Dieser Mangel an Arbeitsgenauigkeit läßt sich im wesentlichen auf zwei Ursachen zurückführen: Zum einen ist dies die Beanspruchung des Drahtes bei Richtungsänderungen am Austritt der oberen Führung und am Eintritt der unteren Führung sowie zum anderen die Stei­ figkeit des Drahtes.

So werden, wenn plötzliche Richtungsänderungen dem Draht auf­ gezwungen werden, während dieser gegen die Referenzfläche der Führung gedrückt wird, durch das Führungsprofil der Führungen Drahtbeanspruchun­ gen erzeugt, die umso größer sind, je kleiner der Krümmungsradius dieses Profils ist. Die Drahtbeanspruchung reicht aus, den Draht in eine Zone plastischer Formänderung gelangen zu lassen, und dies sogar unabhängig von dem Neigungswinkel bzw. Schrägflächenwinkel. Im Anschluß hieran kann ein Kriechverhalten beobachtet werden, das einhergeht mit der Bildung von Einschnürungen, wie in Fig. 7 zu erkennen ist. Der Draht verläuft im Austrittsbereich der Führungen wellenförmig und weist Durchmesser­ schwankungen auf. Die Gefahr eines Reißens des Drahts ist beträchtlich und führt zu einer unerwünschten Herabsetzung der Bearbeitungsgeschwin­ digkeit beispielsweise um die Hälfte, wenn Bearbeitungen unten einem Nei­ gungswinkel von beispielsweise 30° oder mehr vorgenommen werden.

Die nachteiligen Auswirkungen der Steifigkeit des Drahtes las­ sen sich anhand von Fig. 8 gut erläutern: Der zwischen den Führungen ge­ spannte Drahtabschnitt ist nicht vollkommen linear, selbst bei sehr ho­ her mechanischer Spannung. Denn anstatt entlang des Kreisbogens angelegt zu verlaufen, der durch die theoretischen Tangentialpunkte A und B be­ grenzt ist, entfernt sich der Verlauf des Drahtes recht bald hiervon (Punkt C); ferner biegt sich der Draht mehr oder weniger je nach Elasti­ zität seines Materials und der mechanischen Spannung, der er unterworfen ist. Hierdurch ergibt sich ferner eine Abweichung des reellen Verlaufs des Drahts (Segment EF) zwischen den Führungen gegenüber dem theoreti­ schen Verlauf (Segment MN), wobei der reale Neigungswinkel Φ sich von dem theoretischen Neigungswinkel ϕ unterscheidet und einen systemati­ schen Fehler bei bearbeiteten Oberflächen von Werkstücken nach sich zieht.

Die bisher in der Praxis unternommenen Versuche, die bekannten Nachteile infolge einer plastischen Formänderung des Drahtes abzumil­ dern, beschränkten sich darauf, einen so "weichen" Werkstoff wie möglich für den Draht auszuwählen, d. h. einen Werkstoff, der einen verbesserten Widerstand gegen plastische Formänderung aufweist. Aber auch die gedank­ lich mögliche Kompensation der Referenzpunkte der Führungen durch Umpo­ sitionierung unter Einwirkung auf den Draht und insbesondere dessen me­ chanische Spannung begegnet unüberwundenen Problemen, da die bereits ge­ nannten Fehler einer Reihe weiterer Einflußfaktoren unterliegen, die nicht ohne weiteres einer Regelung zuführbar sind. Hierzu gehört bei­ spielsweise die sich ständig ändernde Drahttemperatur, die auch noch von der Arbeitsspannung sowie von dem Spritzdruck der Flüssigkeit, die den Bearbeitungsbereich umströmt, abhängt. Weiterhin kann sich der Neigungs­ winkel und die mechanische Spannung des Drahtes im Verlaufe der Bearbei­ tung vorsätzlich ändern, wodurch die Fehler zunehmen, die Regelung der Fehler erschwert wird und ihre Korrektur im Stand der Technik nicht in Betracht gezogen wird.

Im übrigen variiert die Höhe der Neigungspunkte des Drahtes in den Führungen auch noch in Abhängigkeit des Neigungswinkels, unabhängig davon, ob nun die theoretischen Punkte und Winkel M, N und ϕ oder die realen Punkte und Winkel E, F und Φ aus Fig. 8 in Betracht gezogen wer­ den. Diese dritte Fehlerquelle ist bei den bisher bekannten Führungen vernachlässigbar, da bei den bekannten Krümmungsradien von etwa 0,5 bis mm die Versetzung größenordnungsmäßig etwa 50 µm ausmacht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum elektroero­ siven Bearbeiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die eine Reduzierung oder Verhinderung der plastischen Formänderung der Drahtelektrode bewirkt.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der profilierten Drahtführungen werden Führungen mit größeren Krümmungsradien geschaffen, wodurch erreicht wird, daß der Draht im Bereich einer elastischen Län­ genänderung verbleibt.

Während das Führungsprofil der bekannten - offenen oder ge­ schlossenen - Führungen einen Krümmungsradius von etwa 0,5 mm bis 1,0 mm aufweist, ist der Krümmungsradius bei der erfindungsgemäßen Ausbildung größer 1,5 mm, wobei er für derzeit im Handel erhältliche Drahtelektro­ den im allgemeinen in der Größenordnung von einigen Millimetern liegt. Der geeignete Radius kann in Abhängigkeit des Drahtabschnitts und seines Längenänderungskoeffizienten ausgesucht werden gemäß der nachstehenden Formel

ΔL/L = r/(r + R)

in welcher r den Radius des Drahtes, R den Krümmungsradius des Führungs­ profils und ΔL/L den Längenänderungskoeffizienten an der Grenze der ela­ stischen Formänderung des betrachteten Drahtes bezeichnet.

Zweckmäßigerweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung Mit­ tel zur Durchführung eines Meßzyklus auf, die vorzugsweise automatisch sind, um für jeden Wert eines Neigungswinkels die Höhe wenigstens eines der Neigungspunkte des Drahtes, oder aber einer verwandten Größe, aus der sich der erstgenannte Wert ableiten läßt, zu ermitteln, wobei die Referenzhöhe der Führungen unverändert bleibt. Hierdurch wird eine ent­ sprechende Korrektur der programmierten Versetzung der einen oder beider Drahtführungen bei Ermittlung der realen Höhe der Neigungspunkte des Drahtes ermöglicht. Ferner ermöglicht dieser Zyklus die Berechnung des genauen Krümmungswertes des Führungsprofils einer erfindungsgemäßen Drahtführung.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung (a) im Längsschnitt und (b) perspektivisch eines funkenerosiv zu bearbeitenden Werkstücks.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer geschlossenen Drahtführung einer Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten im Quer­ schnitt.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Meßeinrich­ tung mit durchtretendem Draht der Vorrichtung von Fig. 2.

Fig. 4 und 5 zeigen schematische Darstellungen zur Ermittlung der geometrischen Anordnung der Komponenten der Vorrichtung von Fig. 2.

Fig. 6 zeigt den Kurvenverlauf von Höhendifferenzen D1 und D2 von Fig. 4 und 5 aufgetragen über den Neigungswinkel.

Fig. 7 und 8 verdeutlichen Nachteile von Vorrichtungen nach dem Stand der Technik.

Achsen X und Y sind die Achsen der Relativbewegung zwischen einem zu bearbeitendem Werkstück 3 und einer unteren Führung 2, bei­ spielsweise diejenigen eines Kreuztisches einer Maschine zum elektroero­ siven Bearbeiten, auf dem das Werkstück 3 und dessen Spanneinrichtung angeordnet sind (bei bewegtem Werkstück), oder beispielsweise diejenigen der unteren Führung 2 (wenn das Werkstück ortsfest steht). Achsen U und V sind die Achsen eines Kreuztisches, an dem eine obere Führung 1 abge­ stützt ist. Diese ermöglichen eine Neigung eines zwischen den Drahtfüh­ rungen 1, 2 eingespannten Drahtes 4 und verlaufen parallel zu den Achsen X und Y. Die Z-Achse dient zur vertikalen Anpassung der oberen Drahtfüh­ rung 1, und ermöglicht somit insbesondere die Anpassung an die Höhe der zu bearbeitenden Werkstücke 3.

Die Maschine weist ein System fixer, absoluter Achsen auf, das auf einigen Maschinentypen durch optische Sensoren oder auf der Maschine angebrachten Maßstäben definiert ist. Es ist unbeweglich, da sich die Position der Referenzen auf dem Maßstab nicht ändert.

Ein veränderliches Achsensystem, das als "Maschinenachsensy­ stem" bezeichnet wird, wird vom Bediener definiert, während wiederum der Bearbeitungsgang oder Werkzeugweg im allgemeinen nach einem anderen Sy­ stem veränderlicher Achsen, das als "Werkstückachsensystem" bezeichnet ist, programmiert ist. Die Kontur der Bahn bzw. der zu zerschneidenden Oberfläche wird in eine Folge von geraden oder gekrümmten Segmenten auf­ geteilt, und ein Programm definiert ihre Linear- oder Kurvenkoordinaten und auch die übrigen Bearbeitungsparameter, die zu jedem dieser Segmente gehören, als "Anweisungsblock".

Eine Steuerung kann ein Versetzen einer Einspritzdüse für di­ elektrische Arbeitsflüssigkeit und der oberen Drahtführung 1 entlang der Z-Achse ermöglichen, um sie in Abhängigkeit der zu bearbeitenden Werk­ stücke 3 zu positionieren. Einige numerische Steuerungen besitzen ein erstes Softwareprogramm, daß ein Versetzen des Verlaufs des Drahtes 4 gegenüber dem Verlauf der zu schneidenden Kontur ermöglicht, und/oder ein zweites Softwareprogramm, das ein Versetzen der Achsen U, V zur Rea­ lisierung einer gewünschten Schrägfläche ermöglicht (vgl. Fig. 1(a) und (b)).

Die in Fig. 2 im Querschnitt dargestellte geschlossene Führung zeigt einen Draht 4, der über die Oberfläche einer Führungsflanke 1a der oberen Führung 1 verläuft.

Die Führung 1 weist einen gemäß der Formel

ΔL/L = r/(r + R)

verlaufenden Krümmungsradius R auf, wobei ΔL/L den Längenänderungskoef­ fizienten des Drahtes 4 an der Grenze elastischer Formänderung und r dessen Radius bezeichnet. Beispielsweise ergibt sich so für einen Draht 4 mit einem elastischen Längenänderungskoeffizienten von 2% und mit ei­ nem Durchmesser von 0,2 mm eine Führung, die geeigneterweise einen Krü­ mmungsradius von etwa 5 mm aufweist. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, daß die erfindungsgemäßen Führungen eine nahezu vollkommen rotationssym­ metrische Gestalt aufweisen, und ferner ein Führungsprofil mit einem quasi konstanten Krümmungsradius. Die Koordinaten der Neigungspunkte des Drahtes gemäß der Koordinaten X, Y und U, V bzw. X′, Y′ bleiben demgemäß unverändert. Hierdurch braucht vorteilhafterweise nur noch der vertikale Versatz dieser Punkte berücksichtigt zu werden.

Aber nicht nur der quasi konstante Krümmungsradius der Füh­ rung wirkt sich vorteilhaft aus, sondern ferner noch, daß dieser Radius für beide (obere und untere) Führungen 1, 2 derselbe ist. Daher sind diese beiden am besten schon bei ihrer Herstellung paarweise zusammenge­ stellt.

Es ist jedoch zu beachten, daß bei derart bedeutenden Krüm­ mungsradien die vertikale Versetzung des Drahtes 4 in den Führungen 1, 2 in Abhängigkeit von dem Neigungswinkel nicht mehr vernachlässigbar ist, und bei dem oben angeführten Beispiel mit einem Radius von 5 mm und bei einer Schrägstellung von 30° größenordnungsmäßig 100 µm ausmacht. Es ist daher erforderlich, die Programmierung der Relativversetzung der Draht­ führungen, um der Höhenänderung ihrer Referenzebene Rechnung zu tragen, zu korrigieren, sobald der Schrägstellungswinkel variiert wird. Hierzu ist es grundsätzlich möglich, mit Hilfe von existierenden mathematischen Formeln - bei Kenntnis des Abstandes zwischen den Referenzebenen der Führungen, der Höhe wenigstens einer der Führungen, des Neigungswinkels und des Krümmungsradius - die Abstände der Neigungspunkte der Führungen zur Referenzebene der Maschine zu berechnen.

Aber auch wenn sicher feststeht, daß die Führungen eine nahezu vollkommen rotationssymmetrische Gestalt sowie ein Führungsprofil mit einem nahezu konstantem Radius aufweisen, läßt sich dieser Radius nicht immer mit hinreichender Genauigkeit bestimmen. Daher sind in der Maschi­ ne Mittel vorgesehen, um automatische Meßzyklen auszuführen, um die Höhe des Neigungspunktes des Drahtes für verschiedene Neigungswinkel ohne Än­ derung der vertikalen Höhe der Führungen zu ermitteln.

Die nachstehend beispielhaft beschriebenen Meßzyklen stellen nur eine bestimmte Variante dar, und können sowohl manuell, also bei­ spielsweise über eine Fernbedienung und/oder ein Bedienfeld vor der An­ lagenelektrik als auch vorzugsweise automatisiert durchgeführt werden, letzteres z. B. mittels geeigneter Programmbefehle der Steuerung.

Die Messungen erfolgen nach dem Prinzip des elektronischen Er­ tastens, das die Erfassung der Position eines Hindernisses, das mit dem von einem Strom durchlaufenen Draht in Berührung gelangt, aufgrund des Auftretens eines Kurzschlusses ermöglicht (vgl. Fig. 5). Die Messungen werden vorzugsweise unter Bearbeitungsbedingungen vorgenommen, d. h. mit korrekter Abspulgeschwindigkeit und mechanischer Spannung des Drahts; im Falle einer Tauchbearbeitung mit vollem Arbeitsbehälter und korrekt ent­ ionisiertem und temperaturstabilisiertem Wasser; eine Meßblende 8 ist vor­ gesehen, die entfettet, entmagnetisiert und genau in der Referenzebene P1 der Maschine ausgerichtet ist. Die durch elektrischen Kontakt wirken­ de Meßblende 8 kann durch jede beliebige andere Meßvorrichtung, ob mit oder ohne elektrische Berührung, ersetzt werden.

Eine Funktion der numerischen Steuerung der Maschine, die mit Meß- und Rechnereinrichtungen verbunden ist, ermittelt die Position der Drahtführungen, indem sie wie folgt mißt und berechnet

• 1) den Abstand D1 zwischen den Höhen der beiden Führungen 1 und 2;
• 2) den Abstand D2 zwischen der Höhe der unteren Führung 2 und der Referenzebene P1 der Maschine (vgl. Fig. 4) für jeweils vorgegebene Höhen dieser Referenzebene und Breite der Meßblende 8, und dabei eine so­ genannte "Führungsregelung" vornimmt. Der Abstand D1 wird ermittelt, in­ dem δZ, die Differenz zwischen der absoluten Nullhöhe und der Nullhöhe der Maschine, bestimmt wird. Dies ermöglicht der numerischen Steuerung, die Führungen 1, 2 derart zu versetzen, daß der Schrägstellungswinkel und der in den Anweisungsblocks programmierte Bearbeitungsverlauf beach­ tet wird.

Dieser Führungsregelungszyklus umfaßt die folgenden Schritte:

• a) ein Ausrichten und Zentrieren des Drahtes (durch elektroni­ sche Taster in alle 4 Richtungen realisiert) derart, daß er senkrecht auf der Referenzebene P1 steht und mittig durch die Meßblende 8 hindurch­ tritt;
• b) Anheben der oberen Führung 1 in ihre Höchstposition (Höhe Zmax), anschließendes Neigen des Drahtes 4 um einen vorgegebenen Winkel, im vorliegenden Ausführungsbeispiel 10, und erneutes Zentrieren des Drahtes 4 in der Meßblende 8 durch Versetzen der oberen Führung 1 um einen bekannten Betrag Δuv. Der Wert der Versetzung Δxy der unteren Führung 2 wird dann ermittelt; hieraus läßt sich δZ′ approximativ errechnen gemäß wZ′ = Zmax - (Zo×Δuv)/Δxy,wobei Zo der Höhendifferenz zwischen der unteren Führung 2 und der Meßblende 8 entspricht, so daß die obere Führung 1 in ihre Tiefststellung (Höhe Zmin) abgesenkt werden kann, ohne eine Kollision mit der Meßblende 8 zu riskieren;
• c) Belassen der oberen Führung 1 in ihrer Hochposition und Neigen des Drahtes 4 zu einer Seite der neutralen Achse, um einen von der Bedienperson gewählten Winkel α, Zentrieren des Drahtes 4 und an­ schließendes Ermitteln der Versetzung Δxy der unteren Führung 2; Wieder­ holen dieser Schritte in den hierzu senkrechten Richtungen, und an­ schließendes Berechnen des Versetzungs-Mittelwertes Δxy1, der dem Mit­ telwert der Versetzungen Δuv1 der oberen Führung 1 entspricht (vgl. Fig. 4); anschließend wird die obere Führung 1 in ihre Tiefposition verla­ gert und die beiden vorgenannten Schritte mit einem Neigungswinkel ß ausgeführt, der im allgemeinen nur geringfügig von dem Winkel α ab­ weicht; hierdurch erhält man einen Versetzungs-Mittelwert Δxy2 für die untere Führung 2, der der Versetzung Δuv2 der oberen Führung 1 ent­ spricht;
• d) Dies ermöglicht die Berechnung der genauen Werte für D1 und D2 gemäß D1 = Δz×Δuv1×Δxy1)/Δuv1×Δxy2-Δuv2×Δxy1)wobei Δz die Differenz zwischen den Höhen Zmax und Zmin der Hoch- und Tiefposition der oberen Führung 1 ist, sowie gemäßD2 = D1×(Δxy1/Δuv1)-Zowobei Zo die Höhe der Meßblende 8 ist. Die Höhe O ist diejenige der unte­ ren Führung 2.

Demgemäß wird eine "Führungsregelung" für verschiedene Werte des Schrägflächenwinkels Φ von der Steuerung ausgelöst. Werte hierfür sind beispielsweise 3°; 5°, 10°, 15° und 20°.

Die für verschiedene Schrägflächenwinkel erhaltenen Werte D1 entsprechen den verschiedenen Abständen zwischen den Höhen der Neigungs­ punkte des Drahtes in den beiden Führungen 1 und 2 (siehe Fig. 5). Das Werkstück 3 ist im allgemeinen derart ausgerichtet, daß seine Unterseite oder Auflagefläche mit der Referenzebene P1 der Maschine übereinstimmt; dessen Oberseite kann sich in einer weiteren, der Sekundärebene P2, be­ finden.

Anschließend speichert eine Recheneinheit die für D1 und D2 erhaltenen Werte und stellt diejenigen Kurven auf, die ihrer Veränderung in Abhängigkeit des Schrägflächenwinkels Φ entsprechen, welcher der rea­ le Winkel ist (vgl. Fig. 6(a) und 6(b)). Um die Höhe der Neigungspunkte bei einer Neigung bis 0° zu errechnen, können die erhaltenen Kurven ex­ trapoliert werden, oder eine Anpassung an den letzten Meßwert und den daraus errechneten Werten vorgenommen werden, beispielsweise 3°.

Die numerische Steuerung setzt anschließend diese Kurven ein, um die Abstände D1 und D2 zu bestimmen, die den Werten des Schrägflä­ chenwinkels Φ entsprechen, die in den Anweisungsblocks des Programms enthalten sind. Hieraus leitet die Steuerung in Realzeit die Bewegungen UV und XY der Führungen 1, 2 ab, indem die Kordinaten der Segmente der Bearbeitungsbahn auf Ebenen P3 und P4 projiziert werden, welche die Nei­ gungspunkte des Drahtes 4 enthalten. Die numerische Steuerung kann diese Korrektur, jeweils für jeden Anweisungsblock, in Realzeit ausführen.

In einigen Fällen, insbesondere wenn die obere und die untere Führung eine quasi identische Geometrie aufweisen, kann (vgl. Fig. 5) unterstellt werden, daß

δ(D2) = ε, bzw.
δ(D1) = δ(D2)+ε, δ(D1) = 2×δ(D2).

So ist es möglich, die Meßzyklen und die Korrekturprozedur zu vereinfa­ chen, indem nur noch eine der Größen D1 oder D2 berechnet und gespei­ chert wird.

Es ist ferner möglich, die Zentrierungsmessungen zu vereinfa­ chen, indem die elektrischen Taster nur auf der Oberseite (oder Unter­ seite) der Meßblende 8 vorgesehen werden, wodurch die Anzahl der Schrit­ te halbiert wird; in diesem Fall erfolgt die Zentrierung nicht mehr in der mittleren Ebene M der Meßblende 8, sondern in derjenigen seiner Ober­ seite. Es ist aber auch möglich, die Zentrierungsmessungen durch elek­ trische Taster nur in zwei Richtungen einer Ebene vorzunehmen, und auf diejenigen in der hierzu senkrechten Ebene zu verzichten; auch dies wür­ de die Anzahl der Schritte halbieren.

Es ist bemerkenswert, daß dieser Zyklus es ermöglicht, nicht nur denjenigen Fehler zu vermeiden, der auf die vertikale Versetzung der Neigungspunkte des Drahtes zurückzuführen ist, wenn der Neigungswinkel verändert wird, sondern auch denjenigen Fehler, der infolge des Positio­ nierfehlers des Tangentialpunktes der Führungen aufgrund der Steifigkeit des Drahtes auftritt, da dieser Zyklus die Höhen der reellen Neigungs­ punkte liefert; die theoretischen Neigungspunkte spielen also nunmehr keine Rolle mehr.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht also eine signifikante Verbesserung der Schneidgenauigkeit, insbesondere bei Schnitten an sich ändernden Schrägflächen. Sie ermöglicht insbesondere eine hervorragende Wiederholgenauigkeit der Bearbeitung. Beispielsweise im Falle eines sternförmigen Stempels mit zugehöriger Matrize mit einem Schrägflächen­ winkel von 9° kann sich der Stempel der Matrize in jeder beliebigen Ein­ griffslage jedes Sternzackens mit Höhenunterschieden von 0 bis 5 µm ein­ passen, während eine Höhenunterschied von 0 bis 100 µm ohne Einsatz der erfindungsgemäßen Führungen und dem dazugehörigen Korrektursystem ein­ tritt, also eine Verbesserung um den Faktor 20. Ferner wird auch die Ge­ nauigkeit des hergestellten Schrägflächenwinkels stark verbessert: Der Fehler beträgt nur noch 4 bis 9 µm anstelle von 20 bis 120 µm ohne Ein­ satz der Erfindung, also ebenfalls eine Steigerung um mehr als den Fak­ tor 10.

Zwar ist in dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel die Erfindung anhand von geschlossenen Führungen erläutert worden, an deren Stelle können jedoch ohne weiteres auch erfindungsgemäß offen ausgebil­ dete Führungen zum Einsatz kommen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten von Werkstücken mittels eines Drahtes (4), der als Elektrode zwischen zwei Drahtführun­ gen (1, 2) mit gekrümmten Führungsprofilen gespannt und abspulbar ist, wobei eine Einrichtung zum Neigen des Drahtes (4) gegenüber der normalen Arbeitsstellung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsprofil einen Krümmungsradius mindestens gleich einem Wert R gemäß der Formel ΔL/L = r/(r + R)aufweist, wobei r der Radius des Drahtes (4) und ΔL/L der Längenände­ rungskoeffizient des Drahtes (4) an der Grenze der elastischen Formände­ rung ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der beiden Drahtführungen (1, 2) übereinstimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Meß- und Berechnungsmittel vorgesehen sind, um in Abhängigkeit eines vorgegebenen Neigungswinkels (Φ) die Höhe der beiden Neigungspunkte des Drahtes (4) in den Drahtführungen (1, 2) zu ermitteln.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Berechnungsmittel derart programmiert sind, daß sie Meß- und Berechnungszyklen ausführen, die die Änderung der Differenz zwischen den vertikalen Höhen der beiden Neigungspunkte des Drahtes (4) in den Drahtführungen (1, 2) jeweils in Abhängigkeit vom Neigungswinkel (Φ) des Drahtes (4) angeben und die Änderung speichern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Berechnungsmittel derart programmiert sind, daß sie Meß- und Berechnungszyklen ausführen, die die Änderung der Differenz zwischen der vertikalen Höhe des Neigungspunkts des Drahtes (4) in der unteren Drahtführung (2) und der Höhe einer Referenzebene (P1) der Vorrichtung angeben, jeweils in Abhängigkeit vom Neigungswinkel (Φ) des Drahtes (4), und die die Änderung speichern.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Berechnungsmittel derart programmiert sind, daß sie Meß- und Berechnungszyklen ausführen, die die Änderung der Differenz zwischen der vertikalen Höhe des Neigungspunkts des Drahtes (4) in der oberen Drahtführung (1) und der Höhe einer sekundären Referenzebene (P2) der Vorrichtung jeweils in Abhängigkeit vom Neigungswinkel (Φ) des Drahtes (4) angeben und die die Änderung speichern.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Meß- und Berechnungsmittel mit einer numerischen Steuerung verbunden sind, so daß diese die Bewegungen der Drahtführungen (1, 2) in Realzeit unter Berücksichtigung der realen vertikalen Position der Neigungspunkte des Drahtes (4) in den Drahtführungen (1, 2) gegen­ über den Referenzebenen der Vorrichtung regeln kann, wobei diese Posi­ tion sich mit dem Neigungswinkel (Φ) des Drahtes (4) ändert.