DE2502288C3 - Verfahren zum Beseitigen der während des Erosionsprozesses auftretenden periodischen oder dauernden Auslenkung von draht- oder bandförmigen Elektroden - Google Patents
Verfahren zum Beseitigen der während des Erosionsprozesses auftretenden periodischen oder dauernden Auslenkung von draht- oder bandförmigen ElektrodenInfo
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- B23H7/02—Wire-cutting
- B23H7/04—Apparatus for supplying current to working gap; Electric circuits specially adapted therefor
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
- B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
- B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beseitigen der durch periodische oder dauernde Auslenkung von
draht- oder bandförmigen Elektroden während des Erosionsprozesses auftretenden Beeinträchtigung der
Bearbeitungsgenauigkeit bzw. der Abtragsleistung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die drahtförmige bzw. bandförmige Werkzeugelektrode
wird an der eigentlichen Erosionsstelle kontinuierlich durch Abrollen von einer Vorratsspule erneuert.
Je nach Querschnitt der Werkzeugelektrode von z. B. 0,001 mm2 bis 2 mm2 ist die abrollende Werkzeugelekirode
nicht starr, sondern ein nachgiebiges, schwingungsfähiges Gebilde wie eine Saite eines Musikinstrumentes.
Während des Erosionsprozesses wird die Werkzeugelektrode mit Kräften beaufschlagt, welche
sie in Auslenkungen bzw. Schwingungen oder in eine bleibende Durchbiegung versetzt. Neuere Untersuchungen
der Anmelderin geben nähere Aufschlüsse über Entstehung und Wirkung dieser Kräfte. Es wurde
festgestellt, daß die durch die Funkenentladungen im Arbeitsspalt hervorgerufenen Kräfte der Abtragsleistung
proportional sind. Damit ist die Auslenkung der Werkzeugelektrode, die Rückwirkungen auf die Bearbeitungsgenauigkeit
ausübt, auch der Abtragsleistung proportional. Der Versuch, die Abtragsleistung zu
erhöhen, führte deshalb zwangsläufig zu unzulässigen Auslenkungen bzw. Schwingungen der Werkzeugelektrode
und somit zu Instabilitäten des Erosionsprozesses, zu kleinerer Bearbeitungsgenauigkeit und sogar zu
Kurzschlüssen mit der Werkstückelektrode, welche den Erosionsprozeß vorzeitig beendeten. Wegen des Vorrangs
der Stabilität des Erosionsprozesses wurde bisher mit kleiner Abtragsleistung oder mit schlechter
Bearbeitungsgenauigkeit als Kompromißlösung gearbeitet.
In der SU-PS 3 95 208 ist eine Schaltungsanordnung
In der SU-PS 3 95 208 ist eine Schaltungsanordnung
v> zum Messen der Schwingung der Drahtelektrode
während des Erosionsprozesses beschrieben, wobei die Drahtelektrode und eine Hilfselektrode von einem
HF-Generator niedriger Leistung beaufschlagt werden. Eine Kompensation der Schwingung erfolgt jedoch
nicht.
Die SU-PS 1 42 138 beschreibt die Benutzung eines Magnetfeldes zur Führung der Elektrode bei der
elektroerosiven Erzeugung von Bohrungen sehr kleinen Durchmessers, wobei die Kraftlinien parallel zur Achse
der einseitig eingespannten Elektrode verlaufen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Erhöhung der Abtragsleistung bei gleich bleibender
Bearbeitungsgenauigkeit oder in der Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit bei gleich bleibender Abtrags-
M leistung.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektrode zusätzlich zum Erosionsvorgang
elektrisch so beaufschlagt wird, daß die hierdurch
erzeugten Feldkräfte die während des Erosionsprozesses auftretenden und die Auslenkung der Elektrode
erzeugenden Kräfte kompensieren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung wenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1, 2 Ausführungsbeispiele, in welchen die Schaltungsanordnung ausgangsseitig an den Stromzuführungen
für die Werlczeugelektrode angeschlossen ist;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Schaltungsanordnung mit ihrem einen Ausgang an der
Werkstückelektrode und mit dem andern Ausgang an mindestens einer Stromzuführung für die Werkzeugelektrode
angeschlossen ist.
Gemäß F i g. 1 wird die Drahtelektrode 1 von der Vorratsspule 2 abgewickelt und über die Rollen 3, 4
einer nicht näher dargestellten Haltevorrichtung geführt und gespannt und anschließend auf eine Aufwikkeirolle
5 aufgewickelt Es sind verschiedene Ausführungsbeispiele von Haltevorrichtungen für drahtförmige
Werkzeugelektroden bekannt, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Die Rollen 3 und 4 spannen die Drahtelektrode wie eine Saite eines Musikinstrumentes. Ferner ist an diesen
Rollen die Stromzuführung angeschlossen, über welche die Betriebsspannung und der Strom der Impulse aus
dem Generator 6 auf die Werkzeugelektrode 1 und weiter auf die Werkstückelektrode 7 gelangen. Der eine
Ausgang 61 des Generators ist gemäß F i g. 1 über Entkopplungsdioden 71, 72 und Entkopplungswiderstände
73,74 mit den beiden Stromzuführungen 3,4 air
Drahtelektrode 1 verbunden. Die Entkopplungsdioden 71, 72 sind in der gezeichneten Weise angeordnet, wenn
der Erosionsgenerator 6 keine unipolaren Impulse auf den Arbeitsspalt zwischen der Werkzeugelektrode 1
und der Werkstückelektrode 7 liefert. Bei Erzeugung unipolarer Impulse sind die Entkopplungsdioden nur in
einer Durchlaßrichtung angeordnet. Bei der Verwendung von Werkzeugelektroden großen Durchmessers,
bei denen der durch den Kompensationsstrom zwischen den Stromzuführungen 3, 4 verursachte Spannungsabfall
hinreichend klein ist, können die Dioden 71, 72 vollkommen entfallen. Die Entkopplungswiderstände
73, 74 bleiben jedoch in jedem Fall in der Verbindungsleitung. Der andere Ausgang 62 des Erosionsgenerators
6 ist direkt mit der Werkstückelektrode 7 verbunden.
Die Kräfte, die während des Erosionsprozesses im Arbeitsspalt auf die Werkzeugelektrode 1 einwirken,
entstehen aus dem elektrischen Feld zwischen den beiden Elektroden 1, 7, aus dem elektromagnetischen
Feld um die Drahtelektrode 1, aus den Funkenentladungen, aus der Blasenbildung im dielektrischen Medium
bei Funkendurchschlag. Diese Kräfte bilden eine resultierende Kraft und versetzen die Werkzeugelektrode
1 in Auslenkungen bzw. in Schwingungen. Diese Schwingungen ergeben Instabilitäten des Erosionsprozesses
und sogar Kurzschlüsse zwischen den beiden Elektroden 1,7.
Zur Eliminierung dieser Erosionskräfte ist eine Schaltungsanordnung 8 vorgesehen, welche mit ihrem
einen Ausgang 81 direkt an ei":·? Stromzuführung 3 angeschlossen isL Der andere Ausgang 82 liegt an der
anderen Stromzuführung 4 der Werkzeugelektrode I. Während des Erosionsbetriebes wirkt die Schaltungsanordnung
8 zur Kompensation der Erosionskräfte in der Weise, daß ein Kompensationsstrom (Gleichstrom oder
Wechselstrom) durch die Werk/.eugelektrode 1 fließt.
Hierbei wird die Kraftwirkung des elektromagnetischen Feldes, welches die Werkzeugelektrode 1 umgibt,
ausgenutzt, so daß die Schwingungen der Werkzeugelektrode 1 eliminiert sind. Die Schaltungsanordnung 8
steuert während des Erosionsprozesses den Betrag und/oder die Frequenz des Kompensaiionsstromes, der
über die Leitungen 81, 82, Stromzuführungen 3, 4 und Werkzeugelektrode 1 fließt. Die Einstellung des
Kompensationsstromes erfolgt entweder durch Hand in der Schaltungsanordnung 8 oder über die gestrichelt
gezeichnete Eingangsleitung 83 durch ein numerisches Steuersystem oder Optimierungssystem bekannter Art.
Der Erosionsgenerator 6 erhält seine Steuerparameter wie Strom, Spannung, Repetitionsfrequenz, Tastverhältnis
der Impulse, Pause zwischen den Impulsen usw. entweder über die Eingangsleitung 63 von den gleichen
numerischen Steuersystemen bzw. Optimierungssystemen oder die Finsteilung erfolgt durch Hand am
Generator selbst.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei
die Schaltung 8 zur Kompensation der Erosionskräfte und der Erosionsgenerator 6 anders angeschlossen sind.
Der Erosionsgenerator 6 ist mit seinem einen Ausgang 61 über die Sekundärwicklung 110 eines
Transformators 10 an die beiden Stromzuführungen 3,4 der Werkzeugelektrode 1 angeschlossen. Der Ausgang
61 führt auf eine Mittelanzapfung der Sekundärwicklung 110 zur Vermeidung einer Rückwirkung des
Erosionsstromes auf die Schaltungsanordnung 8. Die Schaltungsanordnung 8 ist mit ihren beiden Ausgängen
81, 82 an der Primärwicklung 12 des Transformators 10 angeschlossen und gibt ihren Wechselstrom ebenfalls
über die Stromzuführungen 3, 4 an die Werkzeugelektrode 1. Hierdurch werden in gleicher Weise wie beim
Ausführungsbeispiel der F i g. 1 die Erosionskräfte kompensiert. Die Einstellung der Stärke und der
Frequenz des Kompensationsstromes erfolgt ebenfalls entweder durch Hand oder über die Steuerleitung 83
durch ein numerisches Steuersystem bzw. durch ein Optimierungssystem. In den beiden Ausführungsbeispielen
der Fig. 1,2 erzeugt die Schaltungsanordnung 8 einen Wechselstrom zur Kompensation der Erosionskräfte mit einer solchen Frequenz, die hinreichend weit
von der Resonanzfrequenz der Werkzeugelektrode 1 entfernt ist.
Die Fig. 3 zeigt eine weitere Anordnung, wobei die Schaltungsanordnung 8 mit ihrer einen Leitung 81 an die
Stromzuführungen 3 und 4, oder — was auch genügt — an nur eine der beiden Stromzuführungen 3 oder 4
angeschlossen ist. Die andere Ausgangsleitung 82 der Schaltungsanordnung 8 ist an der Ausgangsleitung 62
des Erosionsgenerators 6 angeschlossen. Die Leitungen 81 und 61 weisen Entkopplungsdioden 71, 72 auf. Die
Schaltungsanordnung 8 liefert eine Kompensationsspannung (Gleichspannung und Wechselspannung)
zwischen den beiden Elektroden 1, 7, wobei die Kraftwirkung des elektrischen Feldes ausgenutzt wird.
Der Betrag und/oder die Frequenz der Kompensationsspannung wird an der Schaltungsanordnung 6 ebenfalls
durch Hand oder über die Steuerleitung 83 durch ein numerisches Steuersystem bzw. durch ein Optimierungssystem
eingestellt. Die Synchronisationsleitung 11 zwischen dem Erosionsgenerator 6 und der Schaltungsanordnung
8 im Arbeitsspalt 9 dient zur Synchronisation der Kompensationsspannung mit der Arbeitsspannung
im Arbeitsspalt. Die Schaltungsanordnung 8 gibt z. B. während der Pausen zwischen den Erosionsimpulsen
des Generators 6 die Kompensationsspannung über die Leitungen 81, 82 auf den Arbeitsspalt 9. Die
Kompensationsspannung kann auch für eine bestimmte
Gruppe von Impulsen aus dem Erosionsgenerator vorgesehen sein. Hierbei kann der Betrag der
Kompensationsspannung sich ändern. Für diese Fälle ist die Synchronisation zwischen der Schaltungsanordnung
8 und dem ErcMonsgenerator 6 über die Leitung 11 erforderlich. Die Kompensationsspannung wird in ι
Weise auf den Arbeitsspalt 9 der beiden Elektroden gegeben, daß die Werkzeugelelctrode 1 nicht
Resonanzschwingungen gerät.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
- Patentansprüche:1 Verfahren zum Beseitigen der durch periodische oder dauernde Auslenkung von draht- oder bandförmigen Elektroden während des Erosionsprozesses auftretenden Beeinträchtigung der Bearbeitungsgenauigkeit bzw. der Abtragsleistung, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1) zusätzlich zum Erosionsvorgang elektrisch so beaufschlagt wird, daß die hierdurch erzeugten Feldkräfte die während des Erosionsprozesses auftretenden und die Auslenkung der Elektrode erzeugenden Kräfte kompensieren.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1) mit einem Kompensationsstrom zum Erzeugen eines elektromagnetischen Kompensationsfeldes beaufschlagt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (1) mit einer Kompensationsspannung zum Erzeugen eines elektrischen Kompensationsfeldes beaufschlagt wird.
- 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung (8) zur elektrischen Kompensation der während des Erosionsprozesses auftretenden Kräfte mit der Drahtelektrode (1) verbunden ist.
- 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (8) mit ihren Ausgangsklemmen (81, 82) an den Stromzuführungen (3, 4) der Elektrode (1) angeschlossen ist zum Erzeugen eines elektromagnetischen Komperisationsfeldes, wobei der Erosionsgenerator mit seiner einen Ausgangsleitung (61) über Entkopplungsglieder (71, 72, 73,74) an den Stromzuführungen (3, 4) der Elektrode (1) und mit seiner anderen Ausgangsleitung (62) am Werkstück (7) angeschlossen is: (F i g. 1).
- 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsklemmen (81, 82) der Schaltungsanordnung (8) über einen Transformator (10) an den Siromzuführungen (3, 4) der Elektrode (1) angeschlossen ist zum Erzeugen eines elektromagnetischen Kompensationsfeldes, wobei der Erosionsgenerator (6) mit seiner einen Ausgangsleitung (61) über eine Mittelanzapfung einer Wicklung (110) des Transformators (10) an den beiden Stromzuführungen (3, 4) und mit seiner anderen Ausgangsleitung (62) am Werkstück (7) angeschlossen ist (F i g. 2).
- 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (8) mit ihrer einen Ausgangsklemme (81) über ein Entkopplungsglied (71) an einer oder mehreren Siromzuführungen (3, 4) der Elektrode (1) und mit ihrer anderen Ausgangsklemme (81) an eine Ausgangsleitung (62) des Erosionsgenerators (6) angeschlossen ist zum Erzeugen eines elektrischen Kompensationsfeldes, wobei der Erosionsgenerator mit seiner einen Ausgangsleitung (61) über ein Entkopplungsglied (72) an den Strom-/uführungen (3, 4) und mit seiner anderen Ausgangslcining (62) am Werkstück (7) angeschlossen ist (Fig. 3).
- 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (8) einstellbare Bauelemente enthält, so daß der durch die Elektrode (1) fließende Kompensationsstrom ein elektromagnetisches Feld steuerbarer Amplitude und/oder steuerbarer Frequenz erzeugt.
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (8) einstellbare Bauelemente enthält, so daß die Kompensationsspannung zwischen der Elektrode (1) und dem Werkstück (7) ein elektrisches Feld im Arbeitsspalt (9) von steuerbarer Amplitude und/oder steuerbarer Frequenz erzeugt
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