DE2628268C3

DE2628268C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Drahterodieren

Info

Publication number: DE2628268C3
Application number: DE2628268A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokyo Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1975-06-24
Filing date: 1976-06-24
Publication date: 1982-04-01
Also published as: IT1062165B; FR2317043B1; FR2317043A1; JPS5638330B2; US4052583A; GB1501809A; JPS521797A; NL7606878A; DE2628268A1; DE2628268B2; NL180286C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektroerosiven Schneiden mittels einer Draht-Elektrode.

Bei einer derartigen elektroerosiven Bearbeitung läuft die Draht-Elektrode gespannt durch die Bearbeätungszone hindurch, die mit einer Bearbeitungsflüssigkeit, üblicherweise destilliertem Wasser, gespült wird, und eine Folge von elektrischen Impulsen wird am Bearbeitungsspalt zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück angelegt, um zeitlich getrennte elektrische Entladungen zwischen Drahtelektrode und Werkstück zu erzeugen, damit Material vom Werkstück abgetragen wird. Die Querverschiebung des Werkstücks relativ zur laufenden Drahtelektrode wird gewöhnlich automatisch durch eine Steuerung mit programmierten Befehlen vorgenommen, die eine vorgegebene Schneidbahn festlegen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit sowie der Wirksamkeit und der Stabilität des Betriebs eine Kompensation der Bearbeitungszone oder der Werkstückdicke wichtig ist. Bisher läuft die Drahtelektrode durch die Bearbeitungszone mit konstanter Geschwindigkeit, und Bearbeitungspulse mit konstantem Wert der Impulsdauer, des Impulsintervalls und des Impulsspitzenstroms werden durchgehend während eines gegebenen Bearbeitungsvorgangs verwendet. Infolgedessen kommt es mit der Änderung in der Dicke des Werkstückes zu einer Änderung der Größe des Drahtelektrodenverschleißes, wobei eine örtliche Verschleißänderung die erzielbare Bearbeitungsgenauigkeit begrenzt und den Betrieb instabil macht sowie zu einem Reißen der Drahtelektrode führen kann.

Es ist aaher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur EDM-Bearbeitung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei denen die Dicke des Werkstücks wirklich ermittelt bzw. gemessen werden kann und Änderungen der Dicke kompensiert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Dicke des Werkstückes ermittelt, indem vorübergehend die Relatiwerschiebung unterbrochen wird, damit die elektrischen Entladungen im wesentlichen aufhören, und indem der Reststrom durch den Bearbeitungsspalt gemessen wird, um aus dem gemessenen Reststrom die Dicke des Werkstückes abzuleiten.

Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, daß die ermittelte Dicke des Werkstückes verwendet wird, um einen bestimmten Wert mindestens eines vorgegebenen Bearbeitungsparameters einzustellen, der der bestimmten Dicke des Werkstücks entspricht, und daß die Relativverschiebung zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode wieder aufgenommen wird, um die Bearbeitung durch elektrische Entladung mit dem eingestellten bestimmten Wert des Bearbeitungsparameters fortzusetzen.

Ferner ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die eine Einrichtung zur Verschiebung des Werkstücks relativ zur laufenden Drahtelektrode und quer zu deren Laufrichtung auf

einer vorgegebenen Bearbeitungsbahn, und zum vorübergehenden Stillsetzen der Relativverschiebung aufweist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen Fühler, der erfaßt, wenn die elektrische Entladung im wesentlichen aufgehört hat, und durch eine von dem Fühler gesteuerte Einrichtung zum Messen des Reststroms durch den Bearbeitungsspalt bei Aufhören der elektrischen Entladung und zum Ableiten der Dicke des Werkstücks aus dem gemessenen Reststrom.

Die Erfindung wird weitergebildet durch eine Einrichtung, die einen bestimmten Wert eines vorgegebenen Bearbeitungsparameters entsprechend der erfaßten bestimmten Dicke des Werkstückes einstellt und die Fortsetzung der Reiativverschiebung auslöst, um die Bearbeitung durch elektrische Entladung mit dem eingestellten bestimmten Wert des Bearbeitungsparameters wieder aufzunehmen.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2a schematisch im Querschnitt den Zustand, bei dem die Relativverschiebung zwischen Werkstück und laufender Drahtelektrode soeben angehalten worden ist, und

F i g. 2b im Querschnitt den Zustand, bei dem die Erzeugung der elektrischen Entladung aufhört und nur ein Reststrom zwischen Werkstück und laufender Drahtelektrode fließt.

Gemäß F i g. 1 wird eine Drahtelektrode 1 kontinuierlich von einer Vorratsspule 2 abgewickelt und auf jine Aufnahmespule 3 aufgewickelt, wobei der Draht über und zwischen Halteführungen 4 unter Einwirkung einer Aufwickelrolle 6 am Aufnahmeende und einer Bremsrolle 5 am Zuführungsende gespannt ist. Ein Werkstück 7 ist sicher an einem Tisch 8 befestigt, der sich zwischen den Halteführungen 4 befindet, und wird durch die laufende Drahtelektrode 1 bearbeitet. Der das Werkstück 7 tragende Tisch 8 wird in einer x-y-Ebene durch einen x-Achsen-Antrieb 9 und einen y-Achsen-Antrieb 10 bewegt, die durch Signale von einer herkömmlichen Kopiereinrichtung, einer NC-Einrichtung oder einer anderen Steuereinrichtung (nicht gezeigt) entsprechend programmierten Befehlen, die eine Bearbeitungsbahn des Werkstücks 7 bestimmen, betätigt werden. Ein Leiter 11 liegt an der Drahtelektrode 1 an, um diese mit einem Pol einer Stromversorgung zu verbinden, und ist in einer Zuführkammer 12 für Bearbeitungsflüssigkeit angeordnet, die den Abschnitt der Drahteiektrode 1 zwischen dem Leiter 11 und der Bearbeitungszone des Werkstückes 7 umschließt. Die Bearbeitungsflüssigkeit, die üblicherweise destilliertes Wasser ist, wird in die Zuführkammer 12 über eine Düse 13 durch eine (nicht gezeigte) Pumpeneinheit eingespeist. Die Stromversorgung 14, die mit dem Leiter 11 und dem Werkstück 7 verbunden ist, ist in ihren Ausgangsparametern wie Impulsdauer, -Intervall und Spitzenstrom für sich oder in Kombination durch einen Steller 15 einstellbar, der von einer Schalteinheit 16 betätigt wird. Zwischen dem Werkstück 7 und dem Leiter 11 ist auch ein Resonanzkreis 17 mit meiner Induktivität L und einem Kondensator C angeschlossen, der auf das Auftreten oder Fehlen von Entladungen im Bearbeitungsspalt anspricht, die durch einen Sensor 18 erfaßt werden, der seinerseits einen Kommutator 19 steuert In einem Nebenschlußkreis Sder Stromversorgung 14, der an den Bearbeitungsspalt G angeschlossen ist, ist ein Stromfühler 20 vorhanden, der ein Gieichstrommesser sein kann, um einen Reststrom durch den Bearbeitungsspalt zu messen. Der Stromfühler 20 ist an eine Anzeigeeinrichtung 21 angeschlossen, die die Dicke des Werkstücks 7 entsprechend dem gemessenen Strom anzeigt und auch auf die Schalteinheit 16 einwirkt.

Während des Betriebs, wenn die Drahtelektrode 1 kontinuierlich durch die Bearbeitungszone läuft, die mit der Bearbeitungsflüssigkeit von der Düse 13 gespült wird, wird eine Folge von Bearbeitungsimpulsen am Bearbeitungsspalt G zwischen der Drahtelektrode 1 und dem Werkstück 7 angelegt, um elektrische Entladungen zu erzeugen, die Material vom Werkstück 7 abtragen, das seinerseits relativ zur laufenden Drahtelektrode 1 durch die Motoren 9 und 10 entsprechend den

) vorgegebenen, programmierten Befehlen für die Bearbeitungsbahn verschoben wird. Erfindungsgemäß werden die Motoren 9 und 10 vorübergehend stillgesetzt. Nach dem Stillsetzen treten zwar anfangs noch regelmäßig Entladungen auf, jedoch fällt ihre Folgeirequenz schließlich auf Null ab, wenn der Bearbeitungsspalt G unter Materialabtrag vom Werkstück 7 aufgeweitet worden ist. Diese Zustände, nämlich im Zeitpunkt des Stillsetzens des Bearbeitungsvorschubs und nach der Beendigung der Entladungen, sind

) schematisch in Fig.2a bzw. 2b dargestellt. Im Zustand von Fig. 2a spricht der Resonanzkreis 17 auf die hochfrequenten Komponenten der Entladungen an, und die Resonanzspannung wird dadurch erfaßt. Im Zustand von F i g. 2b nimmt jedoch die Resonanzspannung

) schließlich auf Null ab, und das Fehlen dieser Spannung wird vom Sensor 18 erfaßt. Der Sensor 18 betätigt den Kommutator 19, um den Hauptstromversorgungskreis M vom Bearbeitungsspalt G zu trennen und den Nebenschlußkreis S an den Bearbeitungsspalt G anzuschließen, in dem der Strom^fühler 20 auf den Reststrom durch die Bearbeitungsflüssigkeit von der Stromversorgung 14 bei fehlenden Entladungen anspricht.

Durch Messung dieses Reststroms wird die Dicke des Werkstücks ermittelt. Wenn z. B. die Impulsspannung V von der Stromversorgung 200 V beträgt, der Durchmesser w der Drahtelektrode 1 gleich 0,2 mm ist, der spezifische Widerstand r der Bearbeitungsflüssigkeit (destilliertes Wasser) 5 · 10⁴ Ω ■ cm ist, die Größe g des Bearbeitungsspalts Gim Zustand von Fig. 2b 0,012 mm und der erfaßte Reststrom /0,1 A betragen, ergibt sich die Dicke f des Werkstücks 7 folgendermaßen:

_ /■ ■ g

₌ 5 IQ⁴ ■ 0,012 · 10"' 0,1

200 ' 0,3 · 10"

Die Bearbeitungsspaltgröße, bei der eine Entladung nicht mehr stattfinden kann, ist proportional der angelegten Spannung, und da diese Spannung, der spezifische Widerstand der Bearbeitungsflüssigkeit und der Durchmesser der Drahtelektrode sämtlich vorgegeben werden können, kann die Dicke des Werkstücks proportional zum erfaßten Reststrom ermittelt und durch die Anzeigeeinrichtung 21 angezeigt werden. Wie

bereits erwähnt wurde, hat die Anzeigeeinrichtung 21 die zusätzliche Funktion der Einwirkung auf die Schalteinheit 16, so daß optimale Werte der Impulsparameter automatisch durch den Steller 15 ausgewählt und in der Stromversorgung 14 entsprechend der erfaßten Dicke des Werkstückes eingestellt werden. Wenn die optimale Einstellung erreicht ist. wird ein entsprechendes Signal durch den Steller 15 erzeugt und in Hen Kommutator 19 eingespeist, so daß die Bearbeitung durch elektrische Entladung automatisch wiederaufgenommen wird und im Bearbeitungsspalt mit den optimalisierten Impulsparametern stattfindet.

Optimale Werte der Impulsparameter, d. h. der Impulsdauer (τ_οη), der Impulspause (r_o/y) und des Impulsstroms (l_p), für verschiedene Werkstückdicken können aus experimentellen Daten und empirischen Formeln gewonnen werden, z. B. wie folgt:

/ (mm)	ι „ι, (;as)	'„//<:«>	/,,(A)
1	10	8	8
10	12	10	14
20	12	12	2~>
40	12	10	26
50	12	10	30
60	12	10	30
80	12	10	30

Diese Tabelle kann zum Bearbeiten von Stahl-Werkstücken benutzt werden. Diese numerischen Daten können in einem Programmgeber im Steller 15 gespeichert sein, der einen Festspeicher, einen Mikroprozessor od. dgl. mit Speicher- und Verarbeitungsfunktionen aufweisen kann, und eine Auswahl wird durch die Schalteinheit 16 vorgenommen, die Digitalschalter aufweisen kann.

Es sei drauf hingewiesen, daß der Bearbeitungsparameter, der erfindungsgemäß gesteuert werden kann, nicht auf die Impulspararr.ctcr wie beschrieben be-

schränkt ist, sondern alternativ kann auch die Laufgeschwindigkeit der Drahtelektrode gesteuert werden. Die Steuerung der Laufgeschwindigkeit der Drahtelektrode ist so getroffen, daß sie mit der Dicke des Werkstücks zunimmt bzw. abnimmt. Die Geschwindigkeit der Relativverschiebung zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode kann auch als Funktion der Dicke des Werkstücks gesteuert werden, um eine maximale Abtragsrate und Betriebsstabilität zu erzielen.

llicr/u i Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum elektroerosiven Schneiden mittels einer Drahtelektrode, wobei die Relativver- > Schiebung zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode quer zu deren Laufrichtung auf einer vorgesehenen Bearbeitungsbahn erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Werkstücks ermittelt wird, indem vorübergehend die Relatiwerschiebung unterbrochen wird, damit die elektrischen Entladungen im wesentlichen aufhören, und indem der Reststrom durch den Bearbeitungsspalt gemessen wird, um aus dem gemessenen Reststrom die Dicke des Werk- ι j Stücks abzuleiten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte Dicke des Werkstücks verwendet wird, um einen bestimmten Wert mindestens eines vorgegebenen Bearbeitungspa- > <> ramters einzustellen, der der bestimmten Dicke des Werkstücks entspricht, und daß die Relatiwerschiebung zwischen dem Werkstück und der laufenden Drahtelektrode wieder aufgenommen wird, um die Bearbeitung durch elektrische Entladung mit dem r> eingestellten bestimmten Wert des Bearbeitungsparameters fortzusetzen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsparameter die Dauer der elektrischen Impulse ist. jo

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsparameter die Impulspause zwischen aufeinanderfolgenden der elektrischen Impulse ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- j> zeichnet, daß der Bearbeitungsparameter der Spitzenstrom der elektrischen Impulse ist.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsparameter eine Kombination der Impulsdauer, der impulspause und w des Spitzenstromes der elektrischen Impulse ist.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsparameter die Laufgeschwindigkeit der Drahtelektrode durch die Bearbeitungszone hindurch ist. -n

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsparameter die Geschwindigkeit der Relativverschiebung zwischen der laufenden Drahtelektrode und dem Werkstück ist.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ">(> nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung zur Verschiebung des Werkstückes relativ zur laufenden Drahtelektrode und quer zu deren Laufrichtung auf einer vorgegebenen Bearbeitungsbahn und zum vorübergehenden Stillsetzen der Relativverschie- ^r>"> bung, gekennzeichnet durch einen Fühler, der erfaßt, wenn die elektrische Entladung im wesentlichen aufgehört hat; und durch eine von dem Fühler gesteuerte Einrichtung zum Messen des Reststroms durch den Bearbeitungsspalt bei Aufhören der t>o elektrischen Entladung und zum Ableiten der Dicke des Werkstücks aus dem gemessenen Reststrom.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die einen bestimmten Wert eines vorgegebenen Bearbeitungsparameters ent- t» sprechend der erfaßten bestimmten Dicke des Werkstückes einstellt und die Fortsetzung der Relatiwerschiebung auslöst, um die Bearbeitung durch elektrische Entladung mit dem eingestellten bestimmten Wert des Bearbeitungsparameters wieder aufzunehmen.