DE2914368C2 - - Google Patents
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- DE2914368C2 DE2914368C2 DE2914368A DE2914368A DE2914368C2 DE 2914368 C2 DE2914368 C2 DE 2914368C2 DE 2914368 A DE2914368 A DE 2914368A DE 2914368 A DE2914368 A DE 2914368A DE 2914368 C2 DE2914368 C2 DE 2914368C2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
- B23H7/02—Wire-cutting
- B23H7/08—Wire electrodes
- B23H7/10—Supporting, winding or electrical connection of wire-electrode
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbe
griff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durch
führung des Verfahrens.
Ein dem Oberbegriff des Anspruchs 1 genügendes Verfah
ren ist nach der CH-PS 5 37 243 bekannt.
Bei diesem Verfahren wird die Vorschubgeschwindigkeit
des Werkstücks derart eingestellt, daß man einen be
stimmten Abstand zur Funkenerosion zwischen der Draht
elektrode und dem Werkstück aufrechterhält. Hierbei ist
man jedoch, insofern die Genauigkeit und die Geschwin
digkeit der Bearbeitung betroffen sind, durch die
mechanischen und thermischen Belastungen beschränkt,
welche die Drahtelektrode aushalten kann. Der auf die
Drahtelektrode ausgeübte Zug beeinflußt seine Position
und infolgedessen die Genauigkeit der Bearbeitung, ins
besondere während Änderungen der Richtung und der Ge
schwindigkeit des Schnitts in Abhängigkeit von dem
Arbeitsstrom, den die Drahtelektrode ohne Gefahr
des Bruchs aushalten kann. Es ist infolgedessen wichtig,
den physischen Zustand der Drahtelektrode in jedem
Augenblick zu kontrollieren, um einen Arbeitsstrom
durch die Drahtelektrode zu schicken, der mit dem auf
die Drahtelektrode ausgeübten Zug verträglich ist und
umgekehrt.
Es ist bekannt, den Zug auf die Drahtelektrode in Ab
hängigkeit von ihrer Dehnung einzustellen, jedoch ist
dieses Verfahren nicht genau und berücksichtigt nicht
den Erwärmungszustand der Drahtelektrode.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine charakteristische
Größe des physischen Zustands der Drahtelektrode zu
benutzen, welche es ermöglicht, gleichzeitig die mecha
nische und die thermische Beanspruchung der Drahtelek
trode zu kontrollieren, um eine automatische Einstellung
des Arbeitsstroms und/oder des auf die Drahtelek
trode ausgeübten Zugs im Verlauf der Bearbeitung durch
zuführen.
Die Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben.
Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Durchfüh
rung des Verfahrens nach Anspruch 1 ist in Anspruch 2
angegeben.
Nach der Erfindung ist die charakteristische Größe der
Ohmsche Widerstand der Drahtelektrode, der sich gleich
zeitig in Abhängigkeit vom Arbeitsstrom und in Ab
hängigkeit von dem auf die Drahtelektrode ausgeübten
Zug ändert. Der Zug, bei dem ein Bruch der Drahtelektrode
auftritt, ist eine Funktion des Arbeitsstroms, die
dem elektrischen Widerstand der Drahtelektrode entspricht.
Infolgedessen ist es möglich, einen Bruch der Drahtelek
trode zu vermeiden, wenn man diesen Widerstand auf
einem vorbestimmten Wert hält.
Durch die Erfindung wird eine Einstellung des Arbeits
stromes und des auf die Drahtelektrode ausgeübten
Zugs erreicht, die einen optimalen Wirkungsgrad der Be
arbeitung ermöglichen, während ein Bruch der Drahtelek
trode im Verlauf der Funkenerosion vermieden wird.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungs
beispiel unter Hinweis auf die Zeichnungen
erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durch
führung des Verfahrens mit zugehörigem Schalt
bild.
Fig. 2 zeigt in Kurven verlaufend die Abhängigkeit
des elektrischen Widerstands der Drahtelektrode
vom Arbeitsstrom und von dem auf die
Drahtelektrode ausgeübten Zug.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 weist eine Drahtelektrode 1
zum funkenerosiven Drahtschneiden eines Werkstücks 2
auf, die von dem Werkstück 2 durch einen Funkenerosions-
Arbeitsspalt getrennt ist, in dem ein Bearbeitungs
strömungsmittel umgewälzt wird. Der dem Werkstück 2 gegenüberliegende Teil der Drahtelektrode 1
bildet dabei deren Arbeitsbereich 3. Die Funkenerosion wird
von einem aufeinanderfolgende Stromimpulse konstanter
Amplitude abgebenden Stromgenerator 4 erzeugt, der
einerseits über Dioden 7 und 8 mit zwei Schleifkontakten
5 und 6 verbunden ist, die sich in Kontakt mit der
Drahtelektrode befinden, und andererseits mit dem
Werkstück 2 verbunden ist. Die Drahtelektrode 1 wird in
ihrer Längsrichtung durch Rollen 9 und 10 bewegt und
gleitet über Führungsoberflächen 11 und 12. Die Draht
elektrode 1 und das Werkstück 2 werden relativ zueinander
gemäß einem Programm bewegt.
Der elektrische Widerstand der Drahtelektrode 1 wird
über seine Länge zwischen den Schleifkontakten 5 und 6
gemessen. Hierzu dient eine Meßschaltung mit einer
Hilfsstromquelle 13, die mit den Schleifkontakten 5 und
6 über einen Transistor 14 und eine Diode 14′ verbunden
ist. Der Transistor 14 wird von Taktimpulsen gesteuert,
die von einer Schaltung 15 erzeugt werden. Die Meßschal
tung umfaßt außerdem einen Feldeffekttransistor 16, der
von der Schaltung 15 gesteuert wird und einerseits mit
einem zwei Widerständen 17 und 18 gemeinsamen Anschluß
sowie andererseits mit einem einem Kondensator 19 und
der Basis eines Feldeffekttransistors 20 gemeinsamen
Anschluß verbunden ist. Der andere Anschluß des Wider
standes 17 ist mit dem anderen Anschluß des Kondensa
tors 19 sowie mit dem Schleifkontakt 5 verbunden. Der
andere Anschluß des Widerstands 18 ist mit dem Schleif
kontakt 6 verbunden.
Der Feldeffekttransistor 20 ist in Reihe mit einem
Widerstand 21 geschaltet. Die Spannung an den Anschlüs
sen dieses Widerstands 21 ist einerseits an einen
Eingang eines Verstärkers 22 gelegt und andererseits an
eine Schaltung, die eine Reihenschaltung aus einem
Widerstand 23 und einem Kondensator 24 umfaßt. Ein
anderer Eingang des Verstärkers 22 kann über einen
Umschalter 25 entweder mit einem einstellbaren Potentio
meter 26 oder mit dem einen Anschluß des Kondensators
24 verbunden werden.
Der Transistor 14 bewirkt während der Zeit, in der er
leitet, den Durchgang eines Stromimpulses konstanter
Höhe und kurzer Dauer durch die Drahtelektrode 1. Wäh
rend der Dauer dieses Stromimpulses ist der Transistor
16 leitend, und der Kondensator 19 erreicht eine Span
nung, die dem Spannungsabfall entspricht, der zwischen
den Schleifkontakten 5 und 6 gemessen wird. Während des
zeitlichen Zwischenraums, der zwei aufeinanderfolgende
Stromimpulse voneinander trennt, sind die Feldeffekt
transistoren 16 und 20 nichtleitend, und die Spannung
des Kondensators 19 wird bis zum nächsten Stromimpuls
gespeichert. Der Potentialunterschied zwischen den An
schlüssen des Widerstands 21, der gleich dem Potential
unterschied zwischen den Anschlüssen des Kondensators
19 ist, ist ein Maß für den elektrischen Widerstand der
Drahtelektrode 1.
Man kann auch den Widerstand der Drahtelektrode 1 da
durch messen, daß man einen Gleichstrom durch die
Drahtelektrode fließen läßt. Jedoch kann man Stromim
pulsen zur Messung des Widerstands einen Mittelwert
geben, der gegenüber dem Mittelwert der Arbeits
stromimpulse, die durch den Stromgenerator 4 erzeugt
werden, vernachlässigbar ist. Der Stromgenerator 4 gibt
die Arbeitsstromimpulse mit einer Frequenz ab,
die mittels eines Schwingkreises 27 einstellbar ist.
Hierzu wird der Schwingkreis 27 von einem Signal ge
steuert, das ihm über eine Leitung 28 zugeführt wird.
Die Leitung 28 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 22
über einen Anschluß b eines Umschalters 29 und ein
Potentiometer 30 verbunden. Ein anderer Anschluß a des
Umschalters 29 ist mit einem Potentiometer 31 verbun
den. Die Schaltung 15 kann mit dem Schwingkreis 27
derart synchronisiert sein, daß der Widerstand der
Drahtelektrode 1 während des Zeitintervalls gemessen
wird, das zwei aufeinanderfolgende Arbeitsstrom
impulse voneinander trennt.
Die auf die Drahtelektrode 1 ausgeübte Zugkraft wird
mittels einer Feder 32 gemessen, die auf eine beweg
liche Rolle 33 wirkt. Diese Rolle 33 ist zwischen der
Rolle 10 und von einem Motor 35 angetriebenen Rollen 34
angeordnet. Die Achse der Rolle 33 ist fest mit einem
Schleifkontakt eines Potentiometers 36 verbunden, des
sen Position sich in Abhängigkeit von dem auf die
Drahtelektrode 1 ausgeübten Zug ändert. Die Spannung,
die von dem Schleifkontakt abgenommen wird, wird an
einen Eingang eines Verstärkers 37 angelegt. Ein anderer
Eingang des Verstärkers 37 ist entweder mit einem
Potentiometer 38 verbunden, wenn sich ein Umschalter 39
an einem Anschluß a befindet, oder mit dem Potentiometer
30, wenn sich der Umschalter 39 an einem Anschluß b
befindet.
Die Größe des Ausgangssignals des Verstärkers 22 ist
eine Funktion der Abweichung des Spannungsabfalls in
der Drahtelektrode 1 von einem Bezugswert, der von dem
Potentiometer 26 geliefert wird, wenn der Umschalter 25
an einem Anschluß a ist. Wenn der Umschalter 25 an
einem Anschluß b ist, entspricht dieser Bezugswert dem
Mittelwert des Spannungsabfalls. Man erhält dann am
Ausgang des Verstärkers 22 ein Signal, das sich in Ab
hängigkeit von augenblicklichen Änderungen des Wider
stands der Drahtelektrode 1 ändert.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 ermöglicht es, je nach der
Position der Umschalter 29 und 39 mehrere Betriebs-
bzw. Funktionsweisen zu wählen. Aus den Kurvendarstel
lungen der Fig. 2 ersieht man, in welcher Art und Weise
es möglich ist, den Widerstand der Drahtelektrode 1 auf
einem bestimmten Wert zu halten, indem man jeweils auf
die Arbeitsstromimpulse und die auf die Draht
elektrode 1 ausgeübte Zugkraft einwirkt. Die Kurven T 0,
T 1 und T 2 entsprechen zunehmenden Zugkräften. Die Kurve
40 zeigt die Bruchgrenze der Drahtelektrode 1 an.
Wenn der Umschalter 29 an den Anschluß a und der Um
schalter 39 an den Anschluß b gebracht ist, stellt man
den Widerstand der Drahtelektrode 1 für Arbeits
stromimpulse, die mittels des Potentiometers 31 einge
stellt sind, auf einen Wert R 0 ein, indem man auf die
Zugkraft einwirkt, die auf die Drahtelektrode 1 ausgeübt
wird.
Befinden sich hingegen der Umschalter 29 an dem Anschluß
b und der Umschalter 39 an dem Anschluß a, so wird der
Widerstand der Drahtelektrode 1 konstant auf dem Wert
R 0 gehalten, indem man auf die Frequenz der Arbeits
stromimpulse, d. h. auf den Mittelwert der Arbeits
stromimpulse einwirkt.
In beiden Fällen kann ein Bruch der Drahtelektrode 1
vermieden werden, wenn die Gerade R 0 der Fig. 2 unterhalb
der Kurve 40 liegt. Eine andere Möglichkeit der Steuerung
besteht darin, daß man beide Umschalter 29 und 30 an
die Anschlüsse b bringt, so daß man gleichzeitig die
Spannung an der Drahtelektrode 1 und die Frequenz der
Arbeitsstromimpulse in Abhängigkeit von der
Abweichung des Widerstands der Drahtelektrode 1 von
seinem Bezugswert einstellt. Diese Variante ermöglicht
es, den Widerstand der Drahtelektrode 1 einzustellen,
indem man die Arbeitsstromimpulse in geringstmög
licher Weise ändert.
Man kann auch den Widerstand der Drahtelektrode 1 auf
einen Wert einstellen, der sich merklich in Abhängig
keit von den Arbeitsstromimpulsen oder von dem
Zug auf die Drahtelektrode 1 ändert, indem man die
Kurve, die die Einstellvorschrift des Widerstandswerts
der Drahtelektrode 1 definiert, parallel zur Kurve 40
der Fig. 2 verlaufen läßt. Das Eingangssignal des Ver
stärkers 22 kann auch dazu benutzt werden, einen Kon
taktfehler in bzw. an den Schleifkontakten 5 und 6 oder
eventuell einen Bruch der Drahtelektrode 1 anzuzeigen.
Claims (4)
1. Verfahren zum funkenerosiven Drahtschneiden eines Werk
stücks (2), bei dem auf die Drahtelektrode (1) eine
bestimmte einstellbare Zugkraft ausgeübt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der elektrische Widerstand der Drahtelektrode (1) im
Arbeitsbereich (3) gemessen wird und daß davon abhängig der
mittlere Arbeitsstrom und/oder die auf die Drahtelektrode
(1) ausgeübte Zugkraft derart geändert werden, daß dieser
elektrische Widerstand auf einem vorbestimmten einstell
baren Wert gehalten wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patent
anspruch 1, die zwei Schleifkontakte (5, 6) aufweist, von
denen je einer auf je einer Seite des Arbeitsbereichs (3)
vorgesehen ist, und eine Hilfsstromquelle (13), deren
Anschlüsse jeweils mit den Schleifkontakten (5, 6) ver
bunden sind, aufweist, gekennzeichnet durch
eine Schaltung (16-18) zum Messen des Spannungsabfalls, der
durch das Fließen des Stroms der Hilfsstromquelle (13) durch
die Drahtelektrode (1) zwischen den beiden Schleifkon
takten (5, 6) entsteht, und durch eine Schaltung (22-31 und 39)
zum Ändern des Arbeitsstroms und/oder der auf die Draht
elektrode (1) ausgeübten Zugkraft in Abhängigkeit von der
Abweichung zwischen dem gemessenen Spannungsabfall und
einem Bezugswert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfsstromquelle (13) Bestandteil eines Hilfsstrom
generators (13, 14) ist, der aufeinanderfolgende Stromim
pulse konstanter Amplitude erzeugt und daß der Spannungs
abfall zwischen den Schleifkontakten (5, 6) während der Dauer
dieser Stromimpulse gemessen wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie eine Einrichtung (23, 24) zum Berechnen
des Mittelwertes des Spannungsabfalls während eines bestimmten
Zeitintervalls aufweist, sowie eine Einrichtung (25), mit
der dieser Mittelwert als Bezugswert eingegeben werden kann.
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