DE2914368C2

DE2914368C2 -

Info

Publication number: DE2914368C2
Application number: DE2914368A
Authority: DE
Inventors: Roger Vernier Genf Ch Delpretti
Original assignee: Ateliers des Charmilles SA
Current assignee: Ateliers des Charmilles SA
Priority date: 1978-04-10
Filing date: 1979-04-09
Publication date: 1988-03-17
Also published as: DE2914368A1; FR2422477A1; CH620851A5; FR2422477B1; US4262185A; GB2019055B; JPS54145098A; GB2019055A

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

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.