DE2005092B2

DE2005092B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Elektroerosionsbearbei tung

Info

Publication number: DE2005092B2
Application number: DE2005092A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Kobayashi; Nagao Saito
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1969-02-04
Filing date: 1970-02-04
Publication date: 1974-04-11
Also published as: DE2005092C3; US3670136A; JPS4840157B1; CH511090A; GB1289612A; DE2005092A1; FR2030291A1; BE745436A

Description

If

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 205 636 ist es arbeitungsparameter über der Zeit für die Vorrich-

bekanntgeworden, die Pausenzeit zwischen aufein- tung nach F i g. 1 darstellt.

anderfolgenden Spannungsimpulsen entsprechead Die in F i g. 1 gezeigte. Anordnung enthält ein Be-

dem Ergebnis einer Abtastung des Arbeitsspaltzu- arbeitungsgefäß 10, gefüllt mit einem geeigneten elek-

stands in einem fortlaufenden Steuervorgang einzu- 5 trisch isolierenden öl 12, wie Kerosin, sowie ein

stellen. Bei Überschreiten einer voreingestellten Span- Werkstück 14 im Gefäß 10 und eine Arbeitselektrode

nung spricht dabei ein Meßglied an, welches seiner- 16, die dem Werkstück 14 gegenübersteht und einen

seits die nächste Entladung auslöst. Arbeitsspalt 18 zwischen sich und dem Werkstück 14

Schließlich ist durch die deutsche Offenlegungs- bildet. Die Arbeitselektrode 16 wird durch einen schrift 1 926 885 eine Abtasteinrichtung zum Er- to Stützmechanismus 20 getragen. Wenn der Elektrofassen eines ungewöhnlichen Zustandes im Arbeits- erosionsbearbeitungsvorgang fortschreitet, bewegt der spalt vorgeschlagen worden, ohne daß dort eine Be- Stützmechanismus 20 die Arbeitselektrode 16 in beeinflussung der Pausenzeit gezeigt ist. kannter Weise in Richtung des Werkstücks 14, um

Die Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, ein den Arbeitsspalt 18 im wesentlichen konstant zu hal-

Verfahren und eine Vorrichtung zur Elektroerosions- 15 ten. Der in F i g. 1 gezeigte Stützmechanismus 20 ist

bearbeitung von Werkstücken zu schaffen, mit wel- ein hydraulisches Servosystem mit einem hydrau-

chem ein hoher Wirkungsgrad erzielt und die Aus- lischen Zylinder 20 a, einem in dem Zylinder gleiten-

bildung stationärer Entladungen im Arbeitsspalt zu- den Kolben 20 b und einer Verbindungsstange 20 c,

verlässig verhindert werden. weiche den Kolben 2Oi mit der Arbeitselektrode 16

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der ein- ao verbindet. Um den hydraulischen Druck auf beiden

gangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch Seiten des Kolbens 206 im Zylinder 2Oo zu steuern,

gelöst, daß die Pausenzeit vergrößert wird, wenn ist der Zylinder 20« auf beiden Seiten mit einer

innerhalb eines Bezugszeitintervalls am Arbeitsspalt Steuerung 2Od verbunden. Ein derartiges hydrau-

keine Spannung höher als die Lichtbogenbrennspan- lisches Servosystem ist bekannt und braucht nicht im

nung aufgetreten ist, und daß die Pausenzeit ver- 25 einzelnen beschrieben zu werden. Es kann auch

kleinen wird, wenn am Arbeitsspalt eine Spannung durch ein geeignetes elektrisches Servosystem ersetzt

von der Größe der Impulsleerlauf spannung auftritt. werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver- Die Steuerung 2Od' ist mit einem elektrischen fahrens enthält erfindungsgemäß einen bei Auftreten Steuerkrei*. 22 verbunden. Dieser enthält ein Potender Impulsleerlaufspannung am Spalt ansprechenden 30 tiometer 22 a, das über dem Arbeitsspalt 18 liegt, um ersten Schalter, einen von dem Schalter überbrück- ein der Spaltspannung proportionales Signal V zu erten, über einen Widerstand an Gleichspannung zeugen. Der Steuerkreis 22 enthält weiter eine Gleichliegenden Kondensator, einen bei Überschreiten einer stromquelle 22 b, deren eine Klemme, in diesem Fall bestimmten Spannung am Koⁿder!sa»or betätigten die negative, mit dem Werkstück 14 verbunden ist, zweiten Schalter, der bei Betätigen des ersten Schal- 35 wobei ein Bezugspotentiometer 22 c über der Gleichters in seine Ruhestellung geht, eine vom zweiten stromquelle 22 b liegt, um eine Bezugsspannung Vs Schalter in dessen Arbeitsstellung betätigte Stellvor- vorzusehen. Zwischen den beweglichen Schleifern der richtung zur Vergrößerung der Pausenzeit, und eine beiden Potentiometer 22a und 22c liegt eine Hilfsin Ruhestellung des zweiten Schalters periodisch be- spule 22 d in Reihe mit einem Widerstand 22 e, um tätigte Stellvorrichtung zum Verkleinern der Pausen- 40 eine Differenzspannung zwischen den Abtast- und zeit. Bezugsspannungen V und Vx aufzunehmen. Der

Zweckmäßige Ausführungsformen bzw. Weiter- Steuerkreis kann auch anders aufgebaut sein. Der

bildungen der Erfindung ergeben sich aus den An- Stützmechanismus 20 wirkt mit dem Steuerkreis 22

Sprüchen. zusammen, um den Arbeitsspalt 18 im Betrieb im

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der 45 wesentlichen konstant zu halten.

Zeichnung dargestellt und werden im folgenden Um dem Arbeitsspalt 18 Energie zuzuführen, ist

näher beschrieben. ein Dreiphasen-Leistungstransformator 24 vorgese-

Es zeigt hen, der drei in Stern geschaltete Primärwicklungen

Fig. 1 ein Schaltbild einer Vorrichtung zur 24 a und drei ebenfalls in Stern geschaltete Sekundär-

Elektroerosionsbearbeitung von Werkstücken ent- 5° wicklungen 24£> aufweist. Die Primärwicklungen 24a

sprechend der Erfindung, können von einer nicht gezeigten Dreiphasen-

F i g. 2 ein logisches Flußdiagramm zur Erklärung, Wechselstromquelle mit kommerzieller Frequenz ge-

wie die Pausenzeit um vorbestimmte kleine Zusatz- speist werden, und die Sekundärwicklungen 24 Λ sind

betrage angepaßt wird, mit den Wechselstromeingangsklemmen eines drei-

F i g. 3 den zeitlichen Verlauf der Spannung und 55 phasigen Vollweggleichrichters 26 verbunden. An

des Stromes zwischen dem Werkstück und der dessen Gleichstromausgangsklemmen ist ein aus einer

Arbeitselektrode in Fig. 1, Drossel 28 und einem Kondensator 30 bestehender

F i g. 4 ein Schaltbild eines Fühlers zur Bestim- Filterkreis 32 zum Glätten des gleichgerichteten

mung des Spaltzustands und eines Impulsgenerators, Stromes angeschaltet. In der dargestellten Ausfüh-

aufgebaut entsprechend der Erfindung, 60 rungsform ist die positive Seite des Filterkreises 32

F i g. 5 ein Schaltbild einer Modifikation der An- mit der Arbeitselektrode 16 und die negative Seite

Ordnung nach F i g. 4, mit dem Werkstück 14 über ein transistorisiertes

Fig. 6 ein Zeitdiagramm für die Anordnung nach Schaltelement 34 verbunden. Dieses Schaltelement

Fig. 5, enthält eine Vielzahl von npn-Transistoren 34a, 34b

F i g. 7 den zeitlichen Verlauf des mittleren Be- 65 ... 34m. deren Emitterelektroden zusammen mit der

»rbeitungsstroms über der Zeit für die Anordnung negativen Seite des Filterkreises 32, und deren KoI-

nach F i g. 5, und lektorelektroden mit dem Werkstück 14 über ent-

Fig. 8 ein Diagramm, welches verschiedene Be- sprechende Kollektorwiderstände 36a, 36 fo ... 36m.

und deren Bam;-.e!ektro<fcn über entsprechende Basi-widcrMände verbunden sind. Die Koi!eVtor.vidertfa'ndc 36a, 36/>... 36m dienen dazu, die Koüefciorströme unter ihrem Nennwert zu halten und ausru- et eichen.

I>ie Anzahl der parallelen Transistoren 34 hSngt von der Größe des durch den Arbeitsspalt 18 fließenden Stromes ah Für einen kleinen Strom kann ein einziger Transistor verwendet werden

hin Fühler 38 liegt parcel 7iim Arbeitsspalt 18 um dessen Spannung abzufühlen und hiedurch zu bestimmen, ob die jeweilige elektrische Entladung über den Spalt normal ist. Fun Impulsgenerator 40 ist mil dem Fühler 38 verbunden, um eine Folge von Impulsen zu erzeugen, wobei die Pausenzeit nach jedem Impuls durch den Fühler bestimmt wird. Wenn eine anormale Entladung in dem Arbeitsspalt 18 festgestellt worden ist, bewirkt der Fühler 38 eine Vergrößerung der Pausenzeit. Wenn andererseits der rühlcr 38 festgestellt hat, daß die normale Entladung während einer vorbestimmten Zeitdauer -.UsUgefundcn hat, bewirkt er eine Verkürzung der Impulspausen. Nach der Verstärkung durch eintn Verstärker 42 wird die Impulsfolge vom Impulsgenerator 40 den ßasis-F.mitterstrccken der Transistoren 34a, 346 ... 34 m zugeführt, um alle gleichzeitig ein- und auszuschalten und eine Folge von Rcchtcckimpuiscn mit einer gesteuerten Pausenzeit an den Arbeitsspalt 18 anzulegen.

1 ntsprcchcnd der Erfindung wird zunächst eine Anfangspausen/eit vorgegcb"" und dann Jie Pausenzcit durch vorbestimmle Beträge entsprechend der Spannung über dem Arbeitsspalt nachgestellt. Solche diskreten Pausenzciten werden durch das Bezugszeichen τ, bezeichnet, wobei / eine ganze Zahl ist Es wird angenommen, daß / um so größer ist, je langer die Pausenzeit τ, ist.

Die Pausenzeil knnn entsprechend einem logischen Flußdiagiamm, wie es in Fig.2 gezeigt ist. geregelt werden. Eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken mit elektrischen Entladungen, wie sie in Fi g. 1 gezeigt N, wird in Block 100 gestartet, während das Hauptzeichen ι in Block 102 auf eine ganze Zahl it gescl/t wird, weiche den jeweiligen Anfangswert ρ der Pausenzeit anzeigt. Hierauf wird die jeweilige Pausenzeit, in diesem Falle 7>, in Block 104 bestimmt. In Block 106 bestimmt der Fühler auf eine im folgenden zu beschreibende Weise, ob die so bestimmte Pausenzeit den Arbeitsspalt 18 in seinen normalen oder anormalen Zustand bringt. Wenn das Vorhandensein eines anormalen Zustands in Block 106 festgestellt wurde, wird Block 108 betätigt, um zu der Pausenzahl i. in diesem Falle k. eins zu addieren. Hierauf wird eine Pausenzeit mit einem um eins vergrößerten Hauptzeichen in Block 104 bestimmt und der Bearbeitungsvorgang nun mit einer um einen vorbestimmten Zusatzbetrag vergrößerten Pausenzeit durchgeführt. Infolge der festen Impulsbreite bewirkt diese Zunahme eine Abnahme des Tastverhältnisses und führt zu einer Abnahme des mittleren Arbeitsstroms. Der Bcarbeitungsvorgang nähert sich dahei dem normalen Zustand. Wenn jedoch mit der vergrößerten Pausenzeit der anormale Betriebszustand weiter fortbesteht und in Block 106 festgestellt wird, wird der oben beschriebene Vorgang wiederholt, um die Pausenzeit weiter um einen vorbestimm'en Zu satzbetrag zu vergrößeren. Auf diese Weise wird die Pausenzeit um vorbestimmte kleine Beträge vergrößert, bis der anormale Zustand im Spalt verschwindet. Wen;; der Block 107 den normalen Zustand im Arbeitsspalt 18 feststellt beginnt Block 110 ein vorgegebenes Zeitintervall 1 ₁ des normalen Zustands zu messen. Wenn sich der Arbeitsspalt 18 bis zum Ablauf des Zeitintervall« T₁ ständig in «inem normalen Zustand befunden hat. wird in Block 112 i um eins verringert. Hierauf bestimmt Block 104 eine Paü.cnzeit τ,.,, die um einen vorbestimmten Betras

u> vfc4,5einer. in Block 106 bestimmt wieder, ob die jetzt verminderte Pausenzeit r_;., den Arbeitsspalt 18 in seinen anormalen Zustand bringt. Wenn der anormale Zustand im Arbeitsspalt 18" durch Block 106 festgestellt wird, bringen die Blöcke 108 und 104 di.· Pausenzeit auf ihren gerade vorausgegangenen Wert zurück W°nn andererseits ein normcler Spaltzustand durch Block 106 festgestellt und während de^s durch Block 110 bestimmten Intervalls T₁ ständig aufrechterhalten wurde, wird de Pausenzeit in der oben beschriebenen Weise um einen weiteren vorbestimmten Betrag verringert. Auf diese Weise wird der Bearbeitungsvorgang weiter durchgeführt, bis ein vorbestimmter Bereich des Werkstücks vollendet ist. Zu diesem Zeitpunkt endet der Vorgang in Block 114.

2Z Aus dem Vorhergehenden wir? ersichtlich. dnB auch bei unterschiedlichen Bearbeitungsbedingungen ein Nänerungs\organg. wie oben in Verbindung mit Fi tr. 2 bc-chrieben. wiederholt werden kann. >rr\ automatisch die jeweilige Pau«enzeit vorzusehen, die immer den optimalen Bearbeitungsbedingungen entspricht. In anderen Worten kann der optimale Mittelwert des Arbeitsstroms automatisch unter den besonderen Bearbeitungsbedingungen ausgewählt werden, mit dem Frgebnis. daß der Bearbeitungswirkungsgrad ein Maximum wird.

Da die Elektroerosionsbearbeitung eines Werkstücks sich im allgemeinen über eine längere Zeit erstreckt, werden sieb die optimalen Bearbeitungsbedingungen verhältnismäßig langsam ändern. Daher kann das vorbestimmte Zeiterintervtill T₁ wie oben beschrieben, voizugsweise lang sein. Es kann z. B. in der Größenordnung von Minuten liegen

In F i g. 3 sind verschiedene Wellenformen der Entladungsspannung und des Stromes zwischen einem Werkstück und einer Arbeitselektrode gezeigt, die aus einer Änderung in den Bearbeitungsbedingunaen resultieren. Bei jeder der ersten drei Wellenformen der Spannung V im oberen Teil folgt einem Leerlaufspannungsteil 48 ein Lichtbogenbrennspannungsteil

47. Jeder Wellenform von Fig.3 folgt weiter eine Pausenzcit 44. Fig. 3 zeigt auch Spannungswellenformen, die nur die Lichtbogenbrennspannung aufweisen. Die Bezugsziffer 46 bezeichnet die Wellenformen des Stroms /. die zu den unmittelbar darübei gezeichneten Spannungswellenformen gehören. Det Leerlaufspannungsteil 48 liegt über dem Arbeitsspalt, wenn keine elektrische Entladung über dem Spall auftritt, während der Lichtbogenbrennspannungstei! 47 über dem Spalt liegt, wenn eine elektrische Ent· ladung über diesem auftritt. Das Auftreten des Leer· lanfspannungsteils 48 hängt von den Abmessungci des Arbeitsspalts ab. Wenn der Spalt genügend groi ist, um das Auftreten einer elektrischen Entladun; zu verhindern, liegen nur Leerlaufsp.inri'mgstcili über dem Spall. Andererseits bewirkt c^; '^n Ab messungen sehr kleiner Spalt, daß nu- . atbogen brennspannungsteile über dem Spalt liegen Der Leerlaufspannungsteil kann auch entsprechen'

4en besonderen Bearbeitungsbedingungen und ohne Wesentlichen Einfluß der Abmessungen des Arbeitsqpalts verschwinden. Unter Umständen verbleiben •ur die Lichtbogenbrennspannungsteile über dem Ipalt und führen zu einem normalen Bearbeitungslustand.

Das Vorhandensein oder NichtVorhandensein des Leerlaufspannungsteils kann den normalen bzw. anormalen Zustand bestimmen. Wenn z. B. die Leerlaufspannungsteile über ein vorbestimmtes Zeitinter- »all wie das oben im Zusammenhang mit F i g. 2 be-•chriebene Intervall T₁ fortgesetzt auftreten, kann dieses als der normale Zustand im Arbeitsspalt erkannt werden. Wenn andererseits die Leerlaufspan- »ungsteile nicht kontinuierlich über ein vorbestimm-•es Zeitintervall r₀, wie in F i g. 3 gezeigt, auftreten, kann erkannt werden, daß der Spalt in seinem anormalen Zustand ist. Mit anderen Worten bedeutet eine vorher bestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Spannungsimpulsen mit den entsprechenden Leer- ao laufspannungsteilen, daß der Spalt in seinem normalen Zustand ist, während eine vorher bestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Spannungsimpul-•en mit nur den entsprechenden Lichtbogenbrennipaniiungsteilen bedeutet, daß der Spalt im normalen Zustand ist.

In Fig.4 ist ein Schaltbild einer Ausbildung des Spaltzustandsfühlers 38 und des Impulsgenerators 40 »ach F i g. 1 dargestellt, welche wie oben beschrieben arbeiten. Im strichpunktierten Blockfeld 50 sind das Werkstück 14 und die Arbeitselektrode 16 angeordnet, über welche ein Potentiometer 52 mit einem Mittelabgriff geschaltet ist. Der Mittelabgriff ist über eine Zenerdiode 54 mit der Basiselektrode eines npn-Transistors 56 verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors 56 ist mit dem Werkstück 14 und die Kollektorelektrode mit der Emitterelektrode E eines Unijunction-Transistors 58 verbunden. Dieser weist ein Paar Basiselektroden B₁ und B₂ auf. Ein Kondensator 60 liegt zwischen der Kollektor- und Emitterelektrode des Transistors 56. Die Emitterelektrode L· des Unijunction-Transistors 58 ist über einen Wideritand 62 mit einem positiven Leiter L₁ verbunden, der zu einer Gleichstromquelle Ba führt, und seine erste Basiselektrode B₁ ist ebenfalls mit dem Leiter L₁ verbunden. Die zweite Basiselektrode B₂ des Transistors 58 ist über einen Widerstand 64 mit einem negativen Leiter L₂, der zu der Gleichstromquelle Ba führt, und mit der Basiselektrode eines npn-Transistors 66 verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors 66 ist direkt mit dem Leiter L₂ und die Kollektorelektrode mit dem Leiter L₁ über ein Relais R₁ verbunden. Das Relais Ti₁ enthält einen Ruhekontakt i? _lfl, der die Leiter L₁ und L₂ über einen Taktimpulsgenerator C₁ verbindet, sowie einen Arbeitskontakt A₁ j, der die Leiter L₁ und L₂ über ein Vorwärts-Solenoid SWF₁ eines Drehschalters verbindet. Die Leiter L₁ und L, sind außerdem über einen Arbeitskontakt C₁₀ und ein Rückwänts-Solenoid SWR₁ für den gleichen Drehschalter verbunden.

Der Mittelabgriff des Potentiometers 52 ist in einer solchen Lage angeordnet, daß die Spannung am Abgriff ausreicht, um die Zenerdiode 54 und damit den Transistor 56 zu zünden, wenn der Leerlaufspannungsteil 48, wie in F i g. 3 gezeigt, über dem Arbeits- »palt zwischen der Arbeitselektrode 16 und dem Werkstück 14 auftritt. Das Auftreten der Lichtbogenbrennspannung über dem Arbeitsspalt, wie sie bei 47

in F i g. 3 gezeigt ist, bewirkt, daß die Spannung am Abgriff ausreicht, um die Zenerdiode 54 und damit den Transistor 56 nichtleitend zu halten. Wenn der Transistor 56 sich in seinem nichtleitenden Zustand befindet, wird der Kondensator 60 über den Widerstand 62 von der Gleichstromquelle Ba geladen. Wenn die Spannung am Kondensator 60 eine vorbestimmte feste Höhe erreicht hat, die durch die Eigenschaften des Unijunction-Transistors 58 bestimmt ist, entlädt sich der Kondensator, um am Widerstand 64 einen Spannungsstoß zu erzeugen. Der Spannungsstoß wird dem Transistor 66 zugeführt, um diesen zu zünden, was zum Ansprechen des Relais R₁ führt.

Das Intervall vom Beginn des Ladens bis zum Beginn des Entladens des Kondensators 60 wird durch die Zeitkonstante des Kondensators 60 und des Widerstandes 62 bestimmt. Es wird nun angenommen, daß das eben genannte Intervall so vorgewählt ist, daß es gleich der Zeit f₀, wie in F i g. 3 gezeigt, ist. Unter de^r angenommenen Bedingung, daß die Abwesenheit der Leerlaufspannungsteile 48 während der Zeit i₀ anhäh, wird das Relais R₁ eingeschaltet, um den Ruhekontakt R₁ „ zu öffnen und den Arbeitskontakt A₁₆ zu schließen. Das öffnen des Relaiskontaktes R_{1 a} trennt den Taktimpulsgenerator C₁ von dem positiven Leiter L₁ und bringt ihn in seine nichtarbeitende Stellung. Wenn sich das Relais R₁ in seiner abgeschalteten Stellung befindet, wird der Taktimpulsgenerator C_x betrieben, um eine Folge von Taktimpulsen mit einer Wiederholungsperiode von T₁ zu erzeugen. Der Taktimpulsgenerator C₁ weist einen Kontakt C₁₁₁ auf, der das Solenoid SWR₁ einschaltet. Die vom Block 110 in F i g. 2 bemessene Zeit ist gleich der Impulswiederholungsperiode T,.

Die Solenoide SWF₁ und SWR₁ gehören zu einem Drehschalter SW₁ mit einer Vielzahl von stationären Kontakten, die wahlweise durch einen beweglichen Arm berührt werden und mit einer Vielzahl von Kondensatoren 68 a, 68i>, 68c... 68/1 unterschiedlicher Kapazität zu einem Zweck verbunden sind, der im folgenden erklärt wird. Vorzugsweise nimmt die Kapazität der Kondensatoren progressiv vom Kondensator 68 a zum Kondensator 68 η hin zu. Das Vorwärts-Solenoid SWF₁ spricht auf jeden ihm übermittelten Impuls an. wodurch der bewegliche Arm des Schalters SW₁ mit dem nächstgrößeren Kondensator verbunden wird. Andererseits spricht das Rückwärts-Solenoid SWR₁ auf jeden ihm übermittelten Impuls an und bewirkt, daß der bewegliche Arm des Schalters SPP₁ mit dem nächstkleineren Kondensator in Verbindung kommt. Der jeweils eingeschaltete Kondensator 68 liegt in dem einen Zeitkreis eines astabilen Multivibrators 70 konventionellen Aufbaus. Dieser enthält ein Paar npn-Transistoren 72 a und 72 b, deren Emitterelektroden zusammen mit dem negativen Leiter L₂ und deren Kollektorelektroden über je einen Widerstand mit dem positiven Leiter L₁ verbunden sind. Die Kollektorelektrode des Transistors 72a ist über einen Kondensator 74 mit der Basiselektrode des Transistors 72 b und diese über einen Widerstand 76 mit dem Leiter L₁ verbunden. Die Basiselektrode des Transistors 72 a ist über einen Widerstand 78 mit dem Leiter L, und über den beweglichen Arm des Schalters SW₁ und den jeweils eingeschalteten Kondensator 68 mit der K^^r'"ktorelektrode des Transistors 725 verbunden. 1"· stellt den Ausgang des Impulsgenerator 40 dar und ist mit dem Verstärker 42 verbunden.

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Der astabile Multivibrator 70 erzeugt eine Impulsfolge, deren Impulsbreite durch die Zeitkonstante des Kondensators 74 und des Widerstands 76, und deren Pausenzeit durch die Zeitkonstante des Widerstandes 78 und des jeweils eingeschalteten Kondensators 68 bestimmt sind.

Auch der Kondensator 74 kann durch eine Vielzahl paralleler wahlweise eingeschalteter Kondensatoren ersetzt werden.

Die in F i g. 4 gezeigte Anordnung arbeitet wie folgt: Wenn der Bearbeitungszustand anormal wird, wird das Relais R₁ eingeschaltet. Das Schließen des Kontaktes R₁₀ bewirkt, daß das Vorwärts-Solenoid SWF₁ eingespeist und der Schalter SW₁ um einen Schritt weitergeschaltet wird, wobei sein beweglicher Arm mit dem nächstgrößeren Kondensator verbunden wird. Dies bewirkt, daß die Pausenzeit um einen vorbestimmten Zusatzbetrag vergrößert wird. Nach Beendigung der Entladung des Kondensators 60 ist das Relais A₁ ohne Energiezufuhr. Wenn der anormale Zustand, bei welchem die Leerlaufspannungsteile 48 über dem Arbeitsspalt 18 nicht auftreten, sich innerhalb des obengenannten Zeitintervalls t₀ nach Beendigung der Entladung des Kondensators 60 fortsetzt, wird das Relais R₁ wieder eingeschaltet, um die Pausenzeit wieder um einen vorbestimmten Zusatzbetrag, wie oben beschrieben, zu vergrößern.

Wenn der normale Zustand erreicht worden ist. wird das Relais R₁ abgeschaltet, um seinen Kontakt R₁ „ zu schließen. Wenn nun der normale Zustand während iL·* obengenannten Zeitintervalls T₁ anhält, erzeugt der Taktimpulsgenerator C₁ einen TaktimpuK ^m seinen Kontakt C_1n zu schließen und die Fn rgiezufuhr zum Rückwärts-Solenoid SWR₁ zu ermöglichen. Der Schalter SW₁ wird daher um einen Schritt zurückgeschaltet, so daß sein beweglicher Arm mit einem Kondensator 68 geringerer Kapazität verbunden und die Pa isenzeit um einen vorbestimmten Betrag verringert wird. Eine weitere Fortsetzung des normalen Zustands über das Intervall T₁, nachdem die Pausenzeit verkleinert wurde, bewirkt, daß der Schalter SW₁ um eine weitere Stufe zurückgeschaltet wird, wodurch die Pausenzeit weiter um einen vorbestimmten Betrag verkleinert wird.

Auf diese Weise wird die Pausenzeit um vorbestimmte Beträge nachgestellt, so daß der mittlere Arbeitsstrom in Übereinstimmung mit dem jeweiligen BearbeitungszuFtand auf seinen optimalen Wert geregelt wird. Es versteht sich, daß die vorbestimmten Beträge, um welche die Pausenzeit nachgestellt wird, nicht einander gleich sein müssen.

Falls bis zur Beseitigung des anormalen Zustands die Pausenzeit um zwei oder mehr Zusatzbeträge vergrößert werden muß, wird bis zum Erreichen des optimalen Wertes Zeit vergeudet. F i g. 5 zeigt eine Modifikation der Erfindung, welche den gerade beschriebenen Verlust an Zeit verringert. Die gezeigte Anordnung arbeitet so, daß beim Auftreten des anormalen Zustands einmal eine maximal mögliche Pausenzeit durch Änderung um einen einzigen, relativ großen Betrag vorgesehen wird und dann die Pausenzeit schrittweise in vorbestimmten Zeitmtervallen soweit wie möglich verringert wird. Zusätzlich zum Block 50 mit dein Spaltzustandsfühler und zum Impulsgenerator40 in Fig.4 enthält die Anordnung ein Relais R₂, welches über einen Arbeitskontakt JR_{1 c} des ReIaJsR₁ und Ruhekontakt R^ eines Relais A₄ zwischen den positiven und negativen Leiter L₁ bzw. L₂ geschaltet ist, wobei parallel zum Kontakt R₁₍. ein Arbeits-Haltekontakt R._Ib liegt. Ein Paar Relais R₃ und R₄ sind parallel zwischen den Leitern L₁ und L., über mit ihnen jeweils in Reihe liegenden Drehschaltern SW₂ und SW₃ geschaltet. Die Schalter SW.-, und SW_Sweisen jeder eine Vielzahl von stationären Kontakten S₁, S₂, S₃ ... S_m auf, die mit den entsprechenden Kontakten des anderen Schalters verbunden sind. Der Schalter SW₂ ist mit dem obengenannten Drehschalter SW₁ gekoppelt.

Zusätzlich zu dem obengenannten Taktimpulsgenerator C₁, der über den Ruhekontakt R₁ „ zwischen den Leitern L₁ und L₂ liegt, ist ein Paar Taktimpulsgeneratoren C₂ und C₃ über einen Arbeitskon-

takt R_{2 c} des Relais R₂ bzw. in Reihe geschaltete Ruhekontakte R_2a und R_{3 a} des Relais R₂ und R₃ zwischen die Leiter L₁ und L₂ geschaltet. Die Taktimpulsgeneratoren C₁, C₂ und C₃ erzeugen Impulsfolgen mit Wiederholungsperioden T₁, T₂ bzw. T₃.

Um die Schalter SW₂ bzw. SW₃ entweder vorwärts oder rückwärts zu schalten, sind zwischen den Leitern L₁ und L₂ über Arbeitskontakte C₂₀ un.i C_a„ der Taktimpulsgeneratoren C₂ bzw. C, Vorwärts- und Rückwärts-Solenoide SWF₂ und SWR₂ sowie über

Arbeitskontakte R _ld und C₁ _b des Relais K₁ und des Taktimpulsgenerators C₁ Solenoide SWF₃ und SHT?., geschaltet. Die Vorwärtsrichtung läuft vom Kontakt S₁ zum Kontakt S_m, welcher einer maximalen Pausenzeit entspricht. Die Arbeitsweise dieser SoIenoide ist mit der Arbeitsweise der in F i g. 4 gezeigten Solenoide SWF₁ und SWR₁ identisch.

Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorrichtung wird nun unter Bezugnahme auf F i g. 6 beschrieben, in welcher verschiedene in der Anordnung oder den Arbeitslagen der Komponenten R₁, R.„ R₃, C₁, C₂, C₃, SW;, und SW₃ auftretenden Wellenformen gezeigt sind. Dabei bedeutet hohes Niveau den eingeschalteten und Null-Niveau den ausgeschalteten Zustand.

Unter der Annahme, daß der Arbeitsspalt sich in seinem normalen Zustand befindet, sind die Schalter SW₂ und SW_S in der gleichen Kontaktlage S_n. Wenn nun der Spalt zum Zeitpunkt /„ (s. F j g. 6) in seinen anormalen Zustand gebracht wird, wird das Relais R₁,

wie oben im Zusammenhang mit F i g. 4 beschrieben, eingeschaltet. Hierdurch wird der Kontakt R_{1 c} geschlossen und das Relais R₂ eingeschaltet. Durch Schließen des Kontaktet R_{2 c} wird der Taktimpulsgenerator C₃ gestartet. Dann ist der Kondensator 6C

(s. F i g. 4) entladen, worauf das Relais R₂ abgeschaltet wird. F i g. 6 zeigt die Arbeitsweise der Anord nung nach F i g. 5 unter der Annahme, daß der anor male Zustand nach einem Abschalten des Relais R beseitigt worden ist.

Wenn derTaktimpulsgeneratorC, eingeschaltet ist werden die Kontakte C₂₀ mit der Periode T₂ (s. (f) ii F i g. 6) intermittierend geschlossen, um das Vor wärts-Solenoid SWF₂ intermittierend einzuspeisen wodurch die gekoppelten Schalter 5W₁ und SW₂ zur

ίο Kontakt S_m geschaltet werden, um eine maximal Pausenzeit vorzusehen. Vom Zeitpunkt t_a an, zu wel chem der anormale Zustand auftrat, ist ein Zeitintei vall t (s. Fig. 6) abgelaufen, bis der Kontakt Sm ei reicht worden ist {s. (h) in F i g. 6).

6j Andererseits schließt das eingespeist- ^T' 'iis/< seinen Kontakt/?_li;, der dasVorwärts-So'..· ι J SWI einschaltet, wodurch der Schalter SW₉ tern eine Schritt weitergeschaltet wird und den Kontakt S_n.

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erreicht, (s. (;) in Fig. 6). Wenn der Schalter SW₂ der Zeit während der beschriebenen Regelung der

4en Kontakt S_m im Zeitpunkt t_b oder am Ende des Pausenzeit.

Zeitintervalls t₂ erreicht hat, wird das Relais R_t ein- Es hat sich gezeigt, daß die Impulswiederholungs-

geschaltet, sein Kontakt R_ia geöffnet und das Re- perioden 7, und Γ, vorzugsweise über eine Minute

iais ^₂ abgeschaltet. Als Ergebnis wird der Taktim- 5 bzw. zwischen einer und zehn Sekunden liegen, wäh-

pulsgenerator C, außer Betrieb und der Taktimpuls- rend T₂ unter einer Sekunde gewählt wird, um eine

generator C₃ in Betrieb gesetzi: und schließt inter- Schallgeschwindigkeit so groß wie möglich für die

mittierend seinen Kontakt C_{3 a} mit der Periode T₃ Schalter vorzusehen. Die genannten Zahlen für die

(s. (g) in Fig. 6). Hierdurch wird das Rückwärts- Wiederholungsperioden können jedoch auch ent-

Solenoid SWR., über Zeitintervalle T₃ eingespeist, um io sprechend den Materialien des Werkstücks und der

die Drehschalter SW₁ und SW₂ zurückzuschalten. Arbeitselektrode der Art der zu bearbeitenden Boh-

Dann ist ein Zeitintervall I₂ (s. F i g. 6) vom Zeit- rung (Sack- oder Durchgangsbohrung) zu variieren

punkt I₁, zu einem Zeitpunkt t_c abgelaufen, zu wel- sein.

chem angenommen wird, daß die Schalter SW₂ und F i g. 8 zeigt die Ergebnisse von Experimenten mit

SW₃ zusammen den Kontakt S_{n + 1} erreichen. Daher 15 einer nach der Erfindung aufgebauten Vorrichtung

wird das Relais R_a eingespeist, sein Kontakt R_3a ge- und die dabei benutzte Arbeitselektrode 80 aus Gra-

öffnet und der Betrieb des Taktimpulsgenerators C₃ phit mit quadratischem Querschnitt und einer Kan-

unterbrochen. Der nun vorhandene Kontakt S_{n + 1} ist tenlängc von 20 mm. Die Kurven 82 und 84 zeigen

um eine Stellung weiter als der vorherige Kontakt S_n. den mittleren Arbeitsstrom i in Ampere über dei Be-

Die Pausenzeit wurde so um einen einzigen vorbe- ao arbeitungszeit in Minuten, und die Kurven 86 und 88

stimmten Zusatzbetrag vergrößert. zeigen die Tiefe einer Bohrung d in mm als Funktion

Der anormale Zustand wird also während der oben- der Bearbeitungszeit. Die Kurven 82 und 86 beziehen

erwähnten Zunahme der Pausenzeit auf ihren maxi- sich auf die Erfindung, während die Kurven 84 und

malen Wert entsprechend dem Kontakt S_m und wäh- 88 dem bisherigen Stand der Technik entsprechen,

rend der Umsteuerung der Pausenzeit auf den Kon- 35 Aus F i g. 8 ist zu sehen, daß entsprechend der Er-

takt S_n *, wie oben beschrieben wirksam überwunden. findung verglichen mit dem Stand der Technik der

Es wird nun angenommen, daß der Arbeitsspalt für mittlere Arbeitsstrom mit zunehmender Tiefe der das Zeitintervall T₁ in seinem normalen Zustand gc- Bohrung fein abgestuft ausgewählt wird, und zwar halten wird, nachdem das Relais R₁ abgeschaltet automatisch. Als Ergebnis ist die Bearbeitungsgewurde. Dann schließt der Taktimpulsgenerator C₁ 30 schwindigkeit groß, die Bearbeitungszeit nimmt also (s. (e) in F i g. 6) seinen Kontakt C₁,, und bewegt den ab. Wenn einmal die fundamentalen Bearbeitungs-Schalter SW^ um einen Schritt zurück, während bedingungen wie Scheitelwert und Impulsbreite des gleichzeitig das Relais R_s abgeschaltet wird, wo- Entladungsstroms für die gewünschte Rauhigkeit der durch seine Kontakte C₃„ geschlossen werden und zu bearbeitenden Oberfläche, der relative Elektrodender Taktimpulsgenerator C₃ in Betrieb gesetzt wird. 35 abbrand in bezug auf die Menge des vom Werkstück Der Taktimpulsgenerator C₃ schließt seinen Kon- entfernten Materials für den jeweiligen Zweck betaktC_3a und bewirkt, daß die Schalter SW₁ und stimmt und eingestellt worden sind, wird die Bearbei-SFk₂ um einen Schritt zurückbewegt werden, mit dem tung kontinuierlich mit einem hohen Bearbeitungs-Ergebnis, daß die Pausenzeit um einen einzigen vor- wirkungsgrad ohne die Notwendigkeit irgendeine! bestimmten Betrag abnimmt. 40 Nachstellung von Hand und auch ohne Erfahrung de:

F i g. 7 zeigt den mittleren Bearbeitungsstrom über Bedienungsmannes durchgeführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

(70), dessen erster zeitbestimmender Kreis (74, Patentansprüche: 76) fest eingestellt und dessen zweiter zeitbestimmender Kreis (68,78) von den Stellvorrichtungen

1. Verfahren zur Elektroerosionsbearbeitung (SWF₁, SWR₁) zum Vergröbern bzw. Verkleinern mit Spannungsimpulsen, bei dem das Auftreten 5 der Pausenzeit gegensinnig verstellbar ist.

einer Entladung im Arbeitsspalt zwischen Elek- 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge-

trode und Werkstück erfaßt und die Pausenzeit kennzeichnet, daß der zweite zeitbestimmende

zwischen aufeinanderfolgenden Spannungsimpul- Kreis (68, 78) des Multivibrators eine stufenweise

sen in Abhängigkeit vom elektrischen Zustand veränderbare Kondensatoranordnung (68a...

des Arbeitsspaltes selbsttätig eingestellt wird, io 68 m) enihält.
dadurch gekennzeichnet, daß di3 Pausenzeit vergrößert wird, wenn innerhalb eines Bezugszeitintervalls am Arbeitsspalt keine Spannung höher als die Lichtbogenbrennspannung
aufgetreten ist, und daß die Pausenzeit verkleinert 15
wird, wenn am Arbeitsspalt eine Spannung von
der Größe der Impulsleerlaufspannung auftritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergrößern und/oder Ver- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorkleinern in Schritten erfolgt und daß jeweils so 20 richtung zur Elektroerosionsbearbeitung mit Spanviele gleichartige Schritte periodisch aufeinander nungsimpulsen, bei dem das Auftreten einer Entfolgen, bis ein entgegengesetzter Schritt veranlaßt ladung im Arbeitsspalt zwischen Elektrode und wird. Werkstück erfaßt und die Pausenzeit zwischen auf-

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- einanderfolgenden Spannungsimpulsen in Abhängigkennzeichnet, daß die Periode der Vergröße- 25 keit vom elektrischen Zustand des Arbeitsspalts rungsschritte gleich der Bezugszeit und die Pe- selbsttätig eingestellt wird.

riode der Verkleinerungsschritte davon unabhän- Das Ergebnis einer Elektroerosionsbearbeitung

gig ist. wird bestimmt durch den Scheitelwert des Ent-

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 ladungsstromes während der Impulsdauer entbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter 30 sprechend dem Spannungsimpuls, die Impulsbreite betätigt wird, sobald die Spannung am Arbeits- der Spannung und die Pausenzeit, die jedem Spanspalt höher als die Lichtbogenbrennspannung ist, nungsimpuls folgt. Hiervon beeinflussen der Scheiteldaß ein von dem Schalter überbrückter Konden- wert des Entladungsstroms und die Impulsbreite der sator mittels einer Gleichspannung über einen Spannung unmittelbar die Bearbeitungseigenschaften Widerstand geladen wird, daß bei Übersteigen 35 wie die Rauhigkeit einer Oberfläche, den relativen eines bestimmten Spannungswertes am Konden- Elektroden-Abbrand, bezogen auf die Menge des entsator die Vergrößerung der Pausenzeit erfolgt, lernten Werkstückmaterials, den seitlichen Spalt und daß bei Betätigung des Schalters die Ver- zwischen der Elektrode und dem Werkstück usw., kleinerung der Pausenzeit bev/irkt wird. während die Pausenzeit, den Bearbeitungswirkungs-

5. Vorrichtung zur Durchführung des Ver- 40 grad beeinflußt. Es ist weitgehend üblich gewesen, fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ge- die Pausenzeit durch einen Bedienungsmann geeignet kennzeichnet durch einen bei Auftreten der Im- einzustellen, entsprechend den besonderen Bearbeipulsleerh.ufspannung am Spalt ansprechenden tungsbedingungen. z. B. entsprechend dem Material ersten Schalter (56), durch einen von dem Schal- des Werkstücks, dem Material und den Abmessungen ter überbrückten, über einen Widerstand (62) 45 der Arbeitselektrode, der Tiefe, auf welche das an Gleichspannung liegenden Kondensator (60), Werkstück bearbeitet wird, ob Arbeitsflüssigkeit in durch einen bei Überschreiten einer bestimmten den Arbeitsspalt gespritzt wird usw., sowie auf der Spannung am Kondensator betätigten zweiten Grundlage von Erfahrungen.

Schalter (R₁), der bei Betätigen des ersten Schal- Wenn die Pausenzeit kurz eingestellt wird, werden ters in seine Ruhestellung geht, durch eine vom 50 das Tastverhältnis und damit der mittlere Arbeitszweiten Schalter in dessen Arbeitsstellung be- strom ansteigen. Dies führt allgemein zu einer Vertätigte Stellvorrichtung (SWF₁) zur Vergrößerung größerung des Bearbeitungswirkungsgrades. Wenn jeder Pausenzeit, und durch eine in Ruhestellung doch die Pausenzeit zu kurz eingestellt wird, kann dos zweiten Schalters periodisch betätigte Stell- eine anormale elektrische Entladung auftreten. So vorrichtung (SWR^) zum Verkleinern der Pausen- 55 ist die richtige Einstellung der Pausenzeit schwierig zeit. und verlangt vom Bedienungsmann beträchtliches

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- Geschick.

kennzeichnet, daß der erste Schalter (56) aus Die österreichische Patentschrift 251 132 zeigt ein einem Transistor besteht, dessen Basis über eine Verfahren zur Elektroerosionsbearbeitung mit Span-Zenerdiode (54) mit dem Spalt verbunden ist und 60 nungsimpulsen. bei welchem der Beginn einer elekdessen Emitter-Kollektor-Strecke den Konden- trischen Entladung im Arbeitsspalt während jedes sator (60) überbrückt, und daß der zweite Schal- Spannungsiumpulses erfaßt und die Dauer jedes ter (R₁) aus einem Relais besteht, das von einer Spannungsimpulses danach eingestellt wird. Dabei auf die Spannung am Kondensator (60) an- wird die Dauer jedes Impulses als Funktion der Zeitsprechenden elektronischen Schaltvorrichtung be- 65 verzögerung, mit welcher die Entladung auftritt, so tätigt wird. verlängert, daß alle Entladungen eine vorgegebene,

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, ge- vorzugsweise gleiche Dauer aufweisen und zwischen kennzeichnet durch einen astabilen Multivibrator den Impulsen Pausen vorgegebener Dauer liegen.