DE2149244A1

DE2149244A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Stroemungsmengen eines Dielektrikums bei einem Funkenerosionsverfahren als Funktion des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt

Info

Publication number: DE2149244A1
Application number: DE19712149244
Authority: DE
Inventors: Kauffman Harry Dean; Davis Malcolm Frederick
Original assignee: Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1970-10-15
Filing date: 1971-10-02
Publication date: 1972-06-08
Also published as: GB1340392A; NL7112731A; FR2111391A5; CH528329A; US3699303A; AU3270371A; AU454602B2

Description

Karl A. Brose

) Dipl.-lng.

D-8023 München - Pullach

Wieaersir.2,T.Mdu).7930570.793Ugl

DBr/By München-Pullach, 30.September 1971

Case 1134 F

CINCINNATI MILACRON INC., 4701 Marburg Avenue, Cincinnati, Ohio 45 209, USA.

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Strömungsmengen eines Dielektrikums bei einem Funkenerosionsverfahren als Funktion des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt.

Die Erfindung betrifft ganz allgemein das elektrische Funkenerosionsverfahren (im folgenden kurz EDM-Verfahren genannt) und Steuerungen für dieses Verfahren und in±>esondere betrifft die Erfindung eine Strömungsmengensteuerung des Dielektrikums in Abhängigkeit von Änderungen der Grosse des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt. Beim EDM-Verfahren wird das Metall entfernt, indem elektrische Entladungen über den Bearbeitungsspalt geleitet werden, der in einem dielektrischen Medium zwischen einem elektrisch leitenden Werkzeug und einem elektrisch leitenden Werkstück ausgebildet ist. Die Entladungen werden allgemein dadurch erzeugt, dass elektrische Signale von einer Energieversorgung zu dem Bearbeitungsspalt geleitet werden. Ein sehr kritischer Parameter dieses Bearbeitungsverfahrens ist die Leitfähigkeit des Bearbeitunpisspaltes. Durch Aufrechterhaltung eines

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konstanten Scheinwiderstand.es in dem Bearbeitungs spalt tritt der Durchschlag über den Spalt bei einem konstanten Spannungspegel auf und somit kann ein wesentlich stetigerer Stromfluss und eine stetigere Menge des entfernten Metalles erreicht werden.

Es sind bisher keine Versuche bekannt geworden, die Grosse des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt über die Änderungen der dielektrischen Strömung zu steuern. Bisher wurde seitens der Bedienungsperson ein Schätzwert der Strömungsmenge eingestellt und nach Schätzung der Bedienungsperson geändert. Beim Fortschreiten der Bearbeitung und infolge der Ansammlung der durch die Bearbeitung abgenommenen Teilchen und anderer geänderter Zustände änderte sich der Scheinwiderstand im Bearbeitungsspalt und es traten Lichtbogen und Kurzschlüsse auf. Es sind verschiedene Schaltungen bekannt geworden, um bleibende Lichtbogen und Kurzschlüsse zu erfassen. Weiterhin gibt es viele Theorien darüber, wie die Parameter der Energiezufuhr in Abhängigkeit von den erfassten Kurzschlüssen geändert werden sollten. Die meisten der bekannten Schaltungen und Theorien haben Gültigkeit und sind in gewissem Masse wirksam; sie beseitigen jedoch lediglich die Symptome des Problemes und befassen sich nicht mit dem Problem selbst.

Das tatsächliche Problem liegt in der Tatsache, dass sich der Scheinwiderstand des Bearbeitungsspaltes ständig während des Bearbeitungszyklus ändert. Diese Änderungen hängen von dem bearbeiteten Material, dem Typ des BearbeitungsVorganges, der durchgeführt wird, dem Typ des verwendeten Dielektrikums und anderen Faktoren ab. Folglich kann, falls die Grosse des Scheinwiderstandes im Bearbeit-ungsspalt erfasst werden kann, die kumulative Wirkung einer grossen Anzahl von Faktoren gesteuert werden. Weiterhin kann falls die Substanz des Bearbeitungsspaltes selbst materiell zur Aufrechterhaltung eines konstanten Scheinwiderstandes geändert werden kann, ein wesentlich stetigeres und störungsfreieres Bearbeitungsverfahren erzielt werden. Weiterhin wird die Anzahl von unerwünschten Lichtbogen und

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Kurzschlüssen in grossem Masse verringert. Dies wiederum vermeidet die Notwendigkeit einer grossen Anzahl komplizierter Schaltungen zur Erfassung von Kurzschlüssen und zur Korrektur derselben.

Diese Tatsache wird mittels einiger spezieller Beispiele noch näher euäutert. Angenommen es wird die Bearbeitung bei einer Schrupp-Operation mit relativ grossen Mengen abgenommenen Metalls durchgeführt. Das abgenommene Metall wird dadurch in relativ grossen Teilchen in dem Bearbeitungsspalt vorhanden sein. Falls diese nicht schnell entfernt werden, wird bei den folgenden Entladungen der Scheinwiderstand des Bearbeitungsspaltes erheblich herabgesetzt. Falls ein vollständiger Kurzschluss nicht auftreten sollte, werden die anschliessenden Entladungen bei der weiteren Bearbeitung dieser Teilchen verbraucht, um sie auf eine Grosse zu zerkleinern, in der sie dann entfernt werden können. Falls jedoch ein vollständiger Kurzschluss auftritt, wird in der Energiezufuhr eine Korrektur durchgeführt und möglicherweise wird durch den Servomechanismus dadurch der Bearbeitungsprozess verlangsamt bis der Bearbeitungsspalt wieder frei ist. In beiden Fällen wird durch die erfolgende Tätigkeit wertvolle Bearbeitungszeit verschwendet und es wird keine positive Einwirkung auf die Substanz des Bearbeitungsspaltes selbst vorgenommen.

In anderen Situationen kann das Dielektrikum einen hohen Kohlenwasserstoff gehalt aufweisen. Die Bearbeitung in diesem Typus von Dielektrikum führt zu der Formierung amorpher Kohlenstoffe in dem Dielektrikum, die sehr niedrige Scheinwiderstandseigenschaften haben. Jegliche sich in dem Bearbeitungsspalt entwickelnde Konzentration wird somit die dort herrschenden Zustände ändern und zu einem sehr schlechten Bearbeitungsverfahren mit niedrigem Wirkungsgrad führen. Dem Fachmann auf diesem Gebiet ist offensichtlich, dass diese Probleme bei feinen Endbearbeitungsoperationen noch erheblich verstärkt werden, bei denen die Grosse des Bearbeitungsspaltes erheblich geringer ist. Ein weiteres

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Problem der nicht gesteuerten Strömungsmenge des Dielektrikums liegt in der schleifenden Wirkung, die es beim Vorbeigleiten an der Werkzeugelektrode und dem Werkstück ausübt. Dies ist besonders bei feinen Endbearbeitungsoperationen merkbar, wenn komplizierte Formen bearbeitet werden oder wenn es notwendig ist, die bestmögliche Schärfe dieser Konfiguration aufrecht zu erhalten.

Durch die Erfindung wird ein System zur Steuerung der Strömungsmenge des Dielektrikums als Funktion des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt vorgeschlagen. Unabhängig von den dazu beitragenden Faktoren bestimmt die Grosse des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt den Erfolg des Durchschlages über den Bearbeitungsspalt und die Qualität der folgenden Entladung. Falls der Scheinwiderstand des Spaltes unter einen festgelegten Idealwert abfällt, kann erfindungsgemäss die Strömungsmenge des Dielektrikums entweder kontinuierlich oder als Funktion der Änderung des Scheinwiderstandes oder schrittweise in kurzen Ausbrüchen oder Impulsen vergrössert werden. Die Wirkung hiervon ist die Reinigung des Spaltes von Rückständen und die Vergrösserung.der Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen anschliessenden Entladung. Auf gleiche Weise kann, falls der Scheinwiderstand im Bearbeitungsspalt über den vorbestimmten Pegel ansteigt, die Strömungsmenge verringert werden, um eine Konzentration von Rückständen in dem Spalt ansammeln zu lassen und den Durchschlag zu begünstigen. Durch das Vorsehen einer selbsttätigen Steuerung der Strömungsmenge wird folglich diese Steuerung den zufälligen Entscheidungen einer Bedienungsperson entzogen. Weiterhin wird durch die erfindungsgemässe Vorrichtung die Notwendigkeit vermieden, eine grosse Anzahl üblicher Kurzschlusserfassungs- und Korrekturschaltungen zu verwenden. Schliesslich arbeitet das erfindungsgemässe Verfahren und Vorrichtung ohne jegliche merkbare Unterbrechung des Bearbeitungsprozesses.

Bei einem EDM-Verfahren betrifft somit die Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung der Strömungsmenge des Dielektrikums in einen Bearbeitungsspalt, der in dem dielektrischen Medium zwischen

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einer elektrisch leitenden Werkzeugelektrode und einem elektrisch leitenden Werkstück ausgebildet ist. Die Strömungsmenge des Dielektrikums wird als Funktion der Grosse des Scheinwiderstandes des Bearbeitungsspaltes gesteuert. Eine Schaltung zur Erfassung des Scheinwiderstandes ist hierzu vorgesehen, um die Änderungen der Grosse des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt zu erfassen und um ein hierzu proportionales Ausgangssignal zu erzeugen. Dieses Signal ist mit einer variablen Zufuhr des Dielektrikums gekoppelt, welche auf das Signal anspricht, um die Strömungsmenge des Dielektrikums durch den Bearbeitungsspalt zu vergrössern oder zu verringern. Weiterhin ist die Änderung der Strömungsmenge durchführbar, um die Substanz des Bearbeitungsspaltes selbst zu ändern und folglich wird die Grosse des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt bei einem relativ konstanten Wert gehalten.

Zusammenfassend besteht somit die Erfindung aus einem Verfahren und Vorrichtung zur Verwendung bei einem EDM-Verfahren zur Steuerung der Strömungsmenge eines Dielektrikums durch einen Bearbeitungsspalt als Funktion der Grosse des Scheinwiderstandes in dem Bearbeitungsspalt. Eine Einrichtung ist vorgesehen, um Änderungen in der Grosse des Scheinwiderstandes des Bearbeitungsspaltes zu erfassen und um ein dies repräsentierendes Ausgangssignal zu erzeugen. Die Variationen des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt finden Verwendung, um die Strömungsmenge des Dielektrikums durch den Spalt zu ändern. Die Strömungsmenge kann vergrössert werden, um so den Spalt von Rückständen zu reinigen, oder sie kann verringert werden, und somit eine begrenzte Konzentration von Rückständen erzeugen, um den Durchschlag in dem Spalt zu erleichtern.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichter Ausführungsformen näher erläutert.

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Es zeigt:

Fig. 1 ein allgemeines Blockdiagramm der erfindungsgemässen Strömungsmengensteuerung des Dielektrikums;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Erfindung, die eine kontinuierliche Steuerung der Strömungsmenge des Dielektrikums über einen festgelegten Bereich des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt ermöglicht;

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer zweiten ^Ausfüh-

rungsform der Erfindung, welche eine kontinuierliche Steuerung der Strömungsmenge des Dielektrikums über einen festgelegten Bereich des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt ermöglicht;

Fig. 4 ein genaueres schematisches Diagramm der ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Strömungsmengensteuerung des Dielektrikums ;

Fig. 5 ein detailliertes schematisches Diagramm einer dritten Ausführungsform der Erfindung, welches die Steuerung der Strömungsmenge in festgelegten mengenmässigen Schritten in Abhängigkeit zu schrittartigen Änderungen des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt ermöglicht.

Fig. 1 stellt ein allgemeines Blockdiagramm dar, welches die grundsätzliche Informations- oder Regelschleife der Strömungsmengensteuerung veranschaulicht. ^Λ1η elektrisch leitendes Werkzeug 10 ist über einem elektrisch leitenden Werkstück 12 angeordnet veranschaulicht, welches in einem Hydraulikbehälter befestigt ist. Das Werkzeug 10 ist derart positioniert, dass

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es einen Bearbeitungsspalt 16 zwischen sich und dem Werkstück 12 ausbildet. Die Position des Werkzeuges wird durch eine Servomechanismussteuerung gesteuert, welche nicht dargestellt ist. Derartige Steuerungen sind dem Fachmann auf diesem Gebiet allgemein bekannt und jede Art von Positionssteuerung kann in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung Verwendung finden.

An das Werkzeug 10 und das Werkstück 12 ist eine EDM-Stromversorgung 13 angeschlossen. Die Bauweise der Stromversorgung kann von jeglicher Art sein, welche Signale über den Bearbeitungsspalt liefert, die wirksam werden, um intermittierend den Bearbeitungsspalt zu ionisieren und eine Entladung oder einen Stromfluss über diesen zu erzeugen. Auf diese Weise führen diese Signale oder Bearbeitungsimpulse zu der Entfernung von Material von dem Werkstück. Stromversorgungen dieser Art zur Erzeugung von Bearbeitungsimpulsen sind allgemein bekannt und werden im folgenden nicht näher erläutert. Über den Bearbeitungsspalt ist ein Scheinwiderstand-Detektor 11 geschaltet und spricht auf die Grosse des elektrischen Scheinwiderstandes in dem Bearbeitungsspalt 16 zwischen dem Werkzeug 10 und dem Werkstück 12 an. Der Detektor kann von jeder Art sein, die ein Ausgangssignal liefert, welches sich kontinuierlich oder in diskreten Grossen als Funktion der Änderungen der Grosse des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt ändert. Eine derartige Schaltung kann eine Impedanzbrücke nLt mindestens einem den Bearbeitungsspalt enthaltenden Erfassungsteil zum kontinuierlichen oder in diskreten Schritten erfolgenden Erfassen der Grosse des Scheinwiderstandes während der Zeitabschnitte zwischen den Bearbeitungsimpulsen sein. Gleichfalls kann mit einem Potential kleiner als das auf den Bearbeitungsspalt zwischen den Entladungen aufgebrachte Ionisierungspotential der Stromfluss durch einen Reihenwiderstand gemessen werden, um die Grosse des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt anzuzeigen. Wiederum kann diese Messung kontinuierlich erfolgen oder zwischen den Entladungen aufgenommen werden. Gleichfalls kann eine Widerstandsschaltung, die eine kleine Potentialquelle enthält, elek-

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triseh parallel mit dem Maschinenspalt zwischen den Entladungen geschaltet werden und der Stromfluss durch diese Schaltung als Anzeige des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt gemessen werden.

Eine veränderliche Dielektrikum-Zufuhr 20 steht in medienführender Verbindung mit dem Bearbeitungsspalt und findet Verwendung, eine Strömungsmenge an DfLektrikum 15 durch den Bearbeitungsspalt 16 zu erzeugen. Die Zufuhr 20 kann von jeder Bauweise von Einzelteilen sein, die es ermöglichen, eine variable Strömungsmenge des Dielektrikums zu erzeugen. Im allgemeinen kann eine einzelne Hydraulikpumpe oder eine Anzahl von Pumpen Verwendung finden. Falls eine Anzahl von Pumpen Verwendung findet, können die Strömungsmengen durch aufeinander folgendes Erregen und Entregen der Pumpen variiert werden. Im Falle einer einzelnen Pumpe kann eine Pumpe mit fester oder mit variabler Verdrängung Verwendung finden. Weiterhin kann eine Pumpe in Kombination mit einem oder mehreren Ventilen zur Veränderung der Strömungsmenge verwendet werden. Bei diesen Ausführungsformen können die Ventile in Reihe oder parallel zu&em Bearbeitungsspalt angeordnet sein. Wiederum im Falle einer Anzahl von Ventilen kann die Strömungsmenge durch aufeinander folgendes Erregen und Entregen der Ventile variiert werden und bei einem einzigen Ventil können die Änderungen der Strömungsmenge durch Steuerung der Ventilöffnung erzielt werden. Eine spezielle Ausführungsform der variablen Zufuhr des Dielektrikums ist für die Erfindung nicht von Bedeutung und sollte folglich nicht als Einschränkung derselben betrachtet werden. Die einzige Eigenschaft, die eine derartige Quelle haben muss, ist es, dass die Ausgangsströmungsmenge in irgendeiner steuerbaren Weise geändert werden können muss. Diese Steuerung lain kontinuierlich von einem Strömungsmengenwert zu einem anderen erfolgen oder es kann die Steuerung in festgelegten quantitativen Schritten durchgeführt werden. Detailliertere Beispiele werden noch später näher erläutert. Fig.1 veranschaulicht, dass der Strömungsmengenausgang von der Zufuhr 20 in medienführender Verbindung

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mit dem Bearbeitungsspalt 16 dadurch steht, dass er durch das Werkzeug 12 verläuft. Dies stellt den üblichen Weg der Strömungsmengen dar. In manchen Fällen jedoch ist es wesentlich praktischer, das Dielektrikum in den Maschinenspalt einzuführen, indem es durch eine Öffnung in dem Werkstück oder in einer turbulenten Strömung durch eine Öffnung im Bereich des Bearbeitungsspaltes eingeleitet wird. Schliesslich kann jegliche Kombination der oben erwähnten Bauweise Verwendung finden, um die gewünschte Strömungsmenge durch den Bearbeitungsspalt zu erzielen. Der spezielle Weg, den das Dielektrikum zum Erreichen des Bearbeitungsspaltes nimmt, ist nicht von Bedeutung. Die einzige Eigenschaft, die vorhanden sein muss, ist, dass die gewählte Bauweise Änderungen der Strömungsmenge durch den Bearbeitungsspalt gewährleistet, wenn sich die Strömungsmenge von der Zufuhr des Dielektrikums im Wert ändert.

Es soll hervorgehoben werden, dass Fig. 1 und die übrigen Figuren das Werkzeug 10 und das Werkstück 12 in einem Bad 17 des Dielektrikums untergetaucht veranschaulichen. Dies ist das übliche Vorgehen, jedoch zeigen die Figuren nicht, wie das Bad des Dielektrikums in den Tank 14 gelangt und diesen verlässt. Es sind verschiedene dem Fachmann auf diesem Gebiet gut bekannte Verfahren zum Füllen und Entleeren des Tankes 14 bekannt und eine nähere Diskussion dieses Punktes ist für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht notwendig.

Schliesslich spricht die Strömungsmengensteuerung 22 auf die Signale des Scheinwiderstand-Detektors 11 an, um ein Signal zum Antrieb der variablen Zufuhr 20 des Dielektrikums zu erzeugen. Folglich ist die genaue Bauweise der Strömungsmengensteuerung von der Art des Detektors 11 abhängig, der in Verbindung mit einer speziellen Zufuhr 20 des Dielektrikums verwendet ist. Der Hauptzweck liegt darin, für den Detektor 11 eine Interface-Schaltung zu schaffen und das richtige Signal zur Steuerung der variablen Zufuhr des Dielektrikums zu erzeugen.

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Fig. 2 stellt ein Blockdiagramm der Erfindung dar, in dem lediglich eine Pumpeinrichtung 24 vorgesehen ist, um die variable Strömungsmenge des Dielektrikums 15 durch den Bearbeitungsspalt 16 zu erzeugen. Wie in Fig. 1 erzeugt eine Stromversorgung 13 elektrische Entladungen über den Bearbeitungsspalt 16 zwischen dem Werkzeug 10 und dem Werkstück 12. Ein Scheinwiderstand-Detektor besteht aus einer Gleichstromquelle 40 und einer Scheinwiderstands-Erfassungsschaltung 18. Die Gleichstromquelle 40 ist mit einem Eingang an einen der Ausgänge der Bearbeitungsstromzufuhr 13 angeschlossen und erzeugt einen Ausgangsstrom während den Zeiten zwischen den Bearbeitungsimpulsen. Die Scheinwiderstands-Erfassungsschaltung 13 wird durch den Ausgangsstrom der Gleichstromquelle 40 erregt und erfasst Veränderungen des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt zwischen den Bearbeitungsimpulsen. Die Erfassungsschaltung 18 erzeugt ein Signal für die Strömungsmengensteuerung 22, welche in Verbindung mit der Pumpeinrichtung 24 wirksam wird, um die Strömungsmenge entsprechend zu ändern. Die Pumpeinrichtung 24 kann eine Pumpe fester Verdrängung sein, die von einem Motor variabler Drehgeschwindigkeit angetrieben ist. In diesem Falle besteht die Strömungsmengensteuerung 22 aus elektrischen Schaltungen zur Änderung der Motorgeschwindigkeit, welche dann wirksam wird, um die Pumpengeschwindigkeit und die Strömungsmenge des Dielektrikums zu ändern. Die Pumpeinrichtung kann aus einer Pumpe variabler Verdrängung mit einem dazugehörigen Pumpenantrieb bestehen. Bei Verwendung einer A χ-ialkolbenpumpe wird die Strömungsmengensteuerung wirksam, um die Einstellung des Nockenwinkels der Pumpe zu ändern. Bei Verwendung einer Radialkolbenpumpe wird die Strömungsmengensteuerung wirksam, um eine Änderung der Phase des Steuerspiegeis durchzuführen. Eine weitere Pumpe variabler Verdrängung ist die Flügelzellenpumpe. In diesem Falle kann die Strömungsmengensteuerung an die Pumpe derart angepasst sein, dass sie eine Einstellung der Phase des Steuerspiegels oder des Nockenringes erzeugt, welches beides wirksam wird, um die Strömungsmenge des Dielektrikums zum Bearbeitungsspalt zu ändern. Schliesslich ist es möglich, eine An-

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zahl von Pumpen zu verwenden und diese aufeinander folgend zu erregen, um dadurch eine Einstellung der Strömungsmenge durchzuführen. Es soll hervorgehoben werden, dass die Pumpeinrichtung 24 das Dielektrikum von einem Vorratsbehälter 26 zum Bearbeitungsspalt mittels einer im Bereich des Bearbeitungsspaltes angeordneten Öffnung 2ü pumpt. Diese Art der Dielektrikströmung ist als turbulente Überflutung des Bearbeitungsspaltes bekannt.

In Fig. 3 ist eine weitere allgemeine Ausführungsform der variablen Dielektrikumzufuhr 20 veranschaulicht. In diesem Falle ist eine von einem Pumpenmotor 32 angetriebene Pumpe 30 vorgesehen und wird wirksam, Medium vom Vorratsbehälter 34 des Dielektrikums zu einer Ventileinrichtung 38 zu pumpen. Ein Druckentlastungsventil 36 ist parallel zur Pumpe 30 geschaltet und begrenzt somit den Druck, den die Pumpe 30 entwickeln kann. Die Ventileinrichtung 30 ist von der Art, bei der die Strömungsmenge durch das Ventil durch Änderung einer öffnung oder einer Durchlassanordnung in der Einrichtung variiert werden kann. Beispielsweise kann ein Schieberventil mit einem an den Ventilstössel angeschlossenen Motor Verwendung finden. Die Strömungsmenr:ensteuerung 22 wird wirksam, um den Motor in der einen oder der anderen Richtung anzutreiben und dadurch das Ventil in Abhängigkeit zur Seheinwiderstands-Erfassungsschaltung zu öffnen oder zu schliessen. Es ist gleichfalls möglich, ein vollständiges Proportioniermengenventil zu verwenden, bei dem die Strömungsmenge durch das Ventil elektromagnetisch gesteuert wird. Diese Ventile sind auf dem Markt erhältlich. Im Falle eines Mengenventiles würde die Strömungsmengensteuerung 22 wiederum die richtigen Signale in Abhängigkeit zu der Scheinwiderstandserfassungsschaltung erzeugen, um das Ventil von der einen zu der anderen Lage zu bewegen und um somit die Strömungsmenge zu ändern. Schlieaslich kann die Ventil einrichtung 38 aus einer Anzahl von Ventilen bestehen und die Strömungsmengensteuerung wird dann wirksam, ein oder mehrere der Ventile in Abhängigkeit zur Scheinwiderstands-Erfassungsschaltung 18 zu erregen oder zu

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In Fig. 4 ist ein detaillierteres schematisches Diagramm der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Wie in den anderen Figuren der Zeichnungen liefert die Stromzufuhr Bearbeitungsimpulse zu dem Bearbeitungsspalt 16 zwischen dem Werkzeug 10 und dem Werkstück 12. Ein Scheinwlderstands-Detektor besteht aus einer Gleichstromquelle 4ü und einer Impedanzbrücke 42» Der Impedanzdetektor erzeugt ein Signal für eine Strömungsmengensteuerung, die aus der Verstärkerschaltung 44 und einem spannungsgesteuerten Oszillator 46 besteht. Die Strömungsmengensteuerung arbeitet zusammen mit einer variablen Dielektrikumzufuhr, welche aus einem Vorratsbehälter 48 des Dielektrikums, einer Pumpe 50 fester Verdrängung, einem Schrittmotor 52 und einer Schrittmotorantriebsschaltung 54 besteht, um die Strömungsmenge des Dielektrikums durch den Bearbeitungsspalt 16 in Abhängigkeit zu dem Impedanzdetektor zu erzeugen. Es soll hervorgehoben werden, dass das Dielektrikum 15 in den Bearbeitungsspalt durch eine Öffnung in dem Werkstück 12 eingeleitet wird. In manchen Anwendungsfällen kann dieses von Vorteil sein und ein derartiger Weg der Strömungsmengen ist mit der Erfindung vereinbar. Wie es dem Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich ist, gibt es viele Möglichkeiten einer Brückenschaltung, eines Spannungsst.euerungs-Oszillators und eines Schrittmotorantriebes. Schrittmotorantriebsschaltungen werden durch die Hersteller des Schrittmotors geliefert und eine eingehende Diskussion derartiger Schaltungen ist nicht notwendig.

Die Gleichstromquelle 40 spricht auf den Ausgang der Stromzufuhr 13 an, um die Brücke 42 lediglich zwischen den Bearbeitungsimpulsen zu erregen. Während dieser Zeit ist der Scheinwiderstand des Bearbeitungsspaltes am resi.stivsten und es kann eine ausreichende Messung erfolgen. Dies stellt die genaueste Information bezüglich des Zustandes im Bearbeitungsspalt für die anschliessenden Impulse dar. Wenn die anfänglichen Bearbeitungszustände eingestellt werden, wird die Brücke 42 abgegli-

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chen, um einen festgelegten Stromfluss durch das Erfassungsglied 56 zu haben. Das Erfassungsglied 56 enthält einen photongekuppelten Isolator 58, der Licht als Funktion der Grosse des Stromflusses durch das Glied 56 erzeugt. Der Linearbereich des Isolators 58 legt den bestimmten Stromfluss durch den Mittelteil 56 fest, wenn die anfänglichen oder Idealzustände eingestellt werden. Der Ausgang der Brücke 42 ist ein Empfänger 60 des Isolators 58. Der Empfänger 60 hat die elektrischen Eigenschaften eines Widerstandes, dessen Grosse sich proportional zu den zu ihm von dem Emittor 62 übertragenen Photonen ändert.

Der Empfänger 60 ist in der Basisschaltung des Transistors 64 in der Verstärkerschaltung 44 angeordnet. Bei einera idealen " Scheinwiderstand des Bearbeitungsspaltes führt ein festgelegter Stromfluss durch das Erfassungsglied 56 zu einem Stromfluss durch den Empfänger 60. Dies führt zur Leitung durch den Transistor 64 und erzeugt einen Stromfluss in der Basisschaltung des Transistors 66, der somit in den leitenden Zustand versetzt wird, Folglich bewirken jegliche Änderungen d'es Stromflusses durch das Erfassungsteil 56 eine proportionale Änderung der Spannung über den Emittörwiderstand 68 des Transistors 66. Dieses Spannungssignal findet Verwendung, um den spannungsgesteuerten Oszillator 46 zu steuern. Die spezielle Ausführungsform des Oszillators ist ein a-etabiler Multivibrator. Die Bau- und Arbeitsweise eines a-stabilen Multivibrators genauso wie die anderer spannungsgesteuerter Oszillatoren sind dem Fachmann auf diesem Gebiet allgemein bekannt. Kurz gesagt 'erzeugt der Multivibrator einen kontinuierlichen Strom von Impulsen an seinen Ausgang. Die Symmetrie der Ausgangsimpulszeiten wird durch einen veränderbaren Widerstand 70 bestimmt. Die Dauer der.Ausgangsimpulszeit oder Frequenz wird durch die Grosse des Stromflusses durch den Empfängerwiderstand 60 gesteuert oder folglich auch die Grosse der Spannung über dem Widerstand 68. Die Ausgangsimpulse stellen die Eingangsimpulse für den Schrittmotorantrieb 54 dar und finden Verwendung, um die Geschwindigkeit des Schrittmotors 52 zu steuern. Der Motor "ist mechanisch mit der Pumpe 50' verbun-

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den und steuert die Geschwindigkeit derselben und'folglich auch' die Strömungsmenge des' Dielektrikums i5 zu dem B«arbeitüngsspalt 16. Es soll hervorgehoben werden, dass der Pumpenantrieb der ■ variablen DieTektrikümzufuhr durch einen Hydraulikmotor anstelle eines Schrittmotors gebildet sein kann. In diesem Falle kann ein Servoverstarker zum Antrieb eines Servoventiles in Abhängigkeit zu der Spannung über dem Widerstand 68 herangezogen werden. Das Servoventil würde dann die Geschwindigkeit des Hydraulikmotors und folglich auch die Strömungsmenge des Dielektrikums in Abhängigkeit zu der Grosse de's Schaltwiderstandes im Bearbeitungsspalt steuern. ' ^;'

In der obigen auf Fig. 4 bezogenen Beschreibung ist ein System beschrieben, bei dem eine kontinuierliche Steuerung der Strömungsmenge des Dielektrikums über einen gegebenen Bereich des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt stattfindet. Eine alternative Ausführungsform würde' darin bestehen, festgelegte' Grossen des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt zu erfassen und diese Ausgänge zur Veränderung der Strömungsmenge in quantitativen Schritten 'zu verwenden. Beispielsweise kann die Strömungsmenge in drei Strömungs'mengenzustände entsprechend festgelegten Grossen des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt aufgeteilt werden. Eine" erste Scheinwi'derständsgrösse im Bear-^; beitungsspalt würde zu einer normalen Strömungsmenge des Dielektrikums zum Bearbeitungsspalt führen. Falls der Scheinwiderstand im Bearbeitungsspalt zunimmt oder abnimmt und zwar um eine festgelegte Grosse über oder unter besagter erster Grosse des Scheinwiderstandes, würde die Strömungsmenge auf einen entsprechend hohen oder niedrigen Wert springen.

Fig. 5 stellt eine Ausführungsform gemäss dieses Falles dar; und wiederum ist eine Impedazbrücke 72 verwendet, um die.vorgezogene Scheinwiderstands-Erfassungsschaltung zu veranschaulichen. Die Brücke 72 ist in der Wirkungsweise identisch der zuvor beschriebenen, mit der Ausnahme, dass sie drei Erfassungsglieder 74, 76 bzw. 78 enthält, die je photonengekoppelte Dioden

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80, 82 und 84 aufweisen. Die Dioden 80,.82 und 84 erzeugen Aus~ gänge in Abhängigkeit_:zu den drei festgelegten Grossen des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt und sind an Verstärker 86, 88 und 90 angeschlossen. Diese Verstärker erzeugen Ausgangsgrössen von der Brücke 72, die es ermöglichen, die Strömungsmengensteuerung 92 anzutreiben. Die Strömungsmengensteuerung 92 arbeitet mit einer variablen Dielektrikumzufuhr 94, um die Strömungsmenge des Dielektrikums 15 durch den Bearbeitungsspalt 16 zu ändern. Die Strömungsmengensteuerung 92 und die Zufuhr 94 können aus einem vollständig proportionierenden Hydraulikventil bestehen, welches die Ausgabe einer Pumpe steuert. In diesem Falle schliesst die Steuerung 92 eine Summierschaltung ein, welche für das Ventil ein Signal erzeugt, das die Ventilöffnung in diskreten Schritten für erregten Eingang; vergrössert. Das vollständig proportionierende Ventil und die Suinmierschaltung können durch drei Spulenventile ersetzt werden, die parallel an den Pumpenausgang angeschlossen sind und die je auf einen getrennten der Erfassungsausgänge ansprechen. Weiterhin könnte die Summierschaltung Signalniveaus für einen Pumpenantriebsmotor erzeugen. Jedes Niveau dient dazu, die Pumpengeschwindigkeit um eine festgelegte Grosse zu ändern. In ähnlicher Weise kann die Summierschaltung und der variable Pumpenantrieb durch dreiparallel zueinander angeordnete Pumpen ersetzt werden, die je auf ein getrenntes Erfasangssignal ansprechen.

Obwohl die Erfindung genauer unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen veranschaulichte vorgezogene Ausfihrungsformen erläutert wurde uid obwohl auf die vorgezogenen veranschaulichten Ausführungsformen näher eingegangen wurde, sollen diese nicht die Erfindung auf derartige Einzelheiten beschränken. Im Gegenteil sollen durch die Erfindung jegliche Minderungen, Abänderungen und Äquivalente, die in den Grundgedanken und das Ziel der Erfindung eingeschlossen sind, als zu der Erfindung gehörig betrachtet werden.

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Sämtliche in der Beschreibung erläuterten und in den Zeichnungen, veranschaulichten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung. .

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Claims

Patentansp r ü ehe

1./Funkenerosionsverfahren, bei dem die Strömungsmenge des Dielektrikums durch einen Bearbeitungsspalt selbsttätig gesteuert wird, an den Bearbeitungsspalt elektrische Bearbeitungsimpulse zum Erzeugen von elektrischen Ladungen über diesen angelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsmenge des Dielektrikums durch den Bearbeitungsspalt in Abhängigkeit von Änderungen des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt durchgeführt wird, indem (a) zunächst eine Strömungsmenge des Dielektrikums durch den Bearbeitungsspalt erzeugt wird; (b) Änderungen des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt während der Zeitspannen zwischen den aufgebrachten Bearbeitungsimpulsen erfasst werden; und (c) selbsttätig die Erzeugung der Strömungsmenge des Dielektrikums als Funktion der erfassten Änderungen des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt durchgeführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Steuerung der Strömungsmenge eines Dielektrikums durch den Bearbeitungsspalt, der bei einem Funkenerosionsverfahren in einem dielektrischen Medium zwischen einem elektrisch leitenden Werkzeug und einem elektrisch leitenden Werkstück ausgebildet ist, nach Anspruch 1, wobei an den Bearbeitungsspalt Bearbeitungsimpulse von einer Bearbeitungsstromquelle angelegt sind, um elektrische Entladungen über den Spalt zu erzeugen, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile: (a) eine variable Zufuhr (20) des Dielektrikums in medienführender Verbindung mit dem Bearbeitungsspalt zur Zufuhr einer Strömungsmenge des Dielektrikums zu dem Bearbejtun^sspalt; (b) ein Scheinwiderstands-Detektor (11), der über den liearbeitunfisspalt zum Erfassen von Änderungen des elektri-

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sehen Scheinwiderstandes in den Bearbeitungsspalt Angeschlossen ist; und (c) einer Strömungsmenfensteuerung (22), die zwischen die variable Dielektrikumzufuhr und den Scheinwiderstands-Detektor zum Steuern der Strömungsmenge des Dielektrikums durch den Bearbeitungsspalt als Funktion der erfassten Änderungen des Scheinwiderstandes im Bearbeitungsspalt geschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Dielektrikumzufuhr aus einem Vorratsbehälter (26) des Dielektrikums und einer Pumpeinrichtung (24) besteht, die an den Vorratsbehälter angeschlossen ist und in medienführender Verbindung mit dem Bearbeitungsspalt zur Erzeugung einer Strömungsmenge des Dielektrikums durch den Bearbeitungsspalt steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Dielektrikumzufuhr aus einem Vorratsbehälter (34) für das Dielektrikum, einer an den Vorratsbehälter angeschlossenen Pumpe (30), die eine Strömungsmenge des Dielektrikums erzeugt und einer Ventileinrichtung (38) besteht, welche an die Pumpe (30) angeschlossen ist und in medienführender Verbindung mit dem Bearbeitungsspalt zur Steuerung der Strömungsmenge des Dielektrikums durch den Bearbeitungsspalt steht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheinwiderstands-Detektor eine Gleichstromquelle (40) aufweist, die an die Bearbeitungsstromzufuhr angeschlossen ist, um ein Gleichstromausgangssignal während der Zeit zwischen den Bearbeitungsimpulsen zu erzeugen, und weiterhin eine Impedanzbrücke (42) aufweist, bei der der Bearbeitungsspalt in einen Teil derselben eingeschlossen ist, und die auf das Gleichstromausgangssignal zum Messen von festgelegten schrittweisen Änderungen des Scheinwiderstandes anspricht.

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