DE3034240C2 - - Google Patents
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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
- B23H7/04—Apparatus for supplying current to working gap; Electric circuits specially adapted therefor
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- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung
zur Vorschubsteuerung bei funkenerosiven Werkzeugmaschinen
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine
derartige Schaltung ist aus der US 37 93 502 bekannt.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Beispiels
einer gewöhnlichen Vorrichtung zum Schneiden und Formen
eines Werkstücks mittels einer elektrischen Entladung mit
einer drahtförmigen Elektrode unter Verwendung einer
spannungsbetriebenen Servosteuerung. Die gewöhnliche, in
Fig. 1 gezeigte Vorrichtung umfaßt eine drahtförmige
Elektrode 1, ein in eine gewünschte Form zu schneidendes
und zu formendes Werkstück 2, einen elektrischen Versorgungskontakt
3, eine elektrische Spannungsquelle 4, einen
Fehlerspannungsverstärker 5, einen Operationsverstärker
6, Widerstände 7 und 8 zur Bestimmung der
Verstärkung des Systems, eine Antriebssteuerung 9,
einen X-Achsen Antriebsmotor 10 und einen Y-Achsen
Antriebsmotor 11.
Von einer elektrischen Energiequelle 4 wird über
den elektrischen Versorgungskontakt 3 ein pulsierender
Strom der drahtförmigen Elektrode 1 zugeführt,
wodurch eine elektrische Entladung bewirkt wird,
die zur Bearbeitung des Werkstücks 2 verwendet wird.
Eine zwischen der drahtförmigen Elektrode 1 und dem
Werkstück 2 während des Bearbeitens aufgebrachte
Spaltspannung Eg wird dem Fehlerverstärker 5 zugeführt
und dann mit einer Bezugsspannung Eo zur Erzeugung
einer der dazwischen bestehenden Differenz
entsprechenden Fehlerspannung -Ee verglichen. In
diesem Fall ist -Ee = -(Eg-Eo).
Die Fehlerspannung Ee wird dem Operationsverstärker 6
zugeführt, der die Polarität der Fehlerspannung -Ee
umdreht, worauf das sich ergebende Signal als Tischgeschwindigkeitssignal
F weitergeleitet wird. Die Antriebssteuerung
9 unterteilt das Tischgeschwindigkeitssignal
F in eine X-Achsen Komponente Fx und
eine Y-Achsen Komponente Fy, wobei
ist. Die Werte von Fx und Fy werden entsprechend
dem Inhalt eines Speicherbandes einer
numerischen Steuerung bestimmt. Die Signale Fx
und Fy werden entsprechend zur Steuerung des
X-Achsen Antriebsmotors 10 und des Y-Achsen Antriebsmotors
11 gekoppelt. Bei einer derartigen spannungsbetriebenen
Hilfssteuerung steigt, wenn der Ladungsspalt
zwischen der drahtförmigen Elektrode 1 und dem
Werkstück 2 zunimmt, die Spaltspannung Eg, was zu
einer Steigerung der Fehlerspannung Ee führt. Hierdurch
nimmt das Tischgeschwindigkeitssignal F zu und
bewegt den das Werkstück 2 tragenden Tisch in einer
Richtung zur Verminderung des Entladungsspaltes.
Andererseits wird das Tischgeschwindigkeitssignal F
vermindert, wenn der Entladungsspalt kleiner wird.
Entsprechend dreht sich der Tisch in eine Richtung,
so daß der Entladungsspalt größer wird. Das heißt,
daß es in diesem System möglich ist, die Breite
des Entladungsspaltes konstant zu halten, indem man
die Spaltspannung während der Bearbeitung konstant
hält. Da die Breite des Arbeitsspaltes immer
konstant gehalten wird, wird das Werkstück mit einer
höheren Genauigkeit bearbeitet, als es mit einem
System möglich ist, bei dem der Tisch immer mit einer
konstanten Geschwindigkeit bewegt wird.
Es wurde die Betriebsweise der gewöhnlichen Geräte
zum Antrieb der Elektrode mit einer Spannungshilfssteuerung
beschrieben. Bei diesem System ist es
möglich, da die Tischgeschwindigkeit F mittels der
Fehlerspannung Ee und der Verstärkung R₂/R₁ des
Operationsverstärkers bestimmt wird, die Fehlerspannung
Ee gleich Null (Ee = o) zu machen. Zusätzlich
zu dieser Tatsache kann sich die Tischgeschwindigkeit,
die während der Bearbeitung ausgedrückt
werden kann durch:
in Folge der Veränderungen der Drahtspannung, der
Veränderung des spezifischen Widerstandes der
Arbeitsflüssigkeit, die unabdingbar während des
Bearbeitens auftreten, die Richtcharakteristik der
Drahtführung und ähnlichem, sogar wenn die Spaltspannung
während des Bearbeitens konstant gehalten
wird, leicht ändern. Unter der Annahme, daß die
Amplitudenveränderung der Tischgeschwindigkeit ΔF
ist, kann ΔF aus der Gleichung (1) ausgedrückt
werden als
Entsprechend ändert sich die Fehlerspannung Ee ebenfalls
um ΔEe. Wie oben beschrieben ist Ee = Eg-Eo
wobei die Bezugsspannung Eo konstant ist. Daher ist
ΔEe = ΔEg. Aus Gleichung (2) folgt
Somit ist
Mit anderen Worten ändert sich bei gewöhnlichen Vorrichtungen
zur Bearbeitung mittels einer elektrischen
Entladung mit einer drahtförmigen Elektrode, die eine
spannungsbetriebene Hilfssteuerung verwendet, da die
Spaltspannung konstant gehalten werden soll, die
Tischgeschwindigkeit. Wenn sich jedoch wie mittels
Gleichung (3) gezeigt, die Tischgeschwindigkeit F
ändert, ändert sich die Spaltspannung um
Die Änderung der Spaltspannung führt direkt zu einer
Veränderung der Spaltbreite. Hierdurch ist in nachteiliger
Weise keine Bearbeitung mit höchster Genauigkeit
möglich. Aus Gleichung (3) sieht man, daß, um
die Veränderung der Spaltspannung in bezug auf die
Veränderung der Tischgeschwindigkeit so klein wie
möglich zu machen, das Verhältnis von R₂ und R₁ gesteigert
werden sollte. Da das Verhältnis R₂/R₁ jedoch
die Verstärkung der spannungsbetriebenen Hilfssteuerung
bestimmt, kann das gesamte System bei einer Steigerung
der Verstärkung völlig instabil werden oder die
Tischgeschwindigkeit ändert sich sehr stark bei einer
sehr kleinen Störung. Auf Grund dieser Tatsache ist
bei der gewöhnlichen Vorrichtung ein Operationsverstärker
mit einer Phasenkompensation zur Steigerung
der tatsächlichen Verstärkung R₂/R₁ vorgesehen, wodurch
die Spaltspannung während des Bearbeitens so
konstant wie möglich gehalten wird. Trotzdem weist die
bekannte Vorrichtung den Nachteil auf, daß die Verstärkung
nicht unendlich gemacht werden kann und die Spaltspannung
während der Bearbeitung zu einer Änderung neigt,
was zu einer Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit
führt.
Aus der US 37 93 501 ist eine Schaltung zur Vorschubsteuerung
bekannt, die eine Meßschaltung zum Messen der
Spaltspannung aufweist. Diese Spaltspannung wird mit
einer in einer Schaltung erzeugten Referenzspannung,
nachdem diese in einer Negationsschaltung invertiert
worden ist, summiert und diesem Summationswert wird eine
Integrationsschaltung zugeführt, deren Ausgangssignal zur
Vorschubsteuerung der Elektrode verwendet wird.
Ein Nachteil dieser bekannten Schaltung ist die relativ
lange Zeitperiode, die erforderlich ist, um die Polarität
der Ausgangsgröße der Integrationsschaltung zu einem
positiven Wert nach einem Kurzschluß oder einem Überlastungszustand
beim Bearbeiten umzukehren. Während einer
derart langen Zeitdauer wird die Bewegung des Tisches
unterbrochen, was zu einer langen, auf der Bearbeitungsfläche
des Werkstücks ausgebildeten Spur führt.
Der Anmeldung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine
Schaltung zur Vorschubsteuerung bei funkenerosiven Werkzeugmaschinen
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei
der die erforderliche Zeitdauer, bis die Tischgeschwindigkeit
nach einem Kurzschluß oder einem Überlastungszustand
beim Bearbeiten wieder konstant wird, kurz gemacht
wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruches 1 gelöst, das heißt, die Integrationsschaltung
weist einen Schaltkreis parallel zu ihrer Integrationskapazität
auf,
der
verhindert, daß der Ausgang der Integrationsschaltung
negativ wird.
Vorzugsweise wird der Schaltkreis mittels einer
Diode, die parallel zu einer Integrationskapazität
geschaltet ist, verwirklicht.
Wenn es gewünscht wird, kann in einer Ausführungsform
ein nichtlinearer Verstärker vorgesehen sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es
zeigt
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer bekannten
Vorrichtung mit einer drahtförmigen
Elektrode zur Bearbeitung mittels einer
elektrischen Entladung;
Fig. 2 und 3 schematische Schaltbilder eines ersten
und zweiten Beispiels einer Vorrichtung zur
Durchführung einer Bearbeitung mittels
einer elektrischen Entladung, wobei eine
drahtförmige Elektrode verwendet wird;
Fig. 4 und 5 schematische Schaltbilder einer ersten
und zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 ein schematisches Schaltbild eines weiteren
Beispiels einer Vorrichtung zur Bearbeitung
mittels elektrischer Entladung, mit einer
Senkelektrode.
In dem ersten Beispiel gemäß Fig. 2 wird der in Fig. 1
verwendete Operationsverstärker durch einen Integrationsschaltkreis
ersetzt, um die Verstärkung im
wesentlichen unendlich zu machen, wodurch eine
stabile Bearbeitung erreicht wird. In Fig. 2 sind
die Bauteile, die Fig. 1 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist der
in dem Schaltkreis von Fig. 1 verwendete Widerstand 8
mittels einer Integrationskapazität 12 ersetzt. Der
durch die Integrationskapazität 12 fließende elektrische
Strom wird durch Ee/R₁ bestimmt. Mit der
mittels C₁ wiedergegebenen Kapazität des Kondensators
12 kann die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers
6 ausgedrückt werden als:
Es soll darauf hingewiesen werden, daß in einem
stabilen Zustand die Tischgeschwindigkeit F konstant
ist. Daher ist der integrierte Wert in der obigen
Gleichung (4) konstant. Entsprechend ist der integrierte
Wert Ee Null, wenn das System in stabilem
Zustand ist. Das heißt, das Mittel von Ee ist Null und
die Spaltspannung Eg während der Bearbeitung folgt
genau der Bezugsspannung Eo. Mit anderen Worten
heißt das, daß, da eine konstante Spaltbreite immer
beibehalten wird, die Bearbeitung mit äußerst hoher
Genauigkeit durchgeführt werden kann.
Die Kapazität stellt einen unendlichen Widerstand
im stationären Zustand dar, d. h. in bezug auf
ein Gleichstromsignal. Entsprechend wird der Wert
des Widerstandes 8 von Fig. 1 durch die Funktion
der Kapazität im wesentlichen unendlich, die den
Widerstand ersetzt, und somit wird in stabilem Zustand
die Verstärkung unendlich, was dazu führt,
daß die Fehlerspannung Ee so klein wie möglich
wird.
Weiter stellt die Kapazität einen geringen Widerstand
in bezug auf ein Transientsignal dar. Somit
ist die Transientverstärkung, die bestimmt, ob das
System in einem stabilen Zustand ist oder nicht,
klein, wodurch das System in einem sehr stabilem
Zustand gehalten wird. Das heißt, daß, sogar wenn die
Fehlerspannung sich kurzzeitig ändert, die Tischgeschwindigkeit
fast konstant gehalten wird, da der integrierte
Wert nicht direkt der Veränderung der
Fehlerspannung folgt, so daß ein stabiler Bearbeitungsvorgang
erreicht wird.
Fig. 3 ist ein schematisches Schaltbild eines
zweiten Beispiels, das einen
nichtlinearen Verstärker 13 umfaßt, der zwischen
dem Spannungsverstärker 5 und dem Widerstand 7
angeordnet ist und eine Eingangs-Ausgangscharakteristik
aufweist, so daß die Ausgangsspannung plötzlich
ansteigt, wenn die Eingangsspannung ansteigt.
Ein Integratorschaltkreis, bestehend aus einem Operationsverstärker
6 und einer Kapazität 12 ist zwischen
dem Widerstand 7 und dem Eingang des Antriebssteuerschaltkreises
9 geschaltet. Auf Grund des Vorhandenseins
des nichtlinearen Verstärkers 13 wird die erforderliche
Zeitdauer, um die Tischgeschwindigkeit
konstant zu machen, sehr kurz. Ein derartiger nichtlinearer
Verstärker kann mit einem Operationsverstärker
verbunden werden, und der i-v Charakteristik
einer Diode zu folgen, die selbst in ihrer Konstruktion
bekannt ist.
Mit dieser Konstruktion wird, wenn die Vorrichtung
in einem instationärem Zustand vor Erreichen des
stationären Zustandes ist, die Fehlerspannung Ee
relativ groß und daher die Ausgangsspannung aus dem
nichtlinearen Verstärker 13 äußerst hoch. Hierdurch
wird die Integrationskapazität 12 momentan geladen,
wobei bei diesem Punkt die Tischgeschwindigkeit konstant
ist. Für den Betrieb im stationären Zustand
kann der zeitliche Mittelwert der Fehlerspannung Ee
als Null angesehen werden. Für den Fall, daß eine
augenblickliche, von einer Störung bewirkte Änderung
der Fehlerspannung Ee auftritt, wird die Ausgangsspannung,
da die Eingangsspannung des nichtlinearen
Verstärkers 13 klein ist, äußerst klein.
Entsprechend ist die Änderung des Integratorausgangs
äußerst klein, so daß die Tischgeschwindigkeit
in einem stabilen Zustand verbleibt.
Wenn die Bezugsspannung Eo für längere Zeit, z. B. in
Folge eines Kurzschlusses oder eines Überlastungszustandes
beim Bearbeiten, auf einen Wert höher als
die Spaltspannung Eg eingestellt wird, kann am
Ausgang des Integratorschaltkreises eine negative
Spannung auftreten. In einem solchen Fall ist,
sogar wenn der Kurzschluß entfernt ist, eine relativ
lange Zeitperiode erforderlich, um die Polarität
des Ausgangs des Integratorschaltkreises
zu einem positiven Wert umzukehren. Während einer
derartigen langen Zeitdauer wird die Bewegung des
Tisches unterbrochen, wodurch das Werkstück einer
ungewünschten, übermäßigen Bearbeitung mittels der
elektrischen Entladung unterworfen wird. Dies führt
zu einer langen auf der Bearbeitungsfläche des
Werkstücks ausgebildeten Spur.
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
ist in Fig. 4 gezeigt und schaltet eine derartige
Schwierigkeit aus. Die erste Ausführungsform ist so
ausgeführt, daß eine Diode 14 parallel zur Integrationskapazität
12 geschaltet ist. In der ersten Ausführungsform
kann die Spannung über der Integrationskapazität
12 auf Grund der Kennlinie der Diode 14
nicht negativ werden.
Mit der in Fig. 4 gezeigten ersten Ausführungsform
beginnt unmittelbar nach der Entfernung des
Kurzschlusses die Bewegung des werkstücktragenden
Werktisches. Dies führt zu einer Verbesserung der
Bearbeitungsgeschwindigkeit und zu einer genaueren
Bearbeitung. Der in dem zweiten Beispiel
(siehe Fig. 3) verwendete nichtlineare Verstärker
kann zusammen mit dem nebengeschalteten Diodenintegratorschaltkreis
der ersten Ausführungsform (siehe
Fig. 4) verwendet werden. Dies führt zu einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung, wie in Fig. 5 gezeigt.
Aus der Beschreibung ist klar, daß die Leistung
dieser Vorrichtung zur Bearbeitung mittels elektrischer
Entladung mit einer drahtförmigen Elektrode,
die einen Integratorschaltkreis verwendet, die
Nachteile der gewöhnlichen Vorrichtungen ausschaltet
und durch weiteres Vorsehen eines nichtlinearen
Verstärkers und einer Diode weiter verbessert
wird.
Es kann
die drahtförmige Elektrode auch durch eine
Senkelektrode ersetzt werden. Eine derartige
Senkelektrode statt einer drahtförmigen Elektrode
ist in Fig. 6 gezeigt. Bei diesem Beispiel
wird eine dreiecksförmige Senkelektrode verwendet. Die
anderen Komponenten des Schaltkreises entsprechen
denen von Fig. 3.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird ein
Integratorschaltkreis, der nichtlineare Verstärker
und der Schaltkreis zum Verhindern einer negativen Integratorausgangsspannung
mittels elektronischer Elemente,
wie z. B. einem Operationsverstärker, einer Diode
und ähnlichem ausgebildet. Wenn ein elektronischer
Prozessor als Steuervorrichtung für die Vorrichtung
verwendet wird, können die oben beschriebene Integratorfunktion,
die nichtlineare Verstärkerfunktion
und die Funktion des Schaltkreises zum Verhindern von negativen
Integratorausgangsspannungen
mittels des Prozessors durchgeführt werden.
Claims (4)
1. Schaltung zur Vorschubsteuerung bei funkenerosiven
Werkzeugmaschinen mit einer Vergleichsschaltung zum
Vergleichen der Arbeitsspaltspannung zwischen Elektrode
und Werkstück mit einer Bezugsspannung zur
Erzeugung einer Fehlerspannung, einer Integrationsschaltung
zur Integration der Fehlerspannung und
einer Steuerschaltung zur Steuerung der Geschwindigkeit
der Elektrode relativ zum Werkstück entsprechend
dem Ausgangssignal der Integrationsschaltung,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Integrationsschaltung (6, 7, 12)
parallel zu ihrer Integrationskapazität (12)
einen Schaltkreis (14) aufweist, der
verhindert, daß der Ausgang der Integrationsschaltung
(6, 7, 12) negativ wird.
2. Schaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Schaltkreis (14) eine Diode (14) ist, die mit
ihrer Anode an den Eingang und mit ihrer Kathode an
den Ausgang des Operationsverstärkers angeschlossen
ist.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein nichtlinearer
Verstärker (13) zwischen der Vergleichsschaltung
(5) und der Integrationsschaltung (6, 7, 12) vorgesehen
ist, der eine schnelle Ansprechcharakteristik
in bezug auf die Fehlerspannung aufweist und ein
Ausgangssignal erzeugt, das mittels der Integrationsschaltung
integriert wird.
4. Schaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Integrationsvorrichtung (6, 7, 12), der Schaltkreis (14) und der
nichtlineare Verstärker (13) durch einen elektronischen
Prozessor ersetzt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803034240 DE3034240A1 (de) | 1980-09-11 | 1980-09-11 | Vorrichtung zum schneiden und formen von werkstuecken |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803034240 DE3034240A1 (de) | 1980-09-11 | 1980-09-11 | Vorrichtung zum schneiden und formen von werkstuecken |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3034240A1 DE3034240A1 (de) | 1982-04-15 |
DE3034240C2 true DE3034240C2 (de) | 1993-01-07 |
Family
ID=6111696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19803034240 Granted DE3034240A1 (de) | 1980-09-11 | 1980-09-11 | Vorrichtung zum schneiden und formen von werkstuecken |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3034240A1 (de) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3793502A (en) * | 1972-10-06 | 1974-02-19 | Colt Ind Operating Corp | Servo feed control circuit for electrical discharge machining apparatus |
JPS5138297B2 (de) * | 1973-03-28 | 1976-10-21 | ||
JPS51131997A (en) * | 1975-05-13 | 1976-11-16 | Mitsubishi Electric Corp | Wire cutting electrical discharge machinging device |
JPS563149A (en) * | 1979-06-22 | 1981-01-13 | Mitsubishi Electric Corp | Wire cut electric discharge machine |
-
1980
- 1980-09-11 DE DE19803034240 patent/DE3034240A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3034240A1 (de) | 1982-04-15 |
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Legal Events
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D2 | Grant after examination | ||
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