DE3038747C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine funkenerosive Draht-Schneidemaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer funkenerosiven Draht-Schneidemaschine zum Bearbeiten eines Werkstückes mit Hilfe eines Metalldrahtes mit einem Durchmesser von ungefähr 0,05 bis 0,3 mm besteht die Gefahr, daß solche Elektroden zerstört werden. Im allgemeinen wird die elektrische Entladung mit einer konstanten Vorschubgeschwindigkeit von einem Impuls pro µm durchgeführt. Die Entladung wird bei einer konstanten Spannung im Bearbeitungsspalt ohne Steuerung der Entladungsenergie durchgeführt. Ein solches Verfahren ist zufriedenstellend, wenn das Werkstück eine konstante Dicke aufweist. Wenn jedoch das Werkstück keine konstante Dicke aufweist, ist die Vorschubgeschwindigkeit auf einen solchen Wert einzustellen, daß kein Kurzschluß auftritt und die Drahtelektrode nicht bricht. Bei konstanter Vorschubgeschwindigkeit ist daher die Bearbeitungsgeschwindigkeit relativ klein. Zur besseren Veranschaulichung der Problematik wird eine funkenerosive Draht-Schneidemaschine beschrieben, wie sie in den Fig. 1 bis 9 dargestellt ist. Diese funkenerosive Draht-Schneidemaschine entspricht im wesentlichen der JP-54-13 096.

Gemäß Fig. 1 versorgt eine elektrische Quelle eine Drahtelektrode 1 und ein zu bearbeitendes Werkstück 2 mit einem Bearbeitungsstrom. Die Arbeitsspannung Eg und ein Sollwert Eo werden an einen Verstärker 4 angelegt, welcher eine Vorschubgeschwindigkeit F liefert, die als sogenannte Regelabweichung einer Fehlerspannung entspricht. Diese Regelabweichung F ist gleich der Differenz zwischen der Arbeitsspannung Eg und dem Sollwert Eo. Die so bestimmte Vorschubgeschwindigkeit F wird als X-Komponente Fx und als Y-Komponente Fy einer Schaltung 5 zugeführt, die einen X-Achsenmotor 6 und einen Y-Achsenmotor 7 ansteuert. Zwischen der Vorschubgeschwindigkeit F und der X-Achsenkomponente sowie der Y-Achsenkomponente besteht die folgende Beziehung:

Fx²+Fy²=F².

Bei der bekannten funkenerosiven Draht-Schneidemaschine wird die Vorschubgeschwindigkeit F reduziert und der Bearbeitungsspalt breiter gemacht, so daß die Arbeitsspannung Eg sich dem Sollwert Eo annähert, wenn der Spalt zwischen der drahtförmigen Elektrode 1 und dem Werkstück 2 kleiner wird und dementsprechend die Arbeitsspannung Eg niedriger wird als die Sollwertspannung Eo. Im Gegensatz dazu wird die Vorschubgeschwindigkeit F erhöht, um hierdurch eine Annäherung der Arbeitsspannung Eg an den Sollwert Eo zu bewirken, wenn die Arbeitsspannung Eg größer wird als der Sollwert Eo.

In Fig. 2 ist der Stromverlauf für das Aufladen eines Entladekondensators gezeigt. Ip ist der Spitzenwert des Ladungsimpulsstromes, τ p ist die Impulsbreite und τ r die Pausenphase. Fig. 3 zeigt einen Stromkreis mit der Darstellung der elektrischen Quelle 3 für die Bearbeitung des Werkstückes gemäß Fig. 1.

Diese elektrische Quelle 3 umfaßt einen Kondensator 8, welcher die Rauhigkeit der zu bearbeitenden Oberfläche beeinflußt, einen Strombegrenzungswiderstand 9 zum Bestimmen des Spitzenwertes Ip des Ladungsstromes, einen Schalttransistor 10, einen Oszillator 11 zum Bestimmen der Impulsbreite τ p und der Pausenzeitperiode τ r des Bearbeitungsstromes und eine Gleichstromquelle 12 zum Anlegen einer Spannung zwischen die Elektroden, und zwar im unbelasteten Zustand.

In Abhängigkeit von diesen elektrischen Zuständen ist die Bearbeitungsenergie für die Entladung veränderlich, und zwar auch dann, wenn die mittlere Arbeitsspannung Eg unverändert bleibt. Im allgemeinen konzentriert sich die Entladungsbearbeitungsenergie beim Bearbeiten eines Werkstückes von relativ kleiner Dicke auf einen Punkt. Daher ist es notwendig, die Entladungsbearbeitungsenergie zu veringern, um zu verhindern, daß die Drahtelektrode bricht.

Die Vorschubgeschwindigkeit F wird so gesteuert, daß die Arbeitsspannung Eg unverändert bleibt. Beim Bearbeiten eines Werkstückes mit veränderlicher Dicke werden die elektrischen Zustände so eingestellt, daß die Drahtelektrode 1 nicht dann bricht, wenn es sich in einem Abschnitt des Werkstückes mit geringster Dicke befindet. Daher sind die elektrischen Zustände in einem Abschnitt des Werkstückes mit größerer Dicke nicht ausreichend. Entsprechend wird die Bearbeitungsgeschwindigkeit verringert. Es ist auch bekannt, daß die Bearbeitungsgenauigkeit durch Erhöhung der elektrischen Zustände bei relativ dicken Werkzeugabschnitten verbessert wird.

Wenn nun die Bearbeitungsrichtung verändert wird, wie z. B. in einer Ecke eines gekrümmten Bearbeitungsverlaufs, wird der Entladungsbereich energetisch vermindert, d. h. es wird auf äquivalente Weise die Dicke vermindert. Daher tritt bei unverändert bleibenden elektrischen Zuständen ein Überschneiden auf. Als Ergebnis dieses Überschneidens wird die Genauigkeit der hergestellten Ecke verringert. Entsprechend ist es notwendig, daß die elektrischen Zustände verringert werden, um auch in der Ecke eines Bearbeitungsverlaufs eine hohe Genauigkeit zu haben.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist klar, daß das herkömmliche Verfahren mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit und die herkömmliche Bearbeitungsgeschwindigkeits-Steuerung bei unveränderter Bearbeitungsspannung nachteilig ist, dahingehend, daß beim Bearbeiten des Werkstückes bei veränderlicher Dicke oder beim Bearbeiten von Ecken die Vorschubgeschwindigkeit und die Bearbeitungsgenauigkeit unbefriedigend ist. Außerdem sind die herkömmlichen Verfahren weniger zuverlässig, weil die elektrischen Zustände manuell eingestellt werden mit dem Ergebnis, daß der Bearbeitungsvorgang erheblich von der Erfahrung und Geschicklichkeit der Bedienungsperson abhängt. Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer funkenerosiven Drahtschneidemaschine für die Bearbeitung durch elektrische Entladung mit einer Drahtelektrode. Unterschiedlich gegenüber Fig. 1 ist das Vorsehen eines Verstärkers 13. Es werden für die Vorschubgeschwindigkeit F repräsentative Daten sowie ein Bezugswert Fo den einzelnen Differenzverstärkern zugeführt, so daß Ausgangsspannungen entstehen, die proportional der Differenz zwischen der Vorschubgeschwindigkeit F und dem Bezugswert Fo ist. Diese Ausgangsspannungen werden der Impulsenergiequelle 3 zugeführt, so daß eine Bearbeitungsenergie erzeugt wird, welche proportional zur Differenz ist. Des weiteren sind die Ausgangsspannungen proportional einem Proportionalitätsfaktor Ki (i =1 bis 4). Diese Koeffizienten K 1 bis K 4 sind jeweils für die Daten Ip, t p, τ r und C vorgesehen.

Die Funktionsweise der funkenerosiven Draht-Schneidemaschine nach Fig. 4 wird nun im folgenden beschrieben. In gleicher Weise wie bei Fig. 1 wird die Arbeitsspannung Eg mit der Bezugsspannung Eo verglichen. Die Vorschubgeschwindigkeit F wird so gesteuert, daß die Arbeitsspannung Eg sich stets der Bezugsspannung bzw. dem Sollwert Eo annähert.

Wenn nun die Steuerung derart ist, daß hinsichtlich der Veränderungen der Dicke desWerkstückes die Spaltspannung zwischen der Drahtelektrode 1 und dem Werkstück 2 konstant gehalten wird und die elektrischen Zustände die gleichen sind, dann werden die Bearbeitungsenergien im wesentlichen konstant bleiben, ebenso die Bearbeitungsgeschwindigkeit. Daher ist die Vorschubgeschwindigkeit F umgekehrt proportional zur Dicke des Werkstückes.

Unter diesen Bedingungen wird die Vorschubgeschwindigkeit F den Differenzverstärkern 13 zugeführt. Wenn nun die Vorschubgeschwindigkeit F abnimmt, werden die Ausgangsspannungen Ki (Fo-F) der Differenzverstärker 13 vergrößert. Die vier elektrischen Daten Ip, τ p, τ r und C werden vergrößert, so daß die Vorschubgeschwindigkeit R nicht erheblich vermindert wird.

Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung der Vorschubgeschwindigkeit F über die Dicke t unter der Bedingung, daß bei der herkömmlichen funkenerosiven Draht-Schneidemaschine die Bearbeitungsenergie EC so eingestellt wird, daß die Drahtelektrode 1 beim Bearbeiten des dünnsten Abschnittes des Werkzeuges nicht bricht. In diesem Fall werden die elektrischen Zustände EC unverändert gehalten. Daher wird die Vorschubgeschwindigkeit F im wesentlichen umgekehrt zur Dicke verlaufen.

Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung der Vorschubgeschwindigkeit F über der Dicke t unter der Bedingung, daß die funkenerosive Draht-Schneidemaschine den elektrischen Zustand EC optimal einfällt. In diesem Fall nehmen die elektrischen Daten Ip, τ p und C zu, während τ r abnimmt, wenn die Dicke t zunimmt. Die Vorschubgeschwindigkeit F wird nicht so stark in bezug auf den Bezugswert der Vorschubgeschwindigkeit Fo vermindert. Jedoch nimmt die Vorschubgeschwindigkeit F mit zunehmender Dicke t ab, wenn die Pausenzeit τ r abnimmt.

Im allgemeinen ist es schwierig, während der Bearbeitung die Dicke t zu erfassen. Daher kann der elektrische Zustand EC bestimmt werden, wenn man annimmt, daß die Vorschubgeschwindigkeit F proportional zur Dicke t ist. Wenn die Vorschubgeschwindigkeit F und der elektrische Zustand EC wie in Fig. 6 gezeigt geradlinig verlaufen, dann gilt:

F =Fo -at, worin a <0, (1)

Ip =b₁t, τ p =b₂t, t r =b₃t und C =b₄t, (2)

worin a und b₁, b₂, b₃ und b₄ (gekennzeichnet durch "b _i ") Konstanten sind, die die Neigungen der Geraden F, Ip, τ p, τ r und C in Fig. 6 darstellen und die Dicke ist.

Wenn nun aus den vorgenannten Gleichungen (1) und (2) die Dicke t eliminiert wird, erhält man die folgende Gleichung (3):

worin Ki die Konstante ist und

Dies bedeutet, daß dann, wenn die Ausgangsspannungen Ki (Fo -F) durch die Differenzverstärker 13 geliefert werden und die entsprechenden elektrischen Daten der Impulsgeneratorquelle 3 zugeführt werden, der elektrische Zustand EC automatisch in bezug auf die Dicke t eingestellt wird.

Gemäß Fig. 4b wird der Spitzenwert Ip des Impulsstromes verändert. Es ist festzustellen, daß dieses technische Konzept in der gleichen Weise auf die Veränderungen anderer elektrischer Zustände anwendbar ist, wie z. B. bei der Impulsbreite τ p, der Pausenzeit τ r und der Kapazität C.

Wenn während der Bearbeitung die Dicke t zunimmt, dann ist Eg kleiner Eo. Daher wird E (F)′ =K) (Eg -Eo) kleiner 0 und |E(F) |<|E(F)′ |, wobei K die Konstante ist, E(F) der Spannungswert ist, der der Vorschubgeschwindigkeit F entspricht, wenn die Dicke t zunimmt und E(F)′ der Spannungswert ist, welcher der Vorschubgeschwindigkeit F entspricht, nachdem die Dicke zugenommen hat.

Der Spannungswert E(F)′ wird zur Spannung E(Fo) addiert, die der Vorschubgeschwindigkeit F entspricht, wenn die Dicke t zugenommen hat.

Die Spannung E(F)′ wird zur Spannung E(Fo) addiert, welche der Vorschubgeschwindigkeit F entspricht. In diesem Fall ist E(Fo) -E(F) <E(Fo) -E(F)′, wobei E(F) der Spannungswert ist, der der Vorschubgeschwindigkeit F entspricht, bevor die Dicke t zugenommen hat. Der erhöhte Wert E(Fo) -E(F)′ wird den Differenzverstärkern 13 zugeführt, so daß ein Spannungswert in E(IP)′ entsprechend der Zunahme durch die Differenzverstärker 13 abgegeben wird. Ein Wert E(Ipo) wird dem Wert E(Ip) hinzugefügt. Der resultierende Wert wird der Impulsbearbeitungsquelle 3 zugeführt. Ip wird entsprechend E(Ip′) +E(Ipo) gewählt. Diese Analogwerte E(Ip)′ +E(Ipo) werden durch einen Analogdigitalwandler in Digitalwerte umgewandelt, bevor sie der Impulsbearbeitungsquelle 3 zugeführt werden.

Dann, wenn die Dicke des Werkstückes abnimmt,

Eg<Eo, E(F)″ <0 und |E(F) | <|E(F)″ |.

Als Resultat ist E(Fo) -E(F) <E(Fo) <E(Fo) -E(F)″ E(F″) ist der Spannungswert entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit F, wenn die Dicke t abnimmt.

Da der elektrische Zustand EC, nämlich die Parameter wie Ladungsspitzenstrom Ip, Pausenperiode τ r, Impulsbreite τ p und die Kapazität C veränderbar sind, kann die Bearbeitungsenergie entsprechend verändert werden, wobei jedoch im wesentlichen stabile Parameter gewählt werden sollten.

Bei den zuvor beschriebenen Beispielen werden Differenzverstärker verwendet, derart, daß der Widerstand im Verhältnis zum Ausgangswert der Differenzverstärker verändert wird, um Ip entsprechend einzustellen. Der Oszillator 11 wird so gesteuert, daß die Impulsbreite τ p und die Pausenperiode τ r verändert wird, während die Kapazität C automatisch eingestellt wird. Anstelle der Differenzverstärker 13 können auch Komparatoren benutzt werden, derart, daß verschiedene Daten den ersten Eingangsanschlüssen der Komparatoren zugeführt werden.

Bei der Schaltung von Fig. 4 werden die elektrischen Werte unmittelbar in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit F eingestellt. Veränderungen der elektrischen Datenwerte resultieren aus Änderungen in der Bearbeitungsenergie, wodurch die Vorschubgeschwindigkeit F beeinträchtigt wird. Es wird so das gesamte System instabil, woraus folgt, daß die elektrischen Werte erheblich verändert werden und die Drahtelektrode infolge einer momentan auftretenden erhöhten Energie bricht.

Aus der DE-AS 26 28 268 ist nun eine funkenerosive Draht-Schneidemaschine bekannt, bei der die Dicke des Werkstückes erfaßt wird und die Bearbeitungsparameter entsprechend geändert werden. Die wirksame Bearbeitungsfläche wird durch Messen des Widerstandes zwischen der Elektrode und dem Werkstück durch die Flüssigkeit hindurch in der das Werkstück sich befindet, erfaßt. Diese Messung wird durchgeführt, wenn die Elektro-Entladungsbearbeitung unterbrochen ist. Diese bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß hierdurch eine Verzögerung im Bearbeitungsvorgang erfolgt.

Aus der JP-53-1 31 598 ist nun eine funkenerosive Schneidevorrichtung bekannt, bei der die Bearbeitungsspannung erfaßt wird und Abweichungen von einer optimalen Spannung durch Veränderung der Vorschubgeschwindigkeit verringert werden.

Aus der JP-53-1 06 994 ist eine funkenerosive Bearbeitungsvorrichtung bekannt, bei der die Werkstückdicke durch eine mechanische Einrichtung erfaßt wird. Da eine solche Meßeinrichtung einen bestimmten Abstand von der Drahtelektrode aufweist, werden die entsprechenden Daten in einer Speichereinheit abgespeichert. Die Vorschubgeschwindigkeit, die Elektrodenspannung und andere Prozeßparameter werden entsprechend dem Signal der Meßeinrichtung gesteuert. Bei diesem Verfahren wird jedoch nicht die tatsächliche Dicke des Werkstückes und nicht die effektive Bearbeitungsfläche gemessen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine funkenerosive Draht-Schneidemaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der bei Dickenänderung des Werkstückes, insbesondere bei sprunghaften Dickenänderungen bzw. bei starken Änderungen der Vorschubrichtung, insbesondere in Ecken, der Bearbeitungsvorgang stabilisiert wird und damit die elektrischen Zustände konform mit den Veränderungen im Entladungs/Bearbeitungsbereich für eine bessere Zuverlässigkeit gesteuert werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.

Im folgenden werden die Fig. 7 bis 16 beschrieben. Es zeigt

Fig. 7 ein Beispiel, bei dem die Vorschubgeschwindigkeit F durch ein 2Tiefpaßfilter gemittelt wird, und die 4242 elektrischen Größen entsprechend eingestellt werden,

Fig. 8 ein weiteres Beispiel, bei dem durch Hinzufügen eines Schaltkreises in vorbestimmten Zeitintervallen die Vorschubgeschwindigkeit abgetastet wird,

Fig. 9 ein weiteres Beispiel mit einem Tiefpaßfilter,

Fig. 10 eine Darstellung mit der Angabe der Veränderungen im Entladungsbearbeitungsbereich eines Werkstückes in Abhängigkeit von der Dickenänderung des Werkstückes,

Fig. 11 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel,

Fig. 12 eine Tabelle mit elektrischen Werten,

Fig. 13 ein automatisches Einstellsystem für die elektrischen Größen,

Fig. 14 Detailangaben für die Schaltkreise 14, 15,

Fig. 15 den Impulsverlauf der Zeitimpulssignale des Oszillators,

Fig. 16 eine Teildarstellung der Auswahlschaltung.

Gemäß Fig. 7 wird ein Tiefpaßfilter verwendet, welches aus einem Widerstand 14 und einem Kondensator 15 besteht, um die Differenzverstärker 13 mit einem Mittelwert F der Vorschubgeschwindigkeit F zu versorgen, so daß den Verstärkern 13 eine konstante Spannung zugeführt wird und die elektrischen Daten für die Impulsgeneratorquelle 3 stabilisiert werden. Ein Schaltkreis gemäß Fig. 8 dient ebenfalls der Stabilisierung der Drahtschneidemaschine. Der Schaltkreis umfaßt einen Abtast- und Halteschalter 16, einen Abtast- und Haltekondensator 17 und ein Zeitglied 18, um den Schalter 16 in vorbestimmten Zeitintervallen zu schließen und zu öffnen. Das bedeutet, daß die Vorschubgeschwindigkeit F für eine bevorstehende Impulsperiode jeweils im Kondensator 17 gespeichert wird und dieser Speicherwert konstant gehalten wird, bis der Schalter 16 gesteuert durch das Zeitglied 18 wieder geschlossen wird.

Beim Beispiel gemäß Fig. 9 ist neben einem Abtast- und Haltesignal 16, einem Abtast- und Haltekondensator 17 und einem Zeitglied 18 ein weiterer Tiefpaß vorhanden, der aus einem Widerstand 14 und einem Kondensator 15 besteht.

Gemäß Fig. 10 ist die Horizontalachse der Positionen der Drahtelektrode 1 bei Bearbeitung des Werkstückes 2 gezeigt, welches hinsichtlich seiner Dicke von t 1 bis t 5 veränderbar ist, wogegen die vertikale Achse die Werte S 1 bis S 5 des Entladungsbereichs S darstellt, welche den Dicken t 1 bis t 5 entsprechen. In dieser Figur wird die Bearbeitungsrichtung durch den Pfeil Q dargestellt.

Aus Fig. 10 ist ersichtlich, daß dann, wenn die Dicke des Werkstücks von t₁ bis t₅ zunimmt, wenn die Drahtelektrode 1 die Stelle A erreicht, zwischen der Elektrode 1 und der Stirnfläche des Abschnitts des Werkstücks, welche eine Dicke t₅ hat, eine elektrische Entladung auftritt. Für den Fall, daß die Dicke abrupt von t₁ auf t₅ zunimmt, wird der Entladungsbereich nicht abrupt von S₁ auf S₅ erhöht; d. h., der Entladungsbereich wächst graduell von S₁ über S₂, S₃ und S₄ auf S₅ an. In Fig. 10 ist der Abstand AB theoretisch die Summe der Radien der drahtförmigen Elektrode 1 und des Entladungsspaltes.

Wenn die Dicke von t₅ auf t₁ abnimmt, wird ähnlich dem zuvor beschriebenen Fall der Entladungsbereich nicht abrupt von S₅ auf S₁ an der Stelle D abgesenkt; d. h. die Abnahme beginnt an der Stelle C und nimmt graduell und letztlich bis auf S₁ an der Stelle D ab.

Der Entladungsspalt wird theoretisch sogar dann aufrechterhalten, wenn die Dicke sich verändert, siehe Fig. 10, dann AB =CD.

Wenn die Dicke von t₁ auf t₅ zunimmt oder von t₅ auf t₁ abnimmt (insbesondere wo die Dicke abrupt verändert wird, wie bei der den rechten Winkel aufweisenden Gestalt), werden die Zwischendicken t₂, t₃ und t₄ einbezogen. Es ist daher notwendig, die elektrischen Daten in Übereinstimmung mit diesen unterschiedlichen Dicken zu verändern.

Wenn jedoch die elektrischen Daten abrupt verändert werden, weil die abrupte Dickenveränderung an den Stellen B und D entsprechend den beiden Stirnflächen des Werkstückabschnittes mit der Dicke t₅ ist, dann treten die folgenden Probleme auf. Es wird angenommen, daß die Dicke sich von t₁ auf t₅ ändert. Wenn die elektrischen Daten für die Dicke t₁ auf die der Dicke t₅ an der Stelle B geändert werden, wird der Abschnitt A -B des Werkstückes mit abnehmenden elektrischen Daten für die Dicke t₁ bearbeitet. Wenn daher der Entladungsbereich graduell zunimmt, wird die Bearbeitungsgeschwindigkeit herabgesetzt, was in einer Vielzahl von Verlusten resultiert. Im Gegensatz dazu wird angenommen, daß die Dicke von t₅ bis t₁ abnimmt.

Wenn die elektrischen Daten für die Dicke t₅ zu denen für die Dicke t₁ an der Stelle D verändert werden, dann wird die Bearbeitung mit den elektrischen Daten für die Dicke t₅ durchgeführt, obwohl die Dicke des Abschnitts C -D kleiner ist als Dicke t₅. Dementsprechend wird in diesem Fall die Stromdichte erhöht oder die Entladungsenergie an einem Punkt konzentriert. Daher kann die Drahtelektrode brechen. Experimentell beträgt der Wert AB (=CD) im allgemeinen 0,15 bis 0,2 mm (im Fall der Drahtelektrode 0,2 mm im Durchmesser).

Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer Drahtschneidemaschine gemäß der Erfindung. Bei der in Fig. 11 dargestellten Maschine wird, ähnlich wie bei der Maschine der Fig. 1, die Bearbeitungsspannung Eg mit der Bezugsspannung Eo verglichen. Die Vorschubgeschwindigkeit F wird so gesteuert, daß die Bearbeitungsspannung Eg sich jederzeit der Bezugsspannung Eo nähert. Die Vorschubgeschwindigkeit F, die proportional zur Fehlerspannung ist, wird in einem arithmetischen Kreis 14 gemittelt, um so als ein Vorschubgeschwindigkeits-Mittelwert zu jeder vorbestimmten Zeit abgegeben zu werden.

Dieser Mittelwert wird einer Steuervorrichtung 15 für den elektrischen Zustand zugeführt, in der für den eingegebenen Mittelwert ein elektrischer Zustand Ec, welcher für eine zu bearbeitende Dicke am geeignetsten ist, aus einer Datentabelle ausgewählt, welcher elektrische Zustände Ec für den jeweiligen Bearbeitungsvorschubgeschwindigkeits- Mittelwert vorsieht. Der so gewählte elektrische Zustand Ec wird der elektrischen Bearbeitungsquelle 3 zugeführt.

Fig. 12 zeigt ein Beispiel einer Datentabelle, mit der Speichermittel der Steuervorrichtung 15 für die Steuerung des elektrischen Zustandes gespeist sind. In der Datentabelle gemäß Fig. 12 sind für die verschiedenen Dicken eines Werkstücks die elektrischen Zustände vorgesehen und die oberen Grenzwerte u und unteren Grenzwerte d der jeweiligen Vorschubgeschwindigkeits-Mittelwerte .

Fig. 13 ist eine graphische Darstellung für eine Beschreibung eines automatischen Einstellsystems gemäß der Erfindung zum Einstellen der elektrischen Zustände. In Fig. 13 bezeichnet die horizontale Achse die Dicke (t₀<t₁<. . .<t₄< . . .), wogegen die vertikale Achse dem Vorschubgeschwindigkeits-Mittelwert und den elektrischen Zustand Ec kennzeichnet. Es ist aus Fig. 13 ersichtlich, daß für die Dicke zwischen 0 und t₀ ein elektrischer Zustand Ec₀ vorgesehen ist und ein Vorschubgeschwindigkeits-Mittelwert zwischen ₀ und ₀′ vorgesehen ist und für eine Dicke zwischen t₀ und t₁ ein elektrischer Zustand Ec₁ und ein Vorschubgeschwindigkeitsmittelwert zwischen ₁ und ₁′.

Das Prinzip des Betriebes wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 12 und 13 im einzelnen beschrieben. Es wird angenommen, daß ein Werkstückabschnitt, dessen Dicke t zwischen t₃ und t₄ liegt (t₃<t<t₄), bei dem elektrischen Zustand Ec₄ bearbeitet wird. In diesem Fall liegt der Vorschubgeschwindigkeits-Mittelwert zwischen ₄ und ₄′. Weiterhin wird angenommen, daß unter dieser Bedingung der Bearbeitungsvorgang zu einem anderen Abschnitt fortgesetzt wird, dessen Dicke t zwischen t₁ und t₂ (t₁<t<t₂) liegt. In diesem Fall wird der elektrische Zustand Ec₄ weiter aufrechterhalten und daher der Vorschubgeschwindigkeits-Mittelwert bis auf < ₄ erhöht; d. h. er überschreitet den oberen Grenzwert ₄ des elektrischen Zustandes Ec₄. Dementsprechend vermindert die Steuervorrichtung 15 für den elektrischen Zustand den elektrischen Zustand durch einen Schritt, d. h. sie versorgt die elektrische Bearbeitungsquelle 3 mit dem elektrischen Zustand Ec₃. Der dem elektrischen Zustand Ec₃ entsprechende obere Grenzwert Fu ist ₃. Jedoch die tatsächliche Dicke t liegt zwischen t₁ und t₂ (t₁<t <t₂), wie zuvor beschrieben, d. h., sie ist kleiner als die Dicke (t₂<t <t₃), die dem elektrischen Zustand Ec₃ entspricht. Daher überschreitet der Vorschubgeschwindigkeits-Mittelwert den oberen Grenzwert ₃.

Dementsprechend wird in der Steuervorrichtung 15 für den elektrischen Zustand der elektrische Zustand Ec₃ durch eine Stufe entsprechend der Datentabelle herabgesetzt; d. h., der elektrische Zustand Ec₂ wird ausgegeben. Wenn die Dicke des Werkstückabschnitts zwischen t₁ und t₂ liegt, liegt der Vorschubgeschwindigkeits-Mittelwert zwischen ₂ und ₂′ und die Steuervorrichtung 15 für den elektrischen Zustand gibt diesen elektrischen Zustand Ec₂ kontinuierlich ab.

In dem Fall, bei dem die Dicke zunimmt, wird ähnlich dem zuvor beschriebenen Fall ein geeigneter elektrischer Zustand so gewählt, daß der vorliegende Vorschubgeschwindigkeits- Mittelwert sich zwischen dem oberen Grenzwert u und dem unteren Grenzwert d befindet.

Anhand eines Beispieles wird die Auswahl eines geeigneten elektrischen Zustandes mit Bezug auf den Spitzenstrom Ip beschrieben.

Bei einem in Fig. 14 dargestellten Kreis wird eine Spannung E(F) =F (welche einen Spannungswert entsprechend einer Vorschubgeschwindigkeit F ist) zu einer Bezugsspannung Fo addiert. Der resultierende Wert F +Fo wird in einen Wert durch einen Tiefpaßfilter 141 gemittelt und dann durch einen Analog- Digital-Wandler 142 in Digitaldaten umgewandelt. Die Digitaldaten werden einer getakteten Kippstufe 143 zugeführt. Die getaktete Kippstufe 143 speichert den Digitalwert und gibt diesen mit dem zeitlichen Auftreten eines von einem Oszillator 144 erzeugten Taktschritts ab; d. h., die getaktete Kippstufe 143 hält den Digitalwert bis zum Auftreten des nächstfolgenden Taktschrittes. Der Taktschritt oder Zeitimpuls wird vom Oszillator 144 alle 0,5 bis 1 s abgegeben, wie dies in Fig. 15 dargestellt ist.

Die Ausgangsdaten der getakteten Kippstufe 143 werden einem Dekoder 151 zugeführt, wo die Ausgangsbits entsprechend den Daten von "0" auf "1" angehoben werden. In Fig. 14 ist der A/D-Wandler 142 ein 4-Bit A/D-Wandler. Daher kann der Dekoder 151 16 verschiedene Ausgänge vorsehen. Die 2-Bit-Daten der Spitzenströme Ip wurden im voraus in einem Speicher 152 gespeichert. Daher kann der Speicher 152 vier verschiedene Spitzenstromdaten Ip vorsehen. Wenn der Ausgang des Dekoders 151 mit einer Leitung Ip₁ versorgt wird, werden 2-Bit-Daten entsprechend der Leitung Ip₁ über einen UND-Kreis 153 als binär codierte Dezimalzahl (BCD) der elektrischen Bearbeitungsquelle 3 zugeführt. In Erwiderung auf diese binär kodierte Dezimalzahl veranlaßt die elektrische Bearbeitungsquelle 3 ein Relais oder dgl. (nicht dargestellt) in Gang zu setzen, um den Widerstand 9 in Fig. 3 zu steuern.

Die Auswahl des geeigneten elektrischen Zustandes wurde in bezug auf Ip beschrieben. Jedoch dieses technische Konzept kann in gleicher Weise auf die Auswahl der elektrischen Daten τ p und τ r angewandt werden.

Wenn entsprechend der Darstellung in Fig. 16 die Ausgangs- Bit-Daten (Ip₁) des Dekoders 151 mit anderen UND-Kreisen 153 verbunden werden, die für die elektrischen Daten τ p₁ und τ r₁ vorgesehen sind, dann können die elektrischen Daten Ip₁, τ p₁ und τ r₁ in Kombination an die elektrische Bearbeitungsquelle 3 angelegt werden. In Fig. 16 werden die anderen Daten (16 unterschiedliche Daten), die den elektrischen Daten Ip₁, τ p₁ und τ r₁ ähnlich sind, an die Leitungen Ip _n , τ p _n und τ r _n angelegt. Diese Daten werden in Erwiderung auf die anderen Ausgangs- Daten des Dekoders 151 ausgewählt.

Beispielsweise für den Fall, daß die Dicke zunimmt, ist im allgemeinen Eg <Eo. Daher nimmt der Wert ab. Entsprechend wird der Ausgangs-Bit-Datenwert des A/D-Wandlers 142 hinsichtlich der Gewichtung niedriger. Somit sollte in diesem Fall der Ausgang des Decoders 151 mit dem Speicher 152 so gekoppelt sein, daß ein energetisch höherer elektrischer Zustand im Speicher 142 gewählt wird. Es bedarf keiner Ausführung, daß in dem Fall, wenn die Dicke abnimmt, ein Verfahren zu verwenden ist, welches dem zuvor beschriebenen Verfahren entgegengesetzt ist.

Wie zuvor beschrieben, können eine Vielzahl von Daten verfügbar sein durch Verändern der Verbindung zwischen den Ausgängen des Dekoders und des Speichers oder des Inhalts des Speichers.

Bei der Drahtschneidemaschine gemäß der Erfindung gemäß Fig. 11 wird die Vorschubgeschwindigkeit F, bestimmt durch die Regelschaltung 4, einmal am arithmetischen Kreis 14 angelegt, wo sie zu jeder vorbestimmten Zeit gemittelt wird. Der Grund hierfür wird beschrieben.

Bei einem tatsächlichen Bearbeitungsvorgang wird die Vorschubgeschwindigkeit F so gesteuert, daß sich die mittlere Bearbeitungsspannung Eg der Bezugsspannung Eo annähert. Daher ist die Vorschubgeschwindigkeit F veränderlich. Hinzu kommt, daß die Vorschubgeschwindigkeit F manchmal erheblich sich verändert, wenn die Zwischenelektrodenentladung wechselt oder wenn die drahtförmige Elektrode hinsichtlich der Spannung sich ändert oder wenn die drahtförmige Elektrode keinen gleichförmigen Durchmesser hat oder wenn äußere Einwirkungen vorliegen. Wenn in diesem Fall sich der elektrische Zustand in Übereinstimmung mit der Vorschubgeschwindigkeit F verändert, die sich entsprechend der vorstehenden Beschreibung mit der Zeit ändert, dann wird der elektrische Zustand instabil, während die Dicke konstant ist. Wenn der elektrische Zustand sich zu einer höheren elektrischen Energie verändert, dann wird die drahtförmige Elektrode schlimmstenfalls gebrochen. Beim Bearbeiten eines Werkstücks, dessen Dicke veränderlich ist oder beim Bearbeiten eines Werkstücks zum Vorsehen einer Ecke ist es schwierig, elektrische Zustände zu erhalten, die exakt dem Entladungsbereich entsprechen. Daher wird die drahtförmige Elektrode gebrochen oder die Vorschubgeschwindigkeit beinhaltet einen Verlust. Insbesondere bei der Bearbeitung einer Ecke wird die Bearbeitungsrichtung häufig abrupt geändert. Daher neigt die drahtförmige Elektrode beim Einsetzen der Bearbeitung dazu, an der Endfläche des korrespondierenden Abschnitts des Werkstückes anzuschlagen. Dies würde die Vorschubgeschwindigkeit F erheblich verändern, mit dem Resultat einer erheblichen Veränderung des elektrischen Zustandes. Daraus resultiert das Auftreten eines sogenannten "Pendelzustands" oder die Drahtelektrode wird gebrochen.

Wegen der zuvor beschriebenen verschiedenen Faktoren wird entsprechend der Erfindung anstatt der sich mit der Zeit verändernden Vorschubgeschwindigkeit F eine in einem bestimmten Umfang gemittelte Vorschubgeschwindigkeit F verwendet. Dieser Mittelwert der Vorschubgeschwindigkeit erwidert nicht auf die momentanen äußeren Einwirkungen und anderen Veränderungen. Daher können mit einem derartigen Mittelwert Abschnitte eines Werkstücks genau bearbeitet werden, an denen die Dicke sich ändert oder an dem Ecken vorgesehen sein sollen. Weiterhin wird entsprechend der Erfindung der Mittelwert bei jeder vorbestimmten Zeit erzielt. Daher kann tatsächlich ein Bearbeitungsvorgang entsprechend einem Abschnitt eines Werkstücks getrennt durchgeführt werden, für den der Vorschubgeschwindigkeits-Mittelwert verändert werden sollte und einen Abschnitt des Werkstücks, für den Mittelwert unverändert aufrechterhalten werden soll. Entsprechend den vom Erfinder durchgeführten Versuchen liegt die zuvor beschriebene vorbestimmte Zeit im Bereich von 0,5 s bis 1 s. Mit diesem Zeitumfang wird nicht nur ein gewöhnlicher Bearbeitungsvorgang durchgeführt, sondern es kann auch ein Abschnitt eines Werkstücks zufriedenstellend bearbeitet werden, indem die Dicke des Werkstücks sich ändert oder indem eine Ecke vorgesehen sein soll. Die Drahtschneidemaschine kann zufriedenstellend auf die vorübergehenden Phänomene erwidern, welche bei einem Werkstückbearbeitungsvorgang auftreten.

Bei der Drahtschneidemaschine sind die Zeitintervalle zum Wechseln des elektrischen Zustandes dieselben wie die zuvor genannten Zeitintervalle; d. h., die Zeitintervalle werden ebenso eingestellt auf 0,5 bis 1 s, wobei ausreichend in Betracht gezogen wird, die Erwiderung der Vorschubgeschwindigkeit in Folge der Veränderung des elektrischen Zustandes. Ohne dies ausdrücklich zu sagen, tritt, wenn die Zeitintervalle auf einen übermäßig großen Wert eingestellt werden, ein Mißverhalten auf, so daß, obwohl eine Dickenveränderung festgestellt wurde, sich der elektrische Zustand nicht ändert. Wenn dieses Mißverhalten beim Abnehmen der Dicke auftritt, dann kann die Drahtelektrode brechen.

Bei der zuvor beschriebenen Drahtschneidemaschine können der arithmetische Kreis und die Steuervorrichtung für den elektrischen Zustand und dgl. durch einen Computer ersetzt werden, so daß eine Vielfalt von Daten in einem weiteren Umfang gespeichert und behandelt werden können. In diesem Fall wird der Anwendungsbereich der Drahtschneidemaschine weiter vergrößert. Die elektrischen Daten, nämlich der Aufladungsspitzenstrom Ip, die Impulsbreite τ p, die Pausenperiode τ r, die Kapazität C und die Spannung im unbelasteten Zustand können individuell oder in Kombination gesteuert werden. Da die Datentabelle im voraus durch Versuche ermittelt und eingespeichert worden ist, und zwar in Abhängigkeit von dem bedeutendsten Faktor der Vorschubgeschwindigkeit, der Bearbeitungsgenauigkeit und der Bearbeitungsoberflächenrauhigkeit, können eine Vielfalt von Bearbeitungsvorgängen mit der Drahtschneidemaschine gemäß der Erfindung durchgeführt werden.

Claims (4)

1. Funkenerosive Draht-Schneidemaschine

• - mit einer Schaltung (4, 5) zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit (Fx, Fy), bei der die Arbeitsspannung (Eg) am Arbeitsspalt auf einen Spannungs-Sollwert (Eo) geregelt wird, und
• - mit einer Steuerschaltung, bei der die Regelabweichung (F) aus der Vorschubregelschaltung (4, 5) zur Beeinflussung der funkenerosiven Impulsparameter herangezogen wird, wobei diese Impulsparameter tabellenartig abgespeichert sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - in der Steuerschaltung (14, 15) die Regelabweichung (F) zu einem Bezugswert (Fo) addiert, anschließend gemittelt und digitalisiert wird, und
• - die digitalisierten Werte über eine getaktete Kippstufe (143, 144) einer Auswahlschaltung (15) zugeführt werden, in der entsprechende Impulsparameter ausgewählt werden.

2. Funkenerosive Draht-Schneidemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlschaltung (15) die digitalisierten Auswahlsignale der getakteten Kippstufe (143, 144) dekodiert (151) und daß durch die dekodierten Auswahlsignale eine Durchlaßschaltung (153) freigebbar ist, über die der zugeordnete Impulsparameter (z. B. IP 1) abrufbar und zur Steuerung der Arbeitsspannung (Eg) weitergeleitet wird.

3. Funkenerosive Draht-Schneidemaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßschaltung (153) Gatter sind, die bei Gleichheit eines dekodierten Auswahlsignals (Ip 1) und eines zugeordneten Impulsparameters (Ip 1) durchgesteuert werden.