DE3044815A1 - Verfahren zum funkenerosionsbearbeiten und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum funkenerosionsbearbeiten und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
DR.-ING. DIPL.-PHYS. H. STURIES 3Q448 1
PATENTANWÄLTE *v
DlPL-ING. P. EICHLER
BRAHMSSTRASSE 29, 5600 WUPPERTAL 2
Ateliers des Charmilles S.A., 109, rue de Lyon, Geneve (Schweiz)
Verfahren zum Funkenerosionsbearbeiteri und Vorrichtung
zur Durchführung· des V&rfahrens." ' · ' · · - - ·' · ·■ ·· ■ ....
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Funkenerosionsbearbeiteri
einer Werkstückelektrode mit einer Werkzeugelektrode, bei- dem in einen Arbeitsbereich zwischen
den Elektroden ein Arbeitsfluid in Umlauf gebracht wird,
das aus einer Suspension elektrizitätsleiterider Festteilchen in einer Flüssigkeit besteht, bei dem an die Elektroden
zwischen diesen überschlagende Entladungen verusacheride Spannungsimpulse gelegt werden, und bei dem die Konzentration
der Festteilcheri in Abhängigkeit eines Funkenerosionsparameters
verändert wird.
Es ist bekannt, daß leitende oder halbleitende Festteilcheri
im Arbeitsfluid eine grundlegende Rolle beim Überschlag der Entladungen und für die Stabilität der
Bearbeitung spielen. Man kann jedoch nur einen Bereich
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^r 304A815
stabiler und wirksamer erosiver Entladungen erreichen, wenn eine genügende Menge dieser Teilchen aus Erosionsresten zur Verfugung steht, oder wenn in der dielek
trischen. Flüssigkeit ein Zusatz suspensiert wird.
Bis jetzt wurde die Konzentration der Teilchen im Verlauf der Bearbeitung entweder in bestimmten Grenzen gehalten
oder nach dem in der Schweizer Patentschrift 536
beschriebenen Verfahren in Abhängigkeit eines Funkenerosionsparameters
so verändert, daß auf die Zusammensetzung des Arbeitsfluids nur dann Einfluß genommen wurde, falls
eine Verschlechterung der Funkenbildung auftrat, z. B.
bei einer Zunahme von Kurzschlüssen. Dieses Verfahren hat
die Nachteile, eine mangelhafte Bearbeitung abwarten zu
müssen, bevor man in der Lage ist einzugreifen, und den
Mangel wegen der Langsamkeit, mit der die Teilchenkonzen
tration lediglich verändert werden kann, nicht schnell abstellen zu können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern,
daß die Veränderung der Konzentration der Festteilchen durchgeführt werden kann, ohne das Auftreten einer mangelhaften
Bearbeitung abwarten zu müssen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Konzentration der Festteilchen im Sinne eines Haltens des mittleren
Verzugs des Überschlags der Entladungen innerhalb bestimmter Grenzen verändert wird.
Das neue Verfahren erlaubt es, dem Erscheinen einer fehlerhaften Bearbeitung durch vorherige Konzentrationsveränderung zuvorzukommen.
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Eine Verringerung des mittleren Verzugs des Oberschlags
der Entladungen zeigt einen Verfall der Bearbeitung
an, der beispielsweise eine Verringerung des Arbeitsspaltes oder eine annormale Erhöhung der Verschmutzung des Arbeitsfluids
oder eventuell diese beiden Gründe zugleich als Ursache
hat. Das Halten des mittleren Zündverzugs auf einem bestimmten Wert durch Einwirkung auf die Konzentration
der im Arbeitsfluid suspendierten Teilchen ist ein wirksames Mittel, um optimale Arbeitsbedingungen aufrechtzuerhalten.
Die Überschlagsspannung der Entladungen wirkt auf den
mittleren Zündverzug in demselben Sinne-," Wie die Konzentration
-der Teilchen, aber viel schneller. Man -kann daher die Steuerung des Zündverzugs beschleunigen, indem diese
beiden -Parameter gleichzeitig geändert werden.·
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels zur Durchführung des Verfahrenserläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Beziehung zwischen dem mittleren Zündverzüg,
dem Arbeitsspalt und der Konzentration
der in dem Arbeitsfluid suspendierten Teilchen und
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Funkenerosionsvorrichtung, die gemäß der Erfindung wirkt.
Fig. 1 zeigt, wie sich der Mittelwert t des Zündverzugs
der Entladungen in Abhängigkeit vom Arbeitsspalt g für steigende Werte C bis C der Konzentration der in einem
Arbeitsfluid suspendierten FestteiTchen ändert.
Eine Erhöhung der Konzentration der Teilchen erlaubt
es, den Arbeitsspalt zu vergrößern, indem der mittlere Zünd-
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verzug auf einem geringen Niveau beibehalten wird, z. B.
unterhalb von 10 με. Diese Erhöhung der Konzentration
erlaubt infolgedessen, in einem weiten Bereich von Arbeitsspalteri
erhöhte Wirkungsgrade der Bearbeitung zu erzielen. Die Regulierung der Konzentration der Teilchen kann mit
der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung realisiert werden.·
Die 'Funkenerosion wird zwischen einer Werkzeugelektrode 1
und einer Werkstückelektrode 2 mit Hilfe eines Impulsgenerators
3 erzeugt, der mit den Elektroden 1, 2 über einen Widerstand 4 verbunden ist.
Dem Spalt 5 zwischen den Elektroden 1, 2 wird ein Arbeitsfluid mit einer Injektionsdüse 6 zugeführt, die
von einer Zuleitung 7 gespeist wird, in welche einerseits
eine Leitung 8 mündet, die ein durch einen Filter 9 von
seinen Teilchen befreites Fluid zuleitet, und andererseits
eine Leitung 10, die in den Arbeitsbereich ein Fluid zuführt, dessen TeilcherikonzeritratiOn gesteuert oder gegebenenfalls
durch eine Dosiereinrichtung 11 erhöht ist, die mit einem über die Leitung 12 'übertragenen elektrischen; Signal
gesteuert wird. ·
Der Filter 9 und die Dosiereinrichtung 11 sind über
eine Pumpe 14 :mit einem ReinigungsbehSlter 13 verbunden.
Das in einem Gefäß 15 rückgewonnene Arbeitsfluid fließt in den Behälter 13 durch eine· Leitung 16.
Das die Zuleitung 7 durchströmende Fluid tritt ein ■
in eine Vorrichtung 17, in der die Teilchenkonzentration mit einem bekannten Verfahren gemessen wird, ζ. B. optisch
oder elefc-fcrlsch. Ein von der Vorrichtung 17 erzeugtes elektrisches
Signal wird mit einem Bezugssignal mittels eines
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Operationsverstärkers 18 verglichen, dessen Ausgang mit dem Eingang der Dosiereinrichtung 11 über eine Leitung 12 verbunden
ist. Man kann daher die Konzentration der im Arbeitsfluid
suspendierten. Teilchen auf einen Wert steuern, der dem Pegel des dem Operationsverstärkers 18 zugeführten
Bezugssignal entspricht.
Bei der Bearbeitung wird der Arbeitsspalt 5 zwischen
den Elektroden 1, 2 konstant gehalten, indem die Elektrode 1 mit einem Servomotor 19 verstellt wird. Die Lage der Elektrode
1 wird mit einem Meßfühler gemessen, der einen mit der
Elektrode 1 fest verbundenen beweglichen Teil 20 und einen festen Teil 21 hat, in dem ein für die Lage dieser Elektrode
1 repräsentatives Signal erzeugt wird.
Der mittlere Zündverzug der Entladungen wird in einer Einrichtung 22 berechnet, die einerseits mit der Elektrode
1 und andererseits mit einer der Klemmen des Widerstandes
verbunden ist. Diese beiden Verbindungen erlauben die Feststellung
sowohl des Moments, in dem eine Überschlagsspannung an die Elektrode 1 gelegt wird, als auch des Moments, in
dem eine Entladung beginnt. Die Einrichtung 2 2 kann auf
verschiedene Weisen verwirklicht werden, ζ.' B. wie 'in der
US-PS 3 825 714 beschrieben.
Der Servomotor 19 wird von einer Regelvorrichtung 2 3
beeinflußt, deren beide Eingänge'mit denen der Einrichtung
verbunden sind, und dessen dritter Eingang mit dem Meßfühlerteil
21 verbunden ist. Die Regelvorrichtung 23, die z. B.
entsprechend der Vorrichtung der US-PS 4 049 942 ausgebildet ist, erlaubt die Aufrechterhaltung eines bei der
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Λ-
Bearbeitung konstant bleibenden Arbeitsspaltes. Sie erlaubt
es infolge der Wirkung des Meßfühlers 21, 22 ebenfalls, das Überschreiten einer vorbestimmten axialen Lage durch
die Elektrode zu verhindern.
Das von der Einrichtung 22 erzeugte Signal wird über eine Leitung 24 auf einen der Eingänge eines Operationsverstärkers
25 übertragen, dessen anderer Eingang ein von einem Potentiometer 26 geliefertes Bezugssignal empfängt.
Der Ausgang dieses Operationsverstärkers 25 ist einerseits mit einem der Eingänge des Operationsverstärkers 18 und andererseits
über eine Leitung 28 mit einem der Eingänge des Impulsgenerators 3 verbunden. Der über eine Leitung 29
mit dem Impulsgenerator 3 verbundene Funktionsgenerator ist mit den technologischen Informationen programmiert, die
für jedes Elektrodenpaar in Kodierkreise 30 gegeben sind.
Bei einer ersten Wirkungsweise wird der Arbeitsspalt
mit der Regelvorrichtung 2 3 auf einem Konstantwert gehalten. Da sich die Verschmutzung des Arbeitsfluids im Verlauf der
Funkenerosion verändert, ergibt sich daraus eine Veränderung des mittleren Zündverzugs der Entladungen entsprechend dem
Diagramm der Fig. 1. Vom Augenblick des Abweichens des Wertes des Zündverzugs von dem durch das Potentiometer 26 gebildeten
Bezugswert verändert der Operationsverstärker 25 den Bezugswert der Regelung der Konzentration der Teilchen und der
Operationsverstärker 18 wirkt auf die Dosiereinrichtung ein, bis der Meßwert der Konzentration gleich dem Bezugswert ist. Zugleich wirkt der Operationsverstärker 25 über
die Leitung 28 auf den Impulsgenerator 3, um die Überschlags-
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spannung der Entladungen zu verändern und die Regelung des mittleren Zündverzugs zu beschleunigen. Z. B. wird die
Zündspannung der Entladungen zugleich mit der Einwirkung auf die Konzentration erhöht, falls eine von einer Verringerung
der Konzentraion herrührende Erhöhung des mittleren Zündverzugs
auftritt. Man erhält daher eine ausgezeichnete Stabilität der Bearbeitung, die eine Verringerung schneller
Verstellungen der Elektrode während der Funkenerosion und eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Erosion zur Folge hat.
Bei einer zweiten Wirkungsweise wird der Vorschub der
Elektrode 1 durch Einwirkung des Meßfühlers 20, 21 arretiert. In diesem Fall bewirkt die Vergrößerung des Arbeitsspaltes ein schnelles Anwachsen des mittleren Zündverzugs
der Entladungen und die vorbeschrieberie Regelvorrichtung bewirkt
eine gleichzeitig erfolgende Erhöhung der Konzentration
und der Zündspannung, um die mittlere Verzögerung des Überschlags auf ihren Bezugswert zurückzuführen.
Die Vergrößerung des Arbeitsspaltes findet sowohl auf den Frontalflächen als auch auf den Seitenflächen des Werkstücks
statt, so daß es eine gleichzeitige Verringerung der Entladungsleistung erlaubt, mehrere aufeinander erfolgende
Feinbeärbeitungsphaseri mit derselben Elektrode und ohne eine
künstliche Verzögerung der Elektrode mittels einer transversalen Translationsbewegung zu bewirken. Für denselben Zündverzug
und für dasselbe Elektrodenpaar ist der Wert der Konzentration der Teilchen ein Maß für den Arbeitsspalt. Es ist
daher möglich, den Ausgangswert des Operationsverstärkers 25 zu benutzen, um den Bearbeitungsbereich bei einer Feinbearbeitung
mit dem Funktionsgenerator 2 7 zu verändern.
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Es wurden gute Ergebnisse erreicht, indem das Arbeitsfluid
mit Graphit- oder Aluminiumpulver versetzt wurde, dessen Korngröße einige Mikron nicht überschreitet. Durch
Erhöhung der Konzentration dieser Puder auf etwa 1 Volumen-Prozent
ist es möglich, unter guten Bedingungen mit einem Arbeitsspalt zu bearbeiten, der in einem Verhältnis von
1 zu mehr als 10 veränderlich ist.
Die Erfindung bezieht sich auch auf andere Zusammensetzungen
des Arbeitsfluids, .wie auch auf andere Verfahren
der Messung des Arbeitsspaltes.
13D037/0644
■η-
Leerseite
Claims (6)
- DR.-ING. DIPL.-PHYS. H. STURIES θ Λ / / O 1 ΠPATENTANWÄLTE .jU44öjbDlPL-ING. P. EICHLERBRAHMSSTRASSE 29, 5600 WUPPERTAL 2P a tentanSprücheVerfahren zum Funkenerosionsbearbeiten einer Werkstückelektrode mit einer Werkzeugelektrode, bei dem in einen Arbeitsbereich zwischen den Elektroden ein Arbeitsfluid in Umlauf gebracht wird, das aus einer Suspension elektrizitätsleitender Festteilchen in einer Flüssigkeit besteht, bei dem an die Elektroden zwischen diesen überschlagende Entladungen verursachende Spannungsimpulse gelegt werden, und bei dem die Konzentration der Festteilchen in Abhängigkeit eines Funkenerosionsparameters verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Festteilchen im Sinne eines Haltens des mittleren Verzugs des Überschlags der Entladungen innerhalb bestimmter Grenzen verändert wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekenn zeichnet, daß gleichzeitig die Überschlagsspannung der Entladungen und die Konzentration der im Arbeitsfluid suspendierten Festteilchen geändert wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekenn zeichnet, daß die Elektroden (1, 2) in einer vorbestimmten relativen Lage gehalten werden und daß13 0037/0644ORIGINAL INSPECTEDdie Entladungsstärke bei einer Konzentrationserhöhung der im Arbeitsfluid suspendierten Festteilchen verringert wird.
- 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit Zeitmeßmitteln zur Messung des Mittelwertes des Zeitintervalls zwischen dem Zeitpunkt des Anlegens der Spannung an die Elektroden und dem Zeitpunkt des Entladungsbeginns und zur Erzeugung eines dem Mittelwert entsprechenden ersten Signals, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerungsmittel (11) zur mit einem zweiten Signal (12) erfolgenden Steuerung der Konzentrations der im Arbeitsfluid suspendierten Festteilchen und ein Regelkreis (25, 26) zur Veränderung des Konzentrationssignals entsprechend der Abweichung des Mittelwertsignals von einem Bezugssignal vorhanden sind.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichne t, daß eine Regelvorrichtung (23) zum Beibehalten einer vorbestimmten relativen Lage der Elektroden (1, 2) und ein Funktionsgenerator (27) zur in Abhängigkeit von Veränderungen des Konzentrationssignals erfolgenden Verringerung der Entladungstromstärke vorhanden sind.30037/064430U615
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß sie Änderungsmittel (28) zur Veränderung der Überschlagsspannung der Entladungen entsprechend den Veränderungen des Konzentrationssignals hat.30037/0644
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