CH647180A5

CH647180A5 - Method for automatic control of the electro-erosive processing of metals and alloys

Info

Publication number: CH647180A5
Application number: CH495780A
Authority: CH
Inventors: Mark Shmulevich Otto
Original assignee: Exnii Metallorezh Stankov
Priority date: 1979-06-28
Filing date: 1980-06-27
Publication date: 1985-01-15
Also published as: DE3023302A1; SU827286A1; FR2460177A1; JPS5633236A; FR2460177B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur automatischen Steuerung der elektroerosiven Bearbeitung von Metallen und Legierungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs I. The invention relates to a method for automatic control of the electroerosive machining of metals and alloys according to the preamble of claim I.

Ein solches Verfahren wird zweckmässigerweise zur Steigerung der Produktivität des Erodiervorganges und der Bearbeitungsgenauigkeit sowie zum Ausschliessen einer Beschädigung von Teilen mit kompliziertem Profil und Teilen aus schwerbearbeitbaren stromleitenden Werkstoffen benutzt. Such a method is expediently used to increase the productivity of the erosion process and the machining accuracy and to rule out damage to parts with a complicated profile and parts made from difficult-to-machine current-conducting materials.

Einer weitgehenden Anwendung der bekannten Verfahren zur automatischen Steuerung steht die Kompliziertheit der Gewinnung und Verarbeitung von Signalen, die den Verlauf des elektroerosiven Bearbeitungsprozesses kennzeichnen, sowie der ungenügende Informatfonsinhalt dieser Signale im Wege. The extensive use of the known methods for automatic control is hampered by the complexity of obtaining and processing signals which characterize the course of the electroerosive machining process, and the insufficient information content of these signals.

Bekannt ist ein Verfahren zur automatischen Steuerung der elektroerosiven Bearbeitung von Metallen und Legierungen (s. z.B. M.W. Korenblum, M.L. Lewit, A.L.Liwschitz A method for automatic control of the electroerosive machining of metals and alloys is known (see e.g. M.W. Korenblum, M.L. Lewit, A.L.Liwschitz

«Adaptive Steuerung elektroerosiver Maschinen», Verlag «Maschinostrojenie», Moskau, 1977) nach Signalen, die den laufenden Zustand des Vorganges kennzeichnen. Als Signale werden abgetrennt: "Adaptive control of electroerosive machines", publisher "Maschinostrojenie", Moscow, 1977) according to signals that indicate the current state of the process. The following are separated as signals:

s - Verzögerungszeit von dem Zeitpunkt der Spannungsimpulsgabe bis zum Zeitpunkt des Durchschlages des Elektrodenabstandes, s - delay time from the time of the voltage pulse to the time of the breakdown of the electrode spacing,

- Wert der Spannung am Lichtbogen nach dem Durchschlag und zeitliche Ableitung von dieser Spannung, - value of the voltage on the arc after breakdown and time derivative of this voltage,

io - Widerstand des Elektrodenabstandes in der Pause zwischen den Entladungsimpulsen, io - resistance of the electrode spacing during the pause between the discharge pulses,

- Zahl der Leerlaufimpulse und der Kurzschlussimpulse. Diese Signale werden nach Amplitude umgewandelt, genormt und in eine Rechenanlage eingeführt, die die Servosy- - Number of idle pulses and short-circuit pulses. These signals are converted according to amplitude, standardized and fed into a computer system that the servo system

15 steme der elektroerosiven Maschine steuert. Jedoch ist die Grösse dieser Signale von der Wahl des Bearbeitungsregimes, dem Elektrodenpaar, der Elektrodenpolarität und dem Medium, in dem sich die Werkstückelektrode und die Werkzeugelektrode befinden, der Form und Tiefe der zu bearbei-20 tenden Höhlung abhängig. Deshalb schwanken die optimalen Werte dieser Signale während des Bearbeitungsvorganges, was eine entsprechende automatische Korrektur des Programms der Rechenanlage erfordert. Dies erschwert wesentlich die Analyse dieser Signale und vermindert demzufol-25 ge die Wirksamkeit des automatischen Steuersystems, was ihrerseits zu einem schnellen Verschleiss der Werkzeugelektrode und einer Senkung der Produktivität führt. 15 systems of the electroerosive machine controls. However, the size of these signals depends on the choice of the machining regime, the electrode pair, the electrode polarity and the medium in which the workpiece electrode and the tool electrode are located, the shape and depth of the cavity to be machined. Therefore, the optimal values of these signals fluctuate during the machining process, which requires a corresponding automatic correction of the computer program. This significantly complicates the analysis of these signals and consequently reduces the effectiveness of the automatic control system, which in turn leads to rapid wear of the tool electrode and a reduction in productivity.

Bekannt ist auch ein Verfahren zur automatischen Steuerung der elektroerosiven Bearbeitung von Metallen und Le-30 gierungen, das in der periodischen Messung des elektrischen Widerstandes des durch die Werkzeugelektrode und die Werkstückelektrode aus dem zu bearbeitenden Metall gebildeten Elektrodenabstandes in den nach Dauer und Frequenz gleichbleibenden Pausen zwischen den Entladungsimpuls-35 gruppen und in der Änderung nach den Messergebnissen des Verbrauches der der Bearbeitungszone zugeführten Arbeitsflüssigkeit besteht. Also known is a method for the automatic control of the electroerosive machining of metals and alloys, which in the periodic measurement of the electrical resistance of the electrode gap formed by the tool electrode and the workpiece electrode from the metal to be machined in the pauses which are constant in terms of duration and frequency the discharge pulse-35 groups and the change according to the measurement results of the consumption of the working liquid supplied to the processing zone.

Bei dem erwähnten Verfahren zur automatischen Steuerung ermittelt man nach der Messung des elektrischen Wi-40 derstandes des Elektrodenabstandes die Ableitung von diesem Wert. Nach dem Wert und Vorzeichen des der Ableitung von dem Widerstand der Elektrodenabstandes proportionalen Signals steuert man den Verbrauch einer der Bearbeitungszone zugeführten Flüssigkeit und den Betrieb des 45 Entladungsimpulsgenerators. Das erwähnte Verfahren gestattet nicht, einen optimalen Verbrauch der Arbeitsflüssigkeit einzustellen. Darüber hinaus ist bei diesem Verfahren keine automatische Steuerung der Arbeitszustellung der Werkzeugelektrode vorgesehen, was stark die Wirksamkeit so des Erodierverfahrens infolge des Verschleisses der Werkzeugelektrode herabsetzt. Ein wirksamer automatischer Antrieb der Werkzeugelektrodenzustellung, durch den in allen Bearbeitungsregimen der Signalwert unveränderlich gehalten wird, der direkt proportional dem absoluten Wider-55 standswert des Elektrodenabstandes in den nach Frequenz und Dauer gleichbleibenden Pausen zwischen den Entladungsimpulsgruppen ist, kann bei dem erwähnten Verfahren nicht benutzt werden, da hierbei die Ableitung von dem Widerstandswert des Elektrodenabstandes in dem durch die Zeit-60 konstante des automatischen Antriebs bestimmten Zeitintervall nahezu gleich Null ist, was eine Steuerung nach diesem Signal unmöglich macht. In the aforementioned method for automatic control, the derivative of this value is determined after measuring the electrical resistance of the electrode spacing. Depending on the value and sign of the signal proportional to the derivation from the resistance of the electrode spacing, the consumption of a liquid supplied to the processing zone and the operation of the discharge pulse generator are controlled. The method mentioned does not allow an optimal consumption of the working fluid to be set. In addition, no automatic control of the working position of the tool electrode is provided in this method, which greatly reduces the effectiveness of the eroding process as a result of the wear of the tool electrode. An effective automatic drive of the tool electrode infeed, by means of which the signal value is kept invariable in all machining regimes, which is directly proportional to the absolute resistance value of the electrode spacing in the pauses between the discharge pulse groups, which are constant in terms of frequency and duration, cannot be used with the mentioned method , since the derivation from the resistance value of the electrode spacing is almost zero in the time interval determined by the time-60 constant of the automatic drive, which makes control according to this signal impossible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Steuerung der elektroerosiven Bearbei-65 tung von Metallen und Legierungen anzugeben, bei dem die Steuerung es gestattet, die Produktivität des Erodiervorganges und die Standfestigkeit der Werkzeugelektrode zu erhöhen. The invention has for its object to provide a method for the automatic control of the electroerosive machining of metals and alloys, in which the control makes it possible to increase the productivity of the eroding process and the stability of the tool electrode.

3 3rd

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Die gestellte Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. The object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Grundsätzlich neu ist bei dem erfmdungsgemässen Verfahren die Benutzung des relativen Aplitudenwertes der Wechselstromkomponente des dem elektrischen Widerstand des Elektrodenabstandes in den nach Frequenz und Dauer gleichbleibenden Pausen zwischen den Entladungsimpulsgruppen proportionalen Signals zur Aufrechterhaltung des optimalen Arbeitsflüssigkeitsverbrauches. Darüber hinaus ist bei diesem Verfahren die Möglichkeit gegeben, eine für die jeweiligen Bearbeitungsbedingungen maximale Leistung bei minimalem Verschleiss der Werkzeugelektrode einzustellen. Die Benutzung einer abwechselnden beschleunigten Ab-und Zuführung der Werkzeugelektrode gestattet, eine Beschädigung der Werkzeugelektrode zu vermeiden. Die Verminderung des von dem Entladungsimpulsgenerator zugeführten Arbeitsstromes gestattet auch, Beschädigungen der Werkzeugelektrode, die mit der Schlackenbildung in der Bearbeitungszone verbunden sind, auszuschliessen. What is fundamentally new in the method according to the invention is the use of the relative amplitude value of the alternating current component of the signal, which is proportional to the electrical resistance of the electrode spacing, in the pauses between the discharge pulse groups which are constant in terms of frequency and duration, in order to maintain the optimum working fluid consumption. In addition, this method offers the possibility of setting a maximum output for the respective machining conditions with minimal wear on the tool electrode. The use of an alternating accelerated removal and supply of the tool electrode makes it possible to avoid damage to the tool electrode. The reduction in the working current supplied by the discharge pulse generator also makes it possible to rule out damage to the tool electrode which is associated with the formation of slag in the processing zone.

Nachstehend soll die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert werden. The invention will be explained below on the basis of a specific exemplary embodiment.

Beispiel example

Es wird ein Werkstück mit kompliziertem Profil bearbeitet. Die Bearbeitungsfläche der Werkzeugelektrode wird mit der Vertiefung von 500 bis 10 000 mm2 geändert, hierbei wird ein Tiefendurchgang von 120 mm im Schrupp-, Halbschlicht- und Schlichtregime mit einer Oberflächenrauheit von etwa I... 1,2 n erreicht. A workpiece with a complex profile is machined. The machining area of the tool electrode is changed with the recess from 500 to 10,000 mm2, a depth passage of 120 mm is achieved in the roughing, semi-finishing and finishing regime with a surface roughness of about I ... 1.2 n.

Sodann wird der elektrische Widerstand des durch die Werkzeugelektrode und die Werkstückelektrode gebildeten Elektrodenabstandes in den nach Dauer und Frequenz gleichbleibenden Pausen zwischen den Entladungsimpulsgruppen periodisch gemessen. Dann wird die Amplitude der Wechselstromkomponente des dem elektrischen Widerstand des Elektrodenwiderstandes proportionalen Signals abgetrennt. Der erhaltene Wert wird durch Division mit dem Absolutwert der Amplitude dieses Signals beim Ausbleiben der Arbeitsentladungsimpulse verglichen. Hierbei wird der Verbrauch der der Bearbeitungszone zugeführten Arbeitsflüssigkeit umgekehrt proportional dem durch den Vergleich erhaltenen relativen Amplitudenwert des Wechselstromkomponente des Signals geändert. The electrical resistance of the electrode spacing formed by the tool electrode and the workpiece electrode is then measured periodically in the pauses between the discharge pulse groups that are constant in terms of duration and frequency. Then the amplitude of the AC component of the signal proportional to the electrical resistance of the electrode resistance is separated. The value obtained is compared by division with the absolute value of the amplitude of this signal in the absence of the working discharge pulses. Here, the consumption of the working fluid supplied to the processing zone is changed in inverse proportion to the relative amplitude value of the AC component of the signal obtained by the comparison.

Bei geringer Bearbeitungstiefe ist die Stabilität des Erodiervorganges hoch, der relative Wert der Wechselstrom-komponente gross und der Arbeitsflüssigkeitsverbrauch klein (weniger als 0,5 cm3/s). Mit zunehmender Bearbeitungstiefe des Werkstückes wird die Stabilität des Erodiervorganges verschlechtert, das Niveau der Wechselstromkomponente gesenkt. Jedoch wird bis zu einer bestimmten Tiefe diese Senkung durch die Zunahme des Verbrauches der umlaufenden Arbeitsflüssigkeit kompensiert. Bei einer Bearbeitungstiefe von 30.. .40 mm hat die Zunahme des Arbeitsflüssigkeitsverbrauches keinen Einfluss auf den Amplitudenwert der Wechselstromkomponente des Signals. With a low machining depth, the stability of the erosion process is high, the relative value of the AC component is high and the working fluid consumption is low (less than 0.5 cm3 / s). As the depth of machining of the workpiece increases, the stability of the eroding process deteriorates and the level of the AC component is reduced. However, to a certain depth, this decrease is compensated by the increase in the consumption of the circulating working fluid. At a processing depth of 30 ... .40 mm, the increase in working fluid consumption has no influence on the amplitude value of the AC component of the signal.

Bei Verminderung des relativen Wertes der Wechselstromkomponente bis auf ein bestimmtes, der Konzentration der Entladungsimpulse auf einem lokalen Abschnitt der Bearbeitungszone vorangehendes Niveau wird das Arbeitsregime des Antriebes für die Arbeitszustellung der Werkzeugelektrode automatisch durch mehrmaliges Zurückführen der Werkzeugelektrode mit anschliessendem Einführen derselben in die Bearbeitungszone geändert. When the relative value of the AC component is reduced to a certain level preceding the concentration of the discharge pulses on a local section of the machining zone, the working regime of the drive for the working delivery of the tool electrode is automatically changed by repeatedly returning the tool electrode with subsequent insertion into the machining zone.

Falls aber der relative Wert der Wechselstromkomponente des Signals auf einem der Konzentration der Entladungsimpulse auf einem lokalen Abschnitt der Bearbeitungszone vorangehenden Niveau erhalten bleibt, wird der Wert des von dem Entladungsimpulsgenerator zugeführten Stromes mehr als um das l,5fache durch Verlängerung der Pausen zwischen den Entladungsimpulspaketen vermindert. Dieser Arbeitsstromwert wird nun bis zur Vergrösserung des relativen Wertes der Wechselstromkomponente des dem elektrischen Widerstand des Elektrodenabstandes proportionalen Signals aufrechterhalten. Dadurch wird die Bearbeitung des Werkstückes bis auf eine Tiefe von 100-120 mm ohne Beschädigung der Werkzeugelektrode und des Werkstückes ermöglicht. Der Unterschied in der Produktivität des Erodiervorganges auf der Oberfläche und in der Tiefe übersteigt nicht 25-30%, während bei den bekannten Verfahren dieser Unterschied einen dreifachen Wert erreicht. However, if the relative value of the AC component of the signal is maintained at a level prior to the concentration of the discharge pulses at a local portion of the processing zone, the value of the current supplied by the discharge pulse generator is reduced more than 1.5 times by lengthening the pauses between the discharge pulse packets . This working current value is now maintained until the relative value of the alternating current component of the signal proportional to the electrical resistance of the electrode spacing is increased. This enables machining of the workpiece to a depth of 100-120 mm without damaging the tool electrode and the workpiece. The difference in the productivity of the erosion process on the surface and in depth does not exceed 25-30%, whereas in the known methods this difference reaches a triple value.

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10 10th

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20 20th

25 25th

30 30th

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Claims

647180 PATENT CLAIMS

1. A method for the automatic control of the electro-erosive machining of metals and alloys, which consists in that the electrical resistance of the electrode gap formed by a tool electrode and a workpiece electrode made of metal or alloy to be machined in the pauses which are constant in terms of duration and frequency between periodically measures the discharge pulse groups and changes the consumption of a working fluid supplied to the processing zone on the basis of the measurement results, characterized in that

- The amplitude of the AC component of the signal proportional to the electrical resistance of the electrode spacing is separated;

- This is compared with the absolute value of the amplitude of this signal, which corresponds to the resistance of the electrode spacing in the absence of the working discharge pulses

- And here the consumption of the working fluid supplied to the processing zone is changed inversely proportional to the relative amplitude value of the signal alternating current component obtained by the comparison.

2. The method according to claim 1, characterized in that when the relative value of the AC component is reduced to a certain constant level preceding the concentration of the discharge pulses at a local section of the machining zone, the working regime of the drive for the working delivery of the tool electrode is achieved by repeatedly returning the tool electrode with the subsequent introduction into the processing zone.

3. The method according to claim 2, characterized in that

- If the relative value of the AC component of the signal is maintained at the level preceding the concentration of the discharge pulses on a local section of the processing zone, the value of the working current supplied by the discharge pulse generator is reduced more than 1.5 times and this working current value is maintained until the relative value of the alternating current component of the signal proportional to the electrical resistance of the electrode spacing increases.