CH652632A5

CH652632A5 - Elektroerosionseinrichtung.

Info

Publication number: CH652632A5
Application number: CH788/81A
Authority: CH
Inventors: Oizumi Toshiro; Ito Tetsuro; Yamada Shigeo
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1979-05-30
Filing date: 1980-05-27
Publication date: 1985-11-29
Also published as: DE3047554C2; DE3047554T1; WO1980002665A1; US4453071A; US4467167A

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektroerosionseinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1

Bei herkömmlichen Elektroerosionseinrichtungen wird eine Relativbewegung zwischen einer Elektrode und einem Werkstück hervorgerufen, und zwar in einer solchen Richtung, dass die Elektrode in das Werkstück bewegt wird, wobei das Werkstück abgetragen wird. Dabei wird mit Hilfe einer Servosteuereinrichtung sichergestellt, dass der Spalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück in dieser Richtung stets konstant gehalten wird. Bei üblichen Elektroerosionseinrichtungen verwendet man nach der Grobbearbeitung eine Vielzahl von Elektroden ähnlicher Gestalt, jedoch geringfügig unterschiedlicher Abmessungen zur Feinbearbeitung. Dies hat seinen Grund darin, dass die Grobbearbeitung mit einer hohen Bearbeitungsgeschwindigkeit durchgeführt wird, jedoch zu einer rauhen Oberfläche führt. Demge2

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genüber findet die Feinbearbeitung zur Ausbildung einer glatten Oberfläche mit einer geringen Bearbeitungsgeschwindigkeit statt. Andererseits ist der seitliche Spalt zwischen den Elektroden und dem Werkstück bei der Feinbearbeitung schmaler als bei der Grobbearbeitung.

Man war daher bestrebt, die Grobbearbeitung und die Feinbearbeitung mit einer einzigen Elektrode durchzuführen. Unter diesem Gesichtspunkt wurde eine Elektroerosionseinrichtung vorgeschlagen, bei der die Elektrode Bewegungen mit einer Komponente senkrecht zur gewöhnlichen Vorschubrichtung relativ zum Werkstück ausführen kann, und zwar nach Durchführung der Grobbearbeitung. Mit einer solchen Einrichtung kann die Feinbearbeitung mit Hilfe der Elektrode durchgeführt werden, welche auch für die Grobbearbeitung verwendet wurde. Man erzielt dabei die gleiche Wirkung wie bei Verwendung einer Feinbearbeitungselektrode mit grösseren Abmessungen.

Eine solche herkömmliche Einrichtung ist in Fig. 1 gezeigt. Zur Bearbeitung eines Werkstücks 2 werden eine Elektrode 1 und das Werkstück 2 in einer isolierenden Flüssigkeit einander gegenüber angeordnet und der Bearbeitungsspalt zwischen dem Werkstück und der Elektrode wird von einer Impulsstromversorgungseinrichtung 3 mit Stromimpulsen beaufschlagt. Dabei wird die Elektrode 1 entlang der Achse Z in Richtung auf das Werkstück 2 hin zugestellt. Dies geschieht z.B. derart, dass eine Spannung Vd am Bearbeitungsspalt im Durchschnitt mit einer Standardspannung Vs zusammenfällt. Hierzu dient sowohl eine Servoschaltung aus einer Spannungsdifferenzschaltung 4 und einem Verstärker 5 als auch eine Servoeinrichtung aus einem hydraulischen Ser-voventil 6, welches ansprechend auf das Ausgangssignal der Servoschaltung angetrieben wird, und aus einem hydraulischen Zylinder 7. Die Grobbearbeitung wird durchgeführt, bis die Tiefe der ausgebildeten Ausnehmung geringfügig flacher ist als die gewünschte Endtiefe. Danach wird die Energie der einzelnen Impulse der Impulsstromversorgungseinrichtung 3 auf einen niedrigeren Pegel eingestellt. Nun werden X-Y-Kreuztische 11,12 über Servomotoren 9, 10 in bekannter Weise mit einer Elektrodenbewegungs-Steuerein-richtung 8 verbunden, und nun wird eine Umlaufbewegung ausgeführt. In diesem Falle genügt es, den Servomotoren 9 und 10 Spannungen mit Sinuswellenform zuzuführen, die eine Phasendifferenz von nj2 aufweisen und deren Amplituden der Differenz des Seitenspaltes zwischen der vorerwähnten Grobbearbeitung und der Feinbearbeitung entsprechen. Sodann wird wiederum die Werkstückbearbeitung durchgeführt, bis die gewünschte Tiefe erreicht ist. Während dieser Bearbeitung wird eine Umlaufbewegung oder Revolutionsbewegung der Elektrode 1 relativ zum Werkstück 2 in der vorerwähnten Weise durchgeführt. Man erzielt dabei einen Effekt, welcher gleich ist dem Effekt einer Elektrode 1 mit einer vergrösserten Abmessung, welche dem Durchmesser der Relativ-Umlaufbewegung entspricht. Mit dieser Massnahme können Rauhigkeiten beseitigt werden, welche als Ergebnis der vorangehenden Grobbearbeitung entstanden sind.

Wenn man nun eine Elektrode 1 mit einem ovalen Querschnitt gemäss Fig. 2 einsetzt und zur Bearbeitung desselben das vorerwähnte Verfahren anwendet, so erhält man eine ungleichmässige Ausnehmung. In Bereichen, in denen die Elektrode 1 einen grösseren Krümmungsradius aufweist, ist das Ausmass der abtragenden Bearbeitung des Werkstücks 2 grösser als in Bereichen der Ortskurve der Umlaufbewegung, in denen die Elektrode 1 einen kleineren Krümmungsradius aufweist. Bei fortschreitender Bearbeitung wird die Tiefe der Bearbeitung in Bereichen mit grösserem Krümmungsradius grösser als in Bereichen mit kleinerem Krümmungsradius, so dass sich erhebliche Unterschiede in den Tiefen der Bearbeitung ergeben.

Somit weist eine herkömmliche Elektroerosionseinrichtung dieser Art erhebliche Nachteile auf. Bei einer tiefen, abtragenden Bearbeitung kann die Rauhigkeit, welche bei der vorangehenden Grobbearbeitungsstufe hervorgerufen wurde, nicht ausreichend beseitigt werden, und die Tiefe, die von der Elektrode während der Feinbearbeitung erreicht werden kann, ist unterschiedlich für die genannten, von der Gestalt der Elektrode abhängigen, unterschiedlichen Bereiche.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Elek-troerosionseinrichtungen der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Feinbearbeitungsgenauigkeit verbessert wird. Diese Aufgabe wird durch eine Elektroerosionseinrichtung gemäss dem Patentanspruch 1 gelöst. Die Elektrode wird derart gesteuert, dass sie nicht zu einer Bearbeitungsposition unterhalb der vorbestimmten Bearbeitungstiefe führt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird nach Erreichen der vorbestimmten Position die Bearbeitung unter Umlaufbewegung der Elektrode durchgeführt, bis der normale Zustand des Bearbeitungsspaltes während eines Zeitraumes aufrechterhalten bleibt, der länger ist als ein vorbestimmtes Zeitintervall.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird' festgestellt, ob die Feinbearbeitung an allen Bereichen der Elektrode in ausreichendem Masse beendet ist, und zwar bei der vorbestimmten Tiefe. Zu diesem Zweck wird festgestellt, ob die Zeitdauer, während der sich die Elektrode in einer vorbestimmten Tiefe befindet, einer vorbestimmten Zeitspanne entspricht, und zwar nachdem die Elektrode die vorbestimmte Tiefe erreicht hat.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform lässt man die Elektrode eine gewünschte Anzahl von Umlaufbewegungen ausführen, sobald ein Bereich der Elektrode eine gewünschte Tiefe erreicht, wobei die Elektrode so gesteuert wird, dass sie keine Bearbeitungsposition unterhalb der gewünschten Tiefe einnimmt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird verhindert, dass herausgelöste Späne auf dem Boden des Werkstücks verbleiben, wenn die Elektroerosionsbearbei-tung unter Bewirkung einer periodischen Relativbewegung entlang einer vorbestimmten Kontur zwischen der Elektrode und dem Werkstück durchgeführt wird. Dies gelingt durch eine Erhöhung der Geschwindigkeit der vorerwähnten periodischen Bewegungen. Hierdurch erzielt man ein Rühren der Bearbeitungsflüssigkeit, welche zwischen der Elektrode und dem Werkstück vorliegt.

Vorzugsweise löst das Ausgangssignal der Detektoreinrichtung die Bearbeitung unter periodischer Elektrodenbewegung während einer vorbestimmten Zeitdauer aus, und zwar, wenn und nachdem die vorbestimmte Positionsbeziehung erreicht ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Elektroerosionseinrichtung;

Fig. 2 und 3 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Werkstückbearbeitung mit einer ovalen Elektrode;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer zweiten Aus-führungsform der erfindungsgemässen Einrichtung, welche die Werkstückbearbeitung unterbricht, falls die Zeitdauer, während der die Spannung am Arbeitsspalt einen vorbestimmten Spannungspegel übersteigt, eine vorbestimmte Zeitdauer erreicht;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung, bei der die Werkstückbearbeitung unterbrochen wird, falls eine vor5

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bestimmte Positionsbeziehung zwischen der Elektrode und dem Werkstück während einer vorbestimmten Zeitdauer aufrechterhalten bleibt;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung, bei der die Anzahl der periodischen Elektrodenbewegungen eingestellt werden kann; und

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung, bei der die Ortskurve der periodischen Elektrodenbewegungen geändert werden kann.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Elektroerosionseinrichtung, welche derjenigen in Fig. 1 ähnlich ist. Wiederum werden X-Y-Kreuztische 11,12 durch Servomotoren 9,10 angetrieben, und zwar ansprechend auf das Signal einer Steuereinrichtung 8 für die Elektrodenbewegung. Hierdurch kommt es zu einer zyklischen Relativbewegung zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 2.

Ein Differentialtransformator 13 ist derart angeordnet, dass seine Spule mit den stationären Bauteilen der Maschine verbunden ist, während der bewegliche Kern in Richtung der Z-Achse bewegbar ist, und zwar in ähnlicher Weise wie die Elektrode 1. Ferner ist eine Schaltung 14 vorgesehen, die der Schaltung 12 der JA-AS 53-32112 ähnlich ist. Es handelt sich dabei um eine Vergleichs- und Auswahlschaltung zur Auswahl der jeweils niedrigeren Spannung, und zwar aus der Differenzspannung Vd-Vs zwischen der Spannung Vd am Arbeitsspalt und der Standardspannung Vs und aus der Ausgangsspannung des Differentialtransformators 13. Die Arbeitsweise dieser Vergleichs- und Auswahlschaltung 14 ist im einzelnen in der JA-AS 53-32112 beschrieben. Wenn der Spulenteil des Differentialtransformators 13, welcher mit dem stationären Teil der Maschine verbunden ist, eine vorgeschobene Position einnimmt, so liegt die Position der Elektrode 1 über der vorbestimmten Position. Wenn die vorerwähnte, vorbestimmte Position erreicht ist, so wird andererseits die Elektrode derart gesteuert, dass man vorwiegend das Ausgangssignal des Differentialtransformators 13 auswählt, und zwar derart, dass die Elektrode nicht zu einer Position bewegt wird, welche unter der vorbestimmten Position liegt. Hierzu dient der Servomechanismus, bestehend aus dem Servoventil 6 und dem hydraulischen Zylinder 7.

Weiterhin wird bei der Arbeitsweise dieser Ausführungsform die Zeitdauer der erwünschten periodischen Bewegungen der Elektrode bei der eingestellten Bearbeitungsposition der Elektrode 1 festgelegt, und zwar mit Hilfe einer Zeitwählschaltung 16 mit einem monostabilen Multivibrator 15. Diese Zeitwählschaltung umfasst gewöhnlich einen Widerstand und einen Kondensator. Ein Flipflop 17 wird zurückgesetzt, so dass ein UND-Glied 18 geschlossen wird.

Wenn nun die Bearbeitung voranschreitet, so wird das Ausgangssignal des Differentialtransformators 13 verglichen mit einer Vergleichsspannung VB eines Komparators 19. Wenn die Vergleichsspannung VB kleiner ist, so wird das Ausgangssignal des Komparators 19 auf Null-Pegel gehalten und übt keinen Einfluss auf das Flipflop 17 aus. Wenn die Bearbeitung weiter voranschreitet, bis die Elektrode 1 die vorbestimmte Bearbeitungsposition erreicht, so wird das Ausgangssignal des Differentialtransformators 13 kleiner als die Vergleichsspannung VB des Komparators 19, so dass das Ausgangssignal des Komparators 19 den Wert 1 annimmt. Ansprechend auf dieses Ausgangssignal wird sodann das Flipflop 17 gesetzt, so dass auch sein Q-Anschluss den Wert 1 annimmt, welcher damit gleichzeitig am UND-Glied 18 ansteht. Da nun das Q-Ausgangssignal des vorerwähnten Flipflops 17 auch in den monostabilen Multivibrator 15 eingegeben wird, erzeugt dieser monostabile Multivibrator 15 das Ausgangssignal «1» während einer Zeitdauer, welche durch die Zeitwählschaltung 16 vorgegeben ist. Das invertierte Signal des Ausgangssignals des monostabilen Multivi-brators 15 gelangt ebenfalls zum UND-Glied 18, so dass das Ausgangssignal des UND-Glieds 18 auf Null-Pegel gehalten wird, während der monostabile Multivibrator 15 eingeschaltet ist. Nach Ablauf der von der Zeitwählschaltung 16 vorgegebenen Zeitspanne nimmt das Ausgangssignal des UND-Gliedes 18 den Wert 1 an, und dieses Signal gelangt als Bear-beitungsterminierungssignal auf die Schaltung 3 zur Erzeugung von Stromimpulsen, während andererseits durch dieses Ausgangssignal das Flipflop 17 zurückgesetzt wird.

Während des Betriebs des monostabilen Multivibrators 15 gelangt die Elektrode 1 nicht zu einer Position, welche unterhalb der durch den vorerwähnten Differentialtransformator 13 eingestellten Position liegt, und nun wird der noch nicht bearbeitete Bereich des Werkstücks 2 allmählich bearbeitet. Falls durch die vorerwähnte Zeitwählschaltung 16 eine genügend grosse Zeitspanne ausgewählt wird, so können alle Bereiche des Werkstücks, welche noch unbearbeitet sind, nunmehr bearbeitet werden, nachdem die Elektrode 1 die gewünschte Bearbeitungstiefe erreicht hat. Obgleich eine Feinbearbeitung nach dem Grobbearbeitungsverfahren durchgeführt werden soll, beobachtet man keinerlei Rauhigkeit des bearbeiteten Werkstücks, während andererseits die Bearbeitungspräzision erheblich verbessert ist.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung, welche ebenfalls derjenigen der Fig. 1 ähnlich ist. Wiederum sind X-Y-Kreuztische 11,12 vorgesehen, welche durch Servomotoren 9 und 10 angetrieben werden, und zwar ansprechend auf das Ausgangssignal der Einrichtung 8 zur Steuerung der Elektrodenbewegung. Diese Steuereinrichtung bewirkt eine Relativbewegung zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 2 im Sinne einer zyklischen Bewegung. Andererseits ist der Differentialtransformator 13 derart konstruiert, dass sein Spulenbereich mit den stationären Bauteilen der Einrichtung verbunden ist, während der bewegliche Kern in Richtung der Achse Z bewegbar ist, und zwar wie die Elektrode 1. Ferner ist eine Vergleichs» und Wählschaltung 14 vorgesehen, welche überwiegend einen unteren Spannungswert auswählt, und zwar aus der Differenzspannung zwischen der Spannung Vd am Maschinenspalt und der Standardspannung Vs einerseits und der Ausgangsspannung des Differentialtransformators 13 andererseits.

Im folgenden soll die Arbeitsweise dieser zweiten Aus-führungsform erläutert werden. Während der Bearbeitung des Werkstücks durch die Elektrode 1 ist das Ausgangssignal des Differentialtransformators 13 höher als die Vergleichsspannung VB am Komparator 25, solange die vorbestimmte Bearbeitungstiefe nicht erreicht ist. Demzufolge hat das Ausgangssignal des Komparators 25 den Wert Null. Ferner wird durch die Wirkungsweise der vorerwähnten Servoschaltun-gen 4, 5 und Servoeinrichtungen 6,7 der Bearbeitunsspalt so gesteuert, dass die Differenzspannung Vd-Vs den Wert Null hat. Daher gilt die Beziehung Vd-Vs < Vc, so dass die Ausgangsspannung des Komparators 22 ebenfalls den Wert Null hat. Zu dieser Zeit wird ein Flipflop 20 (welches im Folgenden mit «F/F» bezeichnet wird) zurückgesetzt, so dass an seinem Q-Ausgang Null-Pegel herrscht. Wenn nun die Bearbeitung weiter fortschreitet, so erreicht die Elektrode 1 schliesslich die vorbestimmte Bearbeitungstiefe, und nun wird das Ausgangssignal des Differentialtransformators 13 kleiner als die Vergleichsspannung VB des Komparators 25, so dass das Ausgangssignal des Komparators 25 den Wert 1 annimmt. Hierdurch wird das F/F 20 gesetzt und sein Q-Ausgang erreicht den Pegel «1». Dieses Ausgangssignal gelangt zum UND-Glied 21, und der andere Eingang des UND-Gliedes 21 liegt auf Null-Pegel, so dass das UND-

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Glied 21 geschlossen bleibt. Die Elektrode 1 wird daran gehindert, eine Position unterhalb der vorbestimmten Bearbeitungstiefe anzunehmen, und zwar gemäss der Einstellung des Differentialtransformators 13. Daher wird die Spannung Vd am Bearbeitungsspalt allmählich erhöht, bis die Ausgangsspannung Vd-Vs der Spannungsdifferenzschaltung 4 höher wird als der Spannungswert Vc (nachdem eine voreingestellte Zeitspanne abgelaufen ist), und nun nimmt das Ausgangssignal des Komparators 22 den Wert 1 an. Da nun das UND-Glied 21 geöffnet ist, nimmt sein Ausgangssignal den Wert 1 an, und dieses Ausgangssignal gelangt zu einem der Eingänge des UND-Gliedes 23. Gleichzeitig gelangt dieses Signal mit dem Pegel «1» zum monostabilen Multivibrator 24 (welcher im folgenden mit «OSM» bezeichnet wird), an dessen Ausgang ein Signal mit dem Pegel «1» erscheint. Da das Ausgangssignal des OSM 24 durch ein Invertierungselement invertiert wird, steht somit ein Null-Signal am Eingang des UND-Glieds 23 an, und dieses UND-Glied 23 hat ein Ausgangssignal mit Null-Pegel. Es wird ein OSM 24 eines solchen Typs verwendet, dass die beschriebene Betriebsweise erzielt wird, selbst bei einer Signaleingabe während des Betriebs. Wenn demzufolge das Ausgangssignal des UND-Gliedes 21 nach dem Ende der Betätigung des OSM 24 immer noch den Pegel «1» hat, d.h. wenn die Spannung Vd-Vs, welche dem Zustand des Arbeitsspaltes entspricht, höher ist als die Spannung Vc, so nimmt das Ausgangssignal des UND-Gliedes 23 den Pegel «1» an und das F/F 20 wird zurückgesetzt. Andererseits wirkt dieses Ausgangssignal als Bearbeitungsendsignal auf die Impulsstromversorgungseinrichtung 3 ein und bringt eine Serie von Bearbeitungsvorgängen zu Ende. Wenn somit die Betriebsdauer des OSM 24 ausreichend gewählt ist, so werden die noch bearbeiteten Bereiche des Werkstücks 2 allmählich bearbeitet.

Wenn die Elektroerosionsbearbeitung in der oben beschriebenen Weise mit der erfindungsgemässen Einrichtung durchgeführt wird, so werden alle Bereiche des Werkstücks, die noch unbearbeitet sind, einer Bearbeitung unterzogen, nachdem die Elektrode die vorbestimmte Bearbeitungstiefe erreicht hat. Somit kann man im Falle einer Feinbearbeitung nach der Grobbearbeitung verhindern, dass etwaige Rauhigkeiten auf der Werkstückoberfläche verbleiben, während andererseits die Bearbeitungsgenauigkeit erheblich erhöht wird.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform schreitet die Bearbeitung voran, solange die Elektrode l eine Position einnimmt, die über einer vorbestimmten Position liegt. Die vorbestimmte Position wird durch den Differentialtransformator 13 eingestellt. Das Ausgangssignal des Differentialtransformators 13 wird durch einen Komparator 26 mit der Vergleichsspannung VB verglichen. Solange sich bei diesem Vergleich eine niedrigere Vergleichsspannung ergibt, wird das Ausgangssignal des Komparators auf Null-Pegel gehalten. Wenn nun die Bearbeitung weiter voranschreitet, so erreicht die Elektrode 1 die vorbestimmte Bearbeitungsposition, und das Ausgangssignal des Differentialtransformators 13 wird niedriger als die Vergleichsspannung VB des Komparators 26, und nun nimmt das Ausgangssignal des Komparators 26 den Pegel «1» an. Nun wird der im folgenden kurz mit «OSM» bezeichnete monostabile Multivibrator 27 während einer vorbestimmten Zeitdauer aktiviert. Während dieser Zeitspanne hat sein Ausgangssignal den Pegel 1. und dieses wird einem Inverterelement 28 zugeführt, so dass ein UND-Glied 29 geschlossen wird. Nachdem die Elektrode 1 die vorbestimmte Bearbeitungstiefe erreicht hat, ist in dem nun folgenden anfänglichen Stadium die Tiefe der Ausnehmung im Werkstück 2 gemäss der Gestalt der Elektrode 1 ungleichmässig. Daher wird die Elektrode 1 während der Dauer der Betätigung des vorerwähnten OSM 27 aufwärtsbewegt, so dass das Ausgangssignal des Komparators 26 wieder Null-Pegel annimmt. Demzufolge wird das Ausgangssignal des UND-Glieds 29 auf Null-Pegel gehalten. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer sind die Unregelmässigkeiten der Bearbeitungstiefe der im Werkstück ausgebildeten Ausnehmung eliminiert, und daher wird die Zeitdauer, während der die Elektrode 1 in der vorbestimmten Bearbeitungstiefe verbleibt, allmählich verlängert. Sobald diese Zeitdauer die Betriebszeitdauer des OSM 27 übersteigt, nimmt das Ausgangssignal des UND-Gliedes 29 den Pegel «1» an und wirkt somit als Bearbeitungsendsignal auf die Impulsstromversorgungseinrichtung 3, so dass nun die Reihe von Bearbeitungen abgebrochen wird.

Wenn der vorerwähnte monostabile Multivibrator 27 derart eingestellt wird, dass er während einer ausreichen Zeitdauer aktiviert sein kann, so können alle unbearbeiteten Bereiche des Werkstücks bearbeitet werden, nachdem der Bereich der Elektrode 1 die gewünschte Bearbeitungstiefe erreicht hat. Demzufolge verbleibt im Falle der Durchführung einer Feinbearbeitung nach der Grobbearbeitung keine Rauhigkeit, während andererseits die Bearbeitungspräzision erhöht ist.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung, welche derjenigen der herkömmlichen Einrichtung gemäss Fig. 1 ähnlich ist. Wiederum werden X-Y-Kreuztische 11 und 12 durch Servomotoren 9, 10 angetrieben, und zwar ansprechend auf das Ausgangssignal einer Steuereinrichtung 8 für die Elektrodenbewegung, so dass eine Umlaufbewegung der Elektrode 1 relativ zum Werkstück (auf geschlossenen Bahnen) zustandekommt. Die Steuereinrichtung 8 für die Steuerung der Elektrodenbewegung weist einen weiteren Ausgangsanschluss 8 A auf, an dem für jede Periode der Bewegungen der Elektrode 1 ein Impuls ansteht.

Im folgenden soll die Arbeitsweise dieser Einrichtung erläutert werden. Die erwünschte Anzahl von Umlaufbewegungen der Elektrode 1 wird durch eine Einrichtung 30 zur Einstellung der Anzahl der Umlaufbewegungen der Elektrode eingestellt. Hierbei handelt es sich um einen digitalen Schalter oder dergl. Da ein Flipflop 31 (im folgenden mit «F/F» bezeichnet) zurückgestellt wird, befindet sich der Q-Ausgang des F/F 31 auf Null-Pegel, so dass das UND-Glied 32 geschlossen ist.

Bei fortschreitender Bearbeitung wird ein Ausgangssignal für jede Periode der Umlaufbewegungen der Elektrode am Ausgangsanschluss 8A der vorerwähnten Éinrichtung 8 zur Steuerung der Elektrodenbewegung erzeugt, jedoch nicht in den Zähler 33 eingegeben, da das UND-Glied 32 geschlossen ist. Andererseits wird das Q-Ausgangssignal des vorerwähnten F/F 31 dem Rückstellanschluss des Zählers 33 zugeführt, so dass der Inhalt des Zählers 33 sich auf Null-Pegel befindet.

Nun schreitet die Bearbeitung weiter voran, bis der Bereich der Elektrode 1 die vorbestimmte Bearbeitungsposition erreicht. Nun wird das Ausgangssignal des Differentialtransformators 13 niedriger als die Vergleichsspannung VB des Komparators 34, so dass das Ausgangssignal des Komparators 34 den Pegel «1» annimmt. Ansprechend auf dieses Ausgangssignal wird das F/F 31 gesetzt, so dass an seinem Q-Ausgang der Pegel «1» ansteht und nun das UND-Glied 32 jedesmal dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn am Ausgangsanschluss 8A der Steuereinrichtung 8 für die Elektrodenbewegung ein Impuls erscheint, und dieser wird in den Zähler 33 eingegeben. Somit wird in den Zähler 33 die Anzahl der Umlaufbewegungen der Elektrode eingegeben, und zwar berechnet von dem Zeitpunkt, zu dem die Elektrode 1 die vorbestimmte Tiefe erreicht hat. Sobald der Inhalt des

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Zählers 33 und der Inhalt der Einrichtung 30 zur Voreinstellung der Anzahl der Umlaufbewegungen koinzidieren, wird ein Koinzidenzsignal durch eine Koinzidenzdetektorschaltung 35 erzeugt. Hierdurch wird das F/F 31 zurückgesetzt und andererseits wirkt das Koinzidenzsignal als Bearbeitungsendsignal auf die Impulsstromversorgungseinrichtung 3 ein, so dass hierdurch eine Reihe von Bearbeitungsvorgängen beendet wird. Da die Elektrode 1 daran gehindert wird, eine Position unterhalb der durch den vorerwähnten Differentialtransformator 13 vorgegebenen Position einzunehmen, während die Impulse durch den Zähler 33 gezählt werden, kommt es zu einer allmählichen Bearbeitung der Bereiche des Werkstücks 2, welche nicht bearbeitet wurden.

Falls in der Einrichtung 30 zur Voreinstellung einer gewünschten Anzahl von Umlaufbewegungen eine ausreichende Anzahl von Umlaufbewegungen eingestellt wird, können alle Bereiche des Werkstücks, welche bisher nicht bearbeitet wurden, nun einer Bearbeitung unterzogen werden, sobald die Elektrode 1 die gewünschte Bearbeitungstiefe erreicht hat. Aus diesem Grund verbleibt keinerlei Rauhigkeit, selbst im Falle der Durchführung einer Feinbearbeitung nach einer Grobbearbeitung, während andererseits die Bearbeitungspräzision verbessert wird.

Wenn bei den vorhergehenden Ausführungsformen bei Umschaltung von der Grobbearbeitung auf die Feinbearbeitung die Exzentrizität so festgelegt wird, dass sie der gewünschten Endgestalt entspricht, so kann es zu einem Kurz-schluss zwischen der Elektrode und dem Werkstück kommen, und zwar zu Beginn des Feinbearbeitungsprozesses. Hierdurch kann die Arbeitsweise der Maschine gestört werden, und die Maschine kann ausser Funktion gesetzt werden. Ferner können bei Bearbeitungen mit derartigen Umlaufbewegungen, welche eine Richtungskomponente senkrecht zur üblichen Vorschubrichtung der Elektrode aufweisen, herausgelöste Späne oder Teilchen des Werkstücks auf dem Boden der Elektrode zurückbleiben. Solche Späne oder Teilchen werden bei der Bearbeitung der Seite der Elektrode gebildet. Daher besteht bei fortschreitender Bearbeitung in hohem Masse die Gefahr, dass der Stromkreis kurzgeschlossen wird, und zwar nicht nur in seitlicher Richtung der Elektrode, sondern auch zwischen dem Boden der Elektrode und dem Werkstück. Sobald einmal Fremdkörper, z.B. Späne oder herausgelöste Teilchen, einen Kurzschluss in Richtung des Bodens der Elektrode verursacht haben, kann dieser Kurzschluss in Bodenrichtung nicht mehr eliminiert werden, auch wenn der seitliche Bearbeitungsspalt der Elektrode durch die Servosteuerung vergrössert wird.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wird eine zusätzliche Steuerung der Einheit zur Bewirkung einer Umlaufbewegung der Elektrode vorgenommen. Diese Steuerung soll im folgenden erläutert werden.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 8 wird ein Werkstück 2 mit Hilfe einer Elektrode 1 bearbeitet, und das Werkstück 2 und die Elektrode 1 werden einander gegenüberliegend angeordnet, und zwar in einer Bearbeitungsflüssigkeit. Eine Impulsstromversorgungseinrichtung 3 führt Stromimpulse dem Bearbeitungsspalt zwischen der Elektrode 1 und dem Werkstück 2 zu. Im Falle eines Grobbearbeitungsprozesses hat ein Servoumschalter 36 die Schaltstellung B. Dieser Servoumschalter bestimmt den Bearbeitungsspalt und ist Teil der Positionierungsservoeinrichtung. Die Elektrode 1 wird demzufolge in Richtung der Z-Achse auf das Werkstück 2 zubewegt, z.B. derart, dass die Spannung Vd am Arbeitsspalt im Mittel mit dem Standardpegel Vs koinzi-diert. Hierzu dient sowohl die Servoschaltung, bestehend aus der Spannungsdifferenzschaltung 4 und dem Verstärker 5, als auch der Servomechanismus, bestehend aus dem hydraulischen Servoventil 6, welches ansprechend auf das Ausgangssignal der Servoschaltung angetrieben wird, und dem hydraulischen Zylinder 7. Dabei wird die Bearbeitung vorangetrieben. Zu dieser Zeit werden die Servomotoren 9 und 10 nicht mit Spannung beaufschlagt und die Positionen der Elektrode 1, welche an den X-Y-Kreuztischen 11,12 befestigt ist, werden nicht in X-Richtung und Y-Richtung verschoben. Sobald der Bearbeitungsvorgang die vorbestimmte Tiefe erreicht hat, wird der Servoumschalter 36 auf die Position A umgeschaltet. Es muss nun zunächst bemerkt werden, dass der Differentialtransformator 13 derart aufgebaut ist, dass seine Spule mit den stationären Bauteilen der Maschine verbunden ist, während sein beweglicher Kern in Richtung der Z-Achse bewegbar ist, und zwar ähnlich wie die Elektrode 1. Daher unterliegt die Position der Elektrode 1 nun einer Servosteuerung, und zwar derart, dass sie in die vorerwähnte, vorbestimmte Tiefe gebracht wird oder dass das Fehlersignal des Differenztransformators 13 auf Null herabgesetzt wird. Die Steuereinrichtung 8 zur Steuerung der Elektrodenbewegung ist derart ausgebildet, dass sie an ihren Anschlüssen 8X und 8Y die Spannungen Er Sin ©t bzw. Er Cos cot erzeugt. Mit diesen Spannungen werden die Servomotoren 9 bzw. 10 beaufschlagt. Nun kommt es zu Umlaufbewegungen der Elektrode 1. Die Spannung Er entspricht dem Radius der Umlaufbewegungen. Diese Spannung kann durch einen variablen Widerstand 37 geändert werden. Der Widerstandswert des Widerstandes 37 ändert sich stufenweise, und zwar gemäss der Drehbewegung eines Schrittmotors 38.

Wenn nun der Bearbeitungsprozess auf Feinbearbeitung umgeschaltet werden soll, so werden die Bearbeitungsbedingungen für den nachfolgenden Feinbearbeitungsprozess selektiv an der Impulsstromversorgungseinrichtung 3 eingestellt. Wenn die Spannung Er so eingestellt wird, dass der Radius der vorerwähnten Umlaufbewegungen einen Minimumwert annimmt und wenn nun der Feinbearbeitungsprozess gestartet wird, so erscheinen an den Anschlüssen 8X und 8Y der Einrichtung 8 zur Steuerung der Elektrodenbewegung die Spannungen Er Sin cot bzw. Er Cos rat. Demzufolge werden die Servomotoren 9 und 10 derart angetrieben, dass die Elektrode 1, welche mit den X-Y-Kreuztischen 11 und 12 verbunden ist, Umlaufbewegungen ausführt. Die Steuereinrichtung 8 zur Steuerung der Elektrodenbewegung ist so konstruiert, dass am Anschluss 8C ein Impulssignal bei jeder Periode der Spannung an den Anschlüssen 8X oder 8Y erzeugt wird.

Andererseits wird die Spannung des Bearbeitungsspaltes dem Komparator 39 zugeführt. Wenn nun die Spannung einen Wert annimmt, welcher niedriger ist als die Vergleichsspannung VB, so erzeugt der Komparator 39 eine Spannung des Pegels «1» an seinem Ausgangsanschluss. Hierdurch wird das Flipflop 40 (welches im folgenden kurz als «F/F» bezeichnet wird) zurückgesetzt, so dass am Ausgang Q dieses F/F 40 ein Signal des Pegels Null erscheint. Hierdurch wird das UND-Glied 41 geschlossen. Wenn andererseits die Spannung am Bearbeitungsspalt höher wird als die Vergleichsspannung VB, so wird das Ausgangssignal des Komparators 39 auf Null-Pegel gehalten und das F/F 40 wird somit nicht beeinflusst. Wenn nun das Impulssignal am Anschluss 8C der Steuereinrichtung 8 für die Elektrodenbewegung in der oben erwähnten Weise erzeugt wird, so wird es verzögert, und zwar um den Betrag der Impulsbreite. Hierzu dient ein Verzögerungsglied 42. Danach erst wird der Impuls dem Setzanschluss des F/F 40 zugeführt, so dass das Q-Ausgangssignal des F/F 40 den Pegel «1» annimmt. Hierdurch wird das UND-Glied 41 geöffnet. Wenn nun die Spannung am Bearbeitungsspalt während einer Periode der nachfolgenden Umlaufbewegung der Elektrode 1, d.h. bis zum Zeitpunkt der Erzeugung des Impulssignals am Anschluss 8C, nicht unter den Vergleichsspannungswert VB ab5

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fällt, so verbleibt der Q-Ausgang am F/F 40 auf «1 »-Pegel, so dass das UND-Glied 41 offengelassen wird. Wenn nun ein nachfolgendes Impulssignal am Ausgang 8C erzeugt wird, so gelangt dieses durch das UND-Glied 41 zum Anschluss 43P der Steuerschaltung 43 des Schrittmotors 38, und der Schrittmotor 38. wird angetrieben. Nun wird der Widerstandswert des variablen Widerstandes 37 um einen Schritt verändert, so dass die Amplitude Er der Spannung an den Anschlüssen 8X und 8Y der Einrichtung 8 zur Steuerung der Elektrodenbewegung um eine Stufe angehoben wird. Hierdurch wird nun der Radius der Umlaufbewegung der Elektrode 1 vergrössert. Wenn nun die Spannung am Arbeitsspalt noch höher bleibt als die Vergleichsspannung VB des Komparators 39, so wird angenommen, dass der Zustand am Arbeitsspalt normal ist, und nun wird der Radius der Umlaufbewegungen der Elektrode 1 allmählich stufenweise vergrössert. Falls es jedoch im Arbeitsspalt zu einem Kurzschluss des Stromkreises durch herausgelöste Späne oder Teilchen kommt, so nimmt das Ausgangssignal am Komparator 39 den Pegel «1» an. Demzufolge wird das F/F 40 zurückgesetzt, und das UND-Glied 41 wird geschlossen, so dass kein Impulssignal zur Einrichtung 43 für die Steuerung des Schrittmotors gelangt. Dies hat zur Folge, dass der Schrittmotor 38 nicht angetrieben wird und dass der Radius der Umlaufbewegungen der Elektrode 1 auch nicht verändert wird, und es werden Umlaufbewegungen mit dem gleichen Radius wiederholt. Mittlerweile wird die Bearbeitungsflüssigkeit bewegt, um das herausgelöste Teilchen oder dergl. zu entfernen und um den Kurzschluss zu beseitigen. Hierdurch wird der Normalzustand wiederhergestellt.

Darüberhinaus kann durch die Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit verhindert werden, dass Späne oder Teilchen, welche während der Bearbeitung entstehen, am Boden liegenbleiben. Hierdurch wird die Bearbeitungseffizienz wesentlich gesteigert.

Es ist erwünscht, dass das Ausmass, um das der Radius bei jeder der oben beschriebenen Stufen vergrössert wird, kleiner ist als der Bearbeitungsspalt. Vorstehend wurde die periodische Bewegung der Elektrode als Umlaufbewegung, d.h . als Bewegung auf einer geschlossenen Bahn dargestellt. Naturgemäss kann jedoch auch jede andere Bewegungsart verwendet werden. Bei vorstehender Ausführungsform wurde ein Servoumschalter 36 verwendet. Dieser Servoumschalter kann jedoch auch durch die bei den vorhergehenden Schaltungen verwendete Vergleichs- und Wählschaltung ersetzt werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird der Differentialtransformator vor der Bearbeitung bei der gewünschten Bearbeitungstiefe positioniert, so dass die Anzahl der Bewegungen der Elektrode bei dieser Position eingestellt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, die Position des vorerwähnten Differentialtransformators stufenweise zu verschieben. Bei dieser Abwandlung kann die Bearbeitung für jede Stufe gesondert eingestellt werden. Bei den vorerwähnten Ausführungsformen ist die Gestalt der Bewegung der Elektrode kreisförmig. Die vorliegende Erfindung eignet sich jedoch auch für Fälle, in denen die Elektrode Bahnen anderer Gestalt beschreibt.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Elektroerosionseinrichtung für Grob- und Feinbearbeitung eines Werkstückes mittels der gleichen Elektrode, mit einer Stromversorgungseinrichtung zur Beaufschlagung des Arbeitsspalts zwischen dem Werkstück und der Elektrode;

mit einer Vorschubeinrichtung zur Herbeiführung einer Relativbewegung zwischen Werkstück und Elektrode in Z-Richtung;

mit einer Antriebseinrichtung zur Herbeiführung einer periodischen Relativbewegung zwischen Werkstück und Elektrode mit einer zur Z-Richtung senkrechten Richtungskomponente während der Feinbearbeitung;

und mit einer Servoeinrichtung, welche auf ein vom Ar-beitsspaltzustand abgeleitetes Signal anspricht und die Relativbewegung in Z-Richtung steuert, gekennzeichnet durch einen Positionsdetektor (13), welcher auf die Position der Elektrode (1) in Z-Richtung anspricht und bei Erreichen einer vorbestimmten Position den Vorschub der Elektrode (1) in Z-Richtung anhält und eine Zeitsteuereinrichtung (15-19; 20-25; 26-29; 30-35) einschaltet, welche die Bearbeitung bei eingeschalteter Antriebseinrichtung (8) nach einer für die Vergleichmässigung des Bearbeitungszustandes an allen Werkstückbereichen ausreichenden Zeitspanne stoppt.
2. Elektroerosionseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Servoeinrichtung (5, 6) vor Erreichen der vorbestimmten Position auf das vom Arbeitsspalt-zustand abgeleitete Signal und nach Erreichen der vorbestimmten Position auf das Ausgangssignal des Positionsdetektors (13) anspricht.
3. Elektroerosionseinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Schaltung (14), welche das vom Arbeits-spaltzustand abgeleitete Signal und das Ausgangssignal des Positionsdetektors (13) empfängt und das jeweils niedrigere Signal der Servoeinrichtung (5, 6) zuführt.
4. Elektroerosionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitsteuereinrichtung die Antriebseinrichtung (8) nach Ablauf der ausreichenden Zeitspanne abschaltet.
5. Elektroerosionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitsteuereinrichtung die Bearbeitung stoppt, sobald nach Erreichen der vorbestimmten Position die Arbeitsspaltspannung während einer vorbestimmten Zeitdauer einen vorgegebenen Standardwert (VC) überschreitet (Fig. 5).
6. Elektroerosionseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitsteuereinrichtung (20-25) gestartet wird, wenn der Positionsdetektor (13) die vorbestimmte Position anzeigt und wenn die Arbeitsspaltspannung den vorgegebenen Standardwert (VC) überschreitet.
7. Elektroerosionseinrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein erstes logisches Verknüpfungsglied (21), welches ein Signal erzeugt, wenn der Positionsdetektor (13) die vorbestimmte Position anzeigt und wenn die Arbeitsspaltspannung den vorgegebenen Stadardwert (VC) überschreitet, und durch ein zweites logisches Verknüpfungsglied (23), welches ein Bearbeitungsstopsignal erzeugt, wenn es das Ausgangssignal des ersten logischen Verknüpfungsgliedes (21) und das Ausgangssignal eines vom Ausgangssignal des ersten logischen Verknüpfungsgliedes (21) gestarteten Zeitgliedes (24) empfängt.
8. Elektroerosionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitsteuereinrichtung (26-29) die Bearbeitung stoppt, sobald nach Erreichen der vorbestimmten Position diese vorbestimmte Position während einer vorbestimmten Zeitdauer aufrecht erhalten bleibt (Fig. 6).
9. Elektroerosionseinrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein logisches Verknüpfungsglied (29), welches ein Bearbeitungsstopsignal erzeugt, wenn der Positionsdetektor (13) die vorbestimmte Position anzeigt und wenn das Ausgangssignal eines Zeitgliedes (27) vorliegt, das gestartet wird, sobald die vorbestimmte Position erreicht ist.
10. Elektroerosionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitsteuereinrichtung (30-35) die Bearbeitung nach Ablauf einer vorbestimmten Anzahl der periodischen Relativbewegungen stoppt (Fig. 7).
11. Elektroerosionseinrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Signalgenerator (8A), welcher bei jeder periodischen Relativbewegung ein Signal erzeugt;

durch eine Zählereinrichtung (33) zum Zählen dieser Signale; durch einen voreinstellbaren Nennwertspeicher (30); und durch eine Vergleichseinrichtung (35), welche ein Bearbeitungsstopsignal erzeugt, sobald der Zählwert mit dem Nennwert übereinstimmt.
12. Elektroerosionseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale des Signalgenerators (8A) der Zähleinrichtung (33) über ein Tor (32) zugeführt werden, welches durch das Signal des Positionsdetektors (13) bei Erreichen der vorbestimmten Position aufgesteuert wird.
13. Elektroerosionseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähleinrichtung (33) durch das Bearbeitungsstopsignal zurückgesetzt wird.
14. Elektroerosionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (37, 38, 43) zur Vergrösserung der Ortskurve der periodischen Relativbewegung, wenn eine Einrichtung zur Ermittlung des Ar-beitsspaltzustandes den Normalzustand anzeigt (Fig. 8).
15. Elektroerosionseinrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (41,43) zur Erzeugung eines Befehles zur Vergrösserung der Ortskurve jedesmal, wenn ein Signalerzeuger (8c) auf den Ablauf einer periodischen Relativbewegung anspricht.
16. Elektroerosionseinrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (37, 38,43) zur Vergrösserung der Ortskurve die Antriebseinrichtung (8) mit einem der Grösse der Ortskurve entsprechenden Spannungsbefehl beaufschlagt.
17. Elektroerosionseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsbefehl durch einen variablen Widerstand (37) erzeugt wird.