CH664314A5 - Funkenerosionseinrichtung. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Funkenerosionseinrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung zeigt schematisch eine bekannte Funkenerosionseinrichtung. Eine Elektrode 10 ist gegenüber einem Werkstück 14 und innerhalb eines Bearbeitungsbades 12 angeordnet, welches Werkstück 14 als weitere Elektrode dient, wobei eine isolierende Bearbeitungslösung 16 zwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück 14 vorhanden ist. Eine Stromversorgungseinheit 18 umfasst eine Gleichstromquelle 18a, ein Schaltelement 18b zum Ein-

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und Ausschalten des Bearbeitungsstromes, einen Strombegrenzungswiderstand 18c und einen Oszillator 18d zum Steuern der Schaltoperation des Schaltelementes 18b. Die Stromversorgungseinheit 18 dient zum Liefern eines intermittierenden Bearbeitungsstromes durch einen Spalt 20 zwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück 14.

Der mit I bezeichnete Bearbeitungsstrom ist durch die Gleichung I = (E—Vg)/R bestimmt, wobei E die Klemmenspannung der Gleichstromquelle 18a, R der Widerstandswert des Strombegrenzungswiderstandes 18c und Vg die Spannung über dem Bearbeitungsspalt 20 ist. Die Spannung Vg zwischen den Elektroden beträgt während einer Entladung 20 bis 30 V, ist 0 V, wenn ein Kurzschluss vorhanden ist, ist gleich der Klemmenspannung E während der Zeit, in welcher keine Entladung stattfindet und ist 0 V, wenn das Schaltelement 18b ausgeschaltet ist.

Die Spannung über dem Spalt 20 kann durch Feststellen der Zwischenelektrodenspannung Vg und Mitteln der festgestellten Spannung mittels einem Glättungsstromkreis 22 gesteuert werden. Insbesondere wenn der Spalt breit ist, ist die Voraussetzung für das Auftreten einer elektrischen Entladung weniger gegeben und die gemittelte Spannung Vs ist hoch. Wenn der Spalt eng ist, so besteht die Tendenz zur Bildung von Kurzschlüssen oder es können leichter elektrische Entladungen auftreten und dementsprechend ist die gemittelte Spannung Vs niedrig. Dementsprechend kann die Elektrode 20 mittels einem hydraulischen Servomechanismus gesteuert werden, um die Breite des Spaltes 20 im wesentlichen konstant zü halten. Der Servomechanismus umfasst eine hydraulische Pumpe 28, einen hydraulischen Zylinder 30 und ein hydraulisches Servoventil 26. Diese Steuerung erfolgt durch Vergleichen der gemittelten Spannung Vs mit einer Bezugsspannung Vr, Verstärken der Differenz zwischen den beiden Spannungen mit Hilfe eines Verstärkers 24 und Anlegen des verstärkten Signals an das hydraulische Servoventil 26.

Zum Feststellen, ob das Werkstück gut oder schlecht bearbeitet wird, ist es bei der bekannten Funkenerosionseinrichtung üblich, die gemittelte Spannung Vs der Zwischenelektrodenspannung Vg zu überwachen. Wenn die gemittelte Spannung Vs niedrig ist, so ist die Zwischenelektrodenimpedanz klein, woraus ein Kurzschluss oder eine kontinuierliche Bogenentladung resultiert. Wenn dies der Fall ist, so werden Späne oder Schlamm im Spalt 20 zwischen der Elektrode 20 und dem Werkstück 14 abgelagert. Tritt einmal eine abnormale Bogenentladung auf, was während der Bearbeitung das Gefährlichste ist, so findet die Entladung zwischen dem Werkstück und einem durch die thermische Zersetzung der Bearbeitungslösung gebildeten Kohlenstoffkörper statt, mit dem Resultat, dass die Zwischenelektrodenimpedanz ansteigt. Deshalb war es unmöglich, einen schlechten Zustand des Spaltes festzustellen, aufgrund einer abnormalen Bogenentladung, wobei lediglich die gemittelte Spannung Vs überwacht wurde.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Funkenerosionsein-richtung zu schaffen, die eine normale Entladung von einer abnormalen Entladung unterscheiden kann durch Feststellen des Spannungsverlaufes der Spannung über dem Spalt nach dem Anlegen der Spannung an den Spalt und vor dem Auftreten der Entladung.

Die erfindungsgemässe Funkenerosionseinrichtung ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gekennzeichnet.

Die in den abhängigen Ansprüchen definierten Ausführungsformen ermöglichen die Lösung von weiteren nachstehend angeführten Aufgaben.

Eine weitere Aufgabe ist es, eine Funkenerosionseinrichtung zu schaffen, die eine normale Entladung von einer ab664 314

normalen Entladung unterscheidet durch Feststellen des Verlaufes der Spannung über dem Spalt nach dem Anlegen einer Spannung an den Spalt und bevor die Entladung stattfindet, und die die Anstiegsgeschwindigkeit der durch eine Stromversorgungseinheit angelegten Spannung pro Zeiteinheit reduziert, um den Spalt in einen normalen Zustand zurückzuführen, so dass die Entladungen stattfinden können, wodurch eine Entladungskonzentration und das Auftreten von abnormalen Bogenentladungen verhindert werden.

Weiter soll durch Reduzieren der angelegten Spannung das Auftreten von Entladungen erschwert und der normale Zustand im Spalt wieder hergestellt werden, wodurch Entladungskonzentrationen und das Auftreten einer abnormalen Bogenentladung vermieden wird.

Weiter soll durch Verlängern der Aus-Zeit des Schaltelementes die Deionisierung innerhalb des Spaltes verbessert und der normale Zustand im Spalt wieder hergestellt werden, wodurch Entladungskonzentrationen und das Auftreten von abnormalen Bogenentladungen vermieden werden.

Der Erfindungsgegenstand ist nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer bekannten Funkenerosionseinrichtung,

Fig. 2 die graphische Darstellung des Funktionsprinzipes der erfindungsgemässen Einrichtung,

Fig. 3 das Blockschema eines Detektorstromkreises der erfindungsgemässen Einrichtung,

Fig. 4 das Schaltschema eines Entladungszustandsdiskri-minators des Stromkreises gemäss der Fig. 3,

Fig. 5 die graphische Darstellung von im Entladungszu-standsdiskriminator gemäss der Fig. 4 auftretenden Signalen,

Fig. 6 das Schaltschema eines Schaltzustandsdiskrimina-tors entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7 das Blockschema eines Steuermittels zum Aufrechterhalten des Spaltes zwischen der Elektrode und dem Werkstück aufgrund eines Diskriminierungssignals gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 8 die graphische Darstellung von in dem Steuermittel gemäss der Fig. 7 auftretenden Signalen,

Fig. 9 das Blockschema eines Steuermittels zum Aufrechterhalten des Spaltes zwischen der Elektrode und dem Werkstück aufgrund eines Diskriminierungssignals entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 10 bis 15 sind Blockdiagramme von Steuermitteln zum Aufrechterhalten des Spaltes zwischen der Elektrode und dem Werkstück aufgrund eines Diskriminierungssignals entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung.

Die Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf von Spannungen über dem Spalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück nach dem Anlegen dieser Spannung und vor dem Auftreten der Entladung. Diese Spannungsverläufe wurden experimentell ermittelt und zeigen das Prinzip der Funktion der erfindungsgemässen Einrichtung. Die Entladungseinsatzpunkte sind bestimmt durch die Zeiten, wenn die Spannung abfällt und es werden Signale erzeugt, wenn die Impulse von einem Ein-Zustand in einen Aus-Zustand verschoben werden. Die Beziehung zwischen den zeitlichen Spannungsverläufen und den Zustandsbedingungen im Spalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück hat sich aus den folgenden Analysen ergeben:

A) Es kann leicht eine Entladung innerhalb fünf Mikrosekunden nach dem Anlegen einer Spannung auftreten, mit der Ausnahme, wenn die Breite des Spaltes sehr gross ist,

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d. h., wenn die Elektrode und das Werkstück weit voneinander entfernt sind, wobei keine Bearbeitung stattfindet;

B) der Prozentsatz von Entladungen, die innerhalb von fünf Mikrosekunden beginnen, überschreitet 70% während der steilen Anstiegsflanke der Bogenentladung;

C) wenn das Servosystem nur eine geringe Stabilität aufweist und Schwankungen auftreten, werden abwechslungsweise keine Entladung und Kurzschluss auftreten und nach dem Ablauf von 5 Mikrosekunden treten keine Entladungen mehr auf;

D) während einer normalen Entladung beträgt die Anzahl der Entladung während der ersten 5 Mikrosekunden nach dem Anlegen der Spannung etwa 30% und anschliessend nimmt die Anzahl allmählich ab;

E) unter dieser Bedingung wiederholt sich die zeitliche Verteilung gemäss A) und B), während einer Dauer von einigen Sekunden. Dies scheint das Ergebnis von Entladungen zwischen während einer abnormalen Entladung entstandenen Kohlenstoffkörper zu sein und der Entladungsvorgang unterscheidet sich gegenüber jenem, der zwischen der Elektrode und dem Werkstück bei der normalen Bearbeitung abläuft;

F) wenn der Spalt extrem eng ist, so ergibt sich eine analoge Energieverteilung, wie im oben genannten Fall B, mit der steilen Anstiegsflanke. Immerhin ist die zeitliche Verteilung so, dass 10% oder mehr in die Zeit von 5 bis 30 Mikrosekunden nach dem Anlegen der Spannung anfällt und

G) wenn das Servosystem den Spalt öffnet, so findet die Entladung innerhalb der ersten 5 Mikrosekunden zu einem Prozentsatz von 10 bis 20% statt und die zeitliche Verteilungskurve nimmt allmählich ab.

Aus den oben angeführten Analysen kann der Schluss gezogen werden, dass der Zustand in dem Spalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück als normal beurteilt werden kann, unter folgenden Bedingungen:

1. Es ist ein Impuls zum Starten der Entladung in der Zeitspanne von 5 bis 30 Mikrosekunden vorhanden zu einem Prozentsatz von 10% oder mehr;

2. der Prozentsatz eines eine Entladung bewirkenden Impulses innerhalb den ersten 5 Mikrosekunden überschreitet nicht 50% und

3. der Prozentsatz, zu welchem keine Entladung stattfindet, sogar bei tp nicht 50% überschreitet.

Die Fig. 3 zeigt ein Blockschema einer Stromkreisanordnung in einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung. Ein Schalttransistor 18b zum Anlegen einer Spannung an den Spalt, damit der Entladestrom durch ihn hindurchfliessen kann, wird durch einen Verstärker 18e gesteuert, dem ein durch einen Ruheimpulsgenerator 18f erzeugtes Ruheimpulssignal zugeführt wird. Dem Ruheimpulsgenerator 18f werden von einem Taktgenerator 18g erzeugte Taktimpulse zugeführt. Die Frequenz der Taktimpulse sollte 1 MHz oder höher sein, weil diese auch zum Abtasten einer Zeitspanne, bevor eine Entladung durch das Anlegen der Spannung an den Spalt stattfindet, benützt werden. Die abfallende Flanke der an den Spalt angelegten Spannung wird durch einen Stromkreis 50 festgestellt, in welchem die an den Spalt angelegte Spannung mittels einem Widerstände ri und r: aufweisenden Spannungsteiler reduziert und mit Hilfe eines Komparators 50a mit einer Bezugsspannung Vr verglichen wird. Wenn die reduzierte Spannung kleiner ist als die Bezugsspannung Vr, erzeugt der Komparator 50a kein Ausgangssignal mehr und ein auf die abfallende Flanke des genannten Ausgangssignal ansprechender, aus Widerständen r3 und r4 sowie einem Kondensator Cl bestehender Differentiator erzeugt ein Signal S2.

Mit Bezug auf die Fig. 4 und 5 ist ein Entladungszu-standsdiskriminator 51 beschrieben. Wenn eine Spannung an den Spalt angelegt ist, wird ein Ringzähler 52 angeregt, um ODER-Tore 53, 54 und 55 während jedem Zeitintervall zu öffnen. Beispielsweise erzeugt das ODER-Tor 53 ein Ausgangssignal «1» während einer Zeitspanne von 0 bis 5 Mikrosekunden nach dem Anlegen der Spannung an den Spalt. Wenn ein Spannungsabfallsignal S2 vorhanden ist, weil während dieser Zeit eine Entladung stattfindet, zählen Zähler 59,

60 und 61 in Abhängigkeit der Energieverteilung in den betreffenden Zonen in einer vorbestimmten Zeitperiode über UND-Tore 56, 57 bzw. 58. Die vorgeschriebenen Bereiche liegen vorzugsweise im Bereich von 10 bis 30 ms mit Rücksicht auf die Geschwindigkeit, mit welcher die Bedingungen innerhalb des Luftspaltes ändern, was ebenfalls experimentell festgestellt wurde. Der Zählstand der Zähler 59, 60 und

61 wird durch digitale Komparatoren 62, 63 bzw. 64 diskriminiert, welche bestimmen, wieviele Impulse mehr oder weniger als eine bestimmte Anzahl Entladungen innerhalb der vorgeschriebenen Periode bewirkt haben, bei welcher die Verteilung von Zeiten des Anlegens von belasteter Spannung vorliegen. Die Verteilungen werden klassifiziert in abnormale und normale Verteilungen, wie oben beschrieben. Wenn irgend eine Verteilung als abnormal erkannt wird, so werden die Impulse weiter durch einen Zähler 67 gezählt.

Wenn irgend eine Verteilung als normal erkannt wird, so wird der Zähler 67 zurückgesetzt. Wenn irgend eine Verteilung als abnormal erkannt wird, d.h. wenn der Prozentsatz von Entladungen in den ersten 5 Mikrosekunden nach dem Anlegen der Spannung 50% oder höher ist, oder der Prozentsatz von keinen Entladungen, sogar wenn die Impulse gestoppt werden, 50% oder höher ist, oder der Prozentsatz von keinen Entladungen, sogar wenn die Impulse gestoppt werden, 50% oder höher ist, wird der Zählstand des Zählers 67 erhöht. Wenn Impulse während dem Intervall von 5 bis 30 Mikrosekunden 10% oder mehr Entladungen bewirken, so wird der Zähler 67 sofort zurückgesetzt. Dies hat zur Folge, dass der Zähler 67 in die Nullstellung verbracht wird, wenn die Verteilung normal ist und sein Zählstand erhöht wird, immer dann, wenn die Verteilung abnormal ist. Durch Umsetzen des Zählstandes des Zählers 67 in eine analoge Spannung Vo mit Hilfe eines Digital/Analogumsetzers 40 und Überwachung der analogen Spannung Vo, kann der Zustand in dem Spalt ermittelt werden. Wenn die analoge Spannung Vo beispielsweise hoch ist, so nähert sich der Zustand im Spalt einem abnormalen Zustand, in dem abnormale Entladungen auftreten, und verschiedene schädliche Auswirkungen können leicht festgestellt werden, wie die Ablagerung von Schlamm innerhalb des Spaltes durch den bei der Bearbeitung entstehenden Staub, das Ausmass von durch die thermische Zersetzung der Bearbeitungslösung 16 entstehenden Kohlenstoffes bei abnormalen Bogenentladungen, oder ein abgebrochenes Stück von der Elektrode oder des Werkstückes innerhalb des Spaltes. Der Zustand innerhalb des Spaltes kann aber auch innert einem kurzen Zeitabschnitt ändern und kann nicht notwendigerweise als schlecht beurteilt werden, auch wenn eine hohe analoge Spannung Vo während des sehr kurzen Zeitabschnittes festgestellt wurde. Als Folge davon ist es notwendig, den Zustand im Innern des Spaltes zu ermitteln durch Feststellen, ob die analoge Spannung Vo am Ausgang des Digital/Analogumsetzers 40 über eine gewisse Zeitperiode einen höheren Wert beibehält als ein vorbestimmter Wert.

Die Fig. 6 zeigt einen Spannungskomparator 148 zum Bestimmen, ob die Ausgangsspannung Vo des Digital/ Analogumsetzers 40 grösser ist als ein vorbestimmter Wert VI 1. Wenn V0> VII ist, so wird die Ausgangsspannung des Komparators 145 negativ, wodurch ein Schalttransistor 152 über einen Basiswiderstand 150 gesperrt wird. Deshalb lädt sich ein Zeitmesskondensator 154 über einen Widerstand

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156 auf. Die Spannung Y31 über dem Kondensator 154 kann durch die folgende Gleichung angegeben werden:

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V31 = V41 (1 - e r21* C )

wobei r21 den Widerstandswert des Widerstandes 156, C die Kapazität des Kondensators 154 und t die Zeit ist.

In einem Komparator 158 wird die Spannung V31 über den Kondensator 154 mit einer Bezugsspannung V21 verglichen. Während einem Intervall, in welchem die Spannung V31 < V21, ist die Ausgangsspannung des Komparators 158 positiv und deshalb leuchtet eine Leuchtdiode 160 nicht auf. Wenn, als Ergebnis der Bedingung VO > VI 1 während der Zeitperiode, die Spannung V31 > V2Ï, so wird die Ausgangsspannung des Komparators 158 negativer und die Leuchtdiode 160 wird über einen Widerstand 162 erregt, um einen abnormalen Zustand innerhalb des Spaltes anzuzeigen.

Ein Schalter 164 dient zum Umschalten zwischen einer Betriebsart, bei welcher der Zustand innerhalb des Spaltes allein aus der Zeitfunktion bestimmt wird, und einer Betriebsart, bei welcher der Zustand innerhalb des Spaltes in Abhängigkeit der Grösse der Ausgangsspannung VO des Digital/Analogumsetzers 40 und der Zeit bestimmt wird. Insbesondere, wenn ein Bearbeitungsvorgang ausgeführt wird, bei welchem es schwierig ist, den Zustand innerhalb des Spaltes nur durch die Zeit zu bestimmen, d.h. wenn ein solcher Bearbeitungsvorgang ausgeführt wird, in dem Hartmetall oder Wolfram plötzlich durch einen Lichtbogen weggebrochen werden kann, wird der Schalter 164 in die in der Fig. 6 gezeigte Stellung verbracht, in welcher er einen Kontakt 164a mit dem Widerstand 156 verbindet, um irgend welchen abnormalen Zustand innerhalb des Spaltes als Funktion der Ausgangsspannung VO des Digital/Analogumsetzers 40 und der Zeit zu bestimmen. Dies ist der Fall, weil, wenn die Ausgangsspannung VO gross ist, der Ladestrom zum Kondensator 154 zunimmt und die Spannung V31 über dem Kondensator 154 sofort den Wert der Bezugsspannung V21 erreicht.

Wenn die Ausgangsspannung VO direkt durch ein Voltmeter überwacht wird, kann das Voltmeter als Monitor für den Zustand im Innern des Spaltes benützt werden.

Während im vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Verteilungen der Entladungsstartzeiten durch die Zähler ermittelt werden, können diese mit einem Prozessor kombiniert werden, der im Stande ist, arithmetische Operationen auszuführen, so dass die Verteilungen auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre sichtbar gemacht werden können. Eine solche alternative Lösung kann dem Unterschied zwischen einer Normalverteilung und der Ist-Verteilung anzeigen, und die Art der Entladung darstellen.

Durch Ändern der Grösse dv/dt der an den Spalt angelegten Spannung pro Zeit, basierend auf der Ausgangsspannung des vorangehend beschriebenen Detektorstromkreises, kann die Effizienz der Bearbeitung verbessert werden. Insbesondere, wenn der Zustand im Spalt schlecht ist, wird die angelegte Spannung nur allmählich erhöht zum Verhindern einer Entladekonzentration, wobei das Entstehen der Entladung nicht gefördert wird, und wenn der Zustand im Spalt gut ist, wird die Spannung schnell erhöht, damit die Entladungen im Spalt begünstigt werden. Eine Stromkreisanordnung zum Ausführen der oben beschriebenen Arbeitsweise ist in der Fig. 7 dargestellt. Die Fig. 8 zeigt die graphische Darstellung von Arbeitsabläufen des Stromkreises gemäss der Fig. 7. Ein invertierender Verstärker 100 dient zum Invertieren der analogen Ausgangsspannung V0 des Digital/ Analogumsetzers 40, welche Ausgangsspannung von den digitalen Ausgangssignalen des Zählers 67 abhängig ist, wobei die invertierte Spannung der Basis einen pnp-Transistors 101

zugeführt wird. Die an dem Spalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück angelegte Spannung Vg ist ein Wert gegeben durch die Gleichung

Vg = Ic x t/C " (1)

wobei Ic der Kollektorstrom des Transistors 101, t die Zeit ist, die nach dem Anlegen der Spannung verstrichen ist und C die Kapazität des Kondensators 102 ist. Der Kollektorstrom Ic ist im wesentlichen gleich oder etwa 99% eines Stromes, der durch einen Lastwiderstand 103 des Transistors 101 fliesst. Wenn der Widerstand 103 einen Widerstandswert Re aufweist, ist der Kollektorstrom Ic durch die Gleichung bestimmt

Ic = VE/RE = VB/RE (2)

wobei VE die Emitterspannung des Transistors 101 und VB die Basisspannung desselben ist. Aus den Gleichungen (1) und (2) kann die an den Spalt angelegte Spannung wie folgt berechnet werden

Vg = (VBxt)/(RExC) (3)

Bei der Annahme, dass der Wert des Widerstandes 103 5 Ohm, der Kapazitätswert des Kondensators 103 = MF und die Basisspannung VB = 0—10 V ist, so ändert der Spannungsgradient dv/dt im Bereich von 0 bis 200 V/Mikrose-kunden. Der invertierende Verstärker 100 ist so ausgebildet, dass er an seinem Ausgang eine Spannung von 10 V erzeugt, wenn am Eingang eine Spannung von 0 V vorhanden ist, und eine Ausgangsspannung von 0 V erzeugt, wenn die Eingangsspannung 10 V ist, so dass, je grösser die analoge Spannung V0 oder je schlechter der Zustand innerhalb des Spaltes ist, desto kleiner der Spannungsgradient dv/dt ist. Ein Widerstand 104 verhindert, dass im Kondensator 102 Ladungen gespeichert werden, die von entgegengesetzten Auswirkungen der Bearbeitungsoperation stammen, wenn der Kondensator 102 entladen ist. Eine Diode 105 verhindert, dass Strom vom Schalttransistor 18b zurück in den Kondensator 102 fliesst.

Der Schalttransistor 18b bleibt nach dem Einsetzen einer Entladung in dem Spalt während einer vorbestimmten Zeit geschlossen. Der Verstärker 100 besitzt ein internes Tor, das durch ein Steuersignal S3 erzeugt, von einem Ruheimpulsdauersteuerkreis 18d gesteuert wird, um zu verhindern, dass während der Ruhezeit eine Spannung an den Spalt angelegt wird. Die graphische Darstellung der Fig. 8 zeigt verschiedene Signale, die in der Stromkreisanordnung gemäss der Fig. 7 auftreten, sie zeigt beispielsweise logische Signalpegel «0» und «1», die Beziehung zwischen der ermittelten Spannung V0 und dem Ladestrom Ic des Kondensators 102 sowie die Einschalt- und die Ausschaltzustände der Transistoren.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird im Falle einer auftretenden Ladungskonzentration oder einer steilen Vorderflanke der Bogenentladung der Zählstand des Zählers 67 im Entladungszustandsdiskriminator 51 vermehrt und das Ausgangssignal des invertierenden Verstärkers 100 wird reduziert, um den Spannungsgradienten dv/dt der an den Spalt angelegten Spannung abzusenken. Dementsprechend wird das Einsetzen von Entladungen erschwert und es tritt keine Entladungskonzentration auf, wodurch sich eine Beruhigung des Zustandes innerhalb des Spaltes ergibt.

Da beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Gradient der angelegten Spannung in Abhängigkeit des Zählstandes des Zählers 67 gesteuert wird, erfolgt die Steuerung des Spannungsgradienten nicht kontinuierlich sondern

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er ändert stufenweise gemäss einem Muster von einer aus verschieden steilen geraden zusammengesetzten Linie.

Wie oben mit Bezug auf die Fig. 7 und 8 beschrieben,

wird irgend ein abnormaler Zustand innerhalb des Spaltes durch den oben erwähnten Vorgang bestimmt und zum Wiederherstellen des Zustandes innerhalb des Spaltes aufgrund des Resultates der Ermittlung wird der Gradient, der an den Spalt angelegten Spannung geändert, um das Einsetzen der Entladung zu steuern, zum Vermeiden, dass sich eine Entladungskonzentration an einer Stelle bildet oder zum Vermeiden einer andauernd angelegten zu hohen Spannung, während im Spalt keine Deionisierung vorhanden ist.

Die Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, in welchem die an den Spalt angelegte Spannung in Abhängigkeit des Ausgangssignals des Digital/Analogumsetzers 40 gesteuert wird. Durch Absinken der Spannung, bei welcher eine Entladung beginnt, wird das Einsetzen der Entladung erschwert und irgendwelche Entladungskonzentrationen innerhalb des Spaltes können vermieden werden. Wenn darin keine Entladungskonzentration vorhanden ist, wird die über dem Spalt angelegte Spannung erhöht, wodurch das Einsetzen der Entladungen innerhalb des Spaltes erleichtert wird. Ein in der Fig. 9 dargestellter invertierender Verstärker 200 dient zum Invertieren der analogen Spannung VO in Abhängigkeit des Zählstandes des Zählers 67 (Fig. 4) und die invertierte Spannung wird an die Basis eines pnp-Transistors 251 angelegt. Die an den Spalt angelegte Spannung Vg besitzt einen Wert, der wie folgt angegeben werden kann

Vg = -IcRl (4)

Der Strom Ic ist im wesentlichen gleich oder etwa 99% des durch den Lastwiderstand R2 des Transistors 52 fliessenden Stromes. Der Kollektorstrom Ic ist

Ic = VE/R2 = VB/R2 (5)

Aus den Gleichungen (4) und (5) kann die Spannung Vg berechnet werden

Vg = —R1/R2 VB (6)

Bei der Annahme, dass die Widerstände R1 = 30 K Ohm und R2 = 1 K Ohm und die Spannung E = 300 V ist, so ändert die Spannung VB im Bereich von 0 — 300 V als Folge einer Änderung von 0 —10 V.

Wenn eine Entladungskonzentration auftritt und der Zählstand des Zählers 67 erhöht wird, so wird durch das Ausgangssignal des invertierenden Verstärkers 200 reduziert und die an den Spalt angelegte Spannung Vg wird abgesenkt, um auf diese Weise die Entladungskonzentration zu eliminieren.

Da im Ausführungsbeispiel gemäss der Fig. 9 die an den Spalt angelegte Spannung in Abhängigkeit des Zählstandes des Zählers 67, welcher eine Entladungskonzentration feststellt, geändert wird, ist das Verhältnis zwischen dem Zählstand des Zählers 67 und der angelegten Spannung nicht notwendigerweise proportional, aber die angelegte Spannung kann in vorteilhafter Weise gemäss einem Verhältnis nach dem oben genannten Muster geändert werden, um den Übergang zu einer Bogenentladung zu vermeiden.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäss der Fig. 9 wird eine Entladungskonzentration oder ein schlechter Zustand in dem Spalt ermittelt durch eine Aufteilung der Zeiten, nachdem eine Spannung angelegt worden ist, bevor eine Entladung stattfindet und die an den Spalt angelegte Spannung wird gesteuert zur Auflockerung der Entladung.

Die Zeitspanne, in welcher das Schaltelement 18b ausgeschaltet ist, kann in Abhängigkeit des Ausgangssignals des weiter oben genannten Entladungszustandsdiskriminators 51 vergrössert werden zum Ausdehnen des Zeitintervalles zwischen zwei Entladungen, um eine Deionisierung zu erreichen. Damit kann ein Grund für Entladungskonzentrationen beseitigt werden. Ein Ausführungsbeispiel zum Ausführen eines solchen Betriebes ist mit Bezug auf die Fig. 10 nachstehend beschrieben. Wenn das Ausgangssignal Q eines RS-Flip-Flop 318 «1» ist, so wird das Schaltelement 18b durch einen Verstärker 319 während einer Ein-Zeit eingeschaltet. Wenn das Ausgangssignal Q = «0» ist, so wird das Schaltelement 19b während einer Aus-Zeit ausgeschaltet. Wenn das Ausgangssignal Q «1» ist, erzeugt ein UND-Tor 320 ein Ausgangssignal «0», bis ein Aus-Zeitsetzsignal xp eines Ein-Aus-Zeitsetzzählers 321 den Wert «1» annimmt. Wenn das Aus-Zeitsetzsignal xp = «1» ist, wird das Flip-Flop 318 zurückgesetzt und das Ausgangssignal Q ist «0», und die Aus-Zeit beginnt. Zur selben Zeit setzt das Ausgangssignal des UND-Tores 320 einen Oszillator 330 und den Zeitsetzzähler 321 über ein ODER-Tor 322 zurück. Danach beginnt der Zählvorgang von neuem. Wenn das Ausgangssignal Q = «0» ist, und kein Ausgangssignal «1» ausgegeben wird, bis das Ausgangssignal eines der UND-Tore 320 und 323 den Wert «1» annimmt, so ist das Ausgangssignal eines ODER-Tores 324 «1». Das ODER-Tor 324 und die UND-Tore 325 und 326 steuern das Setzen der zwei Aus-Zeiten. Wenn das Signal SA «0» ist, ist die Zeit xl gesetzt und wenn das Signal SA «1» ist, ist die Zeit x2 gesetzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird deshalb das Werkstück mit der Aus-Zeit x 1 während einer normalen Entladung und mit der Aus-Zeit x2 während einer abnormalen Entladung bearbeitet. Wenn irgendeine Entladung als abnormale Entladung beurteilt wird, so wird die Ruhezeit abrupt verlängert, um einen Deionisierungseffekt zu bewirken, wodurch eine unerwünschte Entladungskonzentration und die Bildung eines abnormalen Lichtbogens verhindert wird. Zum Feststellen einer solchen Abnormalität wird der Zustand im Spalt aus der Verteilung der Zeiten nach dem Anlegen der Spannung und vor dem Auftreten der Entladung bestimmt.

Obwohl im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel zwei Aus-Zeiten xl und x2 vorgesehen sind, kann die Aus-Zeit auch kontinuierlich in Abhängigkeit des Zählstandes des Zählers 59 (Fig. 4), verändert werden, welcher Zählstand die Anzahl des Auftretens von Ladungskonzentrationen zählt.

Durch Steuern des Spaltes oder Ändern der Bezugsspannung Vr des Steuersignals für den Servoantrieb aufgrund des Ausgangssignals des schon erwähnten Entladungszustands-diskriminators 51 kann die Bezugsspannung erhöht werden, wenn eine abnormale Entladung festgestellt wird, wodurch der mittlere Wert der angelegten Spannung ansteigt mit dem Resultat, dass der Spalt breiter wird und die Entladung erschwert wird, wodurch eine konzentrierte Entladung verhindert wird. Die Fig. 11 zeigt eine Stromkreisanordnung zum Ausführen eines solchen Betriebs Verfahrens.

Wenn das Signal SA «1» ist, oder eine abnormale Entladung stattfindet, ist das Ausgangssignal eines Inverters 400 «0» und ein Schalter 401 ist eingeschaltet und ein Schalter 402 ist ausgeschaltet. Deshalb gelangt eine Eingangsspannung ej an einen Integratorstromkreis, der einen Operationsverstärker 403, einen Widerstand RIO und einen Kondensator C10 umfasst, welche Eingangsspannung = — e ist, und die Bezugsspannung Vr kann wie folgt dargestellt werden.

Vr = V + (e/R10-C10)t (7)

wobei V der anfängliche Wert ist, zur Zeit t = 0.

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Deshalb nimmt die Bezugsspannung Vr solange wie das Signal SA «1» ist zu und die Spannung Vs nimmt in negativer Richtung ebenfalls zu, als Resultat der Verbreiterung des Spaltes. Wenn das Signal SA «0» ist, was bedeutet, dass keine Entladungskonzentration oder kein abnormaler Zustand im Spalt vorhanden ist, so ist die Eingangsspannung e; gleich «0» und der Kondensator CIO ist entladen. Als Folge davon wird die Bezugsspannung Vr gesenkt, um den Spalt so zu steuern, dass er enger wird. Danach wird die Frequenz der Entladungen erhöht und die Bearbeitungsgeschwindigkeit, mit der das Werkstück bearbeitet wird, ebenfalls erhöht. Der Widerstand RIO und der Kondensator CIO, welche die Zeitkonstante des Integrationsstromkreises bestimmen, besitzen Werte, so dass die Zeitkonstante in der Grössenordnung einiger 10 Sekunden liegt. Wenn die Bezugsspannung Vr in einer zu kurzen Zeitspanne geändert wird, würde die Breite des Spaltes plötzlich geändert, woraus sich unerwünschte Schwankungen und Vibrationen der Elektrode ergeben. Der Steuerbereich ist begrenzt, indem die Bezugsspannung Vr durch ein Z-Diode ZD gesteuert wird in einem Bereich zwischen einer Zenerspannung in positiver und einer Nullspannung in negativer Richtung. Eine Spannungsquelle VE und ein einstellbarer Widerstand RB dienen zum Gestatten einer manuellen Einstellung. Die Steuerung der Spaltbreite erfolgt automatisch um den manuell eingestellten Wert. Ein Operationsverstärker 404 und Widerstände r3 und r4 dienen als In-verter und als Abschwächer für das Addieren der mittleren Spannung Vs über dem Spalt und der Bezugsspannung Vr.

Weil beim vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Bezugsspannung Vr durch Integration des ermittelten Signals SA geändert wird, kann der digitale Zählstand des Zählers 67 in einen analogen Wert umgesetzt werden, der durch einen Stromkreis hindurchgeführt wird mit einer Zeitverzögerung erster Ordnung mit einer Zeitkonstante für eine feinere Steuerung.

Mit dem oben genannten Ausführungsbeispiel gemäss der Fig. 11 werden abnormale und normale Entladungen voneinander unterschieden durch Untersuchen der Verteilung von Zeiten nach dem Anlegen einer Spannung und dem Beginn der Entladung und wenn eine abnormale Entladung stattfindet, wird der Spalt verbreitert, um die Frequenz der Entladungen zu erniedrigen, um eine Normalisierung der Entladungsbedingung durch Ändern der Bezugsspannung für die Servosteuerung des Elektronenspaltes zu erreichen, wodurch die gewünschten Bedingungen innerhalb des Spaltes wieder hergestellt werden.

Zum Wiederherstellen des Zustandes im Spalt kann auch die Menge der in den Spalt eingegebenen Bearbeitungslösung in Abhängigkeit des Zählstandes des Zählers 67 gesteuert werden. Eine solche Anordnung ist nachstehend mit Bezugnahme auf die Fig. 12 beschrieben. Der Ausgang einer Bearbeitungslösungspumpe 516 ist über unterschiedlich eingestellte Ventile VI, V2, V3 und V4 und eine Zuleitung 517 mit einem Zuführweg 518 innerhalb der Elektrode 10 verbunden. Die Menge der zugeführten Bearbeitungslösung wird durch Öffnen und Schliessen der Ventile VI, V2, V3 bzw. V4 verändert, die durch Ausgangssignale 26 bis 29 des Vor- und Rückwärtszählers 67 gesteuert werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ventile VI, V2, V3 und V4 so ausgebildet und eingestellt, dass sie von der Bearbeitungslösung 100 cm3/min, 200 cm3/min, 400 cm3/min bzw. 800 cm3/min durchlassen, so dass eine der Bedingung in dem Spalt angepasste Menge an Bearbeitungslösung in den Spalt eingeführt wird. Wenn beispielsweise der Zählstand des Zählers 67 «64» oder mehr beträgt, so ist am Ausgang 26 der Wert «1» vorhanden und deshalb ist das Ventil VI geöffnet und gestattet einen Durchfluss von 100 cm3/min von der Bearbeitungslösung. Wenn der Zählstand des Zählers 67 «192»

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ist, so sind an den Ausgängen 26 und 27 der Wert «1» vorhanden und die Ventile VI und V2 sind geöffnet, so dass 300 cm3/min an Bearbeitungslösung durchgelassen werden. Wenn der Zählstand sehr gross ist, beispielsweise «1024» oder höher, so wird ein Spülventil V5 geöffnet über ein ODER-Tor 519, so dass einige tausend cm3/min der Bearbeitungslösung in den Spalt eingeführt wird. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Zählstand klein ist, nur eine kleine Menge an Bearbeitungslösung, die zum normalen Bearbeiten notwendig ist, über ein manuell einstellbares Ventil V0 in den Spalt eingegeben.

Beim oben mit Bezug auf die Fig. 12 beschriebenen Aus: führungsbeispiel wird die Menge der zugeführten Bearbeitungslösung in Abhängigkeit des Zustandes im Spalt gesteuert, um auf wirksame Weise in dem Spalt produzierten Schlamm herauszuspülen, wodurch die Leistungsfähigkeit der Entladungen erhöht wird. Insbesondere, wenn eine Schlammablagerung im Spalt vorhanden ist, wird ein Lichtbogen im Weg von der Elektrode über den Schlamm zum Werkstück erzeugt, wobei ein beträchtlicher Anteil an Energie in der Schlammasse verbraucht wird, wodurch sich eine Reduktion der Leistungsfähigkeit der Bearbeitung ergibt. Das Ausführungsbeispiel gemäss der Fig. 12 kann eine derartige Reduktion der Bearbeitungsleistungsfähigkeit verhindern. Da die Zufuhrmenge an Bearbeitungslösung reduziert ist, wenn der Spalt eng ist, nimmt die Spaltimpedanz nicht mehr zu als notwendig und eine Entladung kann leichter einsetzen, so dass die Bearbeitung stabil gehalten und die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden kann.

Die Spaltbedingung kann auch wieder hergestellt werden durch Ändern des Druckes, mit dem die Bearbeitungslösung in den Spalt eingeführt wird in Abhängigkeit der Anwesenheit oder der Abwesenheit des Signals SA. Beim in der Fig. 13 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Bearbeitungslösung durch eine Pumpe 600 aus einem Vorratsbehälter 699 über ein elektromagnetisch betätigbares Ventil 601 und ein manuell einstellbares Ventil 602 sowie durch eine Rohrleitung 603 einem Einführweg 604 innerhalb der Elektrode 10 zugeführt. Der Druck der Bearbeitungslösung wird mit einem Druckmesser 605 überwacht, der ein Rückführsignal SB an eine Steuervorrichtung 606 des elektromagnetisch betätigbaren Ventils 601 abgibt, wenn der Druck der Bearbeitungslösung einen bestimmten Wert überschreitet, wodurch der Druck der Bearbeitungslösung auf einem geeigneten Wert gehalten wird. Das manuell einstellbare Ventil 602 dient zum Aufrechterhalten eines minimalen Druckes, sogar für den Fall, wenn das elektromagnetisch betätigbare Ventil 601 ausfallen sollte. Wenn die Bearbeitungsbedingung schlecht wird und sich abgetragenes Material im Spalt abgelagert hat, wird das Signal SA an die Steuervorrichtung 606 abgegeben, um das elektromagnetisch betätigbare Ventil 601 zu öffnen, bis das Rückführsignal SB vom Druckmesser 605 verschwindet. Das im Spalt abgelagerte Material wird dadurch mit hohem Druck aus dem Spalt ausgespült und der normale Zustand im Spalt wieder hergestellt Nachdem sich der Zustand im Spalt wieder normalisiert hat, wird das Signal SA nicht mehr erzeugt und das elektromagnetisch betätigbare Ventil wird geschlossen und der Druck der Bearbeitungslösung sinkt auf jenen Wert ab, welcher durch das manuell einstellbare Ventil 602 bestimmt ist. Die beiden Bear-beitungslösungsdrücke wurden aus folgendem Grund gewählt:

Im allgemeinen ist die Spaltimpedanz am günstigsten, d.h.eine Entladung kann leicht stattfinden und die Bearbeitungsstabilität ist gut, wenn der Spalt bis zu einem gewissen Grad beschmutzt ist und der Verschleiss der Elektrode 10 ist klein, wenn der Bearbeitungslösungsdruck 0,05 bar ist.

Wenn der Druck 0,5 bar oder grösser ist, wird die Oberflä7

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chentemperatur der Elektrode 10 zu stark abgekühlt und es kann sich kein Schutzfilm aus Pyrographit auf der Oberfläche der Elektrode 10 bilden. Der Verschleiss der Elektrode ist dann grösser oder die Impedanz im Spalt wird zu gross und damit Entladungen stattfinden, muss der Spalt sehr eng sein. Daraus resultiert eine grössere Gefahr von Kurzschlüssen und unstabiler Bearbeitung. Unter normalen Bedingungen sollte das Werkstück vorzugsweise mit einem Bearbei-tungslösungsdruck von 0,05 bar oder weniger bearbeitet werden. Die Bearbeitungslösungsströmung unter hohem Druck wird nur benötigt, wenn der Spalt durch die Ablagerung des abgetragenen Materials zu verschmutzt oder verschlammt ist. Versuche haben ergeben, dass ein niedriger Druck von 0,05 bar und ein hoher Druck von 1 bar in Kombination mit einer Kupferelektrode zum Bearbeiten eines Werkstückes aus Eisen sehr günstig sind, und ein niedriger Druck von 0,2 bar und ein hoher Druck von 4 bar in Kombination mit einer Kupfer-Wolframelektrode zum Bearbeiten eines Wolframkarbidwerkstückes sehr günstig sind.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss der Fig. 13 wird der Druck, mit welchem die Bearbeitungslösung in den Spalt eingegeben wird, in Abhängigkeit des Zustandes innerhalb des Spaltes gesteuert, um in wirksamer Weise im Spalt verbliebenes abgetragenes Material aus dem Spalt zu entfernen, wodurch die Bearbeitungsleistungsfähigkeit erhöht wird. Weil ein Lichtbogen im Weg von der Elektrode zum abgetragenen Material und zum Werkstück auftritt, wenn das abgetragene Material im Spalt verbleibt, wird ein beträchtlicher Anteil der Entladungsenergie zum thermischen Zersetzen des abgetragenen Materials und der Bearbeitungslösung verbraucht, wodurch sich eine Reduktion der Bearbeitungsgeschwindigkeit ergibt. Das in der Fig. 13 gezeigte Ausführungsbeispiel kann derartige unerwünschte Phänomene oder eine Lichtbogenbildung verhindern, die durch abgetragenes Material oder den durch die chemische Zersetzung der Bearbeitungslösung entstandenen Kohlenstoff begünstigt wird. Kurz zusammengefasst wird jede abnormale Entladung durch den weiter oben beschriebenen Vorgang ermittelt und der normale Zustand innerhalb des Spaltes wird aufgrund des ermittelten Resultates wieder hergestellt und der Zustand innerhalb des Spaltes wird wieder zu einem guten Zustand zurückgeführt durch Entfernen des abgetragenen Materials und des Kohlenstoffes aus dem Spalt unter Anwendung von verschiedenen Bearbeitungslösungsdrücken. Obwohl oben angeführt ist, dass die Bearbeitungslösung in den Spalt unter Druck injiziert wird, kann die Bearbeitungslösung auch mit Hilfe eines Unterdruckes in den Spalt eingesogen werden, während das Werkstück bearbeitet wird.

Durch Ändern des Verstärkungsgrades oder der Empfindlichkeit des Mittels zum Steuern des Spaltes aufgrund des Ausgangssignals des Entladungszustandsdiskriminators kann der durch einen Kurzschluss, eine zu grosse Breite oder eine steile Anstiegsflanke eines Lichtbogens gestörte Zustand im Spalt wieder normalisiert werden. Wenn die Bedingungen in dem Spalt schlecht sind, wird der Verstärkungsfaktor des Servosystems erhöht, um die Geschwindigkeit, mit welcher der Spalt enger oder breiter gemacht wird zu erhöhen, um dadurch den Spalt von den mechanisch bedingten gegensätzlichen Bedingungen zu befreien oder den Zustand im Spalt zu normalisieren.

Ein Ausführungsbeispiel, welches auf diese Weise arbeitet. ist nachstehend mit Bezugnahme auf die Fig. 14 beschrieben. Ein multiplizierender Digital/Analogumsetzer 700 spricht auf den Zählstand des Zählers 67 an und multipliziert den analogen Wert mit einem analogen Eingangssignal Vr —Vs. Der Digital/Analogumsetzer 700 kann vom Typ AD 7520. hergestellt durch die Firma ANALOG DEVICE, USA, sein. Der Digital/Analogumsetzer 700 kann so ausgebildet sein, dass er das Eingangssignal in Abhängigkeit des digitalen Ausgangswertes des Entladungszustandsdiskrimi-nators ändert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Ser-vosystemverstärkungsfaktor durch den Digital/Analogum-setzer 700 erhöht, wenn sich die Spaltbedingung verschlechtert. Das Ausgangssignal des Digital/Analogumsetzers 700 wird über einen Verstärker 24 dem Servoventil 26 zugeführt. Der Verstärker 24 umfasst Widerstände 702 und 703 sowie einen Operationsverstärker 704 zum Erhöhen der Betriebsgeschwindigkeit des Servobetätigers. Obwohl beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Servosystemverstär-kungsfaktor im wesentlichen proportional zu den ungünstigen Bedingungen im Spalt erhöht wird, kann der Verstärkungsfaktor auch gemäss einer quadratischen Funktion oder einer Linie erhöht werden. Dieses Ausführungsbeispiel kann zum Reduzieren der Kosten vereinfacht werden, indem das ermittelte Signal SA und zwei Steuerschritte verwendet werden.

Versuche haben ergeben, dass, wenn sich die Bedingungen im Spalt verschlechtern, die Entladung in eine Lichtbogenentladung übergeht, wenn die Geschwindigkeit weniger als 20 mm/min beträgt, und wenn sich eine grössere Menge an abgetragenem Material in dem Spalt befindet, ist eine Geschwindigkeit in der Grössenordnung von 200 mm/min notwendig. Es hat sich auch bestätigt, dass beim stabilen Bearbeiten die Leistungsfähigkeit gross ist, wenn ein Geschwindigkeitsbereich von 5—10 mm/min zum Feinbearbeiten einer Oberfläche mit der Rauheit von 15 Rmax oder weniger eingehalten wird. Es ist zu beachten, dass es notwendig ist, die Geschwindigkeit in diesem Bereich zu wählen.

Mit dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäss der Fig. 14 wird jeder abnormale Zustand in dem Spalt bestimmt durch den vorangehend beschriebenen Ermittlungsvorgang und das Wiederherstellen der normalen Bedingung im Spalt aufgrund des ermittelten Resultates geschieht durch Ändern der Empfindlichkeit der Servomittel zum Ändern der Spaltbreite, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Servobetätigers gesteuert wird, so dass die Breite des Spaltes schnell grösser oder kleiner wird.

In der Fig. 15 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Ausgangssignal SA des weiter oben beschriebenen Entladungszustandsdiskriminators und die binären Werte der Ausgänge 2° —2" des Zählers 67 werden einer Spaltsteuervorrichtung 800 zugeführt, welche die Breite des Spaltes steuert, so dass eine forcierte Verbreiterung des Spaltes in Abhängigkeit dieser Signale automatisch in dem Ausmass erfolgt, wie dies durch die gegebene Bedingung erforderlich ist.

Die Fig. 15 zeigt die Spaltsteuervorrichtung 800. In diesem Ausführungsbeispiel steuern die oben genannten Signale die Zeit, während welcher ein Signal zum forcierten Verbreitern des Spaltes andauert. Dadurch wird das Ausmass, mit welchem der Spalt verbreitert wird, und das Verhältnis zwischen einer Bearbeitungszeit und einer zum Verbreitern des Spaltes benötigte Zeit gesteuert.

Ein digitaler Komparator 828 stellt fest, ob der Zählstand im Zähler 67 gleich dem Zählstand in einem Zeitsetzzähler 823 ist. Wenn die Zählstände übereinstimmen, setzt der Komparator 828 ein RS-Flip-Flop 820 zurück. Eine durch den Zeitsetzzähler 819 gesetzte Zeit ist gleich dem Produkt aus der Periode der von einem Taktgeber 821 erzeugten Taktimpulsen und dem Zählstand des Zählers 67, welcher Zählstand mit jenem des Zählers 819 übereinstimmt. Das RS-Flip-Flop 821 erzeugt ein Ausgangssignal Q zum Betätigen eines Analogschalters 822, der ein Elektrodenabhebesignal SM zum forcierten Antreiben der Servosystemstrom-kreise 24 und 26 an diese abgibt. Während einer Zeit, die einer Positionsdifferenz entspricht, ist das Ausgangssignal Q

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des RS-Flip-Flops 820 = «1», während welcher Zeit die Elektrode beschleunigt angehoben wird. Das RS-Flip-Flop 820 wird vorübergehend durch ein Ausgangssignal des digitalen Komparators 828 zurückgesetzt, worauf das Ausgangssignal Q = «0» und das invertierte Ausgangssignal Q = «1» ist. Ein Taktimpulseingangstor 824 für den Zeitsetzzähler 823 ist dann geöffnet und bewirkt, dass das Ausgangssignal Q des RS-Flip-Flops 820 «0» ist, während der Zeit, in welcher ein Bearbeitungszeitsetzschalter 825 gesetzt wird. Deshalb ist der Analogschalter 822 zum Erzeugen des Elektrodenabhebesignals SM geöffnet, so dass eine normale Ser-vosteuerung des Spaltes in Abhängigkeit der Differenz zwischen dem Signal Ys und der Bezugsspannung Vr stattfindet. Der Analogschalter 822 bleibt geöffnet, so lange das Signal SA den Wert «1» aufweist. Ein Widerstand r dient zum Schützen der Stromkreise, welche die Signale Vs und Vr erzeugen, während der Zeit, in der das Elektrodenabhebesignal SM erzeugt wird.

Der vorangehend beschriebene Vorgang läuft nicht immer ab, aber wird ausgeführt, wenn das einen abnormalen Zustand anzeigende Signal SA den Wert «0» hat, d.h., wenn im Spalt abnormale Bedingungen vorliegen. Das Signal SA wird durch ein UND-Tor 826 und ein ODÈR-Tor 827 überwacht. Wenn das Signal SA den Wert «1» aufweist, erzeugt das ODER-Tor 827 ein Ausgangssignal «1» und das RS-Flip-Flop 28 bleibt im gesetzten Zustand. Es wird kein Elektrodenabhebesignal SM erzeugt und der Spalt wird auf normale Weise servogesteuert.

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Beim in der Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Spalt automatisch eingestellt in Abhängigkeit der Entladebedingungen und dem Zustand innerhalb des Spaltes zu dieser Zeit, wenn das Signal SA = «0» ist. Je grösser die Differenz, umso länger ist die Zeit zum Verbreitern des Spaltes und das Ausmass in dem der Spalt verbreitert wird, dies führt zu einer Verbesserung der Bedingung im Spalt. Wenn das Signal den Wert «1» aufweist, wird die Elektrode nicht beschleunigt abgehoben, sondern es wird die normale Servo-steuerung der Spaltbreite ausgeführt.

Weil das oben beschriebene Ausführungsbeispiel die Elektrodenabhebezeit steuert, wird durch diese Ausführungsform die Breite des Spaltes zwischen der Elektrode und dem Werkstück gesteuert, um die Bedingung innerhalb des Spaltes aufgrund eines eine Abnormalität anzeigenden Signals zu verbessern. Es ist technisch nicht schwierig sondern es kann eine zweckmässige Steuerung der Bearbeitungszeit, der Geschwindigkeit der Abhebebewegung der Elektrode, die Dauer der Abhebebewegung und die Bearbeitungszeit, die Bezugsspannung für die Servosteuerung und andere Parameter, wie die Elektrodenabhebezeit, erreicht werden, mit Hilfe des Signals, das eine Abnormalität anzeigt.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird jeder abnormale Zustand im Spalt durch den weiter oben beschriebenen Ermittlungsvorgang festgestellt, und der Zustand in dem Spalt kann mit Hilfe des Bestimmungsresultates wieder hergestellt werden.

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7 Blatt Zeichnungen

Claims (20)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Funkenerosionseinrichtung mit einer Elektrode (10) zum Bearbeiten eines Werkstückes (14) mittels elektrischen Entladungen innerhalb eines Spaltes (20) zwischen der Elektrode und dem Werkstück, wobei sich im Spalt eine elektrisch isolierende Bearbeitungslösung befindet, und mit Mittel (18) zum Anlegen einer Spannung an den Spalt, gekennzeichnet durch ein Detektormittel (50) zum Überwachen der Spannung über dem Spalt und einem Entladungszustandsdis-kriminator (51) mit ersten Mittel (52 bis 61) zum Feststellen einer Verteilung von Zeiten, zu denen die Entladungen nach dem Anlegen der Spannung an den Spalt auftreten und zweite Mittel (62, 63, 64, 67) zum Vergleichen einer durch die ersten Mittel festgestellten Verteilung von Zeiten nach dem Anlegen der Spannung an den Spalt und bevor die Entladung stattfindet und zum Erzeugen eines Signals V0, das einem bestimmten Zustand innerhalb des Spaltes entspricht.
2. 2. Einrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsanlegemittel einen Impulsgenerator ( 18f) und einen durch diesen steuerbaren Schalttransistor (18b) zum Anlegen der Spannung an den Spalt während einer vorbestimmten Zeit umfasst, dass die ersten Mittel (52 bis 61) so ausgebildet sind, dass sie die genannte vorbestimmte Zeit in mehrere Zeitintervalle unterteilen und das Auftreten von Entladungen, die in jedem dieser Zeitintervalle zählen zum Ermitteln der Verteilung der Zeiten.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel (52 bis 61) so ausgebildet sind,

   dass sie die innerhalb 5 MikroSekunden nach dem Anlegen der Spannung auftretenden Entladungen und die innerhalb 5 bis 30 MikroSekunden nach dem Anlegen der Spannung auftretenden Entladungen zählt und feststellt, ob innerhalb der genannten vorbestimmten Zeit keine Entladung aufgetreten ist zum Ermitteln der Verteilung der Zeiten.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel (62, 63, 64, 67) so ausgebildet sind, dass sie feststellen, dass der Zustand im Spalt abnormal ist, wenn der Prozentsatz von während 5 Mikrosekunden nach dem Anlegen der genannten Spannung 50% oder mehr beginnenden Entladungen beträgt, oder der Prozentsatz von Entladungen während der ganzen vorbestimmten Zeit 50% oder weniger beträgt, und feststellen, dass der Zustand im Spalt normal ist, wenn der Prozentsatz von während 5 bis 30 Mikrosekunden nach dem Anlegen der genannten Spannung beginnenden Entladungen 10% oder mehr beträgt.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladungszustandsdiskri-minator (51) so ausgebildet ist, dass er ein einen abnormalen Zustand im Spalt anzeigendes Signal SA abgibt, wenn der Diskriminator feststellt, dass der Zustand im Spalt während einem bestimmten Zeitintervall abnormal ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel (62, 63, 64, 67) so ausgebildet sind, dass sie ein einen abnormalen Zustand im Spalt anzeigendes Signal SA abgeben, wenn der abnormale Zustand während einem allmählich kürzeren Zeitintervall andauert.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektormittel (50) so ausgebildet ist, dass es zum Feststellen eines Entladungsbeginns auf die abfallende Flanke der an den Spalt angelegten Spannung anspricht.
8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel Zähler (52, 59, 60, 61) und Torschaltungen (53 bis 58) aufweisen zum Bestimmen, ob das Auftreten der Entladungen in jedem Zeitintervall im normalen oder abnormalen Bereich liegt und zum Speichern des Resultates, wenn das Auftreten der Ladungen in den abnormalen Bereich fällt, wobei die Zähler die Resultate der Bestimmung bezüglich des abnormalen Bereiches speichern.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähler so ausgebildet sind, dass die gespeicherten Resultate bezüglich des abnormalen Bereiches gelöscht werden, wenn das Auftreten der Entladung als in den normalen Bereich fallend erkannt wird.
10. 10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsanlegemittel (18) so ausgebildet sind, dass die genannte vorbestimmte Zeit 10 bis 30 Mikrosekunden beträgt.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Steuermittel zum Steuern der Steilheit der Anstiegsflanke der anzulegenden Spannung in Abhängigkeit des Ausgangssignals des Entladungszustandsdiskriminators (51).
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Steuermittel (200, 251) zum Steuern der Spannung der anzulegenden Spannungsimpulse in Abhängigkeit des Ausgangssignales des Entladungszustandsdiskriminators (51).
13. 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (200, 251) so ausgebildet sind, dass die Spannung vermindert wird, wenn der Zustand im Spalt abnormal ist.
14. 14. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Steuermittel (320—326) zum Ändern der Ruhezeit zwischen den einzelnen Spannungsimpulsen in Abhängigkeit des Ausgangssignals des Entladungszustandsdiskriminators (51).
15. 15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (320 — 326) so ausgebildet sind, dass die Ruhezeit verlängert wird, wenn der Zustand im Spalt abnormal ist.
16. 16. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Steuermittel (400 bis 403) zum Steuern einer Bezugsspannung (Vr) in Abhängigkeit des Ausgangssignals des Entla-dungszustandsdiskriminators (51).
17. 17. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Steuermittel (67, VI — V4) zum Steuern der Strömungsgeschwindigkeit der Bearbeitungslösung in den Spalt in Abhängigkeit des Ausgangssignals des Entladungszustandsdis-kriminators (51).
18. 18. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Steuermittel (600, 601, 602, 603, 606) zum Steuern des Druk-kes, mit welchem die Bearbeitungslösung in den Spalt eingeführt wird, in Abhängigkeit des Ausgangssignals des Entla-dungszustandsdiskriminators (51).
19. 19. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Servomittel (26) zum Verändern der Breite des Spaltes und Steuermittel (700) zum Steuern der Empfindlichkeit der Servomittel in Abhängigkeit des Ausgangssignals des Entla-dungszustandsdiskriminators.
20. 20. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Steuermittel (800) zum Verändern der Breite des Spaltes in Abhängigkeit des Ausgangssignals des Entladungszustands-diskriminators.