DD292156A5

DD292156A5 - Vorrichtung und verfahren zum steuern einer maschine zum elektroerosiven schneiden laengs einer vorbestimmten bahn eines eine elektrode bildendes werkstuecks

Info

Publication number: DD292156A5
Application number: DD33710490A
Authority: DD
Inventors: Alain Reynier; Jean-Michel Bosson; Lorenzo Crivelli
Original assignee: Charmilles Technologies Sa,Ch
Priority date: 1989-01-13
Filing date: 1990-01-15
Publication date: 1991-07-25
Also published as: ES2063895T3; DE69011537D1; DE69011537T2; JPH02292130A; EP0378278A1; EP0378278B1; KR930007688B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Maschine zum elektroerosiven Schneiden eines Werkstuecks (2) mit einer Drahtelektrode (1) gemaesz einer vorgegebenen Bahn, wobei eine numerische Steuerung fuer das Schneiden eines Winkels oder Bogens derart vorgesehen ist, dasz zunaechst die Stellen der Bahn, wo AEnderungen vorgenommen werden muessen, berechnet, bei Erreichen dieser Stellen die Relativbewegung zwischen Werkstueck (2) und Drahtelektrode (1) unterbrochen und mindestens ein Parameter der Betriebsbedingungen stufenweise bis zum Erreichen eines vorgegebenen Wertes veraendert wird, wobei die AEnderung in jeder Stufe eine AEnderung eines weiteren Parameters, der die Bedingungen im Arbeitsspalt widerspiegelt, bewirkt und die nachfolgende AEnderung des ersten Parameters dann vorgenommen wird, wenn der weitere Parameter einen vorgesehenen Schwellenwert erreicht. Nach dem Schneiden des Winkels oder Bogens werden entsprechende stufenweise AEnderungen der beiden Parameter bis zum Erreichen der Ausgangsarbeitsbedingungen und unter Relativbewegung zwischen Werkstueck (2) und Drahtelektrode (1) vorgenommen.{Elektroerosionsmaschine; Drahtelektrode; numerische Steuerung; Schneiden von Winkeln und Kurven}

Description

^lo~ tga/2

berechnet wird, wobei R der Radius des Drahtes, g die Spaltbreite und α der zu schneidende Winkel sind.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Berechnens eine arithmetische Operation umfaßt, die darin besteht, die Distanz I₀, die durchfahren wird, indem jeder erste Parameter auf seinem Endwert V gehalten wird, gemäß der Gleichung

I₀ = τ · r

zu bestimmen, wobei τ der Winkel im Bogenmaß entsprechend einem zu schneidenden Bogen und r der Krümmungsradius des Bogens ist.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Maschine zum elektroerosiven Schneiden eines Werkstücks mit einer Drahtelektrode aus einem Rohmaterialstück.

Charakterstlk des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, bei einer Maschine zum elektroerosiven Schneiden mit einer Drahtelektrode wenigstens einen Bearbeitungsparameter in bestimmten Bearbeitungsmomenten automatisch zu ändern. Am verbreitetsten ist es, als Parameter die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu ändern. Dies geschieht im allgemeinen entweder graduell ohne Unterbrechung des

Drahtvorschubs oder in einem einzigen Schritt nach Unterbrechung des Drahtvorschubs, wobei man allgemein davon ausgeht, daß graduelle Parameteränderungen während einer Unterbrechung des Drahtvorschubs zu zeitaufwendig sind und die Bearbeitungsdauer erhöhen. Deshalb wird beispielsweiso gemäß der US-Patentschrift 4725706 immer eine abrupte Änderung der Betriebsbedingungen vorgenommen.

Aus der schweizerischen Patentschrift 654233 ist es bekannt, einen auf die Geometrie des durch eine Drahtelektrode elektroerosiv zu schneidenden Werkstücks Einfluß nehmenden Parameter wie die Frequenz von Impulsen eines Impulsgenerators zu modifizieren und die mittlere Arbeitsspannung zu messen, wobei die Entladungsfrequonz gemäß einer vorbestimmten Zeitfunktion variiert wird, indem mit Schritten vorbestimmter Dauer gearbeitet wird. Außerdem wird hierbei der Parameter kontinuierlich verkleinert, um den Draht vorzubewegen, und die Vorschubgeschwindigkeit bereits bei der Annäherung an die Spitze eines Winkels gesenkt. Die Änderung der Bearbeitungsgeschwindigkeit führt zu relativ langen Bearbeitungszeiten.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Maschine zum elektroerosiven Schneiden mit einer Drahtelektrode zu schaffen, die ein schnelleres, präziseres und damit ökonomisches Arbeiten ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer Maschine zum elektroerosiven Schneiden mit einer Drahtelektrode zu schaffen, die es ermöglichen, über die automatische Änderung wenigestens eines Bearbeitungsparameters eine schnellere Bearbeitung bei guter Präzision insbesondere in den Winkelbereichen des hergestellten Stücks und '.lter Vermeidung von Drahtbruch zu erzielen.

Erfindungsgemäß ist daher eine Vorrichtung zum Steuern einer Maschine zum elektroerosiven Schneiden eines eine Elektrode bildenden Werkstücks mit einer Drahtelektrode vorgesehen, umfassend einen Generator, der zwischen die beiden Elektroden geschaltet ist und Spannungsimputse abgibt, sowie eine numerische Steuerung für die Relativbewegung zwischen dem Werkstück und Drahtführungen, die Eigenschaften der durch den Generator abgegebenen Impulse und den Einspritzdruck einer Arbeitsflüssigkeit in den durch die Drahtelektrode erzeugten Elektroerosionsspalt, gekennzeichnet durch

- ein numerisches Steuerelement zum Steuern der Änderung wenigstens eines ersten Arbeitsparameters,

- ein Rechnereinheitselement, das zum Bestimmen der Orte der Bahn, an denen eine Änderung des ersten Parameters vorgenommen werden muß, programmiert und zum Abgeben von entsprechenden Signalen an das numerische Steuerelement ausgebildet ist,

- ein Organ zum Bestimmen eines zweiten Parameters, der ein Bild der Zustande, die in dem Elektroerosionsspalt herrschen, liefert und ein Signal an das numerische Steuerelement abgibt, wenn der Wert des zweiten Parameters eine vorbestimmte Schwelle erreicht, wobei dieses Signal eine erneute Änderung des ersten Parameters oder ein Beendigen der Durchführung der Änderung, wenn der erste Parameter einen gewünschten Endwert erreicht oder zu seinem Anfangswert zurückgekehrt ist oder wenn eine vorbestimmte Anzahl von Änderungen des ersten Parameters durchgeführt worden sind, bewirkt, und

- mit dem numerischen Steuerelement verbundene Mittel zum Bewirken einer Änderung des ersten Parameters um eine vorbestimmte Größe.

Hierbei ist es zweckmäßig, wenn das numerische Steuerelement die Änderung der Frequenz der Spannungsimpulse des Generators steuert. Dabei kann das numerische Steuerelement auch die Änderung des Einspritzdrucks der Arbeitsflüssigkeit in den Elektroerosionsspalt steuern, wobei insbesondere die Mittel zum Ändern des ersten Parameters um eine vorbestimmte Größe durch ein mit dem numerischen Steuerelement verbundenes Elektromagnetventil gebildet werden kann. Vorteilhafterweise kann das numerische Steuerelement Änderung mit konstantem Wert des oder der ersten Parameter bewirken. Das Organ zum Bestimmen eines zweiten Parameters, der ein Bild der in dem Elektroerosionsspalt herrschenden Zustände liefert, kann ein Schaltkreis sein, der ein Meßorgan für die Arbeitsspannung Urr> -wischen dem Werkstück und der Drahtelektrode enthält. Insbesondere kann hierbei der Schaltkreis Mittel zum Bestimmen ein' Mittelwertes Um der Arbeitsspannung und der Differenz Usa zwischen dem Mittelwert Um und einer mittleren Referenzspa >ung Umr sowie zum Vergleichen des so erhaltenen Wertes von Usa mit einem vorbestimmten Bezugsschwellenwet umfassen. Der Schaltkreis kann Mittel zum Integrieren des Wertes von Usa während einer vorbestimmten Dauer, z.B. 1i50ms, umfassen.

Erfindungsgemäß ist ferner ein Verfahren zum Steuern einer Maschine zum elektroerosiven Schneiden mit einer Drahtelektrode und längs einer vorbestimmten Bahn unter Variieren wenigstens eines ersten Arbeitsparameters V bis zu einem bestimmten Endwen V, wenn die Drahtelektrode die Spitze eines Winkels oder einen Bogen erreicht, wonach der Wert V auf seinen Anfangswert V am Ende des Schneidens des Winkels oder Bogens zurückgebracht wird, vorgesehen, das folgende Schritte umfaßt:

- Berechnung von Stellen der Bahn, wo die Veränderungen erfolgen müssen,

- Anhalten der Relativbewe_b jng zwischen der Drahtelektrode und dem zu bearbeitenden Stück, wenn der Draht eine dieser Stellen erreicht,

- kontinuierliche Bestimmung eines zweiten Parameters, der ein Bild von Bedingungen, die in dem Arbeitsspalt herrschen, liefert und, wenn der Wert des zweiten Parameters einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht. Änderung des Wertes V des wenigstens einen ersten Parameters um eine vorbestimmte Größe Q, wobei diese Änderung erneut den zweiten Parameter ändert,

- erneute Änderung des oder der ersten Parameter, wenn der Wert des zweiten Parameters erneut den vorbestimmten Schwellenwert erreicht, wobei diese Änderung in Stufen durchgeführt wird, bis der gewünschte Endwert V erreicht oder bis eine vorbestimmte Zahl von stufenweisen Änderungen vorgenommen worden ist,

- Wiederaufnahme der Relativbewegung zwischen Drahtelektrode und We^-Stück, wobei die Relativbewegung durch den von

dem oder den ersten Parameter(n) erreichten Wert V bestimmt wird,

- Änderung des Wertes des oder der ersten Parameter in aufeinanderfolgenden Stufen im umgekehrter Sinne, wenn der Draht die nächste, gemäß dem ersten Schritt vorbestimmte Stelle erreicht, wobei die Dauer dieser Stufen wie vorher durch kontinuierlichen Vergleich mit einem Bezugsschwellenwert eines zweiten Parameters bestimmt wird, der ein Bild der in dem Arbeitsspalt herrschenden Bedingungen liefert, bis jeder erste Parameter seinen Anfangswert V erreicht hat ode^r bis eine

vorbestimmte Anzahl von Änderungsstufen durchgeführt worden ist.

Hierbei sind zweckmäßigerweise die Inkremente und Dekremente, die bezüglich jedes ersten Parameters angewendet werden, gleich. Der vorbestimmte Schwellenwert, der durch den zweiten Parameter am Ende jeder Stufe erreicht wird, kann insbesondere sein Wert für ein Schneiden längs einer geraden Linie sein. Die ersten Parameter, die variiert werden, können die Frequenz der

Impulse und der Einspritzdruck von Arbeitsflüssigkeit in den Arbeitsspalt sein. Die Arbeitsspannung, die zwischen dem zu

bearbeitenden Stück und der Drahtelektrode herrscht, kann kontinuierlich gemessen werden. Hierbei kann der Mittelwert Um der Arbeitsspannung bestimmt, die Differenz Usa zur mittleren Referenzspannung Umr berechnet und der so erhaltene Wert für Usa mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen werden.

Erfindungsgemäß wird es ermöglicht, eine zufriedenstellende Geomtrie unabhängig von der Konkavität oder Konvexität oder der Unterbrechung der Geradlinigkeit der Schnittbahn durch ein- oder vorspringende Winkel zu erzielen.

Der zu modifizierende Parameter wird fortschreitend variiert, wobei diese Modifikation beispielsweise eine Verminderung ist.

- Die Relativbewegung zwischen Drahtelektrode und Werkstück wird angehalten, jedoch fährt der Generator fort, Impulso an die Drahtelektrode abzugeben;

- dieses Anhalten ruft eine Änderung eines zweiten Parameters hervor, der sich asymptotisch einem vorgegebenen Grenzwert nähert;

- wenn der zweite Parameter einen Bezugswert (im Verlauf seiner Veränderung gegen eine Asymptote) erreicht hat, wird der Wert ν des zu modifizierenden Parameters, oeispielsweise die Impulsfrequenz dos Generators, um eine vorbestimmte Größe Q geändert;

- diese Änderung bewirkt eine Änderung des zweiten Parameters, der fortschreitend seinen Bezugswert den Spalt wieder herstellend annimmt;

- erneut wird der erste Parameter um eine Größe O' erniedrigt und dies geschieht aufeinanderfolgend, bis der erste Parameter bis auf einen Wert V(X) nach Durchführung von η Dekrementen erniedrigt worden ist;

- die Relativbewegung zwischen Drahtelektrode und Werkstück wird wieder aufgenommen; der modifizierte Parameter ist allgemein ein Faktor der Entladungsleistung, seine Verminderung bewirkt in diesem Fall eine Erniedrigung der Vorschubgeschwindigkeit, die automatisch durch die Servoantriebe, die die Relativbewegung bewirken, realisiert wird;

- in diesem Bereich, der auf eine Distanz I₀ der Bahn reduziert ist, wird gearbeitet;

- ohne daß es notwendig ist, die Relativbewegung anzuhalten, wird der Wert des ersten Parameters um eine gegebene Größe Q" erhöht; dies bewirkt eine Änderung des zweiten Parameters, der dann fortschreitend seinen Bezugswert annimmt, wobei sich Gleichgewicht in dem Spalt einstellt; n' aufeinanderfolgende Erhöhungen werden vorgenommen;

- wenn der erste Parameter erneut den Wert V annimmt, wird die Bearbeitung unter den Ausgangsbetriebsbedingungen

fortgeführt.

Auf diese Weise wird eine doppelte progressive Änderung in Schritten der Arbeitsbetriebsbedingungen vorgenommen, wobei diese Änderung entweder durch Einstellen von Bezugsbearbeitungsbedingungen oder durch eine Rückkehr zum Bearbeitungsgleichgewicht nach jeder elementaren Änderung erreicht wird. Die Dauer der Stufen wird durch die Zeit bestimmt, die zu r Rückkehr zu Bezugsarbeitsbedingungen oder zum Gleichgewicht benötigt wird. Die Größen Q, Q', Q" können gleich oder unterschiedlich für jedes realisierte Dekrement oder Inkrement (elementare Änderung) sein. Diese Größen können genügend klein sein (und die Stufen genügend zahlreich), damit die Änderung graduell und praktisch kontinuierlich erfolgt. Das Absenken der Betriebswerte und der entsprechende reduzierte Wert V(x) des ersten Parameters sind insbesondere derart, daß die Biegung des Drahtes genügend verkleinert ist, um akzeptabel zu sein, d.h. damit geometrische Fehler, hervorgerufen im Bereich dieser Biegung verschwinden oder im Rahmen der gewünschten Präzision akzeptabel sind. Jedoch ist dies keine Konsequenz der

Änderung der Betriebsbedingungen, die realisiert wurde.

Es ist klar, daß der vorstehend beschriebene Ablauf auch verwendet werden kann, um einen Parameter (beispielsweise die mechanische Spannung des Drahtes) zu erhöhen.

Die Dauer der Änderungsschritte der Entladungsfrequenz (oder eines anderen die Geomtrie beeinflussenden Parameters, der beispielsweise die Leistung der Impulse beeinflußt) ist nicht vorbestimmt. Man läßt sich die mittlere Arbeitsspannung bei einem vorbestimmten Schwellenwort nach jeder dieser Änderungen vor der nachfolgenden Änderung stabilieren. Es sind daher die

Zeiten, aiezum aufeinanderfolgenden Stabilisieren benötigt werden, die die Dauer dieser Stufen bestimmen. Die Änderung wird

bei stationären Betriebsbedingungen vorgenommen. Es ist daher nicht notwendig, die Vorschubgeschwindigkeit als Funktion aufeinanderfolgender Werte für die mittlere Arbeitsspannung derart zu korrigieren, daß ein konstanter Entladungsabstand gehalten wird, da der Vorschub null ist. Beim Annähern an die Spitze eines Winkels wird die Vorschubgeschwindigkeit nur nach der Spitze reduziert.

Überraschenderweise erlaubt es diese Arbeitsweise, bei der der Vorschub des Drahtes unterbrochen wird und die Arbeitsbedingungen im stationären Betrieb stufenweise variiert werden, die Herstellungsdauer eines Winkels oder eines Bogens unter automatischer Parameteränderung im Vergleich zu Bearbeitungen, die mit einem Verfahren durchgeführt werden, das eine Änderung während des Drahtvorschubs vornimmt, beträchtlich zu reduzieren.

Der erste Parameter ist im allgemeinen einer der Faktoren der Betriebsbedingungen, insbesondere die Leistung der vom Generator erzeugten Impulse wie die Frequenz dieser Impulse, die Intensität des Arbeitsstroms, die Entladungszeit oder die Entladungsspannung. Seine Änderung kann vorzugsweise mit der Änderung eines oder mehrerer anderer Parameter,

beispielsweise einer Änderung des Einspritzdrucks der Arbeitflüssigkeit und/oder der mechanischen Spannung des Drahtes und/oder der Abzugsgeschwindigkeit des letzteren, verbundcii sein. Dies ermöglicht insbesondere, die Wirkung der Frequenzabnahme auf die Biegung des Drahtes zu verstärken.

Der zweite Parameter, der ein Bild der Bearbeitungsbedingungen liefert, ist beispielsweise die mittlere Arbeitsspannung, die Steuerspannung (Differenz zwischen der mittleren Bezugsspannung und der mittleren Arbeitsspannung) oder die mittlere Zünddauer der Entladungen.

Der vorbestimmte Schwellenwert, der durch den zweiten Parameter am Ende jeder Stufe erreicht wird, kann der Anfangswert im Moment des Anhaltens des Drahtes sein. In diesem Fall wird die erste Stufe unterdrückt und das erste Absenken des Parameters V während des Anhaltens der Relativbewegung zwischen Draht und Werkstück vorgenommen. Die Größen, um die der erste Parameter bei jeder Stufe variiert wird, ebenso wie die Anzahl η oder η + 1 an Stufen, der

Endwert V(X), der von dem Parameter vor dem Schneiden eines Winkels erreicht wird, oder der vorbestimmte Schwellenwert,

der durch den zweiten Parameter am Ende jeder Stufe erreicht wird, sind beispielsweise experimentell bestimmt, indem die Werte ausgewählt werden, die eine zufriedenstellende Geometrie für das Werkstück beim Schneiden eines Bogens oder Winkels mit höchstmöglicher Geschwindigkeit, aber unter Vermeidung von Kurzschlüssen liefert. Diese Werte werden auf einem als Informationsträger geeigneten Element gespeichert, das mit der Rechnereinheit der numerischen Steuerung der EDM-Maschine verbunden ist. Die Werte stellen eine Funktion des Materials der Werkstücks und des Materials und der Geometrie der Drahtelektrode dar.

Im Falle des Schneidens eines Bogens ist es, je größer der Krümmungsradius ist, um so weniger notwendig, die Betriebsbedingungen und damit den Parameter zu erniedrigen, um eine gute Geometrie zu erhalten. Es ist möglich, an einer Zwischenstufe entsprechend einem reduzierten Wert V(x) des ersten Parameters anzuhalten, anstatt die Stufen bis zum Erreichen von V(X) durchzuführen. Anders ausgedrückt, V(x) und η sind eine Funktion des Radius. Je größer letzterer ist, desto näher wird V(x) zum Anfangswert V des Parameters und desto kleiner wird η sein. Dagegen, je kleiner der Radius ist, desto näher ist v"(x) an V(X) entsprechend dem Schneiden eines Winkels und desto größer ist n.

Der Ausdruck „Winkel" bezeichnet sowohl einen scharfen wie einen abgerundeten Winkel, dessen Krümmungsradius in der Größenordnung des Radius der Drahtelektrode oder darunter liegt. Die Stellen der Bahn, wo die numerische Steuerung nach der Erfindung einsetzt, werden durch die Rechnereinheit bestimmt, die in geeigneter Weise programmiert und ausgebildet ist, um ein erstes Signal zu liefern, das den Beginn dieses Automatismus in Gang setzt, d. h. das Anhalten der Relativbewegung von Draht und Werkstück, und dann ein zweites Signal erzeugt, wenn der Draht eine Länge I₀ der Bahn unter Bearbeitung mit dem ersten auf den Wert V(x) reduzierten Parameter zurückgelegt hat. Das zweite Signal bewirkt den Beginn der sukzessiven Steigerung der Betriebsbedingungen. Die Berechnung von I₀ ist unterschiedlich für einen Bogen und einen Winkel.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1: zeigt schematisch eine Maschine zum elektroerosiven Schneiden mittels einer Drahtelektrode, die mit einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist.

Fig.2und3: zeigen die Schnittverhältnisse im Bereich eines Winkels bzw. eines Bogens. Fig. 4: zeigt ein Diagramm, gemäß dem die Impulsfrequenz gegenüber der Zeit für das Schneiden eines Winkels bzw. eines Bogens zur Erläuterung des Verfahrens aufgetragen ist.

Gemäß Fig. 1 ist eine Drahtelektrode 1 vorgesehen, die kontinuierlich durch zwei Drahtführungen 3,4, die jeweils auf einer Seite eines zu bearbeitenden Werkstücks 2 angeordnet sind, mit Hilfe von nicht dargestellten Einrichtungen gezogen wird, die den Draht gleichzeitig unter vorbestimmter mechanischer Spannung halten. Zwei Schleifkontakte 5,6 bilden die Stromzuführung, wobei der Arbeitsstrom von einem Impulsgenerator 30 erzeugt wird, während zwei Einspritzdüsen 7,8 Strahlen aus Arbeitsflüssigkeit längs der Drahtelektrode 1 und in den Spalt richten, der in dem Werkstück 2 durch die Drahtelektrode 1 geschnitten wird

Die Drahtführung 3, die Einspritzdüse 7 und der obere Schleifkontakt 5 sind in einem längs einer vertikalen Achse Z und allgemein gleichzeitig (in relativ kleinem !lahmen) in einer Horizontalebene, aufgespannt durch die orthogonalen Achsen U und V, beweglichen Arbeitskopf 10 angeordnet, wodurch die Drahtelektrode 1 geneigt werden kann, während die untere Drahtführung 4 feststehend ist. Die Horizontalbewegung (U, V) wird über einen kreuzweise beweglichen Tisch 11 realisiert, der durch einen zwei Motoren 12 und 13 umfassenden Servoantrieb betätigt wird. Der untere Arbeitskopf 15, der die Drahtführung 4, die Einspritzdüse 8 und den unteren Schleifkontakt 6 aufnimmt, ist feststehend in Bezug zum Maschinenbett angeordnet.

Das Werkstück 2 ist über eine nicht dargestellte Einrichtung auf einem Tisch befestigt, der selbst über dem Boden eines

Arbeitsbehälters (nicht dargestellt), der mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt ist, angeordnet ist. Der Arbeitsbehälter ist entlang von zwei

horizontalen und zueinander orthogonalen Achsen X und Y über einen kreuzweise beweglichen Tisch 25 beweglich, der durch einen zwei Motoren 23,24 umfassenden Servoantrieb betätigbar ist.

Die Schnittbahn wird auf einem Informationsträger 16 gespeichert, der seine Daten an eine Rechnereinheit 14 einer numerischen Steuerung 9 überführt. Letzterer umfaßt eine geeignet programmierte Einheit, wenigstens einen Speicher und einen Leser ebenso wie eine Einrichtung 18 (Prozessor oder Interpolator), die die Relativverschiebungen zwischen dem eine Elektrode darstellenden Werkstück 2 und der Drahtelektrode 1 durch Betätigung der Motoren 12,13,23,24 ebenso wie andere Arbeitsparameter wie den Einspritzdruck der Arbeitsflüssigkeit durch Einwirkung auf Elektromagnetventil 31,32 kontrolliert und steuert. Die Rechnereinheit 14 bestimmt die Schnittbahn und überträgt Steuersignale zum Interpolator 18 bestimmt zum Bewirken von Verschiebungen in dun beiden Richtungen X, Y mittels der beiden Motoren 23,24.

Der Impulsgenerator 30 ist an die beiden Elektroden 1,2 derart angeschlossen, daß er aufeinanderfolgende Spannungsimpulse abgibt, die dazu bestimmt sind, im Arbeitsbereich Entladungen auszulösen. Er empfängt Steuersignale von der numerischen Steuerung 9 (über eine nicht dargestellte Verbindung), um beispielsweise eine Änderung des gegebenen Wertes der Impulsfrequenz oder der Spannung oder der Dauer der Funken zu steuern.

Ein Vorratsbehälter für dielektrische Flüssigkeit versorgt den Arbeitsbehälter und die Injektionskreise für die Einspritzdüsen 7,8 der Arbeitsköpfe. Die Injektionskreise sind schematisch in Fig. 1 durch eine Pumpe 35 und Elektromagnetventile 31 und 32, die mit Flüssigkeitsverteilern 33 und 34 verbunden sind, wiedergegeben.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sei davon ausgegangen, daß zwei Parameter, nämlich die Impulsfrequenz und der Einspritzdruck, verändert werden. Der Parameter, der ein Bild der Bearbeiiungsbedingungen liefert, ist die mittlere Arbeitsspannung Um, erhalten durch Integration über eine bestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Messungen mittels eines ein Spannungsmeßorgan aufweisenden Schaltkreises 21, dessen Ausgang einem Subtraktionsglied 22 zugeführt wird, das die Differenzspannung Usa zwischen Um und einer mittleren Referenzspannung Umr bildet, wobei Usa in einem Komparatorglied einos Rechnereinheitselementes 20 mit einem vorbestimmten Bezugsschwellenwert vorglichen wird.

Experimentell wurde bestimmt, daß die Geometrie zufriedenstellend ist und Kurzschlüsse in einem Winkel bei einer reduzierten Frequenz F(X) = F/8 vermieden werden, wobei F die Impulsfrequenz bei normalen Arbeitsbedingungen ist, d. h. der Arbeitsbedingungen, die zum Schneiden vor Erreichen des Winkels oder eines Bogens mit geringem Krümmungsradius verwendet'werden. Auch wurde experimentell bestimmt, daß wenigstens acht aufeinanderfolgende Verminderungen durchgeführt werden müssen, um die nominale Frequenz F zur reduzierten Frequenz F/8 zu vermindern, um einen Winkel mit zufriedenstellender Geometrie zu schneiden.

Außerdem wurde experimentell die Relation zwischen dem Krümmungsradius r eines Bogens und die Größe der entsprechend reduzierten Frequenz F(x) oder die Zahl η der elementaren Änderungen bestimmt (und in einem Element 17 des Informationsträgers 16 gespeichert).

Die Verminderung des Einspritzdrucks der Arbeitsflüssigkeit wird vorzugsweise in weniger Schritten als für die Frequenz

verwirklicht, um die Änderung des Einspritzdrucks während der letzten Änderung der Frequenz Null werden zu lassen, wodurch das Risiko eines Kurzschlusses vermindert wird, da der Draht dann eine minimale Biegung aufweist. Dies vermeidet auch am Maximum, daß der Draht bei erneuten Starten verschoben wird (da er nicht mehr aus glattem Material besteht), dies gilt auch währdend der Herstellung des Winkels.

Die Steuerung des Drucks erfolgt über ein Steuerglied 19, das von der Rechnereinheit 14 angesteuert wird und selbst Steuersignale an den Impulsgenerator 30 und an eine Batterie von vier Elcktromagnetventilen 36,37,38,39 abgibt, die parallel zum Bypass der Hochdruckpumpe 35 geschaltet sind, die Arbeitsflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter zum Verteilernetz für die Einspritzdüsen 7,8 und den Arbeitsbehälter liefert.

Ferner ist ein integrierter automatischer Regelkreis vorgesehen, der es ermöglicht, die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Drahtelektrode 1 und Werkstück 2 bezüglich Umr zu steuern. Daher ist die Geschwindigkeit, mit der die Drahtelektrode 1 die Distanz I₀ durchläuft, automatisch vorgegeben.

Fig.4 zeigt die Verminderung der Impulsfrequenz in acht Stufen in einer Phase A, während der keine Relativbewegung zwischen Drahtelektrode 1 und Werkstück 2 vorhanden ist, um einen Winkel zu schneiden. Letzteres geschieht während einer anschließenden Phase B mit der Frequenz F(X) unter Relativbewegung zwischen Drahtelektrode 1 und Werkstück 2. Nach dem Schneiden des Winkels schließt sich eine Phase C an, während der die nominale Arbeitsfrequenz F in ebenfalls 8 Stufen unter Relativbewegung zwischen Drahtelektrode 1 und Werkstück 2 schließlich wieder erreicht wird. Ersichtlich haben die Stufen unterschiedliche Zeitlängen.

Beim Schneiden eines Bogens werden in Abhängigkeit von dessen Krümmungsradius nicht alle acht Stufen benötigt (gestrichelt dargestellt).

Im Falle eines Winkels u ist die Rechnereinheit Vorzugs veise so programmiert, daß I₀ folgendermaßen berechnet wird:

_ Drahtradius R + Spalt g °~ tga/2

(vgl.Fig.2).

Im Falle eines Bogens mit dem Krümmungsradius r ist die Rechnereinheit vorzugsweise derart programmiert, daß I₀ folgendermaßen berechnet wird:

Io = τ r,

wobei τ der im Bogenmaß ausgedrückte Winkel für diesen Bogen ist (vgl. Fig. 3).

Auf diese Weise hängt I₀ nur von der Geometrie und dem Durchmesser des Drahtes und nicht vom Elektrodenmaterial und der Dicke des Werkstücks ab.

Die Bestimmung von I₀ und die Abgabe von Signalen A und B an die Einrichtung 18 zum Bewirken der progressiven Änderungen der Betriebsbedingungen, die zum Zurückkehren zum Arbeitsgleichgewicht dienen, werden durch die Rechnereinheit 14 ohne Intervention eines Programmierers bewirkt. Die Rechnereinheit 14 analysiert die in den Speicher gegebene Bahn (insbesondere zum Folgen dor Entwicklung des Krümmungsradius der Bahn programmiert) und nimmt einfache Rechnungen, wie sie vorstehend beispielhaft aufgeführt sind, vor.

Es ist insbesondere überraschend, daß, wohl die Änderungsstufen für die Betriebsbedingungen keine vorbestimmte Dauer haben, das Herstellen eines Winkels oder Bogens schneller vonstatten geht, als wenn die Änderungen gemäß Stufen mit vorbestimmter Dauer vorgenommen werden. Es ist erfindungsgemäß möglich, einen Winkel von 90° in einem Werkstück von SOmm Stärke in 47 s herzustellen im Gegensatz zu 121 s, die benötigt werden, wenn man die Frequenz alle 7,5s absenkt und dann wieder anhebt (in beiden Fällen ist die gleiche Distanz I₀ vorausgesetzt).

Die Parameteränderungen können um gleichbleibende Größen für jede Änderungsstufe geändert werden, jedoch ist es auch möglich, die Änderungsgrößen von einer Stufe zur anderen zu ändern.

Ein weiterer Vorteil besteht in der Vereinfachung im Hinblick sowohl auf die maschinelle Ausrüstung als auch auf die Programmierung. Es ist nicht mehr notwendig, beispielsweise die Entladungsdistanz entsprechend den

Impulsfrequenzänderungen einzustellen. Die automatische Änderung der Parameter ist sehr einfach. Eine Feststellung der Durchbiegung des Drahtes und der Breite des geschnittenen Spaltes (ein Unterbrechen des Schneides erfordernd) und die Berechnung einer reduzierten Geschwindigkeit entsprechend einer Formel, die den Krümmungsradius, den Spalt und die Durchbiegung miteinander verknüpft, wobei letztere von der Art des Drahtes, der Dicke des Werkstücks, dem Abstand zwischen den Drahtführungen, dem Einspritzdruck, der Arbeitsstromleistung, der mechanischen Spannung des Drahtes etc. abhängig ist, ist nicht mehr notwendig. Ein Unterbrechen der Bearbeitung ist ebensowenig notwendig wie ein spezieller Schaltkreis mit

Sensoren zum Messen der Durchbiegung und des Spaltes. Erfindungsgemäß wird unabhängig vom größten Teil dieser Faktoren gearbeitet, insbesondere auch unabhängig von der Werkstückstärke und der Drahtdurchbiegung. Diese beeinträchtigen nicht die Änderung der Vorschubgeschwindigkeit. Sie machen auch keine Korrektur der gespeicherten Schnittbahn zum Kompensieren von Fehlern bezüglich der Geometrie aufgrund der Durchbiegung notwendig.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in einfacher Weise eine Kombination mit anderen Maßnahme möglich ist, etwa Schutzmaßnahmen, die zum Reduzieren der Betriebsbedingungen etwa bei Vorhandensein eines Drahtbruchrisikos, dienen, wobei die Betriebsbedingungen wieder hergestellt werden, wenn das Drahtbruchrisiko beseitigt ist.

Wenn zwei Krümmungen mit kleinem Krümmungsradius direkt aufeinanderfolgen oder eine Krümmung mit sehr spitzem Winkel folgt, ist es möglich, ein Überlappen der beiden Automatismen zu bewirken, da jeder Automatismus drei leicht voneinander trennbare Phasen A, B und C aufweist, wie vorstehend ausgeführt wurde. Jede der Phasen A und C kann an irgendeiner Stufe entweder unterbrochen oder eingeschaltet werden.

Die Erfindung kann nur dazu verwendet werden, die Betriebsbedingungen derart zu ändern, daß ein Winkel oder ein Bogen unter geeigneten Betriebsbedingungen geschnitten wird, sondern auch eine Bearbeitung anzuhalten oder wiederaufzunehmen etwa im Fall eines freiwilligen Stops oder eines Abfalls der Betriebsbedingungen als Folge des Auftretens eines Bruch- oder Kurzschlußrisikos. Vor allem können auch Kurzschlüsse beim erneuten Anfahren der Bearbeitung verhindert werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern einer Maschine zum elektroerosion Schneiden längs einer vorbestimmten Bahn eines eine Elektrode bildenden Werkstücks (2) mit einer Drahtelektrode (1), wobei die Maschine einen Generator (30) umfaßt, der zwischen die beiden Elektroden (1,2) geschaltet ist und Spannungsimpulse abgibt, sowie eine numerische Steuerung (9,14,16,18) für die Relativbewegungen zwischen dem Werkstück (2) und Drahtführungen (3,4), für die Eigenschaften der durch den Generator (30) abgegebenen Impulse und für den Einspritzdruck einer Arbeitsflüssigkeit in den Elektroerosionsspalt, gekennzeichnet durch

- ein numerisches Steuerelement (19) zum Steuern der Änderung wenigstens eines ersten Arbeitsparameters,

- ein Rechnereinheitselement (20), das zum Bestimmen der Orte der Bahn, an denen eine Änderung des ersten Parameters vorgenommen werden muß, programmiert und zum Abgeben von entsprechenden Signalen an das numerische Steuerelement (19) ausgebildet ist,

- ein Organ (21,22) zum Bestimmen eines zweiten Parameter's, der ein Bild der Zustände, die in dem Elektroerosionsspalt herrschen, liefert und ein Signal an das numerische Steuerelement (19) abgibt, wenn der Wert des zweiten Parameters eine vorbestimmte Schwelle erreicht, wobei dieses Signal eine erneute Änderung des ersten Parameters oder ein Beendigen der Durchführung der Änderung, wenn der erste Parameter einen gewünschten Endwert erreicht oder zu seinem Anfangswert zurückgekehrt ist oder wenn eine vorbestimmte Anzahl von Änderungen des ersten Parameters durchgeführt worden sind, bewirkt, und

- mit dem numerischen Steuerelement (19) verbundene Mittel zum Bewirken einerÄnderung des ersten Parameters um eine vorbestimmte Größe.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das numerische Steuerelement (19) die Änderung der Frequenz der Spannungsimpulse des Generators (30) steuert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das numerische Steuerelement (19) auch die Änderung des Einspritzdrucks der Arbeitsflüssigkeit in den Elektroerosionsspalt steuert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, άαΰ, die Mittel zum Ändern des ersten

Parameters um eine vorbestimmte Größe durch ein mit dem numerischen Steuerelement (19) verbundene Batterie von mehreren Elektromagnetventilen (36,37,38,39) gebildet wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das numerische Steuerelement (19) Änderungen mit konstantem Wert des oder der ersten Parameter bewirkt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Organ (21,22) zum Bestimmen eines zweiten Parameters, der ein Bild der in dem Elektroerosionsspalt herrschenden Zustände liefert, ein Schaltkreis ist, der ein Meßorgan (21) für die Arbeitsspannung Um zwischen dem Werkstück (2) und der Drahtelektrode (1) enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis Mittel (22) zum Bestimmen eines Mittelwertes Um der Arbeitsspannung und dar Differenz Usa zwischen dem Mittelwert Um und einer mittleren Referenzspannung Umr sowie zum Vergleichen des so erhaltenen Wertes von Usa mit einem vorbestimmten Bezugsschwellenwert umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis Mittel zum Integrieren des Wertes von Usa während einer vorbestimmten Dauer umfaßt.

9. Verfahren zum Steuern einer Maschine zum elektroerosiven Schneiden mit einer Drahtelektrode und längs einer vorbestimmten Bahn unter Variieren wenigstens eines ersten Arbeitsparameters V bis zu einem vorbestimmten Endwert V, wenn die Drahtelektrode die Spitze eines Winkels oder einen Bogen erreicht, wonach der Wert V auf seinen Anfangswert V am Ende des Schneidens des Winkels oder Bogens zurückgebracht wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Berechnung von Stellen der Bahn, wo die Veränderungen erfolgen müssen,

- Anhalten der Relativbewegung zwischen der Drahtelektrode und dem zu bearbeitenden Stück, wenn der Draht eine dieser Stellen erreicht,

- kontinuierliche Bestimmung eines zweiten Parameters, der ein Bild von Bedingungen, die in dem Arbeitsspalt herrschen, liefert und, wenn der Wert des zweiten Parameters einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht, Änderung des Wertes V des wenigstens einen ersten Parameters um eine vorbestimmte Größe Q, wobei diese Änderung erneut den zweiten Parameter ändert,

- erneute Änderung des oder der ersten Parameter, wenn der Wert des zweiten Parameters erneut den vorbestimmten Schwellenwert errreicht, wobei diese Änderung in Stufen durchgeführt wird, bis der gewünschte Endwert V erreicht oder bis eine vorbestinrnte Zahl von stufenweisen

Änderungen vorgenommerfworden ist,

- Wiederaufnahme der Relativbewegung zwischen Drahtelektrode und Werkstück, wobei die Relativbewegung durch den von dem oder den ersten Parameter(n) erreichten Wert V bestimmt ist,

- Änderung des Wertes des oder der ersten Parameter in aufeinanderfolgenden Stufen im

umgekehrten Sinne, wenn der Draht die nächste, gemäß dem ersten Schritt vorbestimmte Stelle erreicht, wobei die Dauer dieser Stufen wie vorher durch kontinuierlichen Vergleich mit einem Bezugssc.hwellenwert eines zweiten Parameters bestimmt wird, der ein Bild der in dem Arbeitsspalt herrschenden Bedingungen liefert, bis jeder erste Parameter seinen Anfangswert V erreicht hat oder bis eine vorbestimmte Anzahl von Änderungsstufen durchgeführt worden ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Inkremente und Dekremente, die

bezüglich jedes ersten Parameters angewendet werden, gleich sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Schwellenwert, der durch den zweiten Parameter am Ende jeder Stufe erreicht wird, sein Wert für ein Schneiden längs einer geraden Linie ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Parameter, die variiert werden, die Frequenz der Impulse und der Einspritzdruck von Arbeitsflüssigkeit in den Arbeitsspalt sind.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß kontinuierlich die Arbeitsspannung,

die zwischen dem zu bearbeitenden Stück und der Drahtelektrode herrscht, gemessen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert Um der Arbeitsspannung bestimmt, die Difforenz Lisa zur mittleren Referenzspannung Umr berechnet und der so erhaltene Wert für Usa mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des

Berechnens eine arithmetische Operation umfaßt, die darin besteht, die Distanz I₀, die durchfahren wird, indem jeder erste Parameter auf seinem Endwert V gehalten wird, gemäß der Gleichung