DE1294795B

DE1294795B - Verfahren und Vorrichtung zur selbsttaetigen Regelung des Elektrodenvorschubes bei der Funkenerosion

Info

Publication number: DE1294795B
Application number: DEM46050A
Authority: DE
Inventors: Matulaitis Victor Edward
Original assignee: Ingersoll Milling Machine Co
Current assignee: Ingersoll Milling Machine Co
Priority date: 1959-07-27
Filing date: 1960-07-26
Publication date: 1969-05-08
Also published as: GB962635A; DE1298853B; CH396250A; NL254242A; GB962636A; US3035149A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur nahe an dem Werkstück befindet. Da der Wechsel selbsttätigen Regelung des Elektrodenvorschubes bei in der durchschnittlichen Bogenspannung unter dieder Funkenerosion nach einem elektrischen Kennwert sen Umständen im allgemeinen nicht groß ist, wird des Entladekreises sowie auf eine Vorrichtung zur die Elektrode nicht mit der Höchstgeschwindigkeit Durchführung des Verfahrens. 5 zurückgezogen, so daß der Lichtbogen für eine be-

Bei bekannten Verfahren zur Funkenerosion sind trächtliche Zeit bestehenbleibt, bis die Elektrode auf zur Erzeugung von pulsierender elektrischer Entla- einen größeren Abstand vom Werkstück gebracht dungsenergie am Bearbeitungsspalt ein an den Spalt ist.

angeschlossener Kondensator, eine Gleichstrom- Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe

quelle, deren Ausgangsspannung größer als die mitt- io gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur lere Spannung am Spalt und größer als die höchste selbsttätigen Regelung des Elektrodenvorschubes bei Augenblicksspannung an dem Spalt ist, und ein der Funkenerosion zu schaffen, bei dem ein als Schalter zur intermittierenden Verbindung der Quelle Fehlfunktion zwischen Elektrode und Werkstück aufmit dem Kondensator vorgesehen. Der Schalter ar- tretender Lichtbogen mit Sicherheit erkannt und mit beitet abwechselnd als Verbindung geringer und hoher 15 großer Geschwindigkeit gelöscht wird. Impedanz zwischen der Stromquelle und dem Kon- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

densator. gelöst, daß die Elektrodenstellung in Abhängigkeit

Die im allgemeinen bei Anlagen dieser Art ver- von der Wiederholungsfrequenz der Entladungen gewendete Vorschubregelung besitzt normalerweise ein regelt wird, d. h., daß die Wiederholungsfrequenz der Meßglied, welches erfaßt, ob und in welchem Ausmaß 20 Entladungen im Entladekreis fortlaufend gemessen die Spaltverhältnisse von dem gewählten Optimum und in eine Stellgröße für den Elektrodenvorschub abweichen. Außerdem ist ein Stellgleid, beispielsweise umgewandelt wird........

ein Servormotor, zur mechanischen Bewegung der Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist da-

Elektrode in bezug auf das Werkstück und gegebe- durch gegeben, daß aus dem Entladekreis Meßimnenfalls ein von dem Meßglied angesteuerter Ver- 25 pulse beliebiger Form abgeleitet werden, daß diese stärker für das Stellglied vorgesehen. Es ist bekannt, Meßimpulse in an; sich bekannter Weise (in eine das Meßglied so anzuordnen, daß es auf die mittlere frequenzgleiche Folge von einander gleichen, ciefinier-Spannung an dem Bearbeitungsspalt anspricht, wobei ten Impulsen umgeformt werden, aus denen durch vorausgesetzt wird, daß sich die mittlere Spannung Summierung ein frequenzproportionaler Ist-Spanam Spalt mit der Größe des Bearbeitungsspaltes 30 nungswert gewonnen und mit einem eine Soll-Freändert. quenz darstellenden Soll-Spannungswert verglichen

Gelegentlich wird bei der Funkenerosion festgestellt, wird, so daß sich ein Stellwert nach Größe und Richdaß beim Vorliegen ungewöhnlicher und schädlicher tung der Abweichung zwischen Ist- und Soll-Wert Spaltbedingungen (die im allgemeinen durch die der Vergleichsspannung ergibt, der, gegebenenfalls Anhäufung von Abtragspartikeln in bestimmten 35 nach Verstärkung, den Elektrodenvorschub steuert. Flächen oder Taschen des Funkenspaltes verursacht In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Er-

werden) die Anlage eine Fehlfunktion ausführt, die findung ist der Regelkreis so ausgebildet, daß er bei als Lichtbogenbildung oder Einbrennen bekannt ist. Auftreten eines Gleichstrom-Lichtbogens im Ero-Diese Lichtbogenbildung wird durch die Neigung der sionsspalt, d. h. einer gegen Null gehenden WiederEntladungen, innerhalb einer verhältnismäßig kleinen 40 holungsfrequenz der Entladungen, die Elektrode mit örtlich begrenzten Fläche zu bleiben, gekennzeichnet. dem Werkstück durch Aufsetzen kurzschließt und Es ist ferner beobachtet worden, daß während der dadurch den Lichtbogen löscht. Dauer des Lichtbogens der Betrieb der Anlage sich Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei Kurzschluß

insofern ändert, als die getrennten einzelnen Licht- . zwischen Elektrode und Werkstück der Entladekreis bogen öder Funken zu einem vorwiegend stationären 45 eine Resonanzfrequenz besitzt, die ein Vielfaches der Lichtbogen werden. Oszillographische Beobachtungen Speisefrequenz beträgt, wodurch in dem Regelkreis der elektrischen Bedingungen im Bearbeitungsspalt eine Stellgröße erzeugt wird, die die Elektrode vom unter diesen Umständen haben eine im wesentlichen Werkstück zurückzieht.

konstante Spaltspannung, normalerweise in der ■ Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachGrößenordnung von 4 bis 15 Volt, in Abhängigkeit 50 folgend an Hand der Zeichnung beschrieben, von dem Material der Elektrode und des Werkstückes Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer

und den Spaltbedingungen gezeigt. Die durchschnitt- Funkenerosionsanlage unter Anwendung der Grundliche Spaltspannung wird im normalen Betrieb im Sätze der Erfindung;

allgemeinen auf einen Wert von etwa 18 Volt und F i g. 2 bis 5 sind graphische Darstellungen der

mehr eingestellt. . . 55 Spannung, abhängig von der Zeit in den Stromkreisen

Bei bekannten Anlagen wird die Stellung der nach F i g. 1.

Elektrode durch ein Vorschubregelgerät gesteuert, Im allgemeinen besteht die in F i g. 1 gezeigte

das auf die Durchschnittsspannung am Spalt an- Funkenerosionsanlage aus einer in der Nähe des spricht. In einigen Fällen kann die Spannungsän- Werkstückes 12 gelagerten beweglichen Elektrode 10, derung, die bei einer Lichtbogenbildung auftritt, sehr 60 die gegen das Werkstück, beispielsweise durch eine gering sein, so daß eine solche Anlage diese Bedin- Zahnstangen- und Ritzelanordnung 13, bewegt wergungen nicht erfassen und beseitigen würde. Wenn den kann, wobei das Ritzel von einem Stellglied, beidie Maschine eine ausreichende Empfindlichkeit auf- spielsweise einem Servomotor 16, angetrieben wird, weist, um die Verminderung der Spannung bei Licht- Beim Auftreten der Erosions ändert sich der Ab-

bogenbildung festzustellen, dann zieht die Servoein- 65 stand zwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück richtung die Elektrode von dem Werkstück zurück, 12, wodurch schlechtere als die optimalen Bedinda eine Verminderung in der durchschnittlichen gungen im Spalt hervorgerufen werden. Demgemäß Bogenspannung anzeigt, daß die Elektrode sich zu ist es erforderlich, die Lage der Elektrode 10 in bezug

auf das Werkstück 12 einzustellen, um Veränderungen des Spaltes auszugleichen und die Beziehung zwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück 12 ununterbrochen auf den optimalen Wert einzustellen. Die Elemente des Regelkreises der F i g. 1 bestehen aus einem Meßglied, z. B. einem Transformator 28, einem Regler, der das Vorhandensein, die Richtung und die Größe einer Abweichung von den optimalen Spaltbedingungen erfaßt, und einem Stellglied, z. B. einer Servoanlage einschließlich des Servomotors 16, das auf den Regler anspricht, um die Lage der Elektrode 10 zum Werkstück 12 zu korrigieren und einzustellen.

Wie im folgenden näher erläutert, können Bedingungen auftreten, bei denen der Spalt gelegentlich nicht zündet, so daß die während einer bestimmten Zeit zwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück 12 stattfindenden Entladungen weniger zahlreich sind als die Schaltfrequenz des Schalters 24 während derselben Zeit. Im Interesse der maximalen Geschwindigkeit, Wirksamkeit und Qualität der Bearbeitung des Werkstückes ist es wünschenswert, daß die Wiederholungsfrequenz der Entladungen möglichst groß ist (beispielsweise in der Größenordnung von 20 kHz), daß die Entladung nach jeder Schwingung völlig ausgelöscht wird und daß die Auslöschung in der kürzestmöglichen Zeit geschieht. Eine Abweichung von den günstigsten Bearbeitungsbedingungen zeigt sich bei einer festgesetzten Schaltfrequenz des Schalters 24 in einer abweichenden Wiederholungsfrequenz der Entladungen.

Der bevorzugte Regelkreis erzeugt in Abhängigkeit von der Wiederholungsfrequenz der Entladungen ein Gleichstromsignal, welches sich in seiner Polarität gemäß der Richtung der Abweichung der Entladefrequenz vom Optimum und in seiner Amplitude gemäß der Größe der Abweichung der Endladefrequenz von einer vorgewählten Frequenz verändert, jedoch auf Veränderungen der augenblicklichen Lichtbogenspannung oder des Bogenstromes nicht merklich anspricht.

Ein Anstieg in der Frequenz wird durch eine Vergrößerung des Spaltes zwischen der Elektrode und dem Werkstück korrigiert, ein Absinken in der Frequenz dagegen durch eine Verminderung des Spaltes.

Die Grundsätze der Erfindung sind allgemein auf elektroerosive Maschinen mit pulsierendem Ladungsübergang anwendbar. Sie können zur Vorschubregelung sowohl einer schwingenden wie einer nicht schwingenden Elektrode benutzt werden.

Obwohl der gezeigte Regelkreis vorteilhaft in Verbindung mit einem Speisegerät der dargestellten Art arbeitet, kann er auch in elektrischen Funkenerosionsanlagen mit anderen Speisegeräten verwendet werden, da allgemein bei Funkenerosionsanlagen die Entladung sich ständig wiederholt und der entsprechende Wechsel im Strom des Entladekreises durch das Meßglied wahrgenommen wird.

In F i g. 1 besteht das Meßglied aus einem Transformator 28, dessen Primärwicklung 54 mit dem Spalt 10,12 in Reihe geschaltet ist und dessen Sekundärwicklung 100 über Leiter 102 und 106 an einen Pulsumformer mit Amplitudenbegrenzung, bestehend aus dem Widerstand 108, dem Leiter 110, der Spannungsquelle 112 und den Gleichrichtern 30 und 32, angeschlossen ist.

Dieser Pulsumformer erzeugt einen Ausgangsimpuls in Abhängigkeit von jedem Stromimpuls durch die Primärwicklung 54 des Transformators 28. Diese Ausgangsimpulse werden durch ein i?C-Glied 34 integriert und einem Soll-Wert-Vergleicher 36 zugeführt. Der Verbindungspunkt 118 des Widerstandes 114 und des Kondensators 116 wird an die Verbindung der negativen Klemme einer Gleichstromquelle 120 und einer Klemme eines Potentiometers 122 angeschlossen. Die positive Klemme der Quelle 120 ist

ίο mit der anderen Klemme des Potentiometers 122 verbunden. Der Schleifer des Potentiometers 122 ist über einen Leiter 38 mit dem Servoverstärker 40 verbunden, während der Leiter 102 als andere Eingangsleitung zu dem Verstärker dient. Der Servoverstärker 40 wird von einer Spannungsquelle 124 versorgt, und seine Ausgangsleitungen 126 und 128 werden an den Servomotor 16 angeschlossen, um die Tätigkeit dieses Motors zu steuern.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die

ao Primärwicklung 54 des Transformators 28 lediglich ein gerader Abschnitt des Leiters, welcher den Punkt 62 mit dem Werkstück 12 verbindet, und daher nur eine eingängige Wicklung. Die Sekundärwicklung ist aus 50 Windungen aus verhältnismäßig dünnem Draht gebildet. Die Spannungsquelle 112, deren positive Anschlußklemme mit dem Leiter 102 verbunden ist und deren negative Anschlußklemme mit der Diode 30 verbunden ist, hat eine Spannung von 2 Volt.

Die Gleichrichter 30 und 32 sind Silizium- oder Germaniumdioden. Der Widerstand 108 soll einen Kurzschluß der Sekundärwicklung des Transformators verhindern und hat einen Wert von 1000 Ohm. Der Widerstand 114 und der Kondensator 116 werden so gewählt, daß sie eine Zeitkonstante haben, die ausreicht, um Impulse über 10 Hz zu integrieren. Da das zwischen dem Punkt 118 und dem Leiter 102 erscheinende Ausgangssignal in der dargestellten Ausführungsform zwischen 0 und 1,5 Volt schwankt, wird die Batterie 120 so gewählt, daß sie eine Spannung von etwa dieser Größe liefert. Der Servoverstärker 40 und der Servomotor 16 können von beliebiger Art sein; bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Zweiphasenmotor verwendet.
Alle angegebenen Parameter und Größen dienen lediglich zur Erläuterung und sind nur angegeben, um eine Untersuchung zu erleichtern. Der Stromkreis ist nicht kritisch, und es können verschiedene Änderungen sowohl in der Größe der Elemente als auch in der Zahl und in den Verbindungen der Elemente vorgenommen werden, ohne von den Grundsätzen der Erfindung abzuweichen.

Der Grundgedanke des Vorschubregelgerätes besteht darin, ein Ausgangssignal zu erzeugen, das sich mit der Entladungsfolgefrequenz ändert. Es könnte zur Erzeugung des Fehlersignals beispielsweise eine Meßvorrichtung vorgesehen werden, die die physikalischen Vorgänge in der Zeiteinheit zählt.

Die Eigenart und der Betrieb des Regelkreises nach F i g. 1 wird am besten bei Betrachtung der graphischen Darstellung der Beziehung zwischen Spannung und Zeit an den verschiedenen Punkten des Stromkreises, die in den F i g. 2 bis 5 gezeigt sind, verständlich. In diesen Figuren stellt die Kurve 10 α der F i g. 2 die Spannung zwischen der Elektrode 10 und dem geerdeten Werkstück 12, die Kurve 62 α in F i g. 3 stellt die Spannung zwischen dem Punkt 62 und Erde dar, die Kurve 106 α und die Kurve 106 b der F i g. 4 zeigen die Spannung zwi-

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sehen den Leitern 106 und 102, und die Kurve 110 α nismäßig niedrig ist, dann hat die Spannung zwischen der F i g. 5 zeigt die Spannung zwischen den Leitern dem Leiter 106 und dem Leiter 102 eine geringere Am-110 und 102. plitude, was beispielsweise durch die punktierte Kurve

Zum Zeitpunkt t_± (Punkt b in F i g. 2) ist die Span- 106 b in F i g. 4 dargestellt wird, die den Sinusabnung am Erosionsspalt ausreichend, um bei einer ge- 5 schnitt s-p-t-r einschließt. Die Zeitspanne von t_a gebenen Spaltlänge den Spalt zu ionisieren, so daß ein bis t_b wird hauptsächlich durch den Wert der InStrom zu fließen beginnt. Während die Spannung duktivität der Wicklung 54 und durch den Kondenzwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück 12 sator 60 bestimmt und ist unabhängig von der Größe unvermittelt abnimmt (weniger negativ wird) und den der Ladung des Kondensators 60 zu der Zeit t_v zu Wert der Funkenspannung im Augenblick der Entla- io der die Entladung beginnt, im wesentlichen konstant, dung annimmt, wird der Zeitabstand, während des- wie durch die Kurvenabschnitte s-p und o-p in sen dieser Abfall stattfindet, nämlich der Zeitab- F i g. 4 dargestellt. Da die Zeitspanne t_t bis t_a verstand J₁ bis t_a in den F i g. 2 bis 5, im Interesse der nachlässigbar gering ist, ist die gesamte Zeit Z₁ bis t_b Klarheit vergrößert gezeigt. In der praktischen Aus- im wesentlichen konstant, was durch die Kurvenführungsform der Erfindung betrug der Zeitab- 15 abschnitte u-s-p und u-o-p in F i g. 4 dargestellt ist. stand t_t bis t_a weniger als eine Mikrosekunde. Die Spannung zwischen den Leitern 106 und 102

Während dieser kurzen Zeitspanne findet kein (F i g. 4) wird dem Pulsumformer 112, 30, 32 und meßbarer Wechsel in der Ladung des Kondensators 108 (Fig. 1) zugeführt. Bei einer Spannung der 60 statt, und demgemäß steigt während dieser Zeit- Quelle 112 von 2 Volt werden durch die Dioden 30 spanne die Spannung zwischen der unteren Klemme ao bzw. 32 die negativen Halbwellen der Spannung zwides Kondensators (Punkt 62) und Erde ins Positive sehen den Leitern 110 und 102 auf 2 Volt begrenzt an, was zwischen den Punkten / bis g der Kurve 62 α und ihre positiven Halbwellen unterdrückt. Die entin F i g. 3 dargestellt ist. Die höchste Amplitude die- stehende Spannung ist in der Kurve 110 α der F i g. 5 ser Spannung im Punkt g ist numerisch gleich der dargestellt. Bei jeder Entladung wird ein Signal in Differenz zwischen der Spannung an dem Konden- 25 Form eines negativen Impulses erzeugt. Da die Spansator 60 zu der Zeit t_v zu der der Funkenübergang nung der Spannungsquelle 112 sehr niedrig ist im einsetzte, und der Funkenspannung. Die Spannung Vergleich zu den Spitzenwerten der Spannungen zwizwischen dem Punkt 62 und Erde ist natürlich gleich sehen den Leitern 106 und 102 (die sich in der der Spannung an der Primärwicklung 54 des Trans- Größenordnung zwischen 50 und 300 Volt bewegen formators 28 plus der Spannung an der verteilten 30 können), ist das Produkt aus Spannung mal Zeit des Induktivität und dem verteilten Widerstand der Signals (d. h. seine Fläche in F i g. 5) im wesentlichen Leitung. konstant, unabhängig von der Größe der Ladung

Zu der Zeit t_a beginnt sich der Kondensator 60 des Kondensators 60 in dem Augenblick, da die zu entladen. Wenn der Entladestromkreis keine In- Ladung stattfindet. Das heißt: der Regelkreis spricht duktivität enthielte, würde sich der Kondensator 60 35 allein auf das bloße Vorhandensein einer Entladung in der bekannten expotentiellen Art entladen, bei- im Erosionsspalt an, unabhängig von deren Form, spielsweise entlang den Wegeng bis h, die in Fig.3 Die aufeinanderfolgenden Spannungsimpulse oder strichpunktiert dargestellt sind. Wenn der Entlade- Signale werden durch das i?C-Glied 114,116 intestromkreis eine erhebliche Induktivität mit einem ver- griert zu einer mittleren Gleichspannung, deren nachlässigbaren Widerstand enthielte, würde die 40 Größe sich gemäß der Frequenz der Funkenentla-Spannung zwischen dem Punkt 62 und Erde sinus- düngen ändert, jedoch im wesentlichen von der förmig oszillieren, beispielsweise entlang der in Spannung am Kondensator 60 bei Beginn der Ent-F i g. 3 mit g-j-k bezeichneten strichpunktierten Linie. ladung unabhängig ist.

Im eigentlichen Betrieb nähert sich jedoch der wirk- Diese mittlere Gleichspannung zwischen dem

liehe Entladeweg einer stark gedämpften Sinuslinie, 45 Punkt 118 und dem Leiter 102 wird mit der SoIlwie in F i g. 3 durch die feste mit g-l-m-n bezeich- spannung verglichen in einem Kreise, der Spannungsnete Kurve dargestellt, obwohl die Induktivität der quelle 120 und das Potentiometer 122 umfaßt. Die Primärwicklung des Transformators 28 beträchtlich an dem unteren Abschnitt des Potentiometers 122, ist und gegenüber den Widerständen des Stromkreises d. h. zwischen dem Punkt 118 und dem Leiter 38 und des Erosionsspaltes vorherrscht. 5° erscheinende Spannung ist der zwischen dem Punkt

Vorzugsweise ist die Sekundärwicklung 100 des 118 und dem Leiter 102 durch das Meßglied erzeug-Transformators eng mit der Primärwicklung 54 ge- ten Spannung in der Polarität entgegengesetzt. Demkoppelt. Infolgedessen ändert sich die Spannung zwi- gemäß schwankt die Spannung zwischen dem Leiter sehen den Leitern 106 und 102 in der F i g. 1 direkt 38 und dem Leiter 102 in ihrer Größe mit der Größe proportional mit der Spannung zwischen dem Punkt 55 der Abweichung der jeweiligen Entladefrequenz von 62 und Erde, was durch die Kurven 106 α und 106 b einer vorbestimmten Entladefrequenz und ändert sich der F i g. 4 dargestellt ist, also auch entsprechend der in der Polarität mit der Richtung der Abweichung Spannung an dem Kondensator 60. Wenn beispiels- der jeweiligen Entladefrequenz von einer vorbeweise die Spannung an dem Kondensator 60 in dem stimmten Frequenz. Diese Spannung wird auf eine Augenblick t_v in dem die Entladung beginnt, hoch 60 proportionale und umkehrbare Servoeinrichtung in ist, dann verändert sich die Spannung zwischen den Form des Verstärkers 40 und des Motors 16 über-Leitern 106 und 102 nach der fest ausgezogenen tragen.

Kurve 106α der Fig. 4, wobei sie während der Dadurch wird die Spaltbreite bei Erhöhung bzw.

Übergangszeit ^₁ bis t_a auf einen hohen negativen Verminderung der Entladefrequenz gegenüber einer Wert ansteigt und dann einer Sinuslinie o~p-q-r folgt, 65 vorbestimmten Frequenz erhöht bzw. verringert. Die wobei sie die Nullinie zu einer Zeitf₆ Punkt ρ kreuzt. Anzeige, daß die Entladefrequenz auf 0 abgefallen Wenn die Spannung an dem Kondensator 60 zu der ist, bewirkt, daß die Elektrode auf das Werkstück Zeit t_v zu welcher die Entnladung beginnt, verhält- zu vorgeschoben wird, und zwar mit der höchsten

Geschwindigkeit. Dieser Vorschub setzt sich fort, bis die Elektrode das Werkstück berührt und einen Kurzschluß herstellt.

In der dargestellten Anordnung sind die Werte des Kondensators 60 und der Entladeinduktivität einschließlich der Induktivität der Primärwicklung 54 so gewählt, daß bei unmittelbarem Kontakt der Elektrode 10 mit dem Werkstück 12 die Resonanzfrequenz des Entladekreises vorzugsweise im wesentlichen gleich der Frequenz der Stromzufuhr, insbesondere des Impulsgenerators 70 oder ein ganzes Vielfaches dieser Frequenz ist. Dieser Resonanzkreis wird durch die Übertragung der Impulse erregt und schwingt bei seiner Resonanzfrequenz. In der bevorzugten Anordnung verdoppelt sich im wesentlichen die Zeitdauer der Zeitspanne t_a bis t_b der F i g. 2 bis 5 in Abhängigkeit von dieser Bedingung. Dies tritt ein, da bei der Kurzschlußbedingung die Unterbrechungen in den Kurven der F i g. 2 bis 5, beispielsweise b-c, f-g und u-o, nicht vorhanden sind, ao Die Spannungen werden zu einfachen Sinuskurven, wie beispielsweise die Kurven x-g-l in F i g. 3 und y-o-p in Fig.4, wodurch sich die Ausgangsspannung zwischen den Leitern 110 und 102, wie durch die punktierte Kurve in F i g. 5 dargestellt, bei nahe- »5 zu unveränderter Amplitude in ihrer Zeitdauer praktisch verdoppelt. Dies bewirkt eine wesentliche Erhöhung der mittleren Gleichspannung zwischen dem Punkt 118 und dem Leiter 102. Das hierdurch erzeugte Signal zeigt an, daß ein zu enger Spalt vorhanden ist und führt dazu, daß die Elektrode von dem Werkstück zurückgezogen wird, und zwar mit höchster Geschwindigkeit.

In der beschriebenen Ausführungsform fanden die Entladungen unter bestimmten normalen Umständen, beispielsweise bei einer Frequenz von 19500Hz, statt, wobei der Impulsgenerator auf 20 000 Hz eingestellt war. Bei einer Einstellung der Anlage betrug die Spannung an dem Kondensator 116 bei 19 500 Hz 0,97 Volt, bei einem Anstieg der Entladefrequenz auf 20 kHz 1 Volt und bei einem Absinken der Entladefrequenz auf 19 kHz 0,95 Volt. Somit war die Abhängigkeit der Spannungsamplitude von der Entladefrequenz im normalen Betrieb linear. Jedoch erzeugten die durch einen Kurzschluß der Elektrode und des Werkstückes hervorgebrachten sinusförmigen Schwingungen von 20 kHz eine Gleichspannung von etwa 1,9 Volt, die wiederum ein sehr starkes Signal erzeugte, daß die Elektrode zurückgezogen werden sollte.

Wenn aus irgendeinem Grund die Bedingung der Lichtbogenbildung bei der Zurückziehung der Elektrode wiederhergestellt wird, dann wiederholt sich der beschriebene Vorgang.

Die Bedingung einer Lichtbogenbildung tritt am leichtesten dann auf, wenn mit geringen Spaltweiten gearbeitet wird. Wenn der Bearbeitungsspalt beim Auftreten des Lichtbogens beispielsweise 0,025 mm beträgt, dann braucht die Elektrode nur so weit vorgeschoben zu werden, daß ein Kurzschluß erzeugt und dadurch der Lichtbogen ausgelöscht wird, um so eine Kühlung des Werkstückes einzuleiten. Somit ist die Entfernung, um die die Elektrode zur Auslöschung des Lichtbogens vorwärts geschoben werden muß, im Vergleich zu der Entfernung, um die eine Elektrode zur Auslöschung des Lichtbogens zurückgezogen werden muß, sehr klein. Ferner findet der Vorschub bei Höchstgeschwindigkeit statt, so daß die Gesamtdauer des Lichtbogens nur sehr gering ist und die Möglichkeit einer Beschädigung des Werkstückes vermindert wird.

Es ist ferner ersichtlich, daß der Vorschub der Elektrode in Richtung auf das Werkstück zu in Abhängigkeit von einer Lichtbogenbildung und die Zurückziehung eine Pumpwirkung erzeugt, die das Kühlmittel und die angehäuften Abtragspartikelchen aus dem Bearbeitungsbereich entfernt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur selbsttätigen Regelung des Elektrodenvorschubes bei der Funkenerosion nach einem elektrischen Kennwert des Entladekreises, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederholungsfrequenz der Entladungen im Entladekreis fortlaufend gemessen (54, 28,100, 102,106 usw.) und in einen Stellwert für den Elektrodenvorschub (16,13) umgewandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Entladekreis Meßimpulse beliebiger Form abgeleitet (54, 28,100) werden, daß diese Meßimpulse in an sich bekannter Weise in eine frequenzgleiche Folge von einander gleichen, definierten Impulsen umgeformt (112,30,32) werden, aus denen durch Summierung (114,116) ein frequenzproportionaler Ist-Spannungswert gewonnen und mit einem eine Soll-Frequenz darstellenden Soll-Spannungswert verglichen (120,122) wird, so daß sich ein Stellwert nach Größe und Richtung der Abweichung zwischen Ist- und Soll-Wert der Vergleichsspannung ergibt, der, gegebenenfalls nach Verstärkung (124,40), den Elektrodenvorschub (16,13) steuert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis (54, 28,100, 102,106 usw.) bei Auftreten eines Gleichstrom-Lichtbogens im Erosionsspalt, d. h. einer gegen Null gehenden Wiederholungsfrequenz der Entladungen, die Elektrode (10) mit dem Werkstück (12) durch Aufsetzen kurzschließt und dadurch den Lichtbogen löscht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei Kurzschluß zwischen Elektrode (10) und Werkstück (12) im Entladekreis eine Resonanzschwingung der Eigenfrequenz des Kreises, die ein Vielfaches der Speisefrequenz beträgt, ausbildet, wodurch in dem Regelkreis (54 usw.) eine Stellgröße erzeugt wird, die die Elektrode (10) vom Werkstück (12) zurückzieht.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Wiederholungsfrequenz der Entladungen im Entladekreis über einen Transformator (54, 28,100) erfolgt, dessen Primärwicklung (54) im Entladekreis angeordnet ist und dessen Sekundärwicklung (100) den Ist-Wert-Eingang des Regelkreises für den Elektrodenvorschub bildet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (100) des Transformators (54,28,100) an eine bekannte Amplitudenbegrenzerstufe, bestehend aus zwei antiparallelen Dioden (30,32), von denen die erste (30) mit einer in Sperrichtung gepolten

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Gleichspannungsquelle (112) in Reihe liegt, angeschlossen ist, um die von der Sekundärwicklung abgegebenen Impulse in einander gleiche, definierte Impulse umzuformen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Summierung der definierten Impulse ein ÄC-Glied (114,116) der Antiparallelschaltung der Dioden (30, 32) nachgeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Anspruches

bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der der Entladefrequenz proportionale Gleichstrom-Ist-Wert einem Regler zugeführt und mit einem veränderbaren Soll-Wert verglichen wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler als Servoverstärker (40) ausgebildet ist, mit dem ein mit der Elektrode (10) mechanisch verbundenes Stellglied, vorzugsweise ein Servomotor (16), elektrisch verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen