DE1790146B2 - Verfahren zur Konstanthaltung des Arbeltsspaltes in einer elektrolytischen Bearbeitungsvorrichtung - Google Patents

Description

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5 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Elektrolytdurchflußmenge als Regelwert für die Vorschubgeschwindigkeit der Bearbeitungselektrode geienüber dem Werkstück die Betriebsspannung mit Hilfe eines zusätzlichen Regelkreises konstant gehalten wird (F i g. 7).

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Konstanthaltung des Arbeitsspaltes unter Regelung der Betriebsparameter - Strom Spannung und Vorschubgeschwind.gkeit - .n einer elcktrolytischen Bearbeitungsvorrichtung.

In einer elektrolytischen Bearbeitungsvorr.chtung wird eine Bearbeitungselektrode einem anodisch geschalteten Werkstück unter Aufrechterhaltung eines geringen Arbeitsspaltes in einem flüss.gen Elektrolyten angenähert. Durch das zwischen der Bearbeitungselektrode und dem Werkstuck angelegte elektrische Potential wird der durch den Arbeitsspalt strömende Elektrolyt elektrolyt und dabei in dem Werkstück eine Ausnehmung oder Bohrung vor. vorgegebener Form gebildet. Dabei muß die Breite des

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leiteten Elektrolyten verwendet wird, während ein weiterer dieser Betriebsparameter auf einen vorgegebenen konstanten Wert geregelt wird.

Da bei elektrolyiischen Bearbeitungsvorrichtungen der Elektrolyt durch die Bearbeitungselektrode zugeführt wird, ergibt sich die Möglichkeit, durch Messung der Durchflußmenge des Elektrolyten einen Sollwert abzuleiten, welcher zur Regelung des Betriebsstroms, der Betriebsspannung oder der Vorschubgeschwindigkeit der Bearbeitungselektrode verwendet werden kann. Die Menge des aus der Bearbeitungsele'itrode ausströmenden Elektrolyten hängt von der Größe des Bearbeitungsspaltes ab, so daß in der Tat diese Größe als Sollwert verwendet werden kann. Bei Verwendung eines derartigen Sollwertes kann naturgemäß auf die Bestimmung des spezifischen Widerstandes des Elektrolyten verzichtet werden, so daß die im Zusammenhang mit der Bestimmung dieser Größe auftretenden Schwierigkeiten nicht auftreten können. Da jedoch bei einer elektrolytischen Bearbeitungsvorrichtung im wesentlichen drei Betriebsparameter maßgeblich sind, muß ein weiterer dieser Betriebsparameter unter Verwendung einer geeigneten Steuereinrichtung auf einem konstanten Wert geregelt werden.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigt

Fig. 1 ein elektrisches Schaltungsdiagramm einer elektrolytischen Bearbeitungsvorrichtung mit einigen Schnittdarstellungen,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten Strömungsmeßgerätes,

F i g. 3 ein Kennlinienfeld der nach F i g. 1 benutzten Stromquelle,

Fig. ' ein elektrisches Schaltungsdiagramm einer anderen elektrolytischen Bearbeitungsvorrichtung mit einigen Schnittdarstellungen,

F i g. 5 ein Kennlinienfeld der nach F i g. 4 benutzten Stromquelle,

F i g. 6 und 7 schematische Ansichten von zwei weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäß benutzten Bearbeitungsvorrichtung und

F i g. 8 eine perspektivische Ansicht einer Turbinenschaufel, die erfindungsgemäß bearbeitet wurde.

Der flüssige Elektrolyt strömt durch eine Bearbeitungselektrode in den Arbeitsspalt mit einer Durchflußmerge Q, welche sowohl vom Druck P, unter dem der Elektrolyt dem Arbeitsspalt zugeführt wird, als auch von der Größe des Arbeitsspaltes g abhängt. Die Durchflußinenge Q kann durch die Gleichung

= f(g,P)

ausgedrückt werden.

Aus der obigen Gleichung (2) ist zu ersehen, daß eine Veränderung des Arbeitsspaltes g entsprechende Veränderungen der Durchflußmenge Q bzw. des hydraulischen Druckes P verursacht. Wenn der Arbeitsspalt g auf der vorbestimmten konstanten Größe gehalten wird, dann werden die Durchflußmenge Q und der hydraulische Druck P konstant gehalten und umgekehrt.

Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß ein ausgewählter Bearbeitungsparameter, welcher den Arbeitsspalt zwischen einem Werkstück und der Bearbeitungselektrode bestimmt — d.h. die an den Arbeitsspalt angelegte Bearbeitungsspannung, der über den Arbeitsspalt fließende Bearbeitungsstrom (bzw. die dadurch bedingte Stromdichte) oder die Vorschubgeschwindigkeit zwischen Werkstück und Bearbeitungselektrode — auf einen vorbestimmten konstanten Wert geregelt wird, während ein zweiter Bearbeitungsparameter so geregelt wird, daß die Durchflußmenge des flüssigen Elektrolyten auf einem vorbestimmten konstanten Wert gehalten wird. Zu diesem Zweck ist eine Meßeinrichtung vorgesehen, welche die Durchflußmenge Q des Elektrolyten mißt. Um den Elektrolyten mit konstantem hydraulischen Druck P zum Arbeitsspalt zu leiten, ist eine Pumpe vorgesehen, welche an ihrer Förderseite einen vorbestimmten konstanten Druck erzeugt und eine genügend hohe Leistungsfähigkeit aufweist.

F i g. 1 zeigt eine elektrolytische Bearbeitungsvorrichtung, weiche nach dem e.nndungsgemäßen Verfahren arbeitet. Eine Bearbeitun£,selektrode 101 und ein Werkstück 102 sind innerhalb eines Bearbeitungsbehälters 103 angeordnet, auf dessen Boden ein Haiteblock 104 befestigt ist. Ein Sammelbehälter 105 eniiiält eine Menge des Elektrolyten 106, welcher beispielsweise eine wäßrige Natriumchloridlösung ist, Dieser Elektrolyt wird durch eine Leitung 108 von einer Pumpe 107 angesaugt und durch eine weitere Leitung 109 und durch einen in der Bearbeitungselektrode 101 angeordneten Durchlaß 101a in den Arbeitsspalt gefördert. In die Leitung 109 ist ein Strömungsmeßgerät 110 zur Messung der Durchflußmenge Q des geförderten Elektrolyten eingesetzt. Der Bearbeitungsbehälter 103 steht über eine Rückführleitung 111 mit dem Sammelbehälter 105 in Verbindung. Eine Dreiphasenstromquelle 112 ist über die Leistungswicklungen 113a, 1136 und 113c eines Transduktors 113 an die in Dreieckschaltung geschalteten Primärwicklungen 115 eines Dreiphasentransformators 114 angeschlossen. Die in Sternschaltung angeordneten Sekundärwicklungen 116 des Transformators 114 sind an einen Dreiphasen-Vollweggleichrichter 117 angeschlossen, dessen positiver Pol 117 a mit dem Werkstück 102 und dessen negativer Pol 117 ft mit der Bearbeitungselektrode 101 verbunden ist. Der Transduktor 113 enthält ferner eine Steuerwicklung 118, welche über einen Strombegrenzungswiderstand 120 an die Ausgangsklemmen einer Einphasen-Vollweggleichrichterbrücke 119 angeschlossen ist. Die Gleichrichterbrücke 119 wird von einer Einphasenwechselstromquelle 121 über einen Regelkreis 122 gespeist, der ein Paar aniiparallel geschalteter Thyristoren 122λ und 1226 enthält.

Um die mit dem Strömungsmeßgerät 110 gcmessene Durch^flußmenge Q mit der gegebenen konstanten Bezugsgröße Q₀ zu vergleichen, ist ein Bezugssignalgenerator 123 vorgesehen, welcher aus einer Batterie 124 und einem Potentiometer 125 besteht. Ein der Bezugsgröße Q₀ entsprechendes Signal wird

an den Schleifkontakt des Potentiometers 125 abgenommen und einem Vergleichspunkt 126 zugeführt, Dem Vergleichpunkt 126 wird ebenfalls ein Signal zugeführt, das die von dem Strömungsmeßgerät 110 gemessene Durchflußmenge Q darstellt. Beide Signale

haben entgegengesetzte Polarität, indem beispielsweise das der gemessenen Durchflußmenge entsprechende Signal Q positiv und das Bezugssignal O_n negativ gegenüber Erde ist. Das gemessene Signal Q

wird algebraisch zum Bezugssignal Q₀ addiert, wodurch ein Fehlersigna) erzeugt wird, das sowohl positiv wie auch negativ sein kann. Dieses Fehlersignal ε wird über einen Verstärker 127 einem Zündstromkreis 128 zugeführt, welcher entsprechend der Polarität und der Größe des Fehlersignals Steuersignale an die beiden Thyristoren 122a und 1226 abgibt, wodurch der Zündpunkt der Thyristoren beeinflußt wird.

magnetisierung des Transduktors und damit ein Ab sinken der Impedanz der Leistungswicklungen 118 a 1186', und 118c, was ein Ansteigen des durch det Arbeitsspalt zwischen der Bearbeitungselektrode unc 5 dem Werkstück 101 bzw. 102 fließenden Arbeits-Stroms bewirkt. Wenn dagegen die gemessene Durchflußmenge Q kleiner als die Bezugsgröße Q_n ist, dann verändert der Zündstromkreis 128 den ZUndpunkl der beiden Thyristoren 122 a, 122 b derart, daß dei

Um die Bearbeitungselektrode 101 in Richtung to Strom I₁. und damit ebenfalls der Bearbeitungsstrom des Werkstücks 102 und von diesem wegzubewegen, absinkt.

ist ferner ein hydraulisches Servosystem 130 vorge- Die Wicklung 143 des Steuerventils wird ferner

sehen, welches einen hydraulischen Zylinder 131 und in der einen oder anderen Richtung mit einem einen beweglich in dem Zylinder 131 angeordneten, Gleichstrom erregt, welcher proportional zur Diffeauf die Bearbeitungselektrode 101 wirkenden KoI- 15 renz zwischen der am Arbeitsspalt auftretenden Beben 132 umfaßt. Das Servosystem 130 umfaßt ferner arbeitungsspannung V und der am Schleifkontakt eine Druckmittelquelle 133, weiche über Leitungen des Potentiometers 142 auftretenden Bezugsspan-134 und 135 mit einem Steuerventil 136 verbunden nung V₀ ist. Wenn dabei die Bearbeitungsspannung V ist, das wiederum über Leitungen 137 und 138 mit großer als die Bezugsspannurig V₀ ist, wird das den im Zylinder 131 beiderseits des Kolbens 132 vor- 20 Steuerventil 136 derart angesteuert, daß einerseits die handenen Kammern verbunden ist. Leitung 134 mit der Leitung 137 und andererseits

Zur Ableitung einer Bezugsgröße der Bearbeitungs- die Leitung 138 mit der Leitung 135 verbunden wird, spannung ist schließlich ein Bezugsspannungsgene- Dadurch wird die obere Zylinderkammer mit einem rator 140 vorgesehen, welcher aus einer Gleich- hydraulischen Druck beaufschlagt, welcher proporstromquelle 141 und einem parallel dazu angeordne- 25 tional dem durch die Steuerwicklung 143 fließenden ten Potentiometer 142 besteht, dessen Schleifkontakt Gleichstrom ist, wodurch die Bearbeitungselektrode über die Steuerwirkung 143 des Steuerventils 136 an 101 in Richtung des Werkstücks 102 bewegt wird, bis dem Werkstück 102 und dem positiven Anschluß die tatsächliche Bearbeitungispannung V gleich der WTa der Gleichrichterschaltung 117 angeschlossen Bezugsspannung V₀ ist. Wenn dagegen die Bearbeiist, während die negative Klemme der Gleichstrom- 30 tungsspannung V kleiner als die Bezugsspannung V₀ quelle 141 an der Bcarbeitungselektrode 101 und ist, fließt durch die Steuerwicklung 143 ein Gleichdem negativen Anschluß der Gleichrichterschaltung strom in umgekehrter Richtung, so daß das Steuer-117 angeschlossen ist. ventil 136 derart betätigt wird, daß die Leitung 134

Gemäß Fig. 2 besteht das Strömungsmeßgerät mit der Leitung 138 und die Leitung 135 mit der 110 vorzugsweise aus einem Rohrabschnitt 150, 35 Leitung 137 verbunden werden. Hierdurch wird die durch welchen der flüssige Elektrolyt mit einer Ge- untere Zylinderkammer mit einem hydraulischen schwindigkeit ν in Richtung der Pfeile fließt. Dieser Druck beaufschlagt, der proportional dem durch die Rohrabschnitt 150 ist mit einem Paar von Elektro- Steuerwicklung 143 fließenden Strom ist. Die Bearden 151 und 152 versehen, welche mit dem durch bcitungselektrode 101 wird demzufolge von dem den Rohrabschnitt 150 strömenden Elektrolyten in 40 Werkstück 102 wegbewegt, bis die tatsächliche BeKontakt stehen, gegenüber dem Rohrabschnitt 150 arbeitungsspannung V gleich der Bezugsspannung V_n jedoch isoliert sind. An den beiden Elektroden 151 ist. Die Bearbeitungsspannung V wird somit jeweils und 152 sind Leiter 153 und 154 angeschlossen. Von gleich groß wie die Bezugsspannung V₀ gehalten. Es einer Wechselstromqueile 155 wird eine Wicklung sei nunmehr angenommen, daß ein Arbeitsstrom be-156 gespeist, welche einen sowohl zur Strömungs- 45 stimmter Stromstärke durch den Arbeitsspalt zwirichtung des Elektroiytstromes als auch zur Verbin- sehen der Bearbeitungselektrode 101 und dem Werkdungslinie der beiden Elektroden 151 und 152 senk- stück 102 fließt und daß der spezifische Widerstand recht verlaufenden magnetischen Fluß Φ erzeugt. An des Elektrolyten sich verringert hat. Um die Arbeitsden beiden Elektroden 151 und 152 wird somit durch spannung V gleich der vorgegebenen Bezugsgröße V₉ magnetische Induktion eine zu der Geschwindigkeit ν 50 zu halten, wird das Servosystem 130 in Betrieb gedes Elektrolyten proportionale Spannung erzeugt. setzt, wodurch der Arbeitsspalt in der bereits be-

Diese Spannung wird über einen Verstärker 157 einem Phasendiskriminator 158 zugeführt, welcher ebenfalls von der Wechselstromquelle 155 gespeist wird. Der Phasendiskriminator 158 bewirkt einen 55 Gleichstrom, dessen Größe ein Maß für die Geschwindigkeit ν und damit eine Durchflußmenge Q des Elektrolyten ist.

Die in F i g. I dargestellte Bearbeitungsvorrichtung

schriebenen Weise vergrößert wird. Durch diese Vergrößerung des Arbeitsspaltes wird die folgende, aus Gleichung (1) ableitbare Gleichung eingehalten:

V=Q'J-g (3)

Diese Zunahme der Größe des Arbeitsspaltes verursacht eine Zunahme der Durchflußmenge Q des

arbeitet wie folgt: Die gemessene Durchflußmenge Q 60 Elektrolyten über die Bezugsgröße Q₀ hinaus. Hierdes Elektrolyten wird mit der am Vergleichspunkt auf reagiert die beschriebene Regeleinrichtung 126, 126 des Potentiometers 125 abgegebenen Bezugs- 128 derart, daß der Bearbeitungsstrom / und damit größe Q₀ verglichen. Wenn die gemessene Durch- die Stromdichte / ansteigt. Als Ergebnis hiervon verflußmenge Q größer als die Bezugsgröße Q₀ ist, steu- ringert sich der Arbeitsspalt g, bis die Ausgangsgröße ert der Zündstromkreis 128 die beiden Thyristoren 65 gemäß Gleichung (3) erreicht ist. Die Durchfluß-122 α und 1226 derart an, daß der durch die Steuer- menge Q stellt sich somit erneut auf die Bezugsivicklung 118 fließende Steuerstrom/,, erhöht wird. größe Q₀ ein, so daß der Arbeitsspalt im wesent-Dieser Stromanstieg verursacht eine stärkere Vor- liehen konstant gehalten wird.

Wenn der spezifische Widerstand η des Elektrolyten zugenommen hat, wird dagegen das Servosystem 130 derart angesteuert, daß der Arbeitsspalt zur Konstanthaltung der Betriebsspannung K in bezug auf die Bezugsspannung K_n verringert svird. Diese Abnahme des Arbeitsspaltes g bewirkt eine Abnahme der Durchflußmenge Q des Elektrolyten. Hierauf reagiert die beschriebene Regeleinrichtung 126, 128: Der Betriebsstrom verringert sich. Der Arbeitsspalt wird infolgedessen so lange vergrößert gemäß Gleichung (3), bis die Durchflußmenge Q erneut gleich der Bezugsgröße Q_n ist. Dementsprechend wird der Arbeitsspalt g im wesentlichen auf der vorbestimmten konstanten Größe gehalten.

Dies erfordert jedoch, daß die Pumpe 107 eine relativ große Förderleistung aufweist, so daß sie an der Ausgangsseite einen im wesentlichen unveränderten Druck erzeugt.

Obwohl eine oder auch beide Bezugsgrößen Q_n und K_n durch Einstellung des oder der Schleifkontakte der entsprechenden Potentiometer verändert werden können, wird unterstellt, daß die Bezugsgröße Q_n unverändert bleibt. Wenn das elektrische Versorgungssystem 112-114-117 eine abfallende Kennlinie aufweist, wie sie durch die Kurvenschar in F i g. 3 gezeigt ist — wobei die Betriebsspannung K auf der Ordinatenachsc und der Betriebsstrom / auf der Abszissenachse aufgetragen wird — bleibt die verwendete Betriebsspannung K₁ unverändert, wobei V_n der Leerlaufspannung entspricht. Steigt der durch die Steuerwicklung 118 fließende Gleichstrom /_r an, so wird unter diesen Umständen der Arbeitspunkt des Versorgungssystems parallel zur Abszissenachse verschoben. Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung kann auf diese Weise eine Vielzahl von Werkstücken mit hoher Genauigkeit elektrolytisch in die gewünschte Form bringen, und zwar unabhängig von Veränderungen der Konzentration und Temperatur des verwendeten Elektrolyten.

Die in F i g. 4 gezeigte Ausführungsform ist der in Fig. 1 gezeigten ähnlich, wobei für entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Gemäß F i g. 5 ist jedoch ein Stromwandler 201 induktiv mit dem die Glcichrichteranordnung 117 mit dem Werkstück 102 verbindenden Leiter gekoppelt, wodurch der Bctriebsf.trom / gemessen wird. Der Meßstrom des Meßwandlers 201 mit vorgegebener, im vorliegenden Fa!! negativer Polarität wird einem Vergleichspunkt 202 zugeführt. Ein Bezugsstromgenerator 203 enthält eine mit dem negativen Pol geerdete Gleichstromquelle 204 und ein dazu parallelgeschaltetes Potentiometer 205, dessen Schleifkontakt ebenfalls mit dem Vergleichspunkt 202 verbunden ist und ein vorgegebenes konstantes Bezugssignal I_n positiver Polarität für den Bearbeitungsstrom liefert. An dem Vergleichspunkt 202 wird die Differenz zwischen dem gemessenen Arbeitsstrom / und dem Bezugsstrom /_n gebildet, welche entweder positiv oder negativ sein kann. Dieses Differenzsignal wird in ähnlicher Weise, wie bei F i g. 1 beschrieben, dem Verstärker 127 zugeführt, so daß der Bearbeitungsstrom auf einer vorgegebenen konstanten Größe /„ gehalten wird. Da die Bezugsspannung V₀ in Übereinstimmung mit der Durchflußmenge Q des Elektrolyten verändert wird, während der Bearbeitungsstrom unverändert bleibt, wird einem Vergleichspunkt 126 einerseits eine wie nach F i g. 1 gebildete Bezugsgröße Q_n und andererseits ein der gemessenen Dufchfiußmenge Q entsprechendes Signal zugeführt. Das gebildete Fehlersignal e wird über einen Verstärker 206 einem Potentiometer

142 zugeführt. Wenn die gemessene Durchflußmengc Q kleiner ist als die Bezugsgröße Q_n, steigt die

Ausgangsleistung proportional dem Fehlersignal t. Somit verringert sich die Bezugsspannung K_n, wenn die gemessene Durchflußmenge Q größer als die Bezugsgröße Q_n ist, und verzögert sich, wenn die gemessene Durchflußmenge Q kleiner als die Bezugs-

größe Q_n ist.

Die in F i g. 4 gezeigte Vorrichtung arbeitet wie folgt: Wenn der spezifische Widerstand ρ des Elektrolyten und damit die Arbeitsspannung K abnimmt, während der Betriebsstrom und damit die Stromdichte unverändert bleibt, so wird die Steuerwicklung

143 derart angesteuert, daß die Größe des Arbeitsspaltes zunimmt. Diese Zunahme der Größe des Arbcitsspaltes verursacht eine Zunahme der Durchflußmenge des Elektrolyten, was zu einem Absinken in

so der Bezugsspannung K_n führt. Daraufhin durchfließt die Steuervyicklung 143 ein Gleichstrom, der zur Verringerung des Arbeitsspaltes führt, so daß die nunmehr verringerte Spannung K_n erneut der Gleichung (1) entspricht. Als Ergebnis hiervon wird die Durchflußmenge Q gleich der Bezugsgröße Q_n gemacht. Der Arbeitsspalt wird somit auf seine Ausgangsgröße zurückgebracht. Andererseits verursacht ein Ansteigen des spezifischen Widerstandes des Elektrolyten den umgekehrten Ablauf der oben beschriebenen Servosteuerung, bis die tatsächliche Durchflußmenge Q gleich der Bezugsgröße Q_n ist. Auch hier wird der Arbeitsspalt auf seine Ausgangsgröße zurückgebracht. Es ergibt sich somit, daß die Steuereinrichtungen zur Regelung der Durchflußmenge Q des Elektrolyten auf eine vorbestimmte Bezugsgröße zugleich jede auf eine Änderung in dem spezifischen Widerstand des Elektrolyten zurückzuführende Veränderung des Arbeitsspaltes verhindern. Der Arbeitsspalt kann dabei auf seiner vorgegebenen Größe gehalten werden, solange die Pumpe 107 an seiner Ausgangsseite einen unveränderten hydraulischen Druck liefert. Wenn die Stromquelle der Vorrichtung gemäß F i g. 4 eine fallende Kennlinie aufweist, wie durch die Kurvenschar von Fig. 5 dargestellt, wird der Bearbeitungsstrom / auf einer konstanten Größe gehalten, welche gleich der Größe /, sein kann, und der Arbeitspunkt verschiebt sich parallel zur Ordinatenachse, sobald die Durchflußmenge Q des Elektrolyten sich verändert.

F i g. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, welche im Gegensatz zu den F i g. 1 und 4 einen Mechanismus zum Vorschub der Bearbeitungselektrode in Richtung auf das Werkstück bei konstanter Geschwindigkeil aufweist. Falls nämlich die verwendete elektrisch« Energiequelle keinen konstanten Strom abgibt, kanr bekanntlich die Stromdichte eines durch den Arbeitsspalt fließenden Stroms in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit eingestellt, also unabhängig

von der Größe des spezifischen Widerstandes de: Elektrolyten und der entsprechenden Arbeitsspannung konstant gehalten werden. Es läßt sich deshalt aus der Gleichung (1) ableiten, daß bei konstant ge haltenem spezifischem Widerstad des Elektrolyter

nur die betreffende Arbeitsspannung V auf einen vorgegebenen konstanten Wert gehalten werden muß um den Arbeitsspalt unverändert zu belassen. Da je doch der spezifische Widerstand des Elektrolyt«

während des elektrolytischen Abtragungsvorganges variieren kann, ist es erforderlich, eine solche Veränderung des spezifischen Widerstandes zu kompensieren. Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 6 kann dies durch eine entsprechende Änderung der Arbeilsspannung geschehen, wobei die Durchflußmenge des Elektrolyten konstant gehalten wird.

F i g. 6, in welcher entsprechende oder gleiche Elemente wie in F i g. I bzw. 4 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigt einen Vorschubmechanismus 300, der eine am Nachschubschaft für die Bearbeitungselektrode 101 angebrachte Zahnstange 301, ein mit der Zahnstange 301 in Eingriff stehendes Antriebsritzel 302 und einen zum Antrieb des Antriebsritzels 302 dienenden Nebenschlußmotor 303 umfaßt. Eine Nebenschlußfeldwicklung 304 des Nebenschlußmotors 303 ist über einen veränderbaren Feldbegrenzungswiderstand 306 mit einer Gleichstromquelle 305 verbunden, so daß im Betrieb die Drehzahl des Nebenschlußmotors 303 auf einer vorgegebenen Größe gehalten und die Bearbeitungselektrode 101 in Richtung auf das Werkstück 102 mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit bewegt wird.

Am Vergleichspunkt 126 wird wie in Fig. 1 und 4 die Differenz zwischen einem der gemessenen Durchflußmenge Q entsprechenden Signal und der Bezugsgröße Q_n gebildet. Das so gebildete Fehlersignal wird über einen Verstärker 307 einem Potentiometer 308 zugeführt, dessen Schleifkontakt mit einem anderen Vergleichspunkt 309 verbunden ist. Der Verstärker 307 gibt eine Ausgangsspannung ab, die in Polarität und Größe der Differenz zwischen der gemessenen Durchflußmenge und der Bezugsgröße entspricht. Genauer gesagt, die Ausgangsspannung des Verstärkers 307 verringert sich proportional zum Differenzwert, wenn die gemessene Durchflußmenge Q größer als die Bezugsgröße Q₀ ist, und vergrößert sich, wenn die gemessene Durchflußmenge kleiner als die Bezugsgröße ist. Ein parallel zum Arbeitsspalt liegendes Potentiometer 310 liefert eine zu der Bearbeitungsspanming V proportionale Spannung an den Vergleichspunkt 309, an welchem eine Differenz zwischen dieser Spannung und der Bezugsspannung V₀ gebildet wird, welche proportional zu dem Unterschied zwischen der gemessenen Durchflußmenge Q des Elektrolyten und der Bezugsgröße Q₀ ist. Diese Differenzspannung des Vergleichspunktes 309 wird einem Verstärker 127 zugeführt, welcher die Arbeitsspannung in der bereits in Verbindung mit F i g. 1 beschriebenen Weise auf der vorgegebenen konstanten Größe hält Im übrigen ist die Vorrichtung mit der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung im wesentlichen identisch.

Die in F i g. 6 dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt: Wenn die Arbeitsspannung V und die Stromdichte / unverändert bleiben, bedingt ein Abfallen des spezifischen Widerstandes des Elektrolyten, daß der Arbeitsspalt g in Übereinstimmung mit Gleichung (1) vergrößert wird. Dies verursacht ein Ansteigen der Durchflußmenge Q über die Bezugsgröße Q₀ hinaus, was wiederum bei der beschriebenen Regelung ein Abfallen der Arbeitsspannung V gegenüber der am Potentiometer 308 abgegebenen Be-rugsspannung F₀ nach sich zieht Demzufolge wird der Arbeitsspalt in Übereinstimmung mit Gleichung (1) erneut kleiner, bis die tatsächliche Durchflußmenge Q erneut der Bezugsgröße Q₀ entspricht und der Arbeitsspalt auf seine ursprüngliche Größe zurückge führt ist. Ein Ansteigen des spezifischen Widerstandes des Elektrolyten verursacht dagegen einen zu dem oben beschriebenen Vorgang umgekehrten Ablauf, bis der Arbeitsspalt in seine ursprüngliche Größe zurückkehrt, während die tatsächliche Durchflußmenge gleich der Bezugsgröße gehalten wird.

In F i g. 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in welcher bei unveränderter Arbeitsspannung die Stromdichte des Bearbeitungs-Stroms durch eine Änderung der Durchflußmenge des Elektrolyten in Abhängigkeit von einer Änderung des spezifischen Widerstandes geregelt wird, um den Arbeitsspalt konstant zu halten. Fig. 7, in welcher entsprechende oder gleiche Elemente wie in den

F i g. 1 und 4 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigt einen Bezugsspannungsgenerator 400, bestehend aus einer mit dem negativen Anschluß geerdeten Gleichstromquelle 401 und einem an der Gleichstromquelle 401 angeschlossenen Po-

tentiomcter 402, dessen Schleifkontakt mit einem Vergleichspunkt 403 verbunden ist. Der Vergleichspunkt 403 ist ebenfalls mit dem Schleifkontakt eines Potentiometers 310 verbunden, welches parallel zum Arbeitsspalt liegt. Der Vergleichspunkt 403 bildet so-

mit eine Differenz zwischen der Bezugsspannung V₀ und der gemessenen Spannung V, wobei diese Differenz entweder positiv oder negativ sein kann. Diese Spannungsdifferenz wird dem Verstärker 127 zugeführt. Dadurch kann, ähnlich wie bei der Ausführungsform von F i g. 6, die Betriebsspannung V gleich der Bezugsspannung K₀ gemacht werden, wobei jedoch in diesem Fall die Bezugsspannung V₀ unverändert bleibt. In gleicher Weise, wie bereits im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben, bildet der Ver-

gleichspunkt 126 eine Differenz zwischen einem der Durchflußmenge Q des Elektrolyten entsprechenden Signal und einer Bezugsgröße Q₀. Diese Differenzspannung wird einem Verstärker 404 zrgeführt, dessen Ausgangskreis an ein Potentiometer 405 ange-

schlossen ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 404 steigt dabei proportional zum Differenzsignal an, wenn die tatsächliche Durchflußmenge Q größer als die Bezugsgröße Q_n ist, und verringert sich proportional zum Differenzsignal, wenn die Durchfluß-

menge Q kleiner als die Bezugsgröße Q₀ ist. Die am Schleifkontakt des Potentiometers 405 abgegebene Spannung liefert eine Bezugsgröße J₀ für die Stromdichte, welche einem zusätzlichen Vergleichspunkt 406 zugeführt wird. Die Bezugsgröße ;_o hängt also

von der Differenz zwischen der Durchflußmenge Q und der Bezugsgröße Q₀ ab.

Ein Gleichstrommotor 303 enthält eine Feldwicklung 304, welche abweichend von Fig. 6 durch eine Vollweggleichrichterbrücke 407 erregt wird, während

die Ankerwicklung durch eine Vollweggleichrichterbrucke 408 gespeist wird. Die Gleichrichterbrücke 408 weist in Brückenschaltung ein Paar Halbleiterdioden 409 und 410 und ein Paar Thyristoren 411 und 412 auf. Beide Gleichrichterbrücken 407 und

408 werden von einer Einphasenwechselstromquelle

413 gespeist. Die Steuerelektroden der beiden Thyristoren 411 und 412 sind an einen Zündstromkreis

414 angeschlossen. Der Gleichstrommotor 303 isi ferner mechanisch mit einem Generator verbunden

welcher em Signal entsprechend der Stromdichte J abgibt, das an dem Vergleichspunkt 406 mit einei entgegengesetzt polarisierten Be^gsgröße /„ verglichen wird. Somit wird ein Differenzsismal zwischei

der gemessenen Stromdichte J und einer Bezugsgröße J_n entweder mit positiver oder negativer Polarität erzeugt, das über einen Verstärker 415 dem Zündstromkreis 414 zugeführt wird. Der Zündstromkreis 414 dient dazu, den Zündwinkel der beiden Thyristoren 411 und 412 zu steuern. Wenn die gemessene Stromdichte J größer als die Bezugsgröße J₀ ist, bedingt dies ein Absinken des Ankerstroms des Gleichstrommotors 303. Wenn dagegen die Stromdichte J geringer als die Bezugsgröße /_n ist, wird der Ankerstrom vergrößert. In jedem Fall wird die Stromdichte J wieder auf die BezugsgröKe Z_n eingestellt. Im übrigen ist die in Fig. 7 dargestellte Vorrichtung der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung identisch.

Die in F i g. 7 dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, daß die Arbeitsspannung V unverändert bleibt, während der spezifische Widerstand ρ des Elektrolyten sich so verändert, daß sich der Arbeitsspalt vergrößert. Die Durchflußmenge Q steigt dadurch über die Bezugsgröße Q₀ an, wodurch wiederum die Bezugsgröße J₀ sich vergrößert. Dies wiederum führt zu einem Ansteigen der Vorschubgeschwindigkeit der Bearbeitungselektrode gegenüber dem Werkstück 102. Dadurch ergibt sich ein Anstieg der Stromdichte /, bis die Durchflußmenge Q gleich der Bezugsgröße Q₀ ist, wobei der Arbeitsspalt auf seine ursprüngliche Größe zurückkehrt.

Eine entgegengesetzte Veränderung des spezifischen Widerstandes des Eletkrolyten verursacht eine Abnahme des Arbeitsspaltes und damit der Durchflußmenge Q. Die Stromdichte wird dann so lange verändert, bis der Arbeitsspalt gleichfalls auf seine ursprüngliche Größe zurückkehrt. Die Vorschubgeschwindigkeit der Bearbeitungselektrode wird somit in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen der tatsächlichen Stromdichte J und der Bezugsgröße J_n geregelt, so daß unabhängig von der Temperatur und Konzentration des Elektrolyten der Arbeitsspalt auf einer vorgegebenen konstanten Größe gehalten wird. In F i g. 8 ist eine Turbinenschaufel dargestellt, welche erfindungsgemäß elektrolytisch bearbeitet worden ist. Zur elektrolytischen Abtragung werden die inneren und äußeren Oberflächen 46 α und 46 b der Turbinenschaufel 46 gegenüber einem Paar Bearbeitungselektroden unter Einhaltung eines vorgegebenen Arbeitsspaltes angeordnet. Jede Abweichung von einer gegebenen Größe des Arbeitsspaltes bewirkt dabei eine Abweichung der maximalen Dicke Ii der Turbinenschaufel. Es wurde festgestellt, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur elektrolytischen Bearbeitung einer Vielzahl von Turbinenschaufel mit einer maximalen Dicke h von 10 mm eine Dickentoleranz von nur ±0,02 mm zu erreichen ist, was eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit darstellt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. den

   Patentansprüche;

   ff Spannung ^gund Vorschubgeschwindigkeit in einer elektrolytischen Bearbeitungsvornchtung, dadurchgekennzeichnet.daßalsRegel-

   größe für die Regelung eines der Betnebsparameter Strom, Spannung und Vorschubgeschwmdigkeit die Durchflußmenge des von einer einen konstanten Druck erzeugenden Pumpe durch die BeärSungselektrode hindurch in den Arbeit.-spalt Gleiteten Elektrolyten verwendet wird, wahrend ein weiterer dieser Betriebsparameter auf 5nen vorgegebenen konstanten Wert geregelt

   druckt ..erden.