DE2005092C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Elektroerosionsbe arbeitung - Google Patents

Description

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- einanderfolgenden Spannungsimpulsen in Abhängigkennzeichnet, daß die Periode der Vergröße- 25 keit vom elektrischen Zustand des Arbeitsspalts rungsschritte gleich der Bezugszeit und die Pe- selbsttätig eingestellt wird.

riode der Verkleinerungsschritte davon unabhän- Das Ergebnis einer Elektroerosionsbearbeitung

gig ist. wird bestimmt durch den Scheitelwert des Ent-

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 ladungsstromes während der Impulsdauer entbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter 30 sprechend dem Spannungsimpuls, die Impulsbreite betätigt wird, sobald die Spannung am Arbeits- der Spannung und die Pausenzeit, die jedem Spanspalt höher als die Lichtbogenbrennspannung ist, nungsimpuls folgt. Hiervon beeinflussen der Scheiteldaß ein von dem Schalter überbrückter Konden- wert des Entladungsstroms und die Impulsbreite der sator mittels einer Gleichspannung über einen Spannung unmittelbar die Bearbeitungseigenschaften Widerstand geladen wird, daß bei Übersteigen 35 wie die Rauhigkeit einer Oberfläche, den relativen eines bestimmten Spannungswertes am Konden- Elektroden-Abbrand, bezogen auf die Menge des entsator die Vergrößerung der Pausenzeit erfolgt, fernten Werkstückmaterials, den seitlichen Spalt und daß bei Betätigung des Schalters die Ver zwischen der Elektrode und dem Werkstück usw., kleinerung der Pausenzeit bewirkt wird. während die Pausenzeit, den Bearbcitungswirkungs-

5. Vorrichtung zur Durchführung des Ver- 40 grad beeinflußt. Es ist weitgehend üblich gewesen, fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ge- die Pausenzeit durch einen Bedienungsmann geeignet kennzeichnet durch einen bei Auftreten der Im- einzustellen, entsprechend den besonderen Bearbeipulsleerlaufspannung am Spalt ansprechenden tungsbedingungen, z. B. entsprechend dem Material ersten Schalter (56), durch einen von dem Schal- des WerkstUcks, dem Material und den Abmessungen ter überbrückten, über einen Widerstand (62) 45 der Arbeitselektrode, der Tiefe, auf welche das an Gleichspannung liegenden Kondensator (60), Werkstück bearbeitet wird, ob Arbeitsflüssigkeit in durch einen bei Überschreiten einer bestimmten den Arbeitsspalt gespritzt wird usw., sowie auf der Spannung am Kondensator betätigten zweiten Grundlage von Erfahrungen.

Schalter (R₁), der bei Betätigen des ersten Schal- Wenn die Pausenzeit kurz eingestellt wird, werden ters in seine Ruhestellung geht, durch eine vom 50 das Tastverhältnis und damit der mittlere Arbeitszweiten Schalter in dessen Arbeitsstellung be- strom ansteigen. Dies führt allgemein zu einer Vertätigte Stellvorrichtung (SWF₁) zur Vergrößerung größerung des Bearbeitungswirkungsgrades. Wenn jeder Pausenzeit, und durch eine in Ruhestellung doch die Pausenzeit zu kurz eingestellt wird, kann des zweiten Schalters periodisch betätigte Stell- eine anormale elektrische Entladung auftreten. So vorrichtung (SWR₁) zum Verkleinern der Pausen- 55 ist die richtige Einstellung der Pausenzeit schwierig zeit. und verlangt vom Bedienungsmann beträchtliches

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- Geschick.

kennzeichnet, daß der erste Schalter (56) aus Die österreichische Patentschrift 251 132 zeigt ein einem Transistor besteht, dessen Basis über eine Verfahren zur Elektroerosionsbearbeitung mit Span-Zenerdiode (54) mit dem Spalt verbunden ist und 60 nungsimpulsen, bei welchem der Beginn einer elekdessen Emitter-Kollektor-Strecke den Konden- irischen Entladung im Arbeitsspalt während jedes sator (60) überbrückt, und daß der zweite Schal- Spannungsiumpulses erfaßt und die Dauer jedes ter (K₁) aus einem Relais besteht, das von einer Spannungsimpulses danach eingestellt wird. Dabei auf die Spannung am Kondensator (60) an- wird die Dauer jedes Impulses als Funktion der Zeitsprechenden elektronischen Schaltvorrichtung be- 65 verzögerung, mit welcher die Entladung auftritt, so tätigt wird. verlängert, daß alle Entladungen eine vorgegebene,

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, ge- vorzugsweise gleiche Dauer aufweisen und zwischen kennzeichnet durch einen astabilen Multivibrator den Impulsen Pausen vorgegebener Dauer liegen.

Durch üil> deutsche Auslepcschrilt 1 205 636 ist es bekanntgeworden, die Pausen/eit /wischen aufeinanderfolgenden Spannungsimpulsen entsprechend dcm Ergebnis einer Abtastung des Arbeitsspalt/ustands'in einem forllaufenden Steuervorgang einzus eilen Bei Überschreiten einer vorangestellten Spannunii spricht dabei ein Meßglied an, waches seiner- «its die nächste Entladung auslöst. " Schließlich ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 926 885 e.ne Abtasteinrichtung zum Hrfassen eines ungewöhnlichen Zustandes im Arbeitswall vorgeschlagen worden, ohne daß dort eine Bce&ssung der Pausenzeit gezeigt ist.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Elektroerosionbearbeitung von Werkstücken zu schaffen, mit wclchcm ein hoher Wirkungsgrad erzielt und die Ausb Idung stationärer Entladungen im Arbeitsspalt /uverlässig verhindert werden.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Pausenzeit vergrößert wird, wenn innerhalb eines Bezugszeitintervalls am Arbeitsspalt keine Spannung höher als die Lichtbogenbrennspannung aufgetreten ist, und daß die Pausenzeit ver-Sert wird, wenn am Arbeitsspalt eine Spannung von der Größe der Impulsleerlaufspannung auftritt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens enthält erfindungsgemäß einen bei Auftreten der Impulsleerlaufspannung am Spalt ansprechenden ersten Schalter, einen von dem Schalter überbrück-Ξ über einen Widerstand an Gleichspannung legenden Kondensator, einen bei überschreiten einer bestimmten Spannung am Kondensator betätigten zweiten Schalter, der bei Betätigen des ersten Schalters in seine Ruhestellung geht, eine vom zweiten Schalter in dessen Arbeitsstellung betätigte Stellvorrichtung zur Vergrößerung der Pausenzeit, und eine in RShSstellung des zweiten Schalters periodisch be-Tätigte Stellvorrichtung zum Verkleinern der Pausen-

''zweckmäßige Ausführungsformen bzw. Weiter^d^^{Efid b ih dCn ΑΠ}

arbeilungspanimcler über tier /.eil für die Vorrich-Hing nach I-i g. 1 darstellt . „

Die in Fig. 1 gezeigte Anoidnurig enthalt ein m-arbeilungsgefaßlO, gelülH mit einem geeigneten ciuk-

irisch isolierenden 0112, wie Kerosin, sowie ein Werkstück U im Gefäß 10 und eine ArbeitselcKirooe 16. die dem Werkstück 14 gegenübersteht und einen Arbeitsspalt IK zwischen sfch und dem WerkstueU i* bildet. Die Arbeitselektrode 16 wird durch einen Stützmechanismus 2« getragen. Wenn der ^wc*"."' erosionsbearbcilungsvorgam· fortschreitet, bewegt u ^ Stützmechanismus 20 die Arbeitselektrode IO in ekannten Weise in Richtung des Werkstucks 14 um den Arbeitsspalt 18 im wesentlichen konstant /u iwi

ten. Der in F ι μ. 1 gezeigte Slützmechanismus in ein hydraulisches Servosystem mit einem nyuilischcn Zylinder 20«, einem in dem Zylinder giuiicnden Kolben 206 und einer Verbindung*^ f Λ; welche den Kolben 20 b mit der Art)eitselek rod 16

*o verbindet. Um den hydraulischen Druck aul dc uen Seiten des Koibens20/> im ^yljndcr 20« zu steuern. ist Her Zylinder 20« auf beiden S:itcn n. .te ner Steuerung 20cl verbunden, hm derartges nyor«i lischcs Servosystem ist bekannt und braucht nicht im

=»5 einzelnen beschrieben zu werden. Es kann auch durch ein geeignetes elektrisches Servosystem ersetzt

werden. , elektrischen

Die Steuerung 20 d ist mit ^an™^e]™"£™_n. Steuerkreis 22 verbunden. Dfercnthat J" J™ⁿ Üometcr22_fl, das über dem Arbeitsspalt 18 lwgt. um ein der Spaltspannung proportionale· S.gna! K zu er zeugen. Der Steuerkreis 22 enthalt water cm ^e«h stromquelle 22b, deren eine Klemme. ■" ^ die negative, mit dem Werkstück 14 vc

wobei «»W^"^^ stromquelle 226 hegt, um ^eme ,?""WJ/Jf_der vorzusehen. Zwischen den beweggehen ^Schleifern der beiden Potentiometer 22« und 22c hegt ein; hui spule 22d in Reihe mit einem Widerstand 22*. um

^'l^^ S

Steuerkreis kann auch

der Erfindung sind in der 45 wesentlichen konstant zu halten

tr

S5S

"Ti J. 8^g'eln^UDiagramm, welches verschiedene Be- sprechende Kollektorwiderstände 36,, 36b... 36m

und deren Basiselektroden über entsprechende Basiswidcrstände verbunden sind. Die Kollektorwiderstände 36a, 36b ... 36m dienen dazu, die Kollcktorströme unter ihrem Nennwert zu halten und auszugleichen.

Die Anzahl der parallelen Transistoren 34 hängl von der Größe des durch den Arbeitsspalt 18 fließenden Stromes ab. Für einen kleinen Strom kann ein einziger Transistor verwendet werden.

Ein Fühler 38 liegt parallel zum Arbeitsspalt ί8, um dessen Spannung abzufühlen und hiedurch zu bestimmen, ob die jeweilige elektrische Entladung über den Spalt normal ist. Ein Impulsgenerator 40 ist mit dem Fühler 38 verbunden, um eine Folge von Impulsen zu erzeugen, wobei die Pausenzeit nach jedem Impuls durch den Fühler bestimmt wird. Wenn eine anormale Entladung in dem Arbeitsspalt 18 festgestellt worden ist, bewirkt der Fühler 38 eine Vergrößerung der Pausenzeit. Wenn andererseits der Fühler 38 festgestellt hat, daß die normale Entladung während einer vorbestimmten Zeitdauer stattgefunden hat. bewirkt er eine Verkürzung der Impulspausen. Nach der Verstärkung durch einen Verstärker 42 wird die impulsfolge vom Impulsgenerator 40 den BaMs-Hmillerstrccken der Transistoren 34a, 34J> ... 34 m zugeführt, um alle gleichzeitig ein- und auszuschaben und eine Folge von Rechteckimpulsen mit einer gesteuerten Pausenzeit an den Arbeitsspalt 18 anzulegen.

Entsprechend der Erfindung wird zunächst eine Ar.fangspauseiizeit vorgegeben und dann die Pausenzeit durch vorbeslimmte Beträge entsprechend der Spannung über dem Arbeitsspalt nachgestellt. Solche diskreten Pausenzeiten werden durch das Bezugsquellen T₁ bezeichnet, wobei /' eine ganze Zahl ist. Es wird angenommen, daß i um so größer ist. je langer die Pauscn/.cit i, ist.

Hie Pausenzeit kann entsprechend einem logischen 1 lußdiagramm. wie es in F i g. 2 gezeig! ist, geregelt werden, Eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken mit elektrischen Entladungen, wie sie in I·' i μ. 1 gezeigt ist. wird in Block 100 gcslartct, während das Hauptzeichen / in Block 102 auf eine ganze Zahl k gcsci/t wird, welche den jeweiligen Anfangswvri /; tier Pauscn/.eit anzeigt. Hierauf wird die jeweilige Pausenzeit, in diesem Falle r_kl in Block 104 bestimmt. In Block 106 bestimmt der Fühler auf eine im folgenden zu beschreibende Weise, ob die so bestimmte Pausenzeit den Arbeitsspalt 18 in seinen normalen oder anormalen Zustand bringt. Wenn das Vorhandensein eines anormalen Zuslands in Block 106 festgestellt wurde, wird Block 108 betätigt, um 7U der Pausenzahl r, in diesem Falle A., eins zu addieren. Hierauf wird circ Pausenzcit mit einem um eins vergrößerten Hauptzeichen in Block 104 bestimmt und der Bearbeitungsvorgang nun mit einer um einen vorbestimmten Zusatzbclrag vergrößerten Pausenzcit duri'hgeführ'. Infolge der festen Impulsbreite bewirkt diese Zunahme eine Abnahme des Tastvcrhältnisscs und führt zu einer Abnahme des mittleren Arbcitssiroms. Her Bcarbeilunjisvorgaug nähert sich daher (km normalen Zustand. Wenn jedoch mit der vcrj!r«iHcrtcn Pausenzeil der anormale Betriebszustand vuikr fortbesteht und in Block 106 festgestellt wird, wird (Ui oben beschriebene Vorgang wiederholt, um «lic Piiuscn/cit weiter um einen vorbestimmten Zu-■.i!/l>iir.ir zu vergrößeren. Auf diese Weise wird die I¹.ium ti/ι ii um vorbcstunmtc kleine Beträge vergrößert, bis der anormale Zustand im Spalt verschwindet. Wenn der Block 107 den normalen Zustand im Arbeitsspalt 18 feststellt, beginnt Block 110 ein vorgegebenes Zeitintervall T₁ des normalen Zustands zu messen. Wenn sich der Arbeitsspalt 18 bis zum Ablauf des Zeitintervall T_x ständig in seinem normalen Zustand befunden hat, wird in Block 1.12 / um eins verringert. Hierauf bestimmt Block 104 eine Pausenzeit τ,_,, die um einen vorbestimmten Betrag ίο verkleinert ist. Block 106 bestimmt wieder, ob die jetzt verminderte Pausenzeit τ₍ , den Arbeitsspalt 18 in seinen anormalen Zustand bringt. Wenn der anormale Zustand im Arbeitsspalt i8 durch Block 106 festgestellt wird, bringen die Blöcke 108 und 104 die Pausenzcit auf ihren gerade vorausgegangenen Wert zurück. Wenn andererseits ein normaler Spaltzustand durch Block 106 festgestellt und während des durch Block 110 besliinmten Intervalls T_t ständig aufrechterhalten wurde, wird de Pausenzeit in der oben beao schriebenen Weise um einen weiteren vorbestimmten Betrag verringert. Auf diese Weise wird der Bearbeitungsvorgang weiter durchgeführt, bis ein vorbcstiTimter Pereich des Werkstücks vollendet ist. Zu diesem Zeitpunkt endet der Vorgang in Block 114. Aus dem Vorhergehenden wird ersichtlich, daß auch bei unterschiedlichen Bearbeitungsbedingungen ein Näherungsvorgang, wie oben in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben, wiederholt werden kann, um automatisch die jeweilige Pausenzeit vorzusehen, die immer den optimalen Bearbeitungsbedingungen entspricht. In anderen Worten kann der optimale Mittelwert des Arbeitsstroms automatisch unter den besonderen Bearbeitungsbedingungcn ausgewählt werden, mit dem Ergebnis, daß der Bearbeitungswirkungsgrad ein Maximum wird.

Da die Ek'ktroerosionsbearbcitung eines Werkstücks sich im allgemeinen über eine längere Zeit erstreckt, werden sich die optimalen Bearbeitungsbedingungen verhältnismäßig langsam ändern. Daher kann das vurbesiimmie Zciterintervall 7,. wie oben beschrieben, vorzugsweise lang sein. Es kann z. B. in der Größenordnung von Minuten liegen.

In I·' i g. 3 sind verschiedene Wcllenformcn der Entladungsspannung und des Stromes zwischen einem Werkstück und einer Arbeitscleklrode gezeigt, die aus einer Änderung in den Bcarbcilungsbcdingungen resultieren. Bei jeder der ersten drei Wellcnformen der Spannung V im oberen Teil folgt einem Leerlaufspannungstcil 48 ein Lichtbogenbrennspannungstcil 47. Jeder Wellenform von F i g. 3 folgt weiter eine Pausenzcit44. Fig.3 zeigt auch Spannungswellcnformen, die nur die Lichtbogenbrennspannung aufweisen. Die Bezugsziffer 46 bezeichnet die Wellenformcn des Stroms /, die zu den: unmittelbar darüber gezeichneten Spannungswellcnformen gehören. Der Lcerlaufspannungsteil 48 liegt über dem Arbeitsspalt, wenn keine elektrische Entladung über dem Spalt auftritt, während der Lichtboguibrcnnspannungstcil 47 über dem Spalt liegt, wenn eine elektrische Entladung über diesem auftritt. Das Auftreten des Lecrlaufspannungsteils 48 hängl von den Abmessungen des Arbcilsspalts ab. Wenn der Spalt genügend groß ist, um das Auftreten einer elektrischen Entladung zu verhindern, liegen nur Lccrlaufspannungstcile über dem Spalt. Andererseits bewirkt ein in den Abmessungen sehr kleiner Spalt, daß nur Lichtbogcnbrcnnspaniniiigstcilc über dem Spalt liegen. DcrLccrlnufspannungsicil kann auch entsprechend

7 ν g

den besonderen Bearbeitungsbedingungen und ohne in F i g. 3 gezeigt ist, bewirkt, daß die Spannung am wesentlichen Einfluß der Abmessungen des Arbeits- Abgriff ausreicht, um die Zcncrdiode 54 und damit spalts verschwinden. Unter Umständen verbleiben den Transistor 56 nichtleitend zu halten. Wenn der nur die Ltchtbogenbrennspannungsteile über dem Transistor 56 sich in seinem nichtleitenden Zustand Spalt und führen zu einem normalen Bearbeitungs- 5 befindet, wird der Kondensator 60 über den Widerzustand, stand 62 von der Gleichstromquelle Ba geladen.

Das Vorhandensein oder Nichtvorhandenscin des Wenn die Spannung am Kondensator 60 eine vorbc-Leerlaufspannungsteits kann den normalen bzw. stimmte feste Höhe erreicht hat, die durch die Eigenanormalen Zustand bestimmen. Wenn z. B. die Leer- schäften des Unijunction-Transistors 58 bestimmt ist, laufspaTinungslctiu über ein vorbestimmtes Zeitinter- to entlädt sich der Kondensator, um am Widerstand 64 vall wie das oben im Zusammenhang mit F i g. 2 be- einen Spannungsstoß zu erzeugen. Der Spannungsschriebene Intervall T_x fortgesetzt auftreten, kann stoß wird dem Transistor 66 zugeführt, um diesen zu dieses als der normale Zustand im Arbeitsspalt er- zünden, waf, zum Ansprechen des Relais R₁ führt,
kannt werden. Wenn andererseits die Lecrlaufspan- Das Intervall vom Beginn des Ladens bis zum Bcnungsteile nicht kontinuierlich über ein vorbestimm- 15 ginn des Entladens des Kondensators 60 wird durch tes Zeitintervall I₀, wie in F i g. 3 gezeigt, auftreten, die Zeitkonstante des Kondensators 60 und des kann erkannt werden, daß der Spalt in seinem anor- Widerstandes 62 bestimmt. Es wird nun angenommalcn Zustand ist. Mit anderen Worten bedeutet eine mer«, daß das eben genannte Intervall so vorgewählt vorher bestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden ist, daß es gleich der Zeit r₀, wie in F i g. 3 gezeigt, ist. Spannungsimpulsen mit den entsprechenden Leer- oo Unter der angenommenen Bedingung, daß die Ablaufspannungsteilen, daß der Spalt in seinem nor- Wesenheit der Leerlaufspaiiiiungstcile 48 während der malen Zustand ist, während eine vorher bestimmte Zeit f₀ anhält, wird das Relais/?, eingeschaltet, um Anzahl von aufeinanderfolgenden Spannungsimpul- den Ruhekontakt R _sa zu öffnen und den Arbeitskonsen mit nur den entsprechenden Lichtbogenbrenn- takt R₁,, zu schließen. Das öffnen des Relaiskontak spannungsteilen bedeutet, daß der Spalt im normalen 35 tcsR_|0 trennt den Taktimpulsgenerator C₁ von dem Zustand ist. positiven Leiter L_x und bringt ihn in seine nicht-

In Fig.4 ist ein Schaltbild einer Ausbildung des arbeitende Stellung. Wenn sich das Relais R₁ in Spaltzustandsfühlers 38 und des Impulsgenerators 40 seiner abgeschalteten Stellung befindet, wird der nach F i g. 1 dargestellt, welche wie oben beschrieben Taktimpulsgenerator C₁ betrieben, um eine Folge von arbeiten. Im strichpunktierten Blockfeld 50 sind das 30 Taklimpulser. mit einei Wiederholungsperiode von Werkstück 14 und die Arbeitselektrodc 16 angeord- T, zu erzeugen. Der Taktimpulsgenerator C, weist net, über welche ein Potentiometer 52 mit einem einen Kontakt C₁₁₁ auf, de* das Solenoid SWR₁ ein-Mittelabgriff geschaltet ist. Der Mittelabgriff ist über schaltet. Die vom Block 110 in Fig.2 bemessene eine Zencrdiode 54 mit der Basiselektrode eines npn- Zeit ist gleich der Iinpulswiedcrholungsperiode T_x.
Transistors 56 verbunden. Die Emitterelektrode des 35 Die Solcnoide SWV_x und SWR_x gehören zu einem Transistors 56 ist mit dem Werkstück 14 und die DrChSdIaItCrSJy₁ mit einer Vielzahl von stationären Kollektorelektrode mit der Emitterelektrode E eines Kontakten, die wahlweise durch einen beweglichen Unijunction-Transistors 58 verbunden. Dieser weist Arm berührt werden und mit einer Vielzahl von ein Paar Basiselektroden B_x und B₂ auf. Ein Kondcn- Kondensatoren 68«, 6S&, 6Sr ... 68π untcrschiedsator 60 liegt zwischen der Kollektor- und Emitter- 40 licher Kapazität zu einem Zweck verbunden sind, der elektrode des Transistor« 56. Die Emilterelektrode E im folgenden erklärt wird. Vorzugsweise nimmt die des Unijunction-Transistors 58 ist über einen Wider- Kapazität der Kondensatoren progressiv vom Konstand 62 mit einem positiven Leiter/., verbunden, dcnsator 68a zum Kondensator 68/; hin zu. Das der zu einer Gleichstromquelle Ba führt, und seine Vorwä'.ts-Solenoid SWF, spricht auf jeden ihm übererstc Basiselektrode B_x ist ebenfalls mit dem Ixiter 45 mittcltcn Impuls an, wodurch der bewegliche Arm L_x verbunden. Die zweite Basiselektrode B, des des Schalters SW_x mit dem nächstgrößeren Konden-Transistors 58 ist über einen Widerstand 64 mit sator verbunden wird. Andererseits spricht das Rückcinem negativen Leiter/.,, der zu der Gleichstrom- wärts-Solcnoid 5IVR₁ auf jeden ihm übermittelten quelle Ba führt, und mit der Basiselektrode eines Impuls an und bewirkt, daß tier bewegliche Arm des Bpn-Transistors 66 verbunden. Die Emitterelektrode so Schalters SW_x mit dem nächstkleineren Kondensator des Transistors 66 ist direkt mit dem Leiter L₄ und in Verbindung kommt. Der jeweils eingeschaltete die Kollcklorelcktrodc mit dem Leiterin, über ein Kondensator68 Hegt in dem einen Zcitkrcis eines Relais R₁ verbunden. Das Relais R_x enthält einen astabilcn Multivibrators 70 konventionellen Aufbaus. Ruhekontakt R1 „, der die Leiter L₁ und L., über Dieser enthält ein Paar npn-Transistorcn 72a und einen Taktimpulsgenerator C₁ verbindet, sowie einen 55 72 ft, deren Emitterelektroden zusammen mit dem Arbeitskontakt R₁,,, der die Leiter L₁ und L₂ über negativen Leiter L_x und deren KoUektorciektrodcn ein Vorwärts-Solenoid SWF_x eines Drchschaltcrs vcr- über je einen Widerstand mit dem positiven Leiter L₁ bindet. Die Leiter L₁ und L₂ sind außerdem über verbunden sind. Die Kollcktorclcktrodc des Trancinen Arbeitskontakt C₁,, und ein Rückwärts-Solc- sislors72o ist über einen Kondensator 74 mit der noid SWR_x für den gleichen Drehschalter verbunden. 60 Basiselektrode des Transistors 726 und diese über

Der Mittclabgriff des Potentiometers 52 ist in einer einen Widersland 76 mit dem Leiter L₁ verbunden, solchen Lage angeordnet, daß die Spannung am Ab- Die Basiselektrode des Transistors 72a ist über einen griff ausreicht, um die Zcnerdiodc 54 und damit den Widerstand 78 mit dem Leiter L₁ und über den beTransistor 56 zu zünden, wenn der Lecrlaufspan- weglichen Arm des Schalters SW_x und den jeweils nungstcil 48, wie in F i g. 3 gezeigt, über dem Arbeits- 65 eingeschalteten Kondensator 68 mit der Kollcktorspalt zwiscnen der Arbeitselektrodc 16 und dem elektrode des Transistors 72ft verbunden. Diese stellt Werkstück 14 auftritt. Das Auftreten der Lichtbogen- den Ausgang des Impulsgenerator 40 dar und ist brcnnspannung über dem Arbeitsspalt, wie sie bei 47 mit dem Verstärker 42 verbunden.

Der astabile Multivibrator70 erzeugt eine Impuls- L geschaltet ist, wobei parallel zum Kontakt*, ein folge deren Impulsbreite durch die Zeitkonstante Arbeits-Haltekon akt/?₂,, liegt Em Paar RdaisÄ, des Kondensators 74 und des Widerstands 76, und und Absind parallel zwischen den Leitern L undI L₈ deren Pausenzeit durch die Zeitkonstante des Wider- über mit ihnen jeweils in Re.he hegenden DrehschaJ-standes 78 un^ des jeweils eingeschalteten Konden- 5 tern SW₂ und SW₃ geschaltet Die Schalter SW₂ md awcn« fJqfimmt sind Anweisen jeder eine Vielzahl von stationären Kon-Auch der^ SeSor 74 kann durch eine Viel- takten S_v S₂, S .. S auf, die mit den entsprechenzahl paralleler wahlweise eingeschalteter Konden- den Kontakten des anderen Schalters verbunden sind, satoren ersetzt werden. Der Schalter SW ist mit dem obengenannten Dreh-

Die in Fig 4 gezeigte Anordnung arbeitet wie io schalterSW₁ gekoppelt. _ folßf Wenn der Bearbeitungszustand anormal wird, Zusätzlich zu dem obengenannten TaWimpuiswird'das Relais R₁ eingeschaltet. Das Schließen des generator C₁, der über den Ruhekontakt Ä,_flzwi-Kontaktesfl /, bewirkt, daß das Vorwärts-Solenoid sehen den Leitern L₁ und L₂ liegt, ist ein Paar lakt- SWF eingespeist und der Schalter SW₁ um einen impulsgeneratoren C₂ und C₃ über einen Arbeitskon-Scbritt weitergeschaltet wird, wobei sein beweglicher 15 takt R_2r des Relais R₂ bzw. in Reihe geschaltete Rune-Arm mit dem nächstgrößeren Kondensator verbun- kontakte A₂₀ und R_{3 a} des Relais R₃ und R₃ zwischen den wird Dies bewirkt, daß die Pausenzeit um einen die Leiter L₁ und L₂ geschaltet. Die Taktimpulsgenevorbestimmten Zusatzbetrag vergrößert wird. Nach ratoren C₁, C₂ und C₃ erzeugen Impulsfolgen mit Beendigung der Entladung des Kondensators 60 ist Wiederholungsperioden T₁, T₂ bzw. T₃. das Relais R₁ ohne Energiezufuhr. Wenn der anor- 20 Um die Schalter SW₂ bzw. SW₃ entweder vorwärts male Zustand, bei welchem die Leerlaufspannungs- oder rückwärts zu schalten, sind zwischen den Leiteile 48 über dem Arbeitsspalt 18 nicht auftreten, tem L₁ und L₂ über Arbeitskontakte C.,_a und C\,„ der sich innerhalb des obengenannten Zeitintervalls t_e Taktimpulsgeneratoren C₂ bzw. C₃ Vorwärts- und nach Beendigung der Entladung des Kondensators 60 Rückwärts-Solenoide SWF₂ und SWR₂ sowie ubtr fortsetzt, wird das Relais R₁ wieder eingeschaltet, um 25 Arbeitskontakte R₁₁, und C_lft des Relais A₁ und dos die Pausenzeit wieder um einen vorbestimmten Zu- TaktimpulsgeneratorsC₁ SolenoideSWF₃ und SWR, satzbetra", wie oben beschrieben, zu vergrößern. geschaltet. Die Vorwärtsrichtung läuft vom Kon-Wenn °dcr normale Zustand erreicht worden ist, takt S₁ zum Kontakt S_n,, welcher einer maximalen wird das Relais A₁ abgeschaltet, um seinen Kontakt Pausenzeit entspricht. Die Arbeitsweise dieser SoIe- R zu schließen. Wenn nun der nomaie Zustand 30 noide ist mit der Arbeitsweise der in F i g. 4 gezeigten während des obengenanmen Zeifintervaiis T₁ anhält, Solenoids SWF₁ und SWR₁ identisch, erzeugt der Taktimpulsgencrator C₁ einen Takt- Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Vorrichimpuis, um seinen Kontakt C_{1 a} zu schließen und die tung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 6 be-Energiezufuhr zum Rückwärts-Solenoid SWR₁ zu er- schrieben, in welcher verschiedene in der Anordnung möglichen. Der Schalter SW₁ wird daher um einen 35 oder den Arbeitslagen der Komponenten A₁, R₂, Rv Schritt zurückgeschaltet, so daß sein beweglicher C₁, C₂, C₃, SW₂ und SW₃ auftretenden Wclleniormen Arm mit einem Kondenf.ator 68 geringerer Kapazität gezeigt sind. Dabei bedeutet hohes Niveau den eingeverbunden und die Pausenzeit um einen "orbestimm- schalteten und Null-Niveau den ausgeschalteten Zutcn Betrag verringert wird. Eme weitere Fortsetzung stand.

des normalen Zustands über das Intervall T,, nach- 40 Unter der Annahme, daß der Arbeitsspalt sich in

dem die Pausenzeit verkleinert wurde, bewirkt, daß seinem normalen Zustand befindet, sind die Schalter

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schaltet wird, v/odurch die Pausenzeit weiter um nun der Spalt zum Zeitpunkt t„ (s. F i g. 6) in seinen

einen vorbestimmten Betrag verkleinert wird. anormalen Zustand gebracht wird, wird das RelaisA₁,

Auf diese Weise wird die Pausenzeit um vor- 45 wie oben im Zusammenhang mit F i g. 4 beschrieben,

bestimmte Beträge nachgestellt, so daß der mittlere eingeschaltet. Hierdurch wird der Kontakt A_{1 f} gc-

Arbeitsstrom in Übereinstimmung mit dem jeweiligen schlossen und das Relais /?, eingeschaltet. Duvch

Bearbeitungszustand auf seinen optimalen Wert ge- Schließen des Kontaktet R,_c wird der Taktimpulsge-

regelt wird. Es versteht sich, daß die vorbestimmten ncratorC, gestartet. Dann ist der Kondensator 60

Beträge, um welche die Pausenzeit nachgestellt wird, 50 (s. Fig. 4) entladen, worauf das Relais R₂ abgeschal-

nicht einander gleich sein müssen tet wird. Fig. 6 zeigt die Arbeitsweise "der Anord-

Falis bis zur Beseitigung des anormalen Zustands nung nach Fi g. 5 unter der Annahme, daß der anor-

die Pausenzeit um zwei oder mehr Zusatzbeträge vcr- male Zustand nach einem Abschalten des Relais R_x

größcrt werden muß, wird bis zum Erreichen des beseitigt worden ist.

optimalen Wertes Zeit vergeudet. Fig.5 zeigt eine 55 Wenn derTaktimpuIsgencratorC₂ eingeschaltet ist, Modifikation der Erfindung, welche den gerade bc- werden die Kontakte C_n „ mit der Periode T₂ (s. (/) in schricbcncn Verlust an Zeil verringert. Die gezeigte F i g. 6) intermittierend geschlossen, um das VorAnordnung arbeitet so, daß beim Auftreten des anor- wärts-Solenoid SWF_n intermittierend einzuspeisen, malen Zustands einmal eine maximal mögliche wodurch die gekoppelten Schalter SW₁ und SW₂ zum Pausenzeit durch Änderung um einen einzigen, rcla- 60 Kontakt S_m geschaltet werden, um eine maximale tiv großen Betrag vorgesehen wird und dann die Pausenzeit vorzusehen. Vom Zeitpunkt /„ an, zu wcl-Pauscnzeit schrittweise in vorbestimmten Zcitintcr- chcm der anormale Zustand auftrat, ist ein ZcHmtcrvallcn soweit wie möglich verringert wird. Zusätzlich vall / (s. Fi g. 6) abgelaufen, bis der Kontakt Am erzürn Bluck 50 mit dem Spaltzustaridsfühlcr und zum reicht worden ist (s. (/1) in F i g. 6). Impulsgenerator 40 in F i g. 4 enthält die Anordnung 65 Andererseits schließt das eingespeiste Relais/?, ein Relais /?.„ welches über einen ArbcilskonlakiÄ_lf seinen KonSaktK_)rf, der das Vorwärts-Solenoid SWF₃ des Relais R. und Ruhekontakt R_ia eines Relais R, einschaltet, wodurch der Schalter SW₃ um einen zwischen den positiven und negativen Leiter L₁ bzw. Schritt wcitcrgeschaltct wird und den Kontakt S_n, ι

erreicht, (s. (/) in Fig. 6). Wenn der Schalter SW., den KontaktS_m im Zeitpunkt t_b oder am Ende des Zeitintervalls t., erreicht hat, wird das Relais R₄ eingeschaltet, sein Kontakt R_{4 a} geöffnet und das Relais R₂ abgeschaltet. Als Ergebnis wird der Taktimpulsgenerator C, außer Betrieb und der Taktimpulsgenerator C₃ in Betrieb gesetzt und schließt intermittierend seinen Kontakt C₃ „ mit der Periode T., (s. (g) in Fig. 6). Hierdurch wird das Rückwärts-Solenoid SWR., über Zeitintervalle T₃ eingespeist, um die Drehschalter SW₁ und SW., zurückzuschalten. Dann ist ein Zeitintervall L₁ (s. F i g. 6) vom Zeitpunkt I₁, zu einem Zeitpunkt t_c abgelaufen, zu welchem angenommen wird, daß die Schalter SW₂ und SW₃ zusammen den Kontakts,,,, erreichen. Daher wird das Relai^c R_:i eingespeist, sein Kontakt A_3n geöffnet und der Betrieb des Taktimpulsgenerators C., unterbrochen. Der nun vorhandene Kontakt S_n,, ist um eine Stellung weiter als der vorherige Kontakt S_n. Die Pausenzeit wurde so um einen einzigen vorbestimmten Zusatzbetrag vergrößert.

Der anormale Zustand wird also während der obenerwähnten Zunahme der Pausenzeit auf ihren maximalen Wert entsprechend dem Kontakt S_n, und während der Umsteuerung der Pausenzeit auf den Kontakt S_n , wie oben beschrieben wirksam überwunden.

Es wird nun angenommen, daß der Arbeitsspalt für das Zeitintervall T₁ in seinem normalen Zustand gehalten wird, nachdem das Relais R₁ abgeschaltet wurde. Dann schließ'*, der Taktimpulsgenerator C₁ (s. (c) in Fig. 6) seinen Koniakt C,,, und bewegt den Schalter SW._t um einen Schritt zurück, während gleichzeitig das Relais R₃ abgeschaltet wird, wodurch seine Kontakte C₃₀ geschlossen werden und der TaktimpulsgencratorC., in Betrieb gesetzt wird. Der Taktimpulsgcncrator C₁ schließt seinen Kontakt C\„ und bewirkt, daß die SchalterSiV₁ und SW₂ um einen Schritt zurückbewegt werden, mit dem F.rgebnis, daß die Pausen/eit um einen einzigen vorbestimmten Betrag abnimmt.

Fig. 7 zeigt den mittleren Beafbeitungssirom über der Zeit während der beschriebenen Regelung der Pausenzeit.

Es hat sich gezeigt, daß die Impulswiederholungsperioden T₁ und T.₍ vorzugsweise über eine Minute bzw. zwischen einer und zehn Sekunden liegen, während Τ._λ unter einer Sekunde gewählt wird, um eine Schaltgeschwindigkeit so groß wie möglich für die Schalter vorzusehen. Die genannten Zahlen für die Wiederholungsperioden können jedoch auch entsprechend den Materialien des Werkstücks und der Arbeitselektrode der Art der zu bearbeitenden Bohrung (Sack- oder Durchgangsbohrung) zu variieren sein.

F i g. 8 zeigt die Ergebnisse von Experimenten mit einer nach der Erfindung aufgebauten Vorrichtung und die dabei benutzte Arbeitselektrode 80 aus Graphit mit quadratischem Querschnitt und einer Kantenlänge von 20 mm. Die Kurven 82 und 84 zeigen den mittleren Arbeitsstrom / in Ampere über der Bearbeitungszeit in Minuten, und die Kurven 86 und 88 zeigen die Tiefe einer Bohrung d in mm als Funktion der Bearbeitungszeit. Die Kurven 82 und 86 beziehen sich auf die Erfindung, während die Kurven 84 und 88 dem bisherigen Stand der Technik entsprechen. Aus Fig. 8 ist zu sehen, daß entsprechend der Erfindung verglichen mit dem Stand der Technik der mittlere Arbeit^strom mit zunehmender Tiefe der Bohrung fein abgestuft ausgewählt wird, und zwar automatisch. Als Ergebnis ist die Bearbeitungsgeschwindigkeit groß, die Bearbeitungszeit nimmt also ab. Wenn einmal die fundamentalen Bearbeitung· bedingungen wie Scheitelwert und Impulsbreite des Entladungsstroms für die gewünschte Rauhigkeit der zu bearbeitenden Oberfläche, der relative Elektrodcnabbrand in bezug auf die Mcng.e des vom Werkstück entfernten Materials für den jeweiligen Zweck bestimmt und eingestellt worden sind, wird die Bearbeitung kontinuierlich mit einem hohen Bcarbeitungswirkungsgrad ohne die Noiwendigkeit irgendeiner Nachstellung von Hand und auch ohne Erfahrung des Bcdienungsmannes durchgeführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

(70), dessen erster zeitbestimmender Kreis (74, Patentansprüche: 76) fest eingestellt und dessen zweiter zeitbestimmender Kreis (68,78) von den Stellvorrichtungen

1. Verfahren zur Elektroerosionsbearbeitung (SWF₁, SWR₁) zum Vergrößern bzw. Verkleinern mit Spannungsimpulsen, bei dem das Auftreten S der Pauscnzeil gegensinmg verstellbar ist.

einer Entladung im Arbeitsspalt zwischen Elek- 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch getrode und Werkstück erfaßt und die Pausenzeit kennzeichnet, daß der zweite zeitbestimm?nde zwischen aufeinanderfolgenden Spannungsimpui- Kreis (68,78) des Multivibrators eine stufenweise sen in Abhängigkeit vom elektrischen Zustand veränderbare Kondensatoranordnung (68«... des Arbeitsspaltes selbsttätig eingestellt wird. io 68m) enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pausenzeil vergrößert wird, wenn innerhalb eines Bezugszeiiintervalls am Arbeitsspalt keine Spannung höher als di« Lichtbogenbrennspannung

aufgetreten ist, und daß die Pausenzeit verkleinert 15
wird, wenn am Arbeitsspalt eine Spannung von
der Größe der Impulsleerlaufspannung auftritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-

kennzeichnet, daß das Vergrößern und/oder Ver- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor-

kleinern in Schritten erfolgt und daß jeweils so ao richtung zur Elektroerosionsbearbeitung mit Span-

viele gleichartige Schritte periodisch aufeinander nungsimpulsen, bei dem das Auftreten einer Ent-

folgen, bis ein entgegengesetzter Schritt veranlaßt ladung im Arbeitsspalt zwischen Elektrode und

wird.

Werkstück erfaßt und die Pausenzeit zwischen auf-