DE2065777C3 - Vorrichtung zur Unterscheidung von elektrischen Entladungen verschiedener Klassen beim Betrieb einer Funkenerosionsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ei-ie Vorrichtung zur Unterscheidung elektrischer Entladungen verschiedener Klassen beim Betrieb einer Funkenerosionsmaschine mit einem Fühler zur Messung einer Arbeitsspaltvariablen innerhalb jeder elektrischen Entladung und mit einer mit dem Fühler verbundenen Schwellwert-Schaltung zur Erzeugung unterschiedlicher, der jeweiligen Klasse der Entladung entsprechender Ausgangssignale und mit auf die Zündung einer Entladung ansprechenden Verzögerungsmitteln.

Eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art ist durch die US-PS 32 77 338 bekanntgeworden. Bei dieser Vorrichtung wird beginnend am Ende der Verzögerungszeit des Verzögerungsmittels für die Restdauer des Arbeitsimpulses die Arbeitsspaltvariable mit einer Schwellwerthöhe verglichen. Die Schwellwerthöhe definiert einen Meßwertbereich, der der elektrischen Entladung der besonderen Klasse entspricht Liegt während des genannten Zeitraumes die Arbeitsspaltvariable unterhalb der eingestellten Schwellwerthöhe, so erfolgt eine Veränderung eines bestimmten Parameters beim Betrieb der Funkenerosionsmaschine. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der genannte Parameter der Strom des Arbeitspulses, der für seine Restdauer unterbrochen wird. Durch die verzögerte Abfrage der Arbeitsspaltvariablen soll erreicht werden, daß QuasiKurzschlüsse, die durch zwischen Arbeitselektrode und WerkstUckelektrode verbliebene Reste des abgetragenen Materials verursacht werden, Zeit zum Verlöschen haben und damit keinen Einfluß auf die Steuerung eines Parameters beim Betrieb einer Funkenerosionsmaschine haben.

Diese Vorrichtung weist den Nachteil eines geringen Auflösungsvermögens bezüglich der verschiedenen Klassen der elektrischen Entladungen beim Betrieb einer Funkenerosionsmaschine auf. Sie kann lediglich zwischen zwei verschiedenen Entladungsklassen unterscheiden. Es gibt aber, wie weiter unten ausgeführt wird, insgesamt fünf verschiedene Klassen von Entladungen. Durch das geringe Auflösungsvermögen wird bei einer flüssigphasigen Entladung und bei Entladungen mit Quasi-Kurzschlüssen keine Veränderung des Parameters beim Betrieb einer Funkenerosionsmaschine

ίο vorgenommen, obwohl beide Entladungsarten in ihrer Wirksamkeit bei der Bearbeitung gegenüber der idealen gemischt gasförmig-flüssigphasigen Entladung abfallen und damit einen geringeren Wirkungsgrad der Funkenerosionsmaschine zur Folge haben. Nachteilig ist ferner die direkte Steuerung des Sensors durch die Verzögerungsmittel. Damit ist der Sensor für Störungen durch die Verzögerungsmittel empfindlich. Weiterhin ist damit zu rechnen, daß Rückwirkungen des Sensors die Funktion des Verzögerungsmittels beeinflussen, wo durch ein Einhalten der gewählten Verzögerung nicht gewährleistet ist

Aus djr schweizerischen Patentschrift 4 68 237 ist bereits eine automatische Steuerungsanordnung für die Breite eines Arbeitsspaltes einer Elektroerosionsma schine bekamt, bei der drei verschiedene Entladungs klassen durch drei parallel geschaltete Schaltstufen mit verschiedenen Schwellwerten unterschieden werden können. Diese Steuerungsanordnung weist jedoch keine Verzögerungsmittel auf, so daß durch Quasi-Kurz- Schlüsse Steuerungen der Breite des Arbeitsspaltes ausgelöst werden. Durch die Unterscheidung der verschiedenen Entladungsklassen wird lediglich die Verstellrichtung für die bewegliche Elektrode und in einem Nullbereich ein Vibrieren des Steuerzylinders für die hydraulische Steuerung der beweglichen Elektrode erzeugt Mit dem Vibrieren des Steuerzylinders im Nullbereich soll lediglich erreicht werden, daß die wegen der großen Masse der beweglichen Elektrode träge Steuerung beschleunigt wird.

Der Erfindung liegt die Awjrabe zugrunde, die eingangs erwähnte Vorrchtung hinsichtlich des Auflösungsvermögens bezüglich der verschiedenen Klassen und der Störempfindlichkeit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

gelöst, daß der Fühler durch einen Schalter mit dem Arbeitsspalt nach Ablauf der durch die Verzögerungsmittel gegebenen Zeitspanne verbunden ist und daß die Schwellwert-Schaltung in an sich bekannter Weise mehrere parallel geschaltete schwellwertabhängige Stufen aufweist, deren Schwellwerte jeweils die Bereiche der gemessenen Variablen entsprechend den verschiedenen Klassen von Entladungen definieren.

Damit erreicht man den Vorteil, das Auflösungsvermögen der Vorrichtungen bezüglich der Entladungs- klassen zu erhöhen. Wegen der Vielzahl der Schwellschalter ist es möglich, die Arbeitsspaltvariablen nicht nur auf Überschreiten eines bestimmten Wertes abzufragen, sondern in digitaler Form ihren Wert anzugeben. Außerdem wird die Vorrichtung durch

μ Einfügen eines Schalters zwischen Fühler und Verzögerungsmittel unempfindlicher gegen Störungen und Rückwirkungen vom Fühler auf das Verzögerungsmittel und umgekehrt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die

Schwellwert-Schaltung mit Hilfe des Schalters innerhalb jeder elektrischen Entladung von der Arbeitsspaltvariahlen über eine gewählte Zeitspanne beaufschlagt, die nach Ablauf der durch die Verzögerungsmittel

gegebene Zeitspanne beginnt und vor Ablauf des Arbeitsimpulses endet. Damit wird die Unempfindlichkeit gegenüber Störungen und die Sicherheit beim Erkennen der besonderen Entladungsklasse weiter erhöht, da Veränderungen der Arbeitsspaltvariablen nach Ablauf dieser wählbaren Zeitspanne während des laufenden Arbeitsimpulses nicht mehr zur Veränderung des Parameters der Funkenerosionsmaschine beitragen können.

Anhand Har Zeichnung wird eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 und Fig. IA graphische Darstellungen verschiedener charakteristischer Bedingungen, die in einem EDM-Verfahren auftreten und

F i g. 2 ein Schaltdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die F i g. 1 und IA zeigen die bei der EDM tatsächlich auftretenden unterschiedlichen charakteristischen Bedingungen sowie ihr Verhältnis zu feststellbaren Spaltspannungen, das zu dem Steuerungskonzept führt. In Fig. IA stellt die Kurve A eine typische Spannungsveränderung innerhalb eines einzigen Ircpulses einer Flüssig-Phasen-Entladung dar, wobei eine Hochenergie-Entladungssäule von der umgebenden Flüssigkeit eingeschnürt ist Die Kurve B stellt die Spannungsveränderung einer gasförmigen Entladung dar, wobei die Entladungssäule wegen der erhöhten Menge an Metalldämpfen und Gasen wesentlich erweitert ist Die Kurve C stellt eine gemischte Flüssigkeits-Gas-Phasen-Entladung dar, wie sie bei einigen Bearbeitungsvorgängen auftritt. Sie ist die optimale Form einer Entladung. Die Kurve D stellt Kurzschlüsse dar und die Kurve Fdie Spannungsveränderungen bei einem Quasi-KurzschluB, der durch Bearbeitungs-Rückstände oder abgehobene 3j Späne entsteht

Wie diese Kurven zeigen, ist eine klare Diskriminierung zwischen den Bedingungen erreichbar durch Überwachung des Spaltes für eine Zeitdauer zwischen 11 und 12, z. B. von einem Zehntel bis zu einem Fünftel M) der gesagten Pulsbreite, oder für eine Zeitdauer zwischen f3 und t4, d.h. einer ähnlichen Zeitdauer, gemessen nach halber Impulsbreite. So ist es durch Festlegung von beispielsweise drei Schwellwerten möglich, diese zeitveränderlichen Entladungsbedingungen voneinander zu unterscheiden.

F i g. 2 zeigt entsprechend eine Auswerteschaltung 35, die aus drei Schwellendiskriminatoren 35a, 356 und 35c besteht, die die Spaltmerkmale während einer bestimmten Zeitdauer innerhalb jedes Bearbeitungsimpulses überwachen. Zu diesem Zweck ist eine Verzögerungsanordnung 36 vorgesehen, die es diesen Diskriminatoren gestattet, während der bestimmten Zeitdauer selektiv auf ein Spaltsignal anzusprechen. Sie umfaßt einen Kondensator 36a, der so angeordnet ist, daß er sich zu entladen beginnt über einen Widerstand 366 in Reaktion auf den Beginn jeder Entladung im Spalt, und zwar ausgelöst vom Spannungsabfall an einem Meßwiderstand 37, der in Serie geschaltet ist mit dem Bearbeitungsspalt und der Bearbeitungsenergiequelle.

Der positive Anschluß des Kondensators 36a ist mit dem Emitter des PNP-Transistors 38 und sein negativer Anschluß mit der Basis dieses Transistors verbunden. Der Emitter und Kollektor des Transistors 38 sind in Serie geschaltet mit einem Spaltüberwachungswiderstand 39, und zwar über den Arbeitsspalt Daraus geht hervor, daß sich nach einer bestimmten Verzögerungszeit nach der Auslösung des Bearbeitungsimpulses der Kondensator 36a entlädt und der Transistor 38 leitend wird. Dadurch wird der Spaltüberwachungswiderstand 39 mit dem Spalt verbunden und gewährleistet die Entstehung eines Signals an seinem Abgriff, das der tatsächlichen Spaltspannung proportional ist, nur für die Zeitspanne, die der Entladungszeit des Kondensators 36a entspricht

Jeder der Schwelldiskriminatr'-in 35a, 356 und 35c kann aus einer Schmitt-Trigger-Schaltung (wie dargestellt) bestehen, dte jeweils gekoppelt sind mit einer sich an der Eingangsseite der Schaltung befindlichen Zener-Diode Zda, Zdb, Zda Dabei bestimmen die festgelegte Schmitt-Übergangsspannung sowie die entsprechende Zener-Durchbruchsspannung einen besonderen, zu ermittelnden Schwellwert Da die Kurzschlußspannung etwa Null beträgt die gasförmige Entladungsspannung bei ca. 30 Volt die gemischte Gas-Flüssigkeits-Entladungspannung bei ca. 40 Voll und die Flüssigkeitsphasen-Entladungsspannung bei ca. 50 Volt für die Zeitdauer zwischen il und r2 in einer typischen Situation Hegen, ergeben die drei Schwellwerte für die Diskriminatoren 35a, 356, 35c — wenn diese beispielsweise jeweils auf 20 Volt, 35 Volt und 45 Volt eingestellt werden — klare Grenzlinien zwischen diesen charakteristischen Entladungen.

An der Ausgangsseite jedes Diskriminator: befindet sich eine durch die Quelle S gespeiste Lampe Lpa, Lpb, Lpe Dabei bringt das Abstandssignal, wenn es über den jeweiligen Schwellwert hinausgeht, diese Lampen zum Aufleuchten. So ist während der Zeitdauer t\ — t2, wenn am Spalt ein Kurzschluß vorliegt, keine der Lampen Lpa, Lpb und Lpe erleuchtet Wenn eine gasförmige Entladung stattfindet, leuchtet nur die Lampe Lpa, bei gemischter Gas-Flüssigkeits-Entladung leuchtet auch die Lampe Lpb auf und bei einer Flüssigkeitsphasen-Entladung brennen alle Lampen. Die Lichtsignale können zu einer Servo-Schaltung der oben beschriebenen Art weitergeleitet werden, um dadurch die Schwellen für Spaltsteuerung und/oder Vorschubmaß zu verändern, so daß die Elektrode derart gefeuert werden kann, daß sie sich einer bestimmten, am Spalt herrschenden Bedingung anpaßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Unterscheidung elektrischer Entladungen verschiedener Klassen beim Betrieb einer Funkenerosionsmaschine mit einem Fühler zur Messung einer ArbeitsspaltvariaDlen innerhalb jeder elektrischen Entladung und mit einer mit dem Fühler verbundenen Schwellwert-Schaltung zur Erzeugung unterschiedlicher, der jeweiligen Klasse der Entladung entsprechenden Ausgangssignale und mit auf die Zündung einer Entladung ansprechenden Verzögerungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (39) durch einen Schalter (38) mit dem Arbeitsspalt nach Ablauf der durch die Verzögerungsmittel (36) gegebenen Zeitspanne verbunden ist und daß die Schwellwert-Schaltung (35) in an sich bekannter Weise mehrere parallel geschaltete schwellwertabhängige Stufen (35a, 35b, 35c) aufweist, deren Schwellwerte jeweils die Bereiche der gemessenen Variablen entsprechend den verschiedenen Klassen von Entladungen definieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwert-Schaltung (35) mit Hilfe des Schalters (38) innerhalb jeder elektrischen Entladung von der Arbeitsspaltvariablen über eine gewählte Zeitspanne beaufschlagt wird, die nach Ablauf der durch die Verzögerungsmittel gegebenen Zeitspanne beginnt und vor Ablauf des Arbeitsimpulses endet