DE2214486C2 - Funkenerosionsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Funkenerosionsbearbeitung einer Werkstückelektrode mittels einer Werkzeugelektrode, wobei die Spannung zwischen den Elektroden während einer Entladung gemessen, eine entsprechende Spannung gespeichert und abhängig davon ein elektrisches Signal gebildet wird, womit mindestens ein Arbeitsparameter automalisch gesteuert wird.

Bei bekannten Verfahren dieser Art (DE-AS 16 15 091 und US-PS 35 5b 844) wird zur Überwachung des Arbeitsspaltzustandes die Sp^inung zwischen der Elektrode und dem Werkstück bei jeder Entladung in einem Kondensator gespeichert und mit einer Bezugsspannung verglichen. Das Ausgangssignal dieses Vergleichers steuert das Stellglied des Elektrodenvorschubs. Auf diese Weise werden nur relativ große Abweichungen von dem durch die Bezugsspannung dargestellten Normalzustand erfaßt und behoben. Das reicht jedoch nicht aus, um eine gute Bearbeitung zu erreichen und eine Beschädigung des Werkstücks und/oder der Elektrode durch elektrische Lichtbogen zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine genauere Steuerung der Arbeitsparameter und damit ein besseres Funktionieren von Funkenerosionsmaschinen zu erreichen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das elektrische Signal als Digitalsignal erzeugt wird, sobald ein weiteres Signal, das der Differenz zwischen der gespeicherten Spannung und der bei der darauf folgenden Messung gewonnenen Spannung entspricht, größer als ein vorbestimmter Wert ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich das Vorhandensein einer besonderen Art anormaler Entladungen erfassen, so daß ein wichtiger Arbeitsparameter beeinflußt werden kann, um diese Anomalie zum Verschwinden zu bringen, wobei die Bearbeitungsbedingungen so wenig wie möglich beeinflußt werden. Das Verfahren erlaubt des weiteren, ein neues Erfassungskriterium für anormale Entladungen mit anderen bekannten Kriterien zu verbinden, so daß ζ. B. eine von einem Lichtbogen herrührende Anomalie von der von einem Kurzschluß oder von einer Verschmutzung der Arbeitsflussigkeit herrührenden Anomalie unierschieden werden kann, um auf einen geeigneten Arbeitsparameter einzuwirken. Ein weiterer Vorteil besteht darin, sowohl bei Grobbearbeitung, als auch bei Feinbearbeitung anormale Entladungen erfassen und Arbeitsparameter korrigieren zu können.

Die- Erfindung wird anhand der Zeichnung eriäuteri. Es zeigt

Fig.? eine schematische Darstellung einer Funkenerosionsmaschine,

Fig.2 eine schematische Darstellung des Verlaufs der Elektrodenspannung bei aufeinanderfolgenden Spannungsimpulsen und

F i g. 3 eine Schaltung zur Erfassung unterschiedlicher Spannungsniveaus, die im Verlauf mehrerer aufeinanderfolgender Entladungen auftreten.

Die Funkenerosionsmaschine der F i g. 1 besitzt einen Tisch 1, der ein Werkstück 2 trägt. Eine Elektrode 3 ist mit einem Servomechanismus 4 relativ zum Werkstück 2 verstellbar.

Ein Arbeitsstrom liefernder Impulsgenerator 5 besteht im wesentlichen aus einer oder mehreren Gleichspannungsquellen 6 und Schaltern 7 und ist mit dem Werkstück 2 und der Elektrode 3 durch Leitungen 8,9 verbunden.

Die Funkenerosionsmaschine hat einen Behälter 10, der Arbeitsflussigkeit enthält, die im allgemeinen einen Dielektrikum ist. Die Arbeitsflüssigkeit wird mit einer Pumpe Pdurch eine Leitung 11 gepumpt, die durch ein Ventil 12 gesteuert wird. Die Leitung 11 ist an die Elektrode 3 angeschlossen, die im allgemeinen einen oder mehrere Kanäle aufweist, welche die Arbeitsflussigkeit bis zu einem Elektrodenende leiten, wo die Arbeitsflüssigkeit direkt in den Arbeitsspalt eingespritzt wird.

Die Funkenerosionsmaschine hat eine Steuervorrichtung 13, welche mit durch die Leitung 14 symbolisch dargestellten Befehlen auf den Impulsgenerator 5 einwirkt. Die Steuervorrichtung 13 steuert den Servomechanismus 4 über eine Aus,rangsleitung 15. Die Steuervorrichtung 13 steuert über eine Ausgangsleitung 16 das Ventil 12, welches die Zufuhr der Arbeitsflüssigkeit steuert. Um die Elektrodenspannung messen zu können, ist die Steuervorrichtung 13 mit Eingangsleitun-

•»5 gen 17, 17a an das Werkstück 2 und die Elektrode 3 angeschlossen, und Eingangsleitungen 18, 18a sind zur Strommessung mit einem Nebenschlußwiderstand S verbunden.

F i g. 2 erläutert den Verlauf der Spannung zwischen der Elektrode 3 and dem Werkstück 2 während fünf aufeinanderfolgender Spannungsimpulse, während derer der Arbeitsstrom zu den Zeitpunkten t\, h, fc, U und is zu fließen beginnt. Wenn die Bearbeitung bei guten Bearbeitungsbedingungen erfolgt, sind Differenzen zwischen der Elektrodenspannung einer Entladung und der Elektrodenspannung einer nachfolgenden Entladung festzustellen, die in der Zeichnung übertrieben groß dargestellt sind, damit sie besser erkannt werden können.

Zwischen der ersten und der zweiten Entladung ist eine positive Differenz AU\ vorhanden. Zwischen der zweiten und der dritten Entladung ist eine negative Differenz Δ Ui vorhanden. Zwischen der dritten und der vierten Entladung ist die Differenz ULh immer noch negativ. Zwischen der vierten und fünften Entladung ist die Differenz Δ U\ erneut positiv.

Erfindungsgemäß ist es notwendig zu kontrollieren, ob diese Differenzen tatsächlich vorhanden sind oder

nicht. Diese Kontrolle kann z. B. mit Hilfe der in Fig.3 dargestellten Schaltung durchgeführt werden.

Die Schaltung der F i g. 3 weist einen Spannungsteiler auf, der aus den Widerständen R 9 und R 10 besteht. Er wird über die Eingangsleitungen 17,17a an die zwischen der Elektrode 3 und dem Werkstück 2 vorhandene Elektrodenspannung gelegt. Die Spannung des Widerstands R 10 liegt über einen Feldeffekttransistor T4 an einem Kondensator C4.

Wenn der Kondensator C4 bei jeder der aufeinander folgenden Entladungen die Elektrodenspannung zwischen der Elektrode 3 und dem Werkstück 2 haben soll, um die Spannungsänderungen zwischen aufeinanderfolgenden Entladungen messen zu können, darf der Transistor T4 nur während einer Entladung leiten und muß vor dem Ende jeder Entladung sperren, damit die Spannung des Kondensators C4 nicht durch das Verschwinden der Elektrodenspannung beeinflußt wird. Die von der Schaltung der Fig.3 zu ermittelten Spannungsänderungen sind gegenüber der Elektrodenspannung sehr gering.

Der Transistor Γ4 wird durch Impulse auf den Eingang 196 gesteuert. Die Impulsdauer entspricht jeweils exakt der Dauer einer Entladung. Jeder Impuls gelangt zu einem RC-GWed 80, das einen Differentiator bildet. Nach der Differentiation wird ein entsprechendes Signal durch ein Inversionsglied 81 invertiert und gelangt zu einem Transistor 7"5, der die Polarisation der Basis des Transistors T4 steuert. Infolgedessen wird der Transistor Γ4 während jeder Entladung leitend, wobei die Durchlaßzeit etwas nach Entladungsbeginn beginnt und etwas vor Entladungsende endet.

Die Spannung des Kondensators C4 liegt an der Basis eines Feldeffekttransistors 7"6. Ein derartiger Transistor hat einen praktisch unendlichen Eingangswiderstand, so daß der Kondensator C4 seine Spannung entladungsfrei beibehält.

Der Feldeffekttransistor T6 steuert den Stromfluß in einem Widerstand R 11, an dem eine Spannung abfällt, die der Elektrodenspannung zwischen dem Werkstück 3 und der Elektrode 2 während jeder Entladung entspricht. Diese Spannung am Widerstand R 11 kann von einer Klemme Va abgenommen werden. Wenn die Spannung zwischen der Elektrode 3 und dem Werkstück 2 von Entladung zu Entladung schwankt, schwankt die Spannung am Widerstand RM entsprechend. Die Wechselspannungskomponenten dieser Spannung werden durch den Kondensator C5 auf eine Gleichrichterschaltung übertragen, die aus einer Diode D 2 und einem Kondensator C6 besieht. Letzterer wird auf eine Spannung aufgeladen, die eine Funktion einer Differenz aufeinanderfolgender Werte der Elektrodenspannung während der Entladung ist. Der Kondensator C6 ist an den Eingang einer Vergleichsschaltung 82 angeschlossen, die ein Ausgangssignal abgibt, solange die Spannung des Kondensators C6 eine Bezugsspannung nicht erreicht hat, die an einem anderen Eingang der Vergleichsschaltung 82 liegt und mit einem Strom erzeugt wird, der über dem Widerstand R 12 fließt. Ein Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 82 wird durch ein Inversionsglied 83 invertiert, so daß man auf der Ausgangsleitung 22 ein Signal (bzw. den logischen Zustand 1) erhält, wenn sich die Elektrodenspannung zwischen der Elektrode 3 und dem Werkstück 2 bei aufeinanderfolgender; Entladungen ändert. Dadurch wird angezeigt, daß die aufeinanderfolgenden Entladungen an verschiedenen Ste./en der Bearbeitungsfläche erfolgen.

Das Signal der Ausgangsleitung 22 wird benutzt, um beispielsweise ein periodisches Zurückziehen der Elektrode 3 durch den Servomechanismus 4 zu steuern, um das Erneuern der Arbeitsflüssigkeit zu erleichtern. Man könnte aber stationäre Entladungen und damit die Tendenz zu Kurzschlüssen auch anders bekämpfen, als die Länge des Arbeitsspalt zu beeinflussen, z. B- durch Vergrößerung oder durch Verringerung des Arbeits-Stroms. Letzterer kann leicht kontrolliert werden, insbesondere durch Änderung der Zeit zwischen dem Ende einer Entladung und dem Beginn der folgenden, oder auch durch periodische Unterbrechungen zwischen Entladungen, um die Entladungen in aufeinanderfolgende Entladungsketten aufzuteilen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in zahlreichen Variationen durchgeführt werdpn. Statt auf der Ausgangsleitung 22 ein logisches Signal zu bilden, mit dem man etwaige Abweichungen der Elektrodenspannung bei aufeinanderfolgenden Entladrngen feststellt, könnte ein Signa! benutzt werden, dessen Wert von den Abweichungen zwischen den Meßergebnissen aufeinanderfolgender Steuerimpulse abhängt. Ein derartiges Signal könnte z. B. mit der Spannung des Kondensators C4 gebildet werden.

Bei einer vervollkommneten Ausführung des Verfahrens könnte auf die Arbeitsparameter eingewirkt werden, indem nicht nur das Fehlen von Differenzen der Elektrodenspannung aufeinanderfolgender Entladungen berücksichtigt wird, sondern darüber hinaus weitere Kriterien, wie der Verschmutzungsgrad, das Vorhandensein von Kurzschlüssen oder die mittlere Wartezeit zwischen dem Anlegen der Elektrodenspannung und dem Einsetzen des Arbeitsstroms.

J5 Insbesondere bei Feinbearbeitung ist das Fehlen von Unterschieden zwischen den Elektrodenspannungen mehrerer aufeinanderfolgender Entladungen ein Hinweis auf eine Erhöhung der Kurzschlußgefahr -tnd macht kenntlich, daß alle aufeinanderfolgenden Entladüngen an einer einzigen Stelle des Werkstücks erfolge j.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man im voraus eine Verschlechterung der Bearbeitungsbedingungen erfassen und wenigstens einen Arbeitsparameter beeinflussen, um wieder zu guten Beaibeitungsbedingungen zu kommen. Die Beeinflussung erfolgt, sobald keine Unterschiede zwischen den Elektrodenspannungen aufeinanderfolgender Entladungen festgestellt werden. Man kann wie folgt₍Einfluß nehmen:

1. Auf Kenngrößen der Spannungs- und/oder Stromimpulse;

2. auf dsn physikalischen oder chemischen Zustand der Arbeitsflüssigkeit des Arbeitsspalts;

" 3. auf die Länge des Arbeitsspalts.

Man kann die Verschlechterung der Bearbeitungsbedingungen bekämpfen, indem man entweder den mittleren Arbeitsstro.ii verringert, während die Erneue-

^ft0 rungsmenge der Arbeitsflüssigkeit konstant gehalten wird, oder indem die Erneuerungsmenge der Arbeitsflüssigkeit erhöht wird, was z. B. durch Ve/größerung der Arbeitsspaltlänge erreicht werden kann. Es ist auch möglich, verschlechterte Bearbeitungsbedingungen durch Veränderung des physikalischen oder chemischen Zustandes der Arbeitsflüssigkeit zu verbessern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Funkenerosionsbearbeitung einer Werkstückelektrode mittels einer Werkzeugelektrode, wobei die Spannung zwischen den Elektroden während einer Entladung gemessen, eine entsprechende Spannung gespeichert und abhängig davon ein elektrisches Signal gebildet wird, womit mindestens ein Arbeitsparameter automatisch gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal als Digitalsignal erzeugt wird, sobald ein weiteres Signal, das der Differenz zwischen der gespeicherten Spannung und der bei der darauf folgenden Messung gewonnenen Spannung entspricht, größer als ein vorbestimmter Wert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erstgenannte Signal aufgrund der Differenz zwischen den bei aufeinanderfolgenden Entladungen festgestellten Elektrodenspannungen erzeugt «ird.