DE2326007C3

DE2326007C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Elektrodenvorschubbewegung bei der elektroerosiven Bearbeitung

Info

Publication number: DE2326007C3
Application number: DE19732326007
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Nagoya Aichi Kobayashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1972-05-24
Filing date: 1973-05-22
Publication date: 1981-07-30
Also published as: DE2326007B2; FR2185473A1; IT987968B; FR2185473B1; GB1420282A; CH561578A5; JPS5622650B2; DE2326007A1; BE799819A; JPS498897A

Description

T₁ + T₂

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung Vi nur dann angelegt wird, wenn nach Anlegen der Spannung Vi keine Entladung im ersten Zeitab- «chnitt τ\ stattfindet und daß die Spannung V3 nur angelegt wird, wenn nach Anlegen der Spannung V2 keine Entladung im zweiten Zeitabschnitt t/2 «tattfindet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennleichnet, daß die Beaufschlagung mit der Spannung Vi beendet wird, wenn nach Anlegen der Spannung V3 keine Entladung während eines Zeitintervalls Δτ «anfindet.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ■ach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Reihenschaltungen einer ersten Spannungsquelle mit der Spannung Vj und eines ersten Transistors (2a); einer zweiten Spannungsquelle mit der Spannung V2 und eines zweiten Transistors (2b); einer dritten Spannungsquelle V₃ «nd eines dritten Transistors (2c) parallel zueinander und in Reihe zu einem Arbeitsspalt (4, 5) geschaltet lind, wobei die Relation Vj > V2> Vi gilt und daß der •rste, der zweite und der dritte Transistor (2a, 2Zj, 2c) ■acheinander einzeln eingeschaltet werden, wobei der erste Transistor (2a) wiederum nach dem Ende des EIN-Zustandes des dritten Transistors (2c) eingeschaltet wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spannungsquelle der Spannung V2 eine variable Spannungsquelle ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal zur Steuerung der Vorschubbewegung der Elektrode (4) durch eine logische Schaltung (30 — 37) entsprechend einem Signal gebildet wird, welches eine Entladung während des EIN-Zustandes des ersten, dps zweiten oder des dritten Transistors (2a, 2b, Ic) anzeigt

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Elektrodenvorschubbewegung bei der elektroerosiven Bearbeitung, wobei bei jedem Impuls der Spaltzustand erfaßt und zur Steuerung herangezogen wird.

Ein solches Verfahren ist aus der US-PS 29 79 639 bekannt Dabei ist jedoch die Zündverzögerungszeit von Impuls zu Impuls unterschiedlich lang. Bei konstanter Dauer der Spannungsimpulse erhält man daher unterschiedlich lange Entladungsstromimpulse. Hierdurch wird der relative Elektrodenverschleiß sowie die Oberflächengüte des Werkstücks ungünstig beeinflußt Ferner besteht bei bekannten Verfahren die Schwierigkeit, daß die gewünschte stabile Steuerung nur sehr schwer zu erreichen ist, wenn man die Steuerung gemäß der durchschnittlichen Elektrodenspannung vornimmt da letztere erheblich von der Dauer der Impulspausen und der Spannungsimpulse abhäng*.

Mit Hilfe eines großen aber kurzen, die Zündung erzwingenden Spannungsimpulses 18 (Fig. 1) kann zwar die Stromimpulslänge annähernd konstant gehalten und somit der Elektrodenverbrauch und die Rauhigkeit der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks verbessert werden. Damit wird jedoch nicht das Problem der Steuerung des Arbeitsspaltes gelöst. Wenn die Impulspause lang ist, so ist die durchschnittliche Elektrodenspannung ziemlich gering und es ist in diesem Fall schwierig, den Arbeitsspalt zu steuern.

Bei Anwendung von Zündspannungsimpulsen entspricht einer bestimmten Arbeitsspaltweite d eine kleinere durchschnittliche Elektrodenspannung V (F i g. 2, Kurve 23) als ohne Zündspannungsimpulse (Kurve 22).

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches unabhängig von der mittleren Elektrodenspannung und somit von der Amplitude und dem Impuls/Pause-Verhältnis der Spannungsimpulse eine optimale Steuerung des Arbeitsspaltes und dadurch eine Verbesserung des relativen Elektrodenverschleißes und der Rauhigkeit der bearbeiteten Oberfläche erlaubt
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Spannungsimpuls in drei Zeitabschnitte unterteilt wird und daß die Bewegung der Elektrode in Richtung zunehmenden Arbeitsspaltes gesteuert wird, wenn der Entladungsbeginn in den ersten Zeitabschnitt T/i des Spannungsimpulses fällt bzw. unter Konstanthaltung des Arbeitsspaltes gesteuert wird, wenn der Entladungsbeginn in den zweiten Zeitabschnitt Vz fällt bzw. in Richtung abnehmenden Arbeitsspaltes gesteuert, wird, wenn der Entladungsbeginn in den dritten Zeitabschnitt Γ3 fällt oder wenn keine Entladung stattfindet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 die Elektrodenspannungswellenform und die

Stromwellenform eines herkömmlichen Verfahrens;

F i g. 2 die Beziehung zwischen der durchschnittlichen Elektrodenspannung und dem Arbeitsspalt für die Wellenformen gemäß F i g. 1;

F i g. 3 eine Wellenform eines typischen Spannungsimpulses des erfindungsgemäßen Verfahrens;

F i g. 4 verschiedene Elektrodenspannungswellenformen und die Stromwellenformen, welche bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auftreten können;

F i g. 5 eine Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäBen Verfahrens;

Fig.6 eine Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals gemäß F i g. 7 und

F i g. 7 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung gemäß F i g. 6.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Arbeitsspalt gesteuert, ohne daß die Dauer des Spannungsimpulses oder der Pause wesentlichen Einfluß haben.

F i g. 3 zeigt eine Wellenform eines Sparnungsimpulses, die in drei Zeitabschnitte mit unterschiedlichen Spannungen gegliedert ist Im ersten Zeitabschnitt τι beträgt die Spannung Vi und im zweiten Zeitabschnitt T₂ beträgt die Spannung V₂. Die Spannung V₃ liegt während einer relativ kurzen Zeitdauer Δτ zu Beginn des dritten Zeitabschnittes an. Während der restlichen Zeit des dritten Zeitabschnittes τ 3 hat die Spannung jedoch einen geringeren Wert V₄.

Die Spannungen Vi, V₂ und Vj sind größer als die Entladungsspannung und sie folgen der Beziehung ViS V₂S V3. Die Spannung Vt, folgt vorzugsweise der Beziehung V₄S Vi und in einigen Fällen hat V₄ den Wert 0.

F i g. 4a zeigt die Impulswellenform der Elektrodenspannung und Fig.4b die Impulswellenform des Stromes. F i g. 4c zeigt ein Steuersignal zur Steuerung des Arbeitsspaltes. Im folgenden sollen die Beziehungen zwischen den Spannungswellenformen 24,25,26 und 27 am Arbeitsspalt und der Steuerspannung ei erläutert werden:

Beginn der
Entladung

Spannungswellenform

1. Zeitabschnitt 24

2. Zeitabschnitt 25

3. Zeitabschnitt 26
Keine Entladung 27

Regelsignal e\

ei Spalt-Vergrößerung ei Haltesignal
P) Spalt-Verkleinerung p, Spalt-Verl-leinerung

Das Regelsignal ei in der Ruhezeit entspricht der jeweils während der vorangehenden Impulszeit ausgewählten Spannung. Wenn die Entladung im ersten Zeitabschnitt einsetzt, so ist die angelegte Spannung am geringsten und die Entladung findet ohne wesentliche Verzögerung nach Beaufschlagung mit der Spannung statt. Man darf daher annehmen, daß in diesem Fall der Arbeitsspalt sehr schmal oder nicht genügend entionisiert ist. In diesem Fall wird die Elektrode derart bewegt, daß der Arbeitsspalt verbreitert wird.

Wenn die Entladung während des zweiten Zeitabschnittes einsetzt, so findet sie bei einer höheren Spannung Vi statt. Demgemäß darf angenommen werden, daß der Arbeitsspalt die richtige Weite hat und befriedigend entionisiert ist. Dieser Zustand soll während einer möglichst langen Zeitdauer aufrechterhalten bleiben (kein Vorschub der Elektrode).

Wenn die Entladung im dritten Zeitabschnitt einsetzt oder wenn keine Entladung stattfindet, so darf angenommen werden, daß der Arbeitsspalt im Vergleich zu den beiden vorher genannten Fällen zu weit ist. In diesem Fall wird die Elektrode so bewegt daß der Arbeitsspalt verringert wird.

Zu Beginn des dritten Zeitabschnittes wird der Arbeitsspalt mit einem hohen Spannungsimpuls V_ä mit relativ schmaler Impulsbreite beaufschlagt Hierdurch wird die Entladung erzwungen, selbst wenn der Arbeitsspalt relativ weit ist

Der Arbeitsspalt wird derart gesteuert daß die Entladung während des zweiten Zeitabschnittes einsetzt spätestens aber zu Beginn des dritten Zeitab-Schnitts. Die Wahrscheinlichkeit einer Entladung bei der Spannung V₄ im dritten Zeitabschnitt ist sehr gering. Demgemäß kommt es selten vor, daß die Länge des Entladungsstromimpulses kleiner ist als τ 3. Somit kann die Entladungsstromimpulslänge als im wesentlichen konstant gelten. Daher können die Bearbeitungscharakteristika, z. B. der Elektrodenverschleiß und die Rauhigkeit der bearbeiteten Oberfläche, welche bei herkömmlichen Verfahren durch ungleichförmige Stromimpulslängen beeinträchtigt werden, wesentlich

2ϊ verbessert werden. Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren von Bedeutung, wenn V₄ = 0 ist

F i g. 5 zeigt eine Einrichtung zur Erzeugung eines Spannungsimpuls gemäß F i g. 3. Diese umfaßt Gleichspannungsquellen mit den Spannungen Vi, V₂ und V], Transistoren 2a. 26 und 2c, Widerstände 3a, 3b, 3c Dioden 28a, 2Sb und 28c zum Schutz der Transistoren und einen Widerstand 29 zur Verhinderung eines vollständig offenen Zustandes des Arbeitsspaltes zwischen einer Elektrode 4 und einem Werkstück 5.

J) Zunächst wird der Transistor 2a eingeschaltet und nach der Zeit τ\ wird der Transistor 2b fü^r eine Zeitdauer T₂ eingeschaltet und danach wird der Transistor 2c für eine Zeitdauer Δτ sec eingeschaltet, und nach einer Zeitdauer τι wird der Transistor 2a ausgeschaltet Nur der von der Gleichstromquelle V zum Transistor 2a fließende Strom trägt zur Bearbeitung bei. Die Gleichspannungsquellen V? und V3 dienen lediglich dazu, eine relativ hohe Spannung an den Arbeitsspalt anzulegen, um eine Entladung zu erzwingen. Die Widerstandswerte der Widerstände 30 und 3c sind nämlich größer als der Widerstandswert des Widerstandes 3a Bei der Entladung werden die Transistoren 2b und 2c vorzugsweise ausgeschaltet Wenn die Entladung nach Einschaltung der Transistoren 2b oder 2c stattfindet so liefern sie dennoch keine nennenswerte Erhöhung des Entladungsimpulsstromes. Wenn die Spannung Vi bei eingeschaltetem Transistor 2a am Arbeitsspalt anliegt, und die Entladung während der Zeit τ\ eintritt, so werden die Transistoren 2b und 2c nicht eingeschaltet

Wenn während der drei Zeitabschnitte keine Entladung am Arbeitsspalt stattfindet, und wenn das Anlegen der Spannung V₄ an den Arbeitsspalt für unnötig gehalten wird, so kann man den Transistor 2a nach Beaufschlagung mit dem Impuls abschalten (und der Transistor 2c kann während Δτ sec eingeschaltet werden). Die Spannungen können z. B. die folgenden Werte haben:

V₁ = V₄ = 80VoIt,

V₂ = 80—300 Volt (variabel),

V₃ = 300VoIt.

Der Zeitabschnitte τ₂ und τ₃ werden gemäß der Beziehung

τι +T₂ 1

+ r₃ - 4

oder

T₁ + T₂

bestimmt, wobei der erste Zeitabschnitt
τ, ^ 1 - 2 \is

gewählt wird.

Zum Beispiel ergibt sich im Falle von

aus obiger Beziehung

T₂ = 25 μβ und T₃ = 75 μ5.

Man kann noch einen stabilen Betrieb bei einem relativ schmalen Arbeitsspalt, wie er zur Feinbearbeitung erforderlich ist, erreichen. Wenn die Bearbeitungscharakteristika beeinträchtigt werden, so kann man die Spannung verringern.

Gemäß Fig.3 findet die Spannungsänderung während des zweiten Zeitabschnitts in einer Stufe statt. Es ist jedoch auch ohne technische Schwierigkeiten möglich, diese Spannungsänderung in mehreren Stufen vorzunehmen. Dies kann erreicht werden, indem man die Zahl der Transistoren in Fig.8 erhöht und indem man die Transistoren einen nach dem anderen in j vorbestimmten Intervallen einschaltet.

F i g. 6 zeigt eine logische Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals ei zur Steuerung des Arbeitsspaltes, welche R-S-Flipflops 30,31 umfaßt, sowie NAND-Glieder 32,33,34 und Transistoren 35,36 und 37, welche auf

κι die Ausgangssignale der NAND-Glieder ansprechen. Mehr als einer dieser Transistoren wird zu einer bestimmten Zeit nicht ausgeschaltet. Die anderen beiden Transistoren sind jeweils eingeschaltet, so daß das Regelsignal e einen der Werte ei, C₂ oder ej hat, wobei gemäß F i g. 7 die Signale Si ■ R\ und S₂ · R2 gebildet werden.

Wenn die Entladung im ersten Zeitabschnitt stattfindet, so gilt Si = I. Wenn die Entladung im zweiten Zeitabschnitt stattfindet, so gilt S₂=I. Wenn keine

2« Entladung stattfindet, so gilt R_x = \ und A₂=I. Die Werte ei, e2 und e3 betragen bei dem zuvor benannten Beispiel e,=0, C₂=6 und ej=2 Volt.

In diesem Fall wird die Bezugsspannung zur Steuerung verwendet, so daß die Entladung im zweiten Zeitabschnitt stattfindet Demgemäß beträgt die Bezugsspannung etwa 6 Volt.

Es ist möglich, die Wellenform des Steuersignals dadurch einzustellen, daß man dieses durch ein Filter mit einem Widerstand und einem Kondensator oder einer

jo Drossel wie bei dem herkömmlichen Verfahren hindurchschickt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung der Elektrodenvorschubbewegung bei der elektroerosiven Bearbeitung, wobei bei jedem Impuls der Spaltzustand erfaßt und zur Steuerung herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsimpuls in drei Zeitabschnitte unterteilt wird und daß die Bewegung der Elektrode in Richtung zunehmenden Arbeitsspaltes gesteuert wird, wenn der Entladungsbeginn in den ersten Zeitabschnitt Ti des Spannungsimpulses fällt bzw. unter Konstanthaltung des Arbeitsspaltes gesteuert wird, wenn der Entladungsbeginn in den zweiten Zeitabschnitt T2 fällt bzw. in Richtung abnehmenden Arbeitsspaltes gesteuert wird, wenn der Entladungsbeginn in den dritten Zeitabschnitt τι fällt oder wenn keine EatJadung stattfindet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung Vi im ersten Zeitab- «chnitt Ti größer ist als die Entladungsspannung, während die Spannung V2 im zweiten Zeitabschnitt »2 größer ist als Vi und die Spannung Vi im dritten Zeitabschnitt τι größer ist als V2 und daß nach dem dritten Zeitabschnitt ττ₃ eine Spannung V₄ angelegt wird, weiche höchstens gleich der Spannung Vi ist

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den ersten, den iweiten und den dritten Zeitabschnitt τι, Γ2 und τι die folgende Relation gilt: