DE2362080A1

DE2362080A1 - Vorrichtung und verfahren zur maschinellen bearbeitung von werkstuecken mittels elektrischer entladungen

Info

Publication number: DE2362080A1
Application number: DE2362080A
Authority: DE
Inventors: Jun Oliver A Bell
Original assignee: Colt Industries Operating Corp
Current assignee: Colt Industries Operating Corp
Priority date: 1972-12-14
Filing date: 1973-12-13
Publication date: 1974-06-27
Also published as: ES421448A1; GB1453305A; JPS4996395A; CH588327A5; US3809847A; CA1003052A

Description

Patentanwälte

-Inn. /-.. --^ -ecxe ^ ^ Dezember 1973

Df.-!-:j- ' -'■ ολ-:.;:.:;307Γ - ρ 7520

S München 22, Maximilianstr. 43 ' ^

Colt Industries Operating Corp (Elox Division)

P.O.Box 2227, Griffith Road, · Davidson, North Carolina 28036, USA

Vorrichtung und Verfahren zur maschinellen Bearbeitung· von Werkstücken mittels elektrischer Entladungen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die maschinelle Bearbeitung von Werkstücken mittels elektrischer Entladungen. Hierbei wird Material von einem elektrisch leitenden Werkstück durch die Erosionswirkung·einer elektrischen Überschlags entladung abgetragen, die zwischen einer Verkzeugelektrode und dem Werkstück stattfindet» Ein solches Arbeitsverfahren wird im allgemeinen als .Funkenerosionsverfahren (FE-Verfahren) bezeichnet« Ein dielektrischer Kühlstroiii zirkuliert gewöhnlich unter Druck während des Funkenerosions-

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•Vorganges durch den Luftspalt. Zum Nachschieben des '.\ex-:z~ Stückes oder der Elektrode wird eine Zuführungseinrichtung· verwendet, die eine Relativbewegung- zwischen diesen beiden Objekten erzeugt und auf diese 'ieise eine optimale Luftspaltweite zwischen der Elektrode und dem Werkstück aufrechterhält, während vom Werkstück Material abgetragen wird.

Bei eier Funkenerosion ist es wichtig, daß die Impulse, die dem Luftspalt zugeführt werden, in ihrer _4n- und Abschaltzeit und Frequenz genau steuerbar sind, damit reproduzierbare Ergebnisse sichergestellt sind, und bei der ausgeführten Betriebsart ein geeigneter Schneidvorgang erreicht wird. Bei der Grobbearbeitung z.B. werden zum Schneiden eine relativ niedrige Frequenz und Impulse hoher Stromstärke verwendet. Bei der Feinbearbeitung werden eine höhere Frequenz und Impulse kleinerer Stromstärke verwendet. Die vielfältigsten Typen von Impulsgeneratoren, die diese" Fähigkeit aufweisen, wurden bereits entwickelt und sind bei der Metallbearbeitung mittels Funiceneros ion in ständigem kommerziellen Gebrauch, Eine übliche Stromversorgungseinrichtung für Funkenerosionszwecke umfaßt als Hauptbestandteil seines Impulsgenerators einen astabilen Multivibrator, bei dem Ein— und Abschaltzeit und Frequenz von einer einstellbaren, mechanisch miteinander gekuppelten Kondensator-/Wxderstandsanordnung gesteuert und voreingestellt werden. Ein Beispiel für diese Art von Impulsgenerator ist in der US-PS 3 649 802 beschrieben.

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Ss sind auch and ?ro Arten von Impuls generatoren gebräuchlich, die verschiedene-Anordnungen und Kombinationen von astabilon Multivibratoren und Oszillatoren enthalten, um die Funkenerosions-Impulsdauer und -Frequenz zu steuern. Ein Beispiel für eine solche, Stromversorgungseinrichtung ist in der US-PS 3 536 880 beschrieben. '

Bei einem Impulsgenerator für die Funkenerosion ist es wichtig, daß die Bedienperson die Impuls-Binsehaltzeit,' die Impuls-Ausschaltzeit und die Frequenz voreinstellen kann, und es. ist ebenso wichtig, daß die Bedienperson die genaue Einstellung kennt, mit der die Einrichtung arbeitete Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders vorteilhafte Einrichtung und ein Betriebsverfahren für die Metallbearbeitung mittels elektrischer Entladung, d.h. mittels Funkenerosion, anzugeben, die diese genannten Bedingungen erfüllen. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst* Ausgestaltungen Und Abwandlungen des in Anspruch 1 angegebenen LösUngsgedanliens sind in den neben- und tint ergeordneten Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung gibt eine neue Und vorteilhafte Schaltung zur Iinpulsauslösung und Impulslängenbestimmung an, durch die erreicht, wird, daß jeder erzeugte Impuls mit dem Beginn des ■ Spannungsüberschlags im Luftspalt zusammenfällt^ sodaß mit Sicherheit Impulse einheitlichen LeistungsInhalts erzeugt

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werden. Zu diesem Zweck umfaßt die vorliegende Erfindungeine vorteilhafte Anordnung, die auf den Spannungsüberschlag im Luftspalt in der iv^Teise anspricht, daß der Beginn jedes Funkenerosionsimpulses genau gesteuert wird,und die Tätigkeit von Einsehaltζextimpuls und nachfolgendem Ausschalt» zeitiinpuls ausgelöst werden«

Die Erfindung gibt einen Impulsgenerator für die Metallbearbeitung mittels Funkenerosion an, der speziell zur px"äzi— sen Steuerung eines einzelnen elektronischen Schalters oder einer elektronischen Schalterbank verwendbar ist, deren letztere leistungführende Elektroden zwischen einer Gleichspannungsquelle und dem Luftspalt eingeschaltet sind, und der die Punlcener ο s ions xmpul se erzeugt. Die vorliegende Erfindung gibt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel an, bei dem Transistoren als elektronische Schalter verwendet werden. Sie ist jedoch auf diese Ausführungsform nicht beschränkt. Durch Umgestaltungen und kleinere .Änderungen an den Kreisen ist es jedem Fachmann möglich, anstatt der Transistoren andere elektronische Bauelemente als Schalter zu verwenden. Als "elektronischer Schalter" wird hier ein elektronisches Steuerelement mit zwei oder mehr Elektroden verstanden, das zumindest zwei Haupt— oder leistungführendo Elektroden aufweist und den Stromfluß im Leistungskreis regelt,, in dein die Leitfähigkeit zwischen den zwei Hauptelektroden gesteuert wird, entweder durch eine Steuerelektrode innerhalb des

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Schalters oder durch. Änderung der Polarität einer Spannung·, die der einen der Hauptelektroden zugeführt wird. Hierdurch wird der Widerstand im Leistungskreis statisch oder elektrisch orme Bewegung irgendeines mechanischen' Elements innerhalb des Schalters gesteuert. Unter, diesen Oberbegriff fallen Elektronenröhren,' Transistoren, Thyristoren und ähnliche. Ealbleiterbauteile. Die elektronischen Aus gangs schalt er ira Schaltkreis gemäß der vorliegenden Erfr- -VzUiIg' werden von einer Kombination von integrierten TTL-Schal tier eis en mittleren Integrationsgrades gesteuert, z.B. solchen,'wie sie gegenwärtig von der National Semiconductor Corporation hergestellt werden. Solche Schaltkreise sind in den unterschiedlichsten Kombinationen zur Verwendung in numerisch gesteuerten v/erkzeugmaschinen angeboten und der Einsatz solcher Bauelemente in den Schaltkreisen der vorliegenden Erfindung setzt im hohen Maße deren Gesamtkosten herab und förderrt deren Betriebssicherheit.

Die vorliegende Erfindung, die nachfolgend näher beschrieben wird, ist schematisch und in Blockschaltbildern in den Zeichnungen dargestellt, in denen jeweils gleiche Bauelemente in

den verschiedenen -Zeichnungen mit jeXireils gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Die Figuren 1 und 2 zeigen schematisch, teilweise in Blockdiagrammen, ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. ■ _' - '

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g, 3 ist eine Kombination aus Schaltschema und Blockdiagramm und zeigt die Grundbau elemente und Baugruppen einer Stromversorgung anlage für eine Funkenerosionseinrichtung, und die Verbindungen für die verschiedenen Steuereingänge und -ausgänge, die zum Betrieb einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung notwendig sind.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Kombination eines SehaltSchemas und eines Bloclcdiagramms einer zweiten bevorzugten 4usfüh^ rungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 zeigt das Diagramm des zeitlichen Verlaufs der Spannungskurve und dient zur Erläuterung des allgemeinen Betriebsablaufs bei der vorliegenden Erfindung,

Die Grundbauteile für den FE-Impulsgenerator umfassen einen Eins ehaltζext-Impulsgenerator 7» der in Fig, 1 dargestellt ist, und einen Absehaltzeit-Impulsgenerator 8, der in Fig. 2 dargestellt ist. Der Kinschaltzeit-Impulsgenerator enthält einen Eins ehalt ζ ext—Dekadenzähler IO und eine Binschaltzeit- Taktim— pulsquelle 12, die diesem zugeordnet ist. Der Dekadenzähler ist hier als Block dargestellt und enthält drei Stufen zur Voreinstellung von I5iner-, Zehner- und Hundert erst eil en, was vorzugsweise mit Hilfe eines zugehörigen digitalen Vorwählschalters durchgeführt wird. Der Zähler 10 kann entweder aufwarts- oder abwärtszählend betrieben werden. Im vorliegenden Ausfüh-

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rungsbeispiel ist der Zähler 10 ein solcher, der abwärts, d.h. bis auf null herab zahlt. Impulse für die Einschaltzelt können von einer bis 999 Mikrosekunden am Zähler 10 .voreingestellt werden, wobei jener eine sichtbare Ablesung ermöglicht, damit sich die Bedienperson.von der richtigen Voreinstellung· überzeugen kann. Als Beispiel für eineh Zchlertyp, der bei der vorliegenden lirf indung benutzt werden kann, sei derjenige genannt, der von der-Firma I uorola Semiconductor' Products unter der Modellbezeichnung· KO4OT6d beschrieben wird. Als Taktimpulsquelle für den Einsehaltzeit-Zähler 10 dient d±e ■ Taktinipulsquelle 12. Der Zähler 10 ist ein digitaler Festkörper schal tier eis und enthält mehrere Torschaltungen 1A·, die, wie ersichtlich, mit konventionell verdrahteten zeitbestiinmenden RC-Kreiseii verbunden sind, die den Widerstand 16,- den Kondensator 18, sowie die mit dem Eingang am Anschluß A. verkoppelten Festwiderstand 20, den einstellbaren Widerstand 22 und den Kondensator 2k umfassen. Der Ausgang der Einschaltzeit-Täktinpulsquelle 12 ist über eine Leitung mit dem Taktimpulseingang auf der linken Seite des Zählers 10, d.h. der Einer-Seite, verbunden. Der Zähler 10 zählt abwärts, d.h. er erzeugt eine Anzahl von Abwärtszählimpulsen, die gleich der Zahl ist, die an den Einer-, Zehner- und Ilunderterstellen des Zählers -10 . voreingestellt ist. Die Ausgabe an den Ausgabeleitungen der verschiedenen Stufen des Zählers 10 wird einem KAHD-CtIxed 20 zugeführt. Das IvAHD-Glied 2o kann ein Vierfachbaustein sein, der zwei Eingabe -NArTD- GIi ed er aufweist, wie z.B. der Typ

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DK 7^00 der Firma National Semiconductor Corporation. Jiin Ausgang des NAND-Gliedes 26 ist über seine obere Ausgangsleitung mit einem Anschluß ¥ verbunden und liefert eine Steuergröße zur nachfolgenden Flipflopstufe 90, die unter Bezugnahme auf.Fig. 2 noch erläutert wird. Ein zweiter Ausgang öas NAND-Gliedes 26 ist über seine untere Ausgangsleitung und einen Anschluß R mit nachfolgenden Stufen verbunden, die aus Fig. 2 näher ersichtlich sind.,

Ebenfalls in. Fig. 1 enthalten sind links der Startimpulskreis, der Start-Einschaltkreis und der Start-Ausschaltkreis. Der Startimpulslcreis, von dem ein Paar Prüf kontakte und ein Kondensator 28 dargestellt sind, enthält einen Eingangssjischluß 3O. Das Lichtbogenstart-Eingangssignal vom Anschluß 30 ist eine der verschiedenen Eingangsgrößen für das NAND-Glied 26 und wird diesem über eine Eingangsleitung J2 zugeführt. Sin Widerstand 3^ ist an den Stromkreis angeschlossen, wie Fig. 1 zeigt.

Es sei nun Fig. 3 betrachtet. Sie zeigt die Verbindungen im Funkenerosionskreis des Anschlusses 30, der zur Aufnahme der Startimpulse eingerichtet ist. Fig. 3 zeigt die Grundbestandteile der Stromversorgungseinrichtung, die eine Gleichspannungsquelle 36 und einen elektronischen Ausgangsschalter 38 umfaßt, der hier von einem NPN-'Eransistor verkörpert wird. Der Transistor 38 kann entweder ein einzelner Hochleistungstransistor sein oder auch aus einer Reihe von einander parallel-

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geschalteten 'transistoren, bestellen« Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Transistor 38 unter präziser Steuerung durch die An- und Ausschaltimpulse an den zwei linken Eingangsanschlüssen an- und ausgeschaltet. Die Anschlüsse 40 und 42 sind daher mit "An" und' "Aus" bezeichnet* Die entsprechend nummerierten Anschlüsse sind auch links in Pig. I zu sehen. Man sieht·, daß der Ausgangs-Transistorschalter 38 an- und ausgeschaltet wird durch den Betrieb eines Vorstufen-Treiber trans is tors 44 und über einen kapazitiv überbrückten Widerstand 46 bzw. 48 und einer diesem in Serie geschalteten, und mit seiner Basis verbundenen Diode .50. Dem Treibertran-

sistor 44 ist ein Arbeitswiders{and 52 zugeordnet, der mit seinem Emitter in Serie geschaltet ist. Es können auch ein oder mehrere zwischengeschaltete Treiberstufen 54 im Stromversorgungskreis vorgesehen werden, um die benötigte Impulsform zu erhalten und die Steuereingangssignale, die den Anschlüssen 40 und 42. zugeführt werden, zu verstärken,, Die jeweiligen FuJikenerosionsimpuls«-2in- und "Abschaltzeiten werden durch die Auslöseimpulse bestimmt_s die von den "Aus"- und "An"-Anschlüssen 40 und 42 empfangen werden. Der Startimpuls am Anschluß 30 wird dann erzeugt, wenn nach Spannungszuführung an den Luftspalt ein Durchbruch und eine Ionisation derart stattgefunden hat, daß vom Signalübertrager 56 ein Ausgangsimpuls erzeugt wird_o Die Primärwicklung des Signalübex-tragers 56 ist mit einem Widerstand 58 überbrückt, der über eine Diode 59 niit dem Kollektor des Atisgangs-Transistorschalters j§

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verbunden ist. Dies stellt sicher, daß die Zeitsteuerung· der Einschaltimpulsdauer genau am gleichen Punkt bei jedem Erosionszyklus und zugleich mit dem Überschlag stattfindet. Diese Betriebsart und die Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Teilen des Kreises soll weiter anhand der Spannungskurven von Fig. 6 erläutert werden.

Fig, 1 zeigt aucli den Kreis zur Srzeugung der· Aussclialtimpulse am Anschluß 40, Dieser Kreis umfaßt ein Monoflop 60 und ein Paar Tore 6Ga und 6Cb, Entsprechend einem Steuersignal, das vom Anschluß S empfangen wird, erzeugt der Monoflop 60 ein Ausgangssignal, das über einen kapazitiv überbrückten Widerstand 64 bzw, 68 der Basis eines Transistors zugeführt \iird. Der Transistor 70 ist von η-leitendem Typ, Sein Kollektor ist über die Primärwicklung eines Impulsübertragers mit einer positiven Spannungsquelle B + verbunden. Entsprechend des Ausgangsimpulses des Monoflops 60 wird der Transistor "0 in den leitenden Zustand gekippt und erzeugt den Äusschaltimpuls am Anschluß 40, womit die vorbestimmte Ausschaltzeit-Impulsdauer gestartet wird.

Der Kreis zur Erzeugung der Einschaltimpuls-Auslösung, ist dem Anschluß 42, links unten in Fig, 1, zugeordnet. Der Monoflop 62 empfängt sein Eingangssignal über einen. Anschluß T und ein Paar Tore 62a und 62b_f und erzeugt ein Steuersignal, das über einen kapazitiv überbrückten "Widerstand 72 bzw. 74

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der Basis eines ITPN-Transistors 76 zugeführt wird. Der Kollektor des Transistors j6 ist über d\e Primärwicklung eines Übertragers 77 mit einer geeigneten positiven Spannungsquelle B + verbunden. Entsprechend der Durchsteuerung des Transistors 76 durch das Auslösesignal vom Monoflop 62 wird am Anschluß hZ ein Einsehaltzeit-Startimpuls erzeugt.

Fig. 2 zeigt im Zusammenhang mit Fig. 1 den Zähler und die Takt impuls quelle,, die den Aus schalt zeit generator steuert, der hier im Ganzen mit 8 bezeichnet-ist. Der■Ausschaltzeitgenerator S gleicht in seinen FeStIcOrPeX"-Sch al tier eis en dem Einschaltzeitgenerator J. Er umfaßt -eine Aus schaltzeit-Talctimpulsquelle 80 mit außen angeschlossenen zeitbestimmenden RC-Kreisen, die den Widerstand 82, den Kondensator 84 und die mit einem Kondensator 85 verbundenen Widerstände 86 und 88 uinfas-sen. Das Ausgangs signal der .'.'p-'sschaltzeit-Taktimpulsquelle 80 wird von seiner Ausgangsleitung 90 abgenommen und dazu verwendet, den Zähler 78 von der voreingestellten Digitalstellung abwärtszuzählen. Der Zähler 78 ist ein programmierbarer Dekadehzähler und identisch mit dem Zähler 10. Er weist die gleichen Takteingänge, Tore und Ausgabeanschlüsse auf, wie sich aus der Zeichnung ergibt.

Fig. 2 zeigt weiterhin ein Paar Flipflopstufen 9-0 und 92, die dazu verwendet werden, die Taktimpulsquellen 12 und 80 entsprechend in Betrieb zu setzen. Eine weitere Ausgangs—

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größe wird über eine Leitung Sh rechts vom Flipflop 92 abgenommen, die der Treiberstufe 5^ zugeführt wird, um dort den "Ein"-Impuls.zu erzeugen. Eine weitere Ausgangssteuergröße wird vom Q-Ausgang des Flipflops 92 abgenommen und dem Anschluß T- zugeführt. Sofern benötigt, werden äußere RC-Netzwerke in den Kreis einfrefüg-t. Das Flipflop 90 ist mit einemliC-Iietzwerk So bzw, 98 verbunden, wie dargestellt. Das Flipflop 92 ist mit einem Vieler st and 100 und einem Kondensator 102 verbunden. Die Flipflops 90 und 92 sind vom dualen oder D-Typ und flankenge trigger t und erzeugen aoi den Ausgängen Q und Q komplementäre Ausgangsgrößen,

Die Fig. h und 5 zeigen eine andere Ausführung-sfqr'm der vorliegenden. Erfindung, bei der eins einzige Taktimpulsquelle für den Betrieb sowohl des Einschaltzeitgenerators 7 als auch des Ausschaltzeitgenorators 8 verwendet wird. Die Taktimpulsquelle 100 ist vorzugsweise kristallfjesteuert und arbeitet mit einer Impulsfrequenz von 10,000 MI-Jz, Ein Paar jeweils zwei .Singäng-e aufweisende K^-AND-CHi ed er 103 und 1G^ sind mit dom Ausgang der Taktimpulsqttelle 100 verbunden. Die Zähler 10 und 78 sind mit den ebenso bezeichneten Zählern in den Fig, "I und 2 identisch und sind ebenfalls dekadisch und programmierbar, wobei -Ixe Voreinstellungen manuell vorgenommen werden und eine sichtbare Anzeige davon geliefert wird. Deriänsaut' der A.usfiihrungsforin nach den Fig. h und 5 ist durch den lin\-sitifton Anschluß 28 gekennzeichnet, der dem ebenso bozeic'ii--

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noten Anschluß in Fig. 1 entspricht. Wie Fig·. 3 zeigt, wirr] der Lichtbogen-Startimpuls vom Impulsübertrager 56 abgenommen, der an den mit dem Funlcenerosions-Luf tspalt in Reihe liegenden Widerstand 58 angeschlossen ist, \IDingeschlossen in das linksseitige Eingangsende des Kreises ist ein Monoflop 10b, Dem lIoTioflop 1C6 ist eine positive Spannungsquelle, ein Widerstand I08 und ein äußerer zeitbestimmender Kreis mit einer separaten positiven Spannungsquei i.e, ein Widerstand 110 und ein Kondensator 112 angekoppelt. Entsprechend der Sclialtstellung eines Schalters 114 in seiner obersten Stellung· wird das Steuersystem für den Betrieb vorbereitet. Ein zusätzliches Paar Flipflopstufen 116 und 118' sind im Kreis zur Steuerung des Betriebs der Ein- und Ausschaltzeit-Taktimpulsausgabcn von der Taktimpulsquelle 100 an die Zähler 10 und 78 angeordnet. Der Betriebsablauf dieser Anordnung wird später noch g-esondert erläutert, -

Die integrierte Schaltkreise bildenden Grundbausteine, die in den Ausführungsformen der Fig, 1 und 2 benutzt werden, sind die gleichen wie jene, die bei den Fig, k und 5" benutzt werden. Bei beiden Ausführungsformen gibt es drei Hauptsteuerimpulse, die in der im Kurvendiagramm von Fig, £> dargestellten Form dazu verwendet werden, die Einsehaltζext-Impttlsdauerzählung in Abhängigkeit vom Durchbruch im Luftspalt zu beginnen, die Einschaltimpulsdauer zu beenden, die Ausschaltzeit-Impulsdauerzählung zu beginnen und schließlich

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die Ausschaltimpvilsdauer zu beenden und den Kreis für den nächstfolgenden Lichtbogen-Startimpuls x-orzubereiteii, der vom Überschlag im Luftspalt abgeleitet wird. Auf diese ¥eise sind alle Funkenerosionsimpulse, die dem Luftspalt zugeführt werden, von gleicher zeitlicher Länge und durch gleiche zeitliche Abstände voneinander getrennt. Hierdurch wird eine weit verbesserte Betriebsweise gegenüber zuvorgenanntem erreicht.

Die Fig. 4 und 5 zeigen weiterhin einen Monoflop 122, der an den Einschaltzeit-Zähler 10 angeschlossen ist. Sr dient dazu, eine diskrete Impulsausgabe beim Ablauf der vorgegebenen lOinschaltzeitdauer abzugeben. Der Einschaltzeit-Endimpuls wird dazu verwendet, die Flipflops 116 und 118 voreinzustellen. Wie man sieht, ist der Monoflop 106 in gleicher ^feise an den Ausschaltzeit-Zähler 78 angeschlossen und empfängt von diesem einen Impuls nach dem Ende der Zählung und erzeugt wiederum einen Ausschaltzeit-Endinrpuls, der als 'Eingabe den Flipflop IIS zugeführt wird. Kan sieht weiterhin, daß am Q-Ausgang des Flipflops 116 das NAND-Glied 103 angeschlossen ist, sodaß die Ausgangsgröße von Q die Taktimpulse freigibt und den Betrieb des Einschaltzeitgeiierators 7 zu einem geeigneten Zeitpunkt im Zyklus in Betrieb setzt. Eine entsprechende Ausgangsleitung verbindet den Q-Ausgang des Flipflops 118 mit dem NAND-Glied IQk₁ wodurch der Ausschaltzeitgenerator S in Betrieb gesetzt wird. Nachfolgend soll unter Bezugnahme auf das in den Flg. 1 bis 3 dargestellte System und auf die in- Fig. 6 dargestellten Span-

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nungs- und Stroniverläufe der ■ Betriebsablauf erläutert werden.

Die oberste Linde'in Pig. 6 zeigt einen typischen Verlauf der Spannung im Luftspalt während des FunkenerοsionsYorgangs. Es soll betont werden^ daß der dargestellte hohe Spannungspegel jener ist, der vorhanden ist, wenn d.er Ereis Vor dem tfberschlag offen ist. Der weitere Impulsverlauf· spiegelt den Spannungsabfall wider, der bei der lonisieruiag des Luftspalts auftritt. Der Einfachheit halber soll öle '^? Schreibung mit dem Zeitpunkt begonnen werden, zu dem die Au sschetlt zeit-Zählung gerade beendet wurde. Die Spannung am Funkt T. in fig,. 1 l:at einen positiven Viert· von ungefähr vier YoIt" angeno.s ,men und, erzeugt einen positiven Eingangsimpuls' am Eingangsanschluß des ITAI¹TD- Glied es 26, Das- Ausgangs signal vom Aus gangs ans chluß zu Punkt Z wird damit zu null und liefert eine "O"-an den ' . Zinifang D des Flipf lops 9^f-·. Ξπγ gleichen Zelt wird ein negativer Impuls durch den Stickstell-^in-g'ang- aos zweiten Flipflops 92 geliefert. Dies liefert eine "1" an den Q-Lusgang des Flipflops 9-2- und an den Punkt G, Die "1" am Furikt C "stoppt den Betrieb des' Ausschaltzeitiriipulsgenercitors SO und wirkt außerdem auf den Iionoflop 62 ein, Dei* "Basis des Ff??-Transistors 'Y6."\:±tö 'dann-ein positiver .Aus gangs impuls züge führet und* ein'Ausarangsinipuls" wird iibei' die Leitung 9^· kuhi LeiS'tntiS's-■liiocbl iibertra5<?r,.' Dies erzeugt den "Ein"—3-inpuls, der ztini ■ Star— tfiti o'"e-r AixiTPch'altGti der Lichtböffenspannun.i?: dient. Sobald ein Spamiunicsdnrehbrucli -im Luftspalt auftritt und ein Strom übc?r

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den Luftspalt zu fließen beginnt, vie in FIg^-. 6 in der untersten Zeile dargestellt ist, beginnt der zeitbestimmende Teil ' des Kreises zu arbeiten.

Zum Zeitpunkt des Lichtbogenüberschlags wird vom Impulstransformator 56 ein Startimpuls ausgelöst. h^Tie Fig, 3 zeit, ist die Primärwindung des Impuls transforinators 56 dem Serienwiderstand 58 parallelgeschaltet und· seine Sekundärwicklung· mit dem Anschluß JO verbunden« Sine Startimpulseingabe ist ebenfalls in Fig·* 1 als eine der Eingangsgrößen des NAND-Gliedes 26 ersichtlich. Hierdurch ausgelöst wird die Ausgangsgröße am Q-AnschTuß des Flipflops 90 und die Spannung· am Punkt A gleich "0", womit der Einschaltzeit-Talctgenerator 12 in Betrieb gesetzt wird. Die Ausgabe am Ausgrabeanschluß des Einschaltzeit-Taktgenerators 12, die der Einerstufe des Zählers 10 zugeführt wird, wird zu "0" und der Sinschaltzeit-. Zähler 10 wird auf eine vorgegebene oder voreingestellte Zahl bis 999f wie bereits programmiert rückgestellt. Ungefähr eine MikroSekunde später, wenn der- Taktgenerator 12 geg&n 0 geht, dann' zählt er wieder eins abwärts und setzt das bei jedem ins Negative gehendei Taktgenerator-Ausgangsimpuls fort, Wenn die Spannung am Anschluß Β einen Wert annimmt, der eine "1" anzeigt, dann wird die "1" dem NAND-Glied 26 zugeführt. Die Ausgangsg-röBe des NAND-Gliedes 26 am Punkt R geht dann gegen null. Hierdurch wird ein negativer Zackenimpuls am Einstell-Eingang beider Flipflops 90 und 92 erzeugt. Die Q-Ausgabe

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beider Flipflops 90 und 92 wird dann "T". Eine "T" erscheint daher am Punkt A und ist Eingabe für den üinschalt- . zeif-Taktgenerator 12, Hierdurch wird der Betrieb des.Einschaltzeit-Taktgenerators 12 unterbrochen. Eine "1" wird über den Punkt S auch dem Eingang des Monoflpps βθ zugeführt. Dies erzeugt . einen positiven Impuls am AUsgangsanschluß 40. Dieser Impuls ist der AUS-Startimpuls entsprechend dem Impuls in der vierten Zeile des' Kurvendiaicramm's von Fig. 6, ■ Dieses stellt den Impuls dar, der den Lichtbogen abschaltet und kennzeichnet den Endpunkt der Funkenerosions-Einschaltzöitdauer. Zur gleichen Zeit geht die Q-Äusgäbe des Flipflops 92 gegen null und setzt den Äüsschaltzeit-Talctgenerator 80 in Betrieb. Der Äusschaltzeit-Zähler 78 arbeitet abwärtszählend bis er einen Nullpunkt erreicht. Die Spannung am Punkt D wird "1" und der Zyklus beginnt von Neuem,

Der in den Fig. 4 und 5 gezeigte Schaltkreis arbeitet bezüglich der beiden Taktgenerätoren im wesentlichen in. der glei-, chen Weise,wie zuvor bei den Fig, 1 und 2 ausgeführt. Der Hauptünterschied liegt in der Vereinfachung des Verknüpfungssystems und der Reduzierung der benötigten Taktgenerätoren auf einen verbleibenden. In der Ausführungsform der Fig. 4 und 5 erzeugt der Monoflop 122 einen Einschaltzeit-Endimpuls, der das Ende des Betriebs des Einschaltzeitr-Zählers 10 anzeigt und ein Voreinsteil-Signal den Flipflops II6 und 118 zuführt. Dieses Voreinstell-Sigiial macht die Q-Ausgänge beider

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Flipflops zu "1", was wiederum den AUS-Startimpuls erzeugt und über das Tor 104 den Ausschaltzeit-Zähler 78 in Betrieb setzt. In gleicher Tveise erzeugt der Monoflop IO6 ein Ausgangssignal, das den Ausschaltzeit-Endimpuls darstellt, wie es durch das Signal am Punkt D beim Betriebsende des Ausschaltzeit-Zählers 78 gesteuert wird. Ein "EIN¹.¹—Impuls vom Flipflop 118 wird dem Treiber ^h zugeführt. Der Schaltkreis ist dann für den nächsten Betriebszykli*.; und die Einschaltimpulsdauer· nach Empfang eines Lichtbogenstartimpulses am linken EingangsanSchluß 28 vorbereitet«

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Systems werden aus den Spannungs- und Stronikurvenf ormen in Fig. 6 deutlich. Es sei hervorgehoben, daß die Luftspalt-Spannung und die Zeit und die Dauer der Funiceneros ions impulse im Luftspalt weit variieren können, entsprechend der verschiedenen Bedingungen im Luftspalt, dis sich mit der Spaltweite, dein Grad der Verunreinigungen im Luftspalt, den Spannungsschwanlaingen und ähnlichem ändern, sodaß die endgültige Zeitdauer und der Leistungsgehalt jedes Funicenero s ions impuls es nicht unveränderbar gesteuert werden können. Dieses Problem wird von der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß genau steuerbare Funiceneros ionsimpulse,wie in der untersten Zeile der Fig. 6 dargestellt, erzeugt werden. Die Ablauffolge ist die: zuerst wird ein "SIN"-Impuls erzeugt, der eine Spannung hervorruft, deren Größe ausreichend ist, um einen Überschlag im Luftspalt hervorzurufen.

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^τ·Γοτϊη dieser tfcerschlag. erscheint, dätifl wird der St art impuls ausgelöst, der dazu dient, deii Einsehältzeit-Zähler 10 in Betrieb zu setzen, der bereits voreingestellt ist* Uni exakt die gewünschte Einschaltzeit festzulegen. Die Zeit Ψ* zwisehen jedem "EIK¹¹- Start impuls und dem nachfolgenden ""AUS"-Startimpuls wird durch, die Vörprögraininierung des Einschalt^· zeitgenierators 7 auf diese Preise fest bestiimiit. D±e mit T„ • bezeicliiiete Ausschaltzeit wird präzise cUireh den Betrieb des Aüsschältzeitgenerators 8 entsprecliend dessen Vorprögrammierung gesteuert. Aiii En.de der Ausschaltzeit wird wiedex· ein "EIN"-Impuls erzöugt und wiederum wird die Einschaltzextdäuer gestartet, wenn der Durchbruch im Luftspalt soglexrii erseheint»

Von der Erfindung wird daher ein digitalarbeitender impulsgenerator für die. Metallbearbeitung mittels Funkenerosion angegeben, der den Bedingungen aöi Luftspalt Rechnung tragt und zur präzisen Zeitbestimmung Und Steuerung der Erosioixsiinpulse' dient* ■

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Claims

Patentansprüche

1 »I Vorrichtung zur maschinellen Bearbeitung von Werkstücken mittels elektrischer Entladungen mit einem elektronischen Aus gangs s ehalt er und einer Stromversorgungseinrichtung,- die ¹ an einen Luftspalt angeschlossen ist und diesem zur Materialab tr agtmg Leistungsinipulse vorgegebener Sin- und Ausschaltzeit zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß ein digital arbeitender Leist'ungsimpulskreis (36, 58» 59» 3&) mit einem Einschaltzeitgenerator (7)· und einem Ausschaltzeitgenerator (8) sowie voneinander unabhängige Einrichtungen (10,78) zum schrittweisen Voreinstellen der Betriebszeit jeder der Generatoren vorgesehen sind, daß die Ausgänge (k0_fk2) jeder der Generatoren wirksam mit dem elektronischen Ausgangsschalter (38) verbunden sind und diesem Ein- und Ausschaltimpulse zuführen, und daß eine an den Luftspalt angeschlossene Einrichtung (56,30) vorgesehen ist, die von jedem Spannungsüberschlag im Luftspalt ausgelöst einen ^tartimpuls zur Inbetriebsetzung des Einschaltzeitgenerators (7) erzeugt.

2, Vorrichtung zur maschinellen Bearbeitung von Werkstücken mittels elelvtrischer Entladungen mit einem elektronischen Ausgangsschalter und einer Stromversorgungseinrichtung, die an einen Luftspalt angeschlossen ist und diesem zur Materialabtragung Leistungsimpulse zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß ein digital arbeitender Leistungsimpulskreis (36,58,59»3o)

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mit einem System (56,30) zur Steuerung der Leistungsimpuls-Einsehaltzeit mittels eines Einschaltzeitgeneratörs (7) vorgesehen ist, daß eine Vorrichtung (iG), zur stufenw.e-isen Voreinstellung der Betriebsdauer des Einschaltzeitgenera..tors vorgesehen ist, daß der Generator (7) einen Ausgang (42) aufweist, der mit dem elektronischen Schalter (38) zwecks Zuführung eines Auslöse impuls es \\rirksam verbunden ist j und daß eine an den Luftsp.alt angeschlossen..·. Einrichtung (5^,30) vorgesehen ist, die von jedem Spannungsüberschlag im Luftspalt ausgelöst einen Startimpuls zur Inbetriebsetzung des Einschaltzeitgeneratörs (7) erzeugt»

3» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschältzeitgeherator {7) und der Ausschaltzeitgeiierator (8) getrennt voreinsteilbare Zähler (10,78) zur genauen Steuerung der Ein- bzw, Alis schalt zeit umfassen,

k-i Vorrichtung^ nach Anspruch 2^ dadurch gekennzeichnet $ daß der Einschäitzeitgenerator (7) einen voreinsteilbaren Zähler (10) zur genauen Steuerung der Einsehaltzeitdauer· enthalt» - ■■.-■·.-■

5* Vorriuhtung naöh Anspruch 1.» dadurch gekennzeichnet j daß jedem der Gsneratoren (7,8) ein Sählör (iöj.78) ■ zugeordnet ist, daß diese Zähler dekadisch, insbesondere digital, programmier--

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bar und insbesondere auf Null abvärtszrJLileiicl- ausgebi sind und Signale zur Steuerung der Impuls-Sin- und -Abschaltzeit erzeugen,

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Betrieb des Sinschältzeitgenei'ators (j) auslösende liinrichtung einen l'bsrtra^er {5^f~) extfhS3.±₉ dessen Primäz-wxclclmig· einem mit dem Luftspalt in Serie geschalteten Widerstand (53) parallel geschaltet ist,

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurcii gekennzeichnet, daß die den Betrieb des iiinschaltzeitgenei-atoz-s (7) auslösende Einrichtung einen 'übertrager (56) entliMjLi:, der mit dem Luftspalt wirksam verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekemizeiclmet, daß eine einzige Taktimpuls quelle (iGü) "so-rl-rsasi mit !seiden Generatoren (7,8) zur Steuerung deren Betrxebsafoläufe verbunden

9. Vorrichtung nach Anspruch- 1, dadurch gekennzeiclmet, daß Sin- und Ausschaltzeitgeizeratoren (7jS) ifirirsaa iait der Stetterelekti'ode des elektronischen Ausgangssciialteirs ^ über je einen Impuls üb er t rager (71, 7?) verbunden s±rad_e

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10, Vorrichtung nach Anspruch S₁ dadurch ^kennzeichnet, daß die Impulsübertrager (71 »77 J in/mtex-schiedlichen Phasenlagen bezüglich des Ausgangsschalter (33) zur Erzeugung einer entsprechenden Impulspolarität an letzterem betrieben sind. """·",-

11, Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gelceim-■ zeichnet, daß ein monostabiler Multivdl·. vtor (Konoflop) (62) zwischen dem Einschaltzeitgenerator (7) und den Ausgangsschalter (38) eingeschaltet ist, der letzterem einen einzelnen IDinschaltzeit—Auslöseimpuls zuführt«

12, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein inonostabiler Multivibrator (Konoflop) (6o) zwischen dem Ausschaltzeitgenerator (8) und den Ausgangsschalter (38) eingeschaltet ist, der letzterem einen einzelnen Ausschaltzeit-Auslöseimpuls zuführt«

13· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine 35insch.a3.ts ei t-Taktimpuls quelle (12) an den Einschaltzeitgenerator (7) angeschlossen ist und dessen Betriebsablauf steuert, und daß eine getrennte Aussclialtzeit-Talrfcinrpulsquelle (8c) .an den Ausschaltzeitgenerator (S) angeschlossen, ist, die des letzteren Betriebsablauf steuert.

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am ·.-■■■■ ·■

14. Vorrichtung nach Azispruc3i 13, dadurch, gekeimt ο ichnot, daß jeder der Generatoren (7»8) einen dreistufigen, programmierbaren dekadischen Zähler (1O,7S) und weiterhin eine von Hand betätigbare Vorrichtung· zum Voreinstellen der Einer-, Zehner- und Hunderterwerte des Zählers (1O,78) für die Ein- und Ausschaltaeitdauer aufweisen«

15· Vorrichtung nach. Anspruch I3» dadurch, gekennzeichnet, daß die von Hand betätigbare Vorrichtung eine sichtbare Anzeige (15t)) für die Sins teilung der Einer—, Zehner— und Hunderterwerte enthält.

16, Vorrichtung· nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (iö)dekadisch programmierbar ist und Signale zur Steuerung· der Impuls eins chaltzeit erzeugt.

17· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Startimpuls für den Einschaltzeitgenerator auslösende Einrichtung einen rfiderstand (58) enthält, der dom Luftspalt in Reihe geschaltet ist,

18. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Generator (7) eine Taktimpulsquelle (12) verbunden ist, die dessen genau zeitbestimmendeii Eetrieb steuert.

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19. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der iSinschaltzextgenerator (7) mit der Steuerelektrode des elektronischen Aus gangs schalters · (33) über einen Impulsübertrager (42) verbunden ist,

ν ·

20. Vorrichtung: nach .Anspruch '!·, dadurch gekennzeichnet,-daß der Zähler (TO) ein dreistuf-ip·er, programmierbarer, abwärtszählender ist und eine von lianc. ^ν··3tätigbare Vorrichtung zum Voreinstellen der Einer-, Zehner- und .Hunderterwerte für die Einschaltzeitdauer aufweist,

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß an die liinschaltzeit-TäktiKipulsquelle (12) ein Flipflop (90) angeschlossen ist, das den wiederholten Arbeitsablauf" nach jedem JSlnschaltzeitinipuls ermöglicht,

22* Vorrichtung nach Anspruch 1 $- dadurch gekennzeichnet,. daß eine getrennte TaS: timpuls quelle (iCü) mit beiden Zählern (iGj.78) zur Steuerung deren Betriebsabläüf& verbunden ist, ".._■■

23· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als elektronischer Ausgangsschalter zumindest ein Transistor (38) verwendet ist, und daß die ,- Basis des Transistors die Stcuerelektrodö im Ausgangsschaltor ist, '■-..·

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— C. ·-> —

2h, Verfahren zur Bearbeitung· von "Werkstücken mittels eier-, 'tr±seiner i'Jntladtmgen durch Leistungsimpuls.e. genau steuerbarer 2±n- uncl Ausschaltzeitdauer in einen an der Bearbsitungsstelle liegenden Luftspalt, gekennzeichnet durch folgende .Scliritte:

a) am Luftspalt wird eine dpanmmg erzeugt, die-genügend groß für eii?_ö.u I b" erschlag ist,

b) mit dem Überschlag: wird ein St",-tiir.puls erzeugt,

c) mit dem Startimpuls wird eine vorgegebene und digital gesteuerte Kins ehalt zeit-. Impulsdauer begonnen,

el) die JL-inscIialtze.it~lnipulsda.uex' wird beendet, e) in gleich.or ::eise digital gesteuert wird eine Ausscfraltzeit-lBipulsdauer erzeugt,

25. Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken mittels elektrischer Sntlaclur-^-en durch Lsistunjsir.'.pulse genau steusrbarer L'Din- und AussclT.altzeitda.uer in einera an der Bearboitungssteile lie-gsnden Luftspalt, gekennseiclaiet durch folgende Schritte:

a) an don Luftspalt wird eine ionisierende Spannung ?ele?t,

b) der .Auftritt des Überschlags i:n Luftspalt wird er-

-p„ ο, -f-

c) ein .Jir.sc^.altzoitinpuls digital vorbostinmter iteo-cr

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wird durch den Überschlag ausgelöst,

d) der Einschaltzeitimpuls·wird beendet,

e) ein Ausschaltzeitimpuls digital, vorbestimmten Dauer wird 'gestartet,

f) der Ausschaltzeitimpuls wird beendet.

26. Verfahren nach .Anspruch. 25, dadurch. ,«rekeTtizeich-aet, daß der Schritt a) cas Zufuhr er. einer Spannung an den Luftspalt reit Hilfe der Schließung¹ eines den! Luftspalt zugeordneten elektronischen Schalters (3S) umfaßt.

27. Verfahren nach Änspi-uch 2^, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt b) das "üegxstx^ieren eines Überschlags jjn Luft—, spalt lait Hilfe eines Impuls üb.er tragers (56) umfaßt, der wirksam an dem Luftspalt paagesclilossen ist.