DE2550649A1

DE2550649A1 - Bearbeitungsverfahren mittels elektrischer erosiver entladungen

Info

Publication number: DE2550649A1
Application number: DE19752550649
Authority: DE
Inventors: Jean Pfau
Original assignee: Ateliers des Charmilles SA
Current assignee: Ateliers des Charmilles SA
Priority date: 1974-11-14
Filing date: 1975-11-11
Publication date: 1976-05-20
Also published as: IT1055671B; CH581005A5; JPS5516773B2; US4057703A; JPS61241028A; USRE31493E; FR2290991B1; FR2290991A1; GB1532781A; DE2550649C2; JPS5171596A

Description

ADG-P München, den 11.November 1975

Patentanwalt

Dipl.-Ing· Dr. Heinz Agular D-8000 München 2, Geroltstr,39

ATELIERS DES CHARMILLES S.A., GEKI, Schweiz

Bearbeitungsverfahren mittels elektrischer erosiver Entladungen

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungsverfahren mittels elektrischer erosiver Entladungen, die laufend durch eine Reihe von zwischen eine Werkzeugelektrode und

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eine Werkstückelektrode zum Bearbeiten angelegten Spannungsimpulsen gezündet und gespeist werden, wobei relative Verschiebungen dieser Elektroden zueinander gemäß einer zyklischen Translationsbewegung bewirkt werden, die dadurch veranlaßt wird, daß einer in eine Oberfläche bestimmter Form eingeschriebenen Bahn gefolgt wird, um auf diese Weise die Länge der Funkenstrecke zwischen diesen Elektroden auf einen Teil der zu bearbeitenden Fläche zu vermindern und eine zyklische Verschiebung der Bearbeitungszone hervorzurufen.

Die Bearbeitung mittels Elektroerosion umfaßt im allgemeinen eine Grobbearbeitungsphase, der eine oder mehrere Endbearbeitungsphasen folgen, in deren Verlauf man fortschreitend oder gleichzeitig die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Länge der Funkenstrecke zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode vermindert. Ein bekanntes Bearbeitungsverfahren (französisches Patent 3fr. 1 274- 953) erlaubt, alle diese Arbeitsgänge mit derselben Werkzeugelektrode durchzuführen. Dieses Verfahren besteht darin, die Elektroden relativ zueinander längs einer Bahn in Form einer Schleife zu verschieben, so daß die Länge der Funkenstrecke auf den Wert vermindert wird, welcher der Bearbeitungsgeschwindigkeit entspricht, die einem Teil der zu bearbeitenden Oberfläche

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auferlegt ist, und eine zyklische Verschiebung der Bearbeitungszone auf dieser Fläche erzeugt wird. Diese Verschiebung ist eine Translation, die gemäß einer kreisförmigen oder rechteckigen Bahn, wenn die zu bearbeitenden Flächen orthogonal sind, oder auch gemäß einer Bahn durchgeführt werden kann, die in eine Oberfläche vorbestimmter Form eingeschrieben ist.

Dieses bekannte Bearbeitungsverfahren ist nachteilig, wenn Oberflächen bearbeitet werden sollen, deren Querschnitt eine variable Krümmung hat, oder ebene Flächen mit unterschiedlichen Abmessungen bearbeitet werden sollen. In der Tat variiert beispielsweise in dem Fall der Bearbeitung einer Oberfläche mit variabler Krümmung mittels einer kreisförmigen Translation die Geschwindigkeit, mit der sich die Funkenzone verschiebt, proportional zu dem Krümmungsradius dieser Oberfläche. Vorausgesetzt, daß die Materialabtragung umgekehrt proportional zu der Verschiebungsgeschwindigkeit der Funkenzone ist, werden die Teile der Oberfläche mit schwachem Krümmungsradius schneller bearbeitet als die Teile der Oberfläche mit großem Krümmungsradius, so daß die Länge der Funkenstrecke im Laufe jedes Translationszyklus oder -periode variiert und Schwankungen des Bearbeitungsstromes und infolgedessen eine Abnahme der Bearbeitungsleistung hervorruft. Die fortschreitende Vergrößerung der

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Länge der Funkenstrecke erzeugt einen Stillstand der Funkenbildung auf den Oberflächen mit kleinem Krümmungsradius und einen noch größeren Rückgang der Bearbeitungsleistung im Verlauf jedes Translationszyklus oder -periode.

Dieselbe Erscheinung stellt man in dem Fall von ebenen, orthogonalen Oberflächen mit unterschiedlichen Abmessungen, beispielsweise für die Bearbeitung seitlicher Oberflächen mit einem Hohlraum rechteckiger Form, fest. In diesem Fall ist, wenn jede Oberfläche der Funkenbildung wahrend der gleichen Zeit unterworfen ist, die Dichte der Entladungen größer auf den Oberflächen kleiner Abmessungen als auf denen großer Abmessungen, so daß die Bearbeitung auf den Oberflächen kleiner Abmessungen schneller fortschreitet und der Arbeitsstrom während der Funkenwirkung an diesen Oberflächen bis auf Null abnimmt. Überdies ruft die Vergrößerung der Länge der 'Funkenstrecke in den Winkeln einen Stillstand der Bearbeitung während einer verhältnismäßig langen Zeit sowie eine starke Abnahme der Leistung hervor.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Verfahrens, das diese Zeitverluste beseitigt und maximale Bearbeitungsleistung erreichen läßt.

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Dieses Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß während wenigstens eines Translationszyklus oder -periode die Geschwindigkeit variiert wird, mit der die zyklische Translationsbewegung bewirkt wird, so daß auf der gesamten bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks die gleiche Materialmenge pro Flächeneinheit abgetragen wird.

Somit werden die Bearbeitungsstillstände und die Stromänderungen während der Translation teilweise oder sogar vollständig beseitigt, indem die Translationsgeschwindigkeit so variiert wird, daß die Materialabtragung auf allen der Funkenbildung unterworfenen Teilen der Oberfläche gleichmäßig ist. Me Translationsgeschwindigkeit kann so gesteuert werden, daß während jedes TranslationsZyklus eine charakteristische Größe der Länge der Funkenstrecke in vorbestimmten Grenzen aufrechterhalten wird.

Die Erfindung schafft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.

Drei Ausführungsformen dieser Vorrichtung werden anhand der Zeichnung als Beispiele beschrieben« In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht zur Veranschaulichung der Bearbeitung der seitlichen Oberfläche eines Loches ovaler Form;

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Fig. 2 ein Diagramm der Bearbeitungszeiten des Loches gemäß Pig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Bearbeitung seitlicher Oberflächen eines Hohlraumes rechteckiger Form;

Fig. 4· ein Diagramm der relativen Zeiten zur Bearbeitung dieses Hohlraums; und

Fig. 5 tois 7 die Schaltbilder von drei Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für die Bearbeitung der Seitenfläche eines Loches, das im Schnitt zwei verschiedene Krümmungsradien aufweist.

Die Verkzeuge1ektrode 1 verschiebt sich mit Bezug auf das Werkstück 2 gemäß einer kreisförmigen Translationsbewegung, bei welcher der Punkt A der Elektrode die Bahn C beschreibt. Die bearbeitete Oberfläche weist zwei Teile S^ mit dem Krümmungsradius r^. und zwei Teile Sp mit dem Krümmungsradius r~ auf, der größer als r^. ist. Da der Punkt A der Elektrode 1 weiter dem Kreis C mit konstanter Geschwindigkeit folgt, ist die Verschiebungs-

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geschwindigkeit der Bearbeitungszone, die der verkleinerten Funkenstrecke d- zugeordnet ist, dem Krümmungsradius der bearbeiteten Oberfläche proportional, so daß die Verschiebungsgeschwindigkeit dieser Zone den Vert V- annimmt, wenn diese Zone die Segmente ab und cd durchläuft, und den Vert Vp annimmt, der größer als Y^ ist, wenn sie den Segmenten bc und da folgt. Da die Materialabtragung umgekehrt proportional zu der Verschiebungsgeschwindigkeit der Bearbeitungszone ist, vergrößert sich die Länge der Funkenstrecke schneller während der Bearbeitung der Teile S_x, als während der Bearbeitung der Teile Sp_# Es ergibt sich eine Änderung des Arbeitsstroms im Verlauf jedes Translationszyklus oder -periode, was eine Änderung der Länge der Funkenstrecke und infolgedessen eine Verformung des zu bearbeitenden Werkstücks mit sich bringt.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht, den Unterschied zwischen den extremen Werten der Länge der Funkenstrecke d-g, in vorbestimmten Grenzen aufrechtzuerhalten, indem man die Translationsgeschwindigkeit variieren läßt, derart, daß beispielsweise der mittlere Arbeitsstrom in vorbestimmten Grenzen gehalten wird. Unter diesen Bedingungen wird der Unterschied zwischen den Geschwindigkeiten V^. und Vp der Verschiebung der Bearbeitungszone in denselben Verhältnissen im Verlauf jedes Translationszyklus vermindert,

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und die Bearbeitung kann mit der gleichen Geschwindigkeit (senkrecht zu der zu "bearbeitenden Fläche) auf allen Teilen der Oberfläche des Werkstücks fortschreiten, d.h. auf der gesamten bearbeiteten Fläche wird die gleiche Materialmenge pro Flächeneinheit abgetragen.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Vorteile der Erfindung in dem Fall der Fig. 1 veranschaulicht. Wenn man als Abszisse die Zeit, während der die Bearbeitung erfolgt, und als Ordinate den berechneten Mittelwert des mittleren Arbeitsstromes, beispielsweise während jeder Periode oder Zyklus T der Translationsbewegung, aufträgt, folgt dieser Mittelwert der Kurve C^., wenn gemäß der bekannten Technik die Translationsgeschwindigkeit und die Bewegungsamplitude ungeändert bleiben.

Zu dem Zeitpunkt t^, sinkt dieser Mittelwert, weil die Teile S^. nicht mehr der Funkenwirkung unterworfen sind. Die Bearbeitung setzt sich auf den Teilen Sp bis zu dem Zeitpunkt tp fort»

Wenn man die Translationsgeschwindigkeit gemäß dem Verfahren nach der Erfindung variiert und dieselbe Bearbeitungsgeschwindigkeit vorschreibt, folgt der Mittelwert des Stromes während jeder Translationsperiode der Kurve Cp. Man

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stellt fest, daß der Mittelwert des Stromes größer ist und daß die Bearbeitung zum Zeitpunkt t, beendet wird. Die Zeitersparnis bei der Bearbeitung wird durch das Intervall tp - t-z dargestellt. Die abgetragene Materialmenge ist in den beiden Fällen gleich, da die Oberflächen S-, und S^ gleich sind.

. 3 veranschaulicht ein anderes Bearbeitungsbeispiel für den Fall eines Werkstücks mit rechteckigem Querschnitt.

flach der Endbearbeitungsphase verschiebt sich die Verkzeugelektrode durch Translation gemäß der kreisförmigen Bahn C. In diesem Fall wird Funkenbildung auf dem Teil S₁- bzw. Sg erzeugt, wenn die Translation den Winkel oC* bzw. aCρ ihrer Bahn beschreibt. Da diese Winkel gleich sind, wird jeder Teil der Funkenwirkung während desselben Zeitintervalls unterworfen. Dagegen nimmt während der Translation 06 die Länge der Funkenstrecke einen zu hohen Wert an, um das Zünden der Entladungen zu ermöglichen. Wenn der Teil S₁- kleiner als der Teil S, ist, wird die Dichte der Entladungen auf diesem Teil größer, und infolgedessen wird der Bearbeitungsfortschritt schneller auf dem Teil S₁- als auf dem Teil S^ sein. Es wird daher eine Schwingung des mittleren Arbeiteströmes wie in dem vorhergehenden Fall erzeugt

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und überdies eine Unterbrechung während der Translation g/ veranlaßt.

Indem man die Translationsgeschwindigkeit variiert, kann man die "Totzeit", während der die Bearbeitung unterbrochen wird, auf ein Minimum verringern, und die Teile S^ und S^ werden der ITunkenwirkung während unterschiedlicher Zeitintervalle unterworfen, so daß der mittlere Strom in Grenzen aufrechterhalten wird, die von der Empfindlichkeit der G-eschwindigkeitseinst ellung der Vorrichtung abhängen.

Für diese besondere Form des Werkstücks würde eine Translation gemäß einer quadratischen Bahn a.*, ap, a,, a^ den Vorteil haben, die vier Winkel des Werkstücks zu bearbeiten. Auch in diesem Fall ermöglicht eine geeignete Änderung der Translationsgeschwindigkeit Erhöhung der Bearbeitungsleistung.

Fig. 4- ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des Vorteils, den man im Fall des Beispiels der Fig, 3 erhalten kann.

Gemäß dem bekannten Bearbeitungsverfahren folgt der Mittelwert des Stromes während jeder Translationsperiode oder -zyklus der Kurve C,. Ausgehend von dem Zeitpunkt t^

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wird die Bearbeitung nur auf den Teilen S^. hervorgerufen, und der Bearbeitungsvorgang wird zum Zeitpunkt t,- beendet. Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung folgt der gleiche Mittelwert des Stromes der Kurve C₁, · Man stellt eine starke Vergrößerung des mittleren Stromes deshalb fest, weil die Zeitintervalle ohne Bearbeitung vermindert worden sind, so daß der Bearbeitungsvorgang zu dem Zeitpunkt tg beendet wird und die durch das Intervall t_fi - tj- dargestellte Zeitersparnis einen noch größeren Wert als in dem vorhergehenden Beispiel annimmt,

Das Verfahren nach der Erfindung ist auch sehr vorteilhaft, wenn die Endbearbeitungsgänge aufeinanderfolgen, wobei der Übergang von einem Bearbeitungsvorgang zu dem nachfolgenden bewirkt wird, wenn der mittlere Strom oder eine charakteristische Größe der Länge der !Funkenstrecke kleiner als eine Bezugsgröße wird.

Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung, welche die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ermöglicht.

In dieser Vorrichtung speist eine Quelle S den Bearbeitungsraum 3 zwischen der Elektrode 2 und dem zu bearbeitenden Werkstück 1 mittels eines von einer Programmiereinrichtung PE gesteuerten Impulsgenerators GI.

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Die Arbeitsspannung U(t) und der Arbeitsstrom I(t) werden an zwei Eingänge einer Schaltung 4 angelegt, die zum Herstellen eines Signals g bestimmt ist, das für die Länge der Funkenstrecke charakteristisch ist. Dieses Signal g wird mit einem Bezugssignal W in einer Vergleichsschaltung 25 verglichen, um ein Signal zu liefern, das die Differenz zwischen der mittleren Spannung zwischen 1 und 2 und der gewünschten Spannung darstellt, die durch das Signal W repräsentiert ist. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 25 wird nach Durchlaufen eines Verstärkers 5 an eine Vorrichtung GTC zur Steuerung der Translation zwischen der Elektrode 2 und dem zu bearbeitenden Werkstück 1 angelegt.

Das an die Vorrichtung G-TO gegebene Signal W(t) steuert die Translationsgeschwindigkeit derart, daß eine Abnahme der Arbeitsspannung mit Bezug auf das Bezugssignal W_Q, eine Verminderung der Translationsgeschwindigkeit erzeugt, wodurch angezeigt wird, daß die Bearbeitungslänge kleiner als gewünscht ist, und umgekehrt.

Die Vorrichtung nach Fig. 5 umfaßt noch verschiedene Elemente, die ermöglichen, die Translationsgeschwindigkeit mit Bezug auf ein Signal zu korrigieren, das den mittleren Wert der Bearbeitungslänge während einer vollständigen Translationsperiode oder -zyklus darstellt. Zu diesem Zweck liefert eine Integrationsschaltung 7

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Signal g, das der Integration des Wertes g während einer Periode entspricht· Es wird darauf hingewiesen, daß die Integrationsschaltung 7 einen Impuls zur Zurückstellung auf Hull bei jeder Translationsperiode erhält, wobei die Mittel zum Anlegen dieses Impulses in der Zeichnung nicht dargestellt sind.

Das Signal g wird an einen der Eingänge einer Vergleichsschaltung 26 angelegt, deren anderer Eingang das Signal g erhält. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 26 wird mittels eines Verstärkers 6 an einen Umschalter J^ angelegt. Somit ist es durch Betätigung des Umschalters J_x, möglich, mit dem Bezugssignal V sowohl das Momentansignal g als auch die Differenz zwischen diesem Momentansignal und dem Mittelwert dieses Signals während der vorhergehenden Periode zu vergleichen. Auf diese Weise wirkt der Umschalter J^ in der Stellung b auf die Translationsgeschwindigkeit als Funktion des Unterschiedes zwischen dem Momentanwert der Bearbeitungslänge und seinem Mittelwert zur Zeit der vorhergehenden Periode. Dieser Unterschied kann positiv oder negativ sein, aber nach dem Durchgang in der Vergleichsschaltung 25 erhält man eine Größe, die immer dasselbe Vorzeichen hat.

Das Signal g wird an eine bistabile Kippschaltung B^ angelegt, deren anderer Eingang ein von der Programmier-

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einriclituiig PH kommendes Signal g erhält. Dieses Signal g definiert die gewünschte mittlere Länge der Funkenstrecke für die "betrachtete Bearbeitungsphase· Die Kippschaltung B. reagiert in der Weise, daß sie ein Signal an ihrem Ausgang Q jedesmal abgibt, wenn das Signal g größer als g ist, d.h. jeweils dann, wenn die effektive Länge der !Funkenstrecke größer als der gewünschte mittlere Wert ist, den das Signal g kennzeichnet.

Das Ausgangs signal der Kippschaltung B_x. wird an ein Übertragungsregister RT angelegt, dessen zweiter Eingang von einer UND-Schaltung 16 ein von einem Zähler CT kommendes Signal erhält. Dieser Zähler erhält bei Jeder Translationsperiode oder -zyklus einen Impuls von der Leitung T und gibt Jedesmal ein Signal ab, wenn die erhaltene Impulsanzahl gleich einer von einem Eingang NT angezeigten Anzahl ist.

Wenn die durch das Signal g dargestellte mittlere Länge der Funkenstrecke größer als die von dem Signal g dargestellte Länge wird, ändert die Kippschaltung B. ihren Zustand. Ihr Ausgangs signal wird einerseits an die UND-Schaltung 16 und andererseits an einen Differentiator 15 angelegt, dessen Ausgang die Rückstellung des Zählers CT auf Null steuert. Dieser zahlt eine Anzahl Translationsperioden oder -zyklen, die gleich NT ist, und gibt dann ein Signal an den zweiten Eingang der UND-Schaltung 16,

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Datei wird die UND-Schaltung 16 leitend, und das Übertragungsregister RT vergrößert um einen Schritt sein Ausgangssignal A(t), um die Translationsamplitude zwischen der Elektrode und dem zu bearbeitendem Werkstück zu vergrößern. Auf diese Weise wird die Korrektur da? Translationsamplitude nicht unmittelbar bewirkt, sondern nur nach der Zählung durch den Zähler CT der von NT angezeigten Periodenanzahl.

Die Schaltung umfaßt noch Mittel, die ermöglichen, eine Bearbeitungsphase, in der die Amplitude als Funktion der Momentanbedingungen der Funkenbildung geregelt wird, mit einer Bearbeitungsphase abzuwechseln, während der man die Geschwindigkeit, wie oben angegeben, variieren läßt. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung einen Differentialverstärker 22 auf, der die Signale g(t) und g erhält, um ein Signal für die Momentandifferenz zu liefern, das einerseits an eine bistabile Kippschaltung 23 und andererseits an einen Umschalter 24 angelegt wird. Die Kippschaltung 23 erhält an ihrem anderen Eingang das Ausgangssignal des Registers RT. In seiner Ruhestellung läßt der Umschalter 24· die Amplitude der Bewegung gemäß dem Ausgangssignal von RT variieren. Wenn der Schalter J_fi geschlossen ist und die Kippschaltung 23 ©in Signal liefert, das anzeigt, daß die geregelte Amplitude unterhalb des durch das Register RT fixierten Wertes liegt, ändert der Umschalter 24· seine Stellung, um an die Vorrichjtning GTO das Ausgangs signal des Verstärkers 22 anzulegen·

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Wenn die durch den Verstärker 22 geregelte Amplitude den von dem Register ET fixierten Wert erreicht, verschwindet das Ausgangssignal der Kippschaltung 23, und der Umschalter nimmt seine Ruhestellung wieder ein, was zur Folge hat, daß die Amplitude auf einem festen Wert gehalten wird, bis ein neues Signal von der Kippschaltung 23 geliefert wird.

Die Schaltung der Fig. 5 zeigt noch, daß die Vorrichtung GTC zum Steuern der Translation noch von dem Ausgangssignal eines Zählers CI gesteuert wird, dessen Eingang von einem Schalter Jp mit der Leitung T verbunden werden kann, die einen Impuls bei Jeder Translationsperiode erhält. Diese Anordnung ermöglicht, eine Richtungsumkehr der Translation nach einer Anzahl Perioden oder Zyklen zu steuern, die von dem Zähler CI gegeben und gezählt werden.

Schließlich besitzt die Programmiereinrichtung PR noch einen von einer Vorrichtung DT gesteuerten Eingang, der ermöglicht, Änderungen der Bearbeitungsgeschwindigkeit oder der Bearbeitungsbedingungen ausgehend von einer vorher festgelegten Technologie zu bewirken.

Fig. 6 veranschaulicht eine andere Ausführungsform, bei der bestimmte Teile gleich entsprechenden Teilen der im Zusammenhang mit Fig. 5 beschriebenen Vorrichtung sind. Diese gemeinsamen Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben.

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In der Schaltung der Fig. 6 unterscheidet sich die Vorrichtung GTC zum Steuern der Translation von der entsprechenden Vorrichtung der Fig. 5 dadurch, daß sie, anstatt von einem analogen Signal w(t) gesteuert zu werden, auf die Frequenz F(t) von Impulsen anspricht, die ausgehend von einem Taktgeber H und einem Teiler 12 gebildet und der Vorrichtung GTO mittels Torschaltungen 11, 13 und 14 zugeleitet werden. Die Impulse des Taktgebers H entsprechen der erhöhten Frequenz, welche die Maximalgeschwindigkeit der von der Vorrichtung GTC gesteuerten Translation gibt, während die von dem Teiler 12 ausgehende Frequenz die niedrigere Translationsgeschwindigkeit gibt.

In dem Fall der Fig. 6 ist die überwachte charakteristische Größe das Signal I , das die Programmiereinrichtung PE an den Impulsgenerator GI liefert. Das Signal I wird an einen Eingang einer Kippschaltung Bp angelegt, deren anderer Eingang ein Signal T erhält, das für den mittleren Arbeitsstrom kennzeichnend ist und von dem Element 9 geliefert wird_o Wenn das Signal Ϊ schwächer als das Bezugssignal 10 ist, gibt die Kippschaltung B« ein Signal an ihrem Ausgang Q ab. Wie in dem Fall der Fig. 5 verläuft dieses Signal durch einen Differentiator 15, um den Zähler CT auf Null rückzustellen. Andererseits kann dasselbe Signal von einem Umschalter J, in seiner Stellung a an einen von drei Eingängen einer ODER-Schaltung 10 angelegt werden, deren Ausgang eine

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UND-Schaltung 11 steuert, um die Impulse des Taktgebers H an die Leitung F(t) mittels der ODER-Schaltung 14 zu geben und so die Maximalgeschwindigkeit der Translation zu steuern. Es soll bemerkt werden, daß das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 10 mittels eines Schalters 8 eine Sperrung der UND-Schaltung 13 hervorruft. Wenn die ODER-Schaltung kein Ausgangssignal liefert, ist die UND-Schaltung 11 gesperrt, während die UND-Schaltung 13 offen ist, so daß durch diese Impulse von dem Teiler 12 verlaufen können, um die Minimalgeschwindigkeit der Translation zu steuern.

Die Steuerung der Translation mit der Maximalgeschwindigkeit wird jedesmal realisiert, wenn ein Signal an einen der drei Eingänge der ODER-Schaltung 10 angelegt wird. Dies ist im besonderen der Fall, wenn ein Signal von einem Detektor oder Gleichrichter DU geliefert wird, der auf das Vorhandensein von anomalen Bearbeitungsbedingungen anspricht. Die Bedingungen werden von dem Detektor oder Gleichrichter DU ausgehend von einer Kontrolle der Arbeitsspannung U(t) und des Arbeitsstromes I(t) erkannt.

Der dritte Eingang der ODER-Schaltung 10 wird von einer UND-Schaltung 17 beeinflußt, deren Eingänge mit dem Ausgang Q der Kippschaltung Bp bzw. mit dem Ausgang des Zählers CT verbunden sind. Auf diese Weise veranlaßt die UND-Schaltung 17 die Maximalgeschwindigkeit der Translation,

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wenn sie für eine (von dem Zähler CT) bestimmte Anzahl von Translationsperioden oder -zyklen erzeugt wird, während denen der mittlere Strom auf einem über dem Bezugswert I liegenden Wert gehalten wird. Diese Maximalgeschwindigkeit der Translation ist dafür bestimmt, eine bessere Reinigung der Bearbeitungszonen zu ermöglichen.

Venn sich der Umschalter J^ in seiner Stellung b befindet, wird die erhöhte Translationsgeschwindigkeit durch die Lieferung eines Signals von der Torschaltung 18 erhalten· Diese Torschaltung ist mit einem Schieberegister ED verbunden, das die Zustandsänderungen des Ausgangs Q chronologisch speichert. Diese Zustandsänderungen durchlaufen das Register RD mit einer Geschwindigkeit, die von der !Frequenz des von der Torrichtung GTC kommenden Signals I^j bestimmt wird. Somit werden im Verlauf des Translationszyklus, d£i? auf den Zyklus der Registrierung der Zustandsänderungen des Ausgangs Q folgt, die in dem Register RD gespeicherten Zustandsänderungen mit einer Phasenvoreilung mit Bezug auf die Momentanstellung der Translation übertragen. Daher erhält man eine Vorwegnahme in der Steuerung der Geschwindigkeitsänderung, was ermöglicht, die Schnelligkeit und die Genauigkeit dieser Geschwindigkeitsregelung zu vergrößern.

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Pig. 7 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zum Steuern einer Translationsbewegung mit variabler Geschwindigkeit und Amplitude gemäß einer kreisförmigen oder quadratischen Bahn.

Der Generator GTO für zyklische Translationsbewegungen gemäß Fig. 4- und 5 kann realisierbar werden, indem man einen Tisch 19 mit Kreuzbewegungen und Schrittmotoren M und M verwendet, die gemäß dem Schaltschema der Fig. gesteuert werden.

Diese Vorrichtung verwendet unter der Bezeichnung "Binary Rate Multiplier" (BRM) bekannte Schaltungen, in die man aufeinanderfolgende Impulse einer bestimmten Frequenz eingibt und die an ihrem Ausgang Impulse abgeben, deren mittlere Frequenz der am Eingang angezeigten Binärzahl proportional ist.

Impulse mit der Frequenz F^ werden an Elemente BRM,. und BRMp angelegt, deren Ausgangsimpulse in die Elemente C bzw. C eingegeben werden, von denen Jedes aufeinanderfolgend als Zähler bis zu einer bestimmten Zahl X und als Rückzähler bis Null arbeitet, wobei die Zählung des einen während der Rückzählung des anderen erfolgt. Die von den Zählern G und C errechneten Zahlen bestimmten den Wert der Frequenzänderung der Elemente BRMp bzw. BRM,.. Unter diesen Bedingungen ist das Verhältnis der Ausgangsfrequenzen

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der Elemente BEM_x. und BEM₂ gleich dem Verhältnis der Anzahlen y und x, und infolgedessen entsprechen diese Anzahlen den Koordinaten eines Punktes, der sich auf einem Kreis mit einer der Frequenz F_x, proportionalen Geschwindigkeit verschiebt,

Die Steuerimpulse der Schrittmotoren M und M werden von den Elementen BEM bzw. BRM geliefert, die mit der Frequenz AF_x. gespeist werden. Diese wird von einem Element BEM-, geliefert, das von einer Binärzahl A gesteuert wird. Die Binärzahl A wird von einem Analog-Digital-Umsetzer 20 abgegeben, der von dem Signal A(t) der Fig. 6 gespeist wird. Die Elemente BRM und BRM sind außerdem in Abhängig-

^x y

keit von den Zahlen y und χ angeordnet, die von den Zählern

C und C geliefert werden,
y χ

Die Befehle zur Umkehr der Gangrichtung der Motoren werden von den Signalen S^ und S₂ gegeben, die von einer logischen Schaltung OL ausgehend von zwei Signalen hergestellt werden, die das Funktionieren bei der Zählung bzw· Rückzählung von C und C anzeigen.

^x y

Um die Amplitude der Bewegung ohne Änderung der tangentialen Geschwindigkeit variieren zu lassen, genügt es daher, das Signal A(t) und die Frequenz F_x. in umgekehrten Verhältnissen zu ändern. Dagegen ändert sich, wenn man F_x. ohne Modifizierung von A(t) variieren läßt, die Transla-

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tionsgeschwindigkeit in denselben Verhältnissen.

Das Signal mit der Frequenz AF- wird der Solloder Befehlsfrequenz F(t) mittels des Frequenzdifferenz-Diskriminators 21 unterworfen, der den Inderungswert der Steuerfrequenz F modifiziert, indem er auf das Element BR]\ so einwirkt, daß das Produkt A.F. unabhängig von der von dem Umsetzer 21 gegebenen Zahl A konstant gehalten wird. Man kann eine Translationsbewegung gemäß einer quadratischen Bahn bewirken, indem man die Umschalter J^, und JV in die Stellung B bringt. In diesem Fall sind die Verschiebungsgeschwindigkeiten der Motoren proportional zu X AF. oder Full gemäß dem Zustand der logischen Signale S, und S^, die von der Schaltung CL geliefert werden, wobei die Zahl X der Maximalkapazität der Zähler O und C entspricht.

Die Erfindung kann auch auf andere Formen von Translationsbahnen und auf andere Systeme zur Steuerumg dieser Bewegungen, beispielsweise auf elektromechanische Systeme mit exzentrischen oder elektrohydraulisehen Vorrichtungen, angewandt werden.

Es wird bemerkt, daß das Verfahren, das vorstehend als Beispiel beschrieben wurde und mit den in Fig. 5 bis veranschaulichten Vorrichtungen durchgeführt werden kann,

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nicht notwendigerweise während der gesamten Bearbeitung fortgesetzt werden muß. Im Gegenteil kann es vorteilhaft sein, Bearbeitungsperioden, während denen man die Translationsgeschwindigkeit variieren läßt, wobei die Bahn dieser Translation konstant gehalten wird, mit anderen Perioden abwechseln zu lassen, während denen die Translationsbahn nicht konstant gehalten wird, sondern unter der bekannten Wirkung eines Servomechanismus modifiziert wird, der die Bearbeitungslänge konstant zu halten sucht.

Die Maßnahme, die Bearbeitungsperioden in der oben angegebenen Weise abzuwechseln, ist vorteilhaft, da sie eine höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit erlaubt, weil die Bfcarbeitungslänge ständig so klein wie möglich gehalten wird, wodurch sich ein maximaler Arbeitsstrom während der Perioden ergibt, wahrend denen die Translationsbahn nicht in starrer Weise bestimmt ist. Der genaue Verlauf der bearbeiteten Oberfläche wird dann während der folgenden Periode erhalten, während der die Translationsbahn nicht mehr modifiziert wird, wogegen sich die Translationsgeschwindigkeit in dem Sinne ändert, der eine gleichmäßige Materialabtragung auf der gesamten bearbeiteten Fläche zu geben sucht.

Jede Bearbeitungsperiode muß offenbar wenigstens ei-Λ4η vollständigen Zyklus der geschlossenen Translationsbewegung umfassen, aber in der Praxis ist es vorteilhaft, Bearbeitungsperioden vorzusehen, von denen jede mehrere zehn Zyklen der Translationsbewegung umfaßt.

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ORIGINAL INSPECTED

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Schließlich, könnte man in dem Fall, in dem mit einer Speicherung von geforderten Modifikationen der Geschwindigkeit gearbeitet wird, wie dies beispielsweise
mit Bezug auf Fig. 6 erklärt wurde, auch interessante Ergebnisse erreichen, indem man eine einzige Registrierung der Geschwindigkeitsänderungen, die der Translation während eines vollständigen Trans1ationszyklus aufzudrücken sind, wobei diese Registrierung der Variationen sodann
ohne eine andere Modifikation bis zum Ende der Bearbeitung verwendet wird, gleichzeitig mit der Betätigung des Servomechanismus bewirkt, der die Länge der Funkenstrecke auf einem konstanten und vorbestimmten Wert hält.

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Claims

Patentansprüche

1. /Bearbeitungsverfahren mittels elektrischer erosiver Entladungen, die laufend durch eine Reihe von zwischen eine Werkzeugelektrode und eine Werkstückelektrode zum Bearbeiten angelegten Spannungsimpulsen gezündet und gespeist werden, wobei relative Verschiebungen dieser Elektroden zueinander gemäß einer zyklischen Translationsbewegung bewirkt werden, die dadurch veranlaßt wird, daß einer in eine Oberfläche bestimmter Form eingeschriebenen Bahn gefolgt wird, um auf diese Weise die Länge der !Funkenstrecke zwischen diesen Elektroden auf einen Teil der zu bearbeitenden Fläche zu vermindern und eine zyklische Verschiebung der Bearbeitungszone hervorzurufen, dadurch gekennzeichnet, daß während wenigstens eines Translationszyklus oder -periode die Geschwindigkeit variiert wird, mit der die zyklische Translationsbewegung bewirkt wird, so daß auf der gesamten bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks die gleiche Materialmenge pro Flächeneinheit abgetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Translationsbahn in an sich bekannter Weise auf einer vorbestimmten Form gehalten wird.

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3. "Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsänderung während der Bearbeitungsperioden bewirkt wird, die mehrere Translationszyklen oder -Perioden umfassen, wobei die einen Bearbeitungsperioden von anderen durch Bearbeitungsperioden getrennt sind, während denen in an sich bekannter Weise die Amplitude der Translationsbewegung geregelt wird.

4·. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungen der Translationsgeschwindigkeit gespeichert wird und daß dieselben Änderungen der Geschwindigkeit während den genannten Bearbeitungsperioden bewirkt werden, in deren Verlauf die Amplitude der Translationsbewegung geregelt wird.

5. "Verfahren nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der zyklischen Translationsbewegung als Funktion des Unterschiedes zwischen einer charakteristischen·elektrischen Größe der Länge der !Funkenstrecke und des Bearbeitungsstromes und einer Bezugsgröße geregelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Bezugsgröße eine Größe ist,

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die für den Mittelwert der genannten charakteristischen Größe der Länge der Funkenstrecke repräsentativ ist und während wenigstens eines Zyklus oder Periode der Translationsbewegung errechnet wird,

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der zyklischen Translationsbewegung gemäß einem Programm von Geschwindigkeiten gesteuert wird, das als Funktion der Form des zu bearbeitenden Werkstücks vorher festgelegt wird.

8· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende und periodische Umkehrungen der Richtung der zyklischen Translationsbewegung bewirkt werden, wobei jede Periode wenigstens einen vollständigen Zyklus der Verschiebung der Funkenzone umfaßt·

9· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus Mitteln zum relativen Verschieben einer Werkzeugelektrode und einer zu bearbeitenden Werkstückelektrode zueinander gemäß einer längs einer vorbestimmten Bahn ausgeführten zyklischen Translationsbewegung, 'Mitteln zum Steuern der Geschwindigkeit, mit der die genannte zyklische Translationsbewegung bewirkt wird, ausgehend von einer ersten elektrischen Größe, und Mitteln

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zum Steuern der Amplitude der genannten Translationsbewegung ausgehend von einer zweiten elektrischen Größe, gekennzeichnet durch Mittel, um wenigstens eine der genannten elektrischen Größen als Funktion des Unterschiedes zwischen einer dritten elektrischen Größe, die für die Länge der Funkenstrecke und für den Arbeitsstrom kennzeichnend ist, und einer Bezugsgröße zu modifizieren«

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Mittel, um der genannten ersten elektrischen Größe einen bestimmten ersten Wert zu geben, welcher der Maximalgeschwindigkeit der Translationsbewegung entspricht, bzw. einen vorbestimmten zweiten Vert zu geben, welcher der Minimalgeschwindigkeit der Translationsbewegung entspricht, gemäß dem Vorzeichen des Unterschiedes zwischen der dritten elektrischen Größe und der Bezugsgröße.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zum Zählen der Periodenanzahl der Translationsbewegung während des Zeitintervalls, in dessen Verlauf der mittlere Arbeitsstrom konstant unterhalb eines Bezugsströmes liegt, und Mittel zum Vergrößern der zweiten elektrischen Größe um einen vorbestimmten Zuwachswert, sobald, die Zählvorrichtungen eine vorbestimmte Periodenanzahl der Translation anzeigen.

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12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, gekennzeichnet durch Vorrichtungen zum Zählen der Periodenanzahl der Translationsbewegung während des Zeitintervalls, in dessen Verlauf die dritte elektrische Größe konstant über der Bezugsgröße liegt, und Mittel, um der ersten elektrischen Größe den bestimmten ersten Wert zu geben, sobald die Zählvorrichtungen eine bestimmte Periodenanzahl der Translation anzeigen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch Mittel zum Herstellen eines ersten logischen Signals, welches das Vorzeichen des Unterschiedes zwischen der dritten elektrischen Größe und der Bezugsgröße anzeigt, Mittel zum Speichern der chronologischen Reihenfolge der Zustandsänderungen des ersten logischen Signals während einer Translationsperiode oder -zyklus, Mittel zum Herstellen eines zweiten logischen Signals, dessen Zustandsänderung mit Vorwegnähme im Verlauf des folgenden Translationszyklus der gespeicherten chronologischen Reihenfolge der Zustandsänderungen des ersten logischen Signals entsprechen, und Mittel, um die erste elektrische Größe als Funktion des zweiten logischen Signals zu ändern.

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