DE2804687C2

DE2804687C2 - Verfahren und Schaltung zur elektroerosiven Funkenbearbeitung

Info

Publication number: DE2804687C2
Application number: DE2804687A
Authority: DE
Inventors: Roger Vernier Genf Delpretti
Original assignee: Ateliers des Charmilles SA
Current assignee: Ateliers des Charmilles SA
Priority date: 1977-02-25
Filing date: 1978-02-03
Publication date: 1986-06-19
Also published as: JPS53106995A; JPS564368B2; IT1107104B; FR2381596B1; FR2381596A1; IT7867381A0; GB1585657A; US4306136A; CH610796A5; DE2804687A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Kurzschlüsse entstehen bei diesen Verfahren und Schaltungen durch Metallbrücken in dem Spalt zwischen dem Werkstück und der Elektrode. Solche Kurzschlüsse mindern nicht nur die Bearbeitungszeit und somit die Bearbeitungsleistung, sondern arten auch häufig in Lichtbögen aus, die die Oberfläche des Werkstücks beeinträchtigen.

Nach der DE-AS 23 16 601 und der DE-OS 2362924 sind Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und Schaltungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2 bekannt, bei denen Bearbeitungszelt dadurch verloren geht, daß nach Auftreten und Behebung eines Kurzschlusses stets erst der nächstfolgende Spannungsimpuls in der zeitlich festliegenden Folge von Spannungslmpulsen und Pausen zwischen diesen Spannungsimpulsen abgewartet wird, um einen neuen Stromimpuls zwischen Werkstück und Elektrode auszulösen.

Nach der DE-AS 12 99 204 ist es bekannt, den Zustand des Spalts zwischen Werkstück und Elektrode vor jeder Auslösung eines Stromimpulses zu prüfen und nur bei einwandfreiem Zustand einen Stromimpuls auszulösen.

Nach der DE-OS 23 62 251 ist es bekannt, die zeitliche Länge jedes Spannungsimpulses abhängig von der Verzögerungszeit zwischen dem Beginn eines Spannungsimpulses und dem Beginn des durch ihn ausgelösten Stromimpulses und abhängig vom Zustand des Spalts zwischen Werkstück und Elektrode zu verändern, wobei die Verzögerungszeit selbst als Kriterium für den Zustand des Spalts herangezogen wird.

Die Erfindung geht von der Feststellung aus, daß viele Kurzschlüsse bereits während der Dauer von Stromimpulsen durch Schmelzen der Metallbrücken wieder verschwinden.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Tatsache zur Erhöhung der Bearbeitungszeit und somit der Bearbeitungsleistung auszunutzen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Kennzeichen der Ansprüche 1 bzw. 2 angegeben.

Durch die Erfindung wird nicht nur die Aufgabe gelöst, sondern auch die Oberfläche des Werkstücks geschont, da praktisch alle, auch nach einem Kurzschluß ausgelösten Stromimpulse eine gleich lange Dauer haben; nur diejenigen Stromimpulse, während denen ein Kurzschluß auftritt, haben eine andere Dauer.

In der Zeichnung sind In schematlscher Weise und als Beispiele Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung des Bearbeitungsverfahrens nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltschema einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung;

F i g. 2 den Verlauf der Bearbeitungsspannung und des Bearbeitungsstromes bei Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 1; und

Flg. 3 eine zweite Ausführungsform dieser Vorrichtung.

Gemäß Fig. 1 sind eine Elektrode 1 und ein zu bearbeitendes Werkstück 2 durch eine Funkenbildungszone 3 getrennt und an eine Gleichstromquelle 4 mittels eines Transistors 5 und eines Widerstandes 6 angeschlossen, der zur Begrenzung des Entladungsstromes in der Funkenbildungszone 3 auf einen bestimmten Wert dient. Der Transistor 5 wird von dem Ausgang Q einer monostabilen Kippschaltung 7 gesteuert, deren Eingang mit dem Ausgang einer ODER-Schaltung 8 verbunden ist. Der eine Eingang der ODER-Schaltung 8 ist an den Ausgang Q einer anderen monostabilen Kippschaltung 9 angeschlossen, deren Flngang das Ausgangssignal einer UND-Schaltung 10 erhält. Die UND-Schaltung 10 ist über einen Ihrer Eingänge mit dem Ausgang einer Kippschaltung 11 und über ihren anderen Eingang mit dem Ausgang Q einer anderen Kippschaltung 12 verbunden.

Der andere Eingang der ODER-Schaltung 8 erhält das Ausgangssignal einer UND-Schaltung 13, von welcher der eine Eingang mit dem Ausgang Q einer monostabilen Kippschaltung 14 und der andere Eingang mit dem Ausgang Q der Kippschaltung 12 verbunden ist. Die monostabile Kippschaltung 14 wird von dem Ausgangssignal einer UND-Schaltung 15 gesteuert, von welcher der eine Eingang an den Ausgang der Kippschaltung 11 und der andere Eingang an den Ausgang Q der monostabllen Kippschaltung 12 angeschlossen 1st. Die Kippschaltung 12 vergleicht die an der Elektrode 1 gemessene Bearbeitungsspannung mit einer von dem Potentiometer 16 gelieferten Bezugsspannung. Die monostabile Kippschaltung 12 stellt einen Kurzschlußzustand In der

Funkenbildungszone 3 fest und gibt ein Signal an ihrem Ausgang Q ab, sobald der Spannungspegel einer Entladung unterhalb der von dem Potentiometer 16 gelieferten Bezugsspannung Hegt.

Beim Fehlen dieses Signals, d. h. wenn rormale Bearbeitungsentladungen erzeugt werden, iäßt die UND-Schaltung 10 das Ausgangssignal der Kippschaltung 11 hindurch, sobald der von dem Widerstand 6 gemessene Bearbeitungsstrom zu fließen beginnt. Dieses Signal verursacht die Zustandsänderung der monostabilen to Kippschaltung 9 während eines Zeitintervalls, das die Dauer einer Entladung bestimmt. Sobald die monostabile Kippschaltung 9 in ihren stabilen Zustand zurückkehrt, bewirkt ihr Ausgang Q die Änderung des Zustandes der monostabilen Kippschaltung 7 während eines anderen Zeitintervalle, während dem der Ausgang Q dieser Kippschaltung den Transistor 5 sperrt und während dem keine Spannung zwischen die Elektroden gelegt ist.

Dieser letztgenannte Impulsgenerator arbeitet In bekannter Weise, wie dies z. B. in der US-i'atentschrift 39 16 138 beschrieben ist. Dagegen arbeitet die Schaltung nach Fig. 1 in unterschiedlicher Weise, wenn eine Entladung bei einem Kurzschluß in der Funkenbildungszone erzeugt wird. In diesem Fall sperrt der Ausgang Q der Kippschaltung 12 die UND-Schaltung 10, und der Ausgang ρ öffnet die UND-Schaltung 15 und die UND-Schaltung 13 und veranlaßt die Änderung des Zustandes der Kippschaltung 14.

Es können dann zwei Möglichkeiten bestehen gemäß denen entweder der Kurzschluß im Lauf des Zeitintervalls verschwindet, während dem sich die monostabil Kippschaltung 14 in ihrem instabilen Zustand befindet, oder dieser Kurzschluß während dieses Zeitintervalls nicht aufhört.

In dem ersten Fall verläuft von dem Zeitpunkt an, zu dem dieser Kurzschluß aufhört, das Signal des Ausgangs Q der monostabilen Kippschaltung 12 durch die UND-Schaltung 10 hindurch und bewirkt die Zustandsänderung der monostabilen Kippschaltung 9, wodurch die Impulsdauer während eines vorbestimmten Zeitintervalls von dem Zeitpunkt des Aufhörens des Kurzschlusses an verlängert wird. Die monostabile Kippschaltung 14, die am Anfang des Impulses in ihren instabilen Zustand gebracht worden ist, gibt an ihrem Ausgang Q ein Signal ab, das von der UND-Schaltung 13 beim Verschwinden des Kurzschlusses gesperrt wird.

In dem zweiten Fall, wenn der Kurzschluß noch zu dem Zeitpunkt vorhanden ist, zu dem die monostabile Kippschaltung 14 in ihren stabilen Zustand zurückkehrt, gibt ihr Ausgang Q ein Signal ab, das durch die UND-Schaltung 13 und die ODER-Schaltung 8 verläuft und die Änderung des Zustandes der monostabilen Kippschaltung 7 nach einem bestimmten Zeitintervall hervorruft, das dem Anfang des Impulses bei Kurzschluß folgt. Die Dauer eines Stromimpulses bei Vorhandensein eines Kurzschlusses ist somit auf dieses Zeitintervall begrenzt.'

Fig. 2 zeigt zur Veranschaulichung des Verfahrens vier typische Spannungs- und Stromimpuisformen während des Betriebes der Vorrichtung nach Fig. 1. Der erste Impuls entsteht ohne Kurzschluß und nach einer Zündverzögerung, und der Stromimpuls wird während des Zeitintervalls TA aufrechterhalten.

Nach einem Ruhezeitintervall TB entsteht ein Kurzschluß, der eine Verminderung der Bearbeitungsspannung U unterhalb eines Pegels LO hervorruft, der von dem Potentiometer 16 der Fig. 1 bestimmt wird. Zu dem Zeitpunkt I₁ des Impulses hört der Kurzschluß auf, die F.ntladungsspannung überschreitet diesen Pegel, und der Stromimpuls wird während des von der monostabilen Kippschaltung 9 festgelegten Zeitintervalls TA verlängert.

Bei dem folgenden Impuls entsteht ein neuer Kurzschluß, der während eines von der monostabilen Kippschaltung 14 festgelegten Zeitintervalls 7Ό nicht verschwindet. Der Impuls wird dann zu einem Zeitpunkt /2 am Ende dieses Zeitintervalls unterbrochen. Nach diesem Impuls entsteht ein Kurzschluß, der zu einem Zeitpunkt h aufhört, worauf eine erosive Entlasung der Dauer TA folgt.

Aus den vier dargestellten Impulsen ist ersichtlich, daß das neue Verfahren die Erzeugung von drei erosiven Entladungen gleicher Dauer ermöglicht, während ohne Anwendung des Verfahrens nur eine einzige normale Entladung erzeugt worden wäre, wodurch der Vorteil dieses neuen Verfahrens erwiesen ist.

Fig. 3 zeigt ein anderes Beispiel der nach dem Verfahren arbeitenden Vorrichtung, das einen Teil der in F i g. 1 dargestellten Bauelemente aufweist, die mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet ist. Diese Vorrichtung hat außerdem noch eine monostabile Kippschaltung 17, welche die Verlängerung des Stromimpulses nach dem Aufhören des Kurzschlusses während eines Zeitintervalls ermöglicht, das sich von dem Zeitintervall unterscheidet, während dem ein Stromimpuls beim Fehlen eines Kurzschlusses aufrechterhalten wird. Der Ausgang Q der Kippschaltung 12, die den Kurzschlußzustand signalisiert, wird an einen Eingang D eines Flip-Flops 18 angelegt, dessen anderer Eingang C₁, das Ausgangssignal der Kippschaltung 11 erhält, das das Fließen von Strom in der Bearbeitungszone anzeigt.

Der Ausgang Q des Flip-Flops 18 ist mit dem einen Eingang einer UND-Schaltung 20 und dem einen Eingang einer UND-Schaltung 21 verbunden, und der andere Eingang Q dieses Flip-Flops ist an den einen Eingang einer UND-Schaltung 19 und an die Kippschaltung 14 angeschlossen. Die anderen Eingänge der UND-Schaltungen 19, 20 und 21 sind mit der Klemme Q der Kippschaltung 12, mit dem Ausgang der Kippschaltung 11 bzw. mit dem Ausgang Q der monostabilen Kippschaltung 9 verbunden. Die UND-Schaltung 20 steuert die Kippschaltung 9 mittels eines Umschalters 23. Die UND-Schaltung 19 ist an den Eingang der monostabilen Kippschaltung 17 angeschlossen, und der Ausgang der UND-Schaltung 21 Ist mit einem der drei Eingänge einer ODER-Schaltung 22 verbunden, deren andere drei Eingänge mit der Klemme Q der monostabilen Kippschaltung 17 bzw. mit dem Ausgang der UND-Schaltung 13 verbunden sind.

Die Vorrichtung weist noch eine Hilfsschaltung auf, die dazu bestimmt ist, den Strompimpuls im Kurzschlußfall zu vergrößern, so daß die metallische Brücke, die ihren Ursprung In diesem Kurzschluß hat, zum Schmelzen gebracht wird. Diese Hilfsschaltung umfaßt einen Stromgenerator 24 und einen Transistor 25, der zwischen den Generator und den Widerstand 6 geschaltet ist und mittels einer UND-Schaltung 26 und eines Schalters 27 durch das Ausgangssignal Q der monostabilen Kippschaltung 14 gesteuert wird. Eine Diode 28 Ist in Reihe in dem Hauptstromkreis des Impulsgenerators angeordnet, um zu verhindern, daß der Strom der Hilfsquelle in diesen Stromkreis fließt.

Be:Ti Fehlen eines Kurzschlusses zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Entladung beginnt, ist kein Signal an der Klemme Q der Kippschaltung 12 vorhanden, und das Flip-Flop 18 gelangt in einen Zustand, für den der Ausgang Q die UND-Schaltung 19 sperrt. Sein Ausgang

Q ermöglicht einerseits der UND-Schaltung 20, an die monostabile Kippschaltung 9 das Ausgangssignal der Kippschaltung 11 zu übertragen, und andererseits der UND-Schaltung 21, an die monostabile Kippschaltung 7 das Ausgangssignal Q der monostabilen Kippschaltung 9 zu übertragen. In diesem Fall werden die Impulse so gesteuert, daß jede Entladung während eines von der monostabilen Kippschaltung 9 festgelegten Zeitintervalls aufrechterhalten und zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spannungsimpulsen ein von der monostabilen Kipp-Schaltung 7 bestimmtes Zeitintervall eingeführt wird.

Wenn ein Kurzschluß von der Kippschaltung 12 zum Zeitpunkt des Beginns eines Impulses festgestellt wird, ruft der Ausgang Q dieser Kippschaltung die Zustandsänderung des Flip-Flops 18 hervor, dessen Ausgang Q die UND-Schaltungen 20 und 21 sperrt und dessen Ausgang Q ein Signal an den einen Eingang der UND-Schaltung 19 abgibt. Wenn der Kurzschluß im Lauf des Impulses aufhört, bleiben die UND-Schaltungen 20 und 21 gesperrt, und der Ausgang Q der Kippschaltung liefert ein Signal an den anderen Eingang der UND-Schaltung 19, das von dieser an den Eingang der monostabilen Kippschaltung 17_ übertragen wird. Diese gibt ein Signal an den Ausgang Q nach einem bestimmten Zeitintervall, wobei dieses Signal an die monostabile Kippschaltung 7 übertragen wird, um den Impuls am Ende dieses Zeitintervalls zu unterbrechen. Auf diese Weise wird die Dauer der Entladung von dem Zeitpunkt an, zu dem der Kurzschluß verschwindet, während eines bestimmten Zeitintervalls verlängert. Zum Zeitpunkt des Beginns eines Impulses bei Vorhandensein eines Kurzschlusses ruft der Ausgang Q des Flip-Flops 18 die Änderung des Zustands der monostabilen Kippschaltung 14 hervor. Wenn aber der Kurzschluß aufhört, sperrt der Ausgang Q der Kippschaltung 12 die UND-Schaltung 13, und das Signal des Ausgangs Q der monostabilen Kippschaltung 14 kann die Kippschaltung 7 nicht erreichen. Falls dagegen der Kurzschluß noch vorhanden ist, wenn die monostabile Kippschaltung 14 in ihren stabilenZustand zurückkehrt, wird das Signal ihres Ausgangs Q an die monostabile Kippschaltung 7 angelegt, wodurch der Stromimpuls unterbrochen wird. Auf diese Weise kann die Dauer eines Impulses während eines Kurzschlusses das von der monostabilen Kippschaltung 14 festgelegte Zeitintervall nicht überschreiten.

Zum Beschleunigen des Schmeizens der metallischen Brücken, die den Kurzschluß schaffen, wird der Schalter 27 geschlossen, und das Signal des Ausgangs Q der monostabilen Kippschaltung 14 wird an einen der Eingänge der UND-Schaltung 26 angelegt, dessen anderer Eingang das Ausgangssignal Q der monostabilen Kippschaltung 12 erhält. Der Transistor 25 schließt die Hilfsschaltung und erzeugt einen Stromimpuls großer Stärke. Dieser Impuls wird durch die UND-Schaltung 26 beim Aufhören des Kurzschlusses unterbrochen. Diese Vorrichtung kann auch in dem Fall arbeiten, in dem sich der UND-Schalter 23 in der Stellung b befindet, für welche die monostabile Kippschaltung 9 das Signal von dem Ausgang der monostabilen Kippschaltung 7 direkt erhält, wobei die Spannungsimpulse in diesem Fall eine ω konstante Dauer beim Fehlen des Kurzschlusses haben.

Das neue Verfahren kann auf andere Impulsgeneratorschaltungen angewandt werden, beispielsweise auf Schaltungen, bei denen die in Fig. 1 und 3 dargestellten monostabilen Kippschaltungen durch Digitalschaltungen ersetzt werden würden, die Impulszahler aufweisen. Man kann dieses Verfahren auch anwenden, indem man die Dauer der Verlängerung des Stromimpulses sich beim

Aufhören des Kurzschlusses als Funktion des Spannungspegels der Entladungen ändern läßt, um Entladungen gleicher Energie zu erhalten, oder indem man diese Dauer sich als Funktion des Pegels des Bearbeitungsstromes ändern läßt, so daß die Stromgröße jeder Entladung konstant gehalten wird. Überdies kann man auch ein anderes Verfahren zur Feststellung von Kurzschlüssen verwenden, indem beispielsweise die Impedanz der Funkenbildungszone gemäß bekannten Verfahren gemessen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektroerosiven Bearbeitung eines elektrisch leitenden Werkstücks (2) mittels einer Elektrode (1), zwischen die und das Werkstück normalerweise eine Folge von Stromimpulsen (/) vorgegebener zeitlicher Länge (TA) erzeugenden Spannungsimpulsen gelegt wird, die durch Pausen vorgegebener zeitlicher Länge (TB) voneinander getrennt sind, bei dem die Spannung (U) zwischen der Elektrode (1) und dem Werkstück (2) gemessen und ein Kurzschlußsignal erzeugt wird, wenn diese Spannung (U) während der Stromimpulse (/) ein vorgegebenes Maß (Uo) unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Dauer des Kurzschlußsignals kleiner als ein vorgegebener Zeitraum (TO ist, an die Beendigung des Kurzschlußsignais ein Stromimpuls (/) vorgegebener zeitlicher Länge (TA) angeschlossen wird, und dann, wenn das Kurzschlußsignal den vorgegebenen Zeitraum (TC) überdauert, der Kurzschluß am Ende dieses Zeltraums (TO unterbrochen und eine Pause vorgegebener zeitlicher Länge (TB) angeschlossen wird.

2. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer zwischen die Elektrode (1) und das Werkstück (2) über einen Schalter (5) geschalteten Gleichstromquelle (4), mit einer von der Spannung (U) zwischen der Elektrode (1) und dem Werkstück (2) gesteuerten ersten Kippschaltung (7, 9), die den Schalter (5) wechselnd zur Erzeugung der Impulse vorgegebener zeitlicher Länge (TA) und der Pausen vorgegebener zeitlicher Länge (TB) öffnet und schließt, und mit einer die Spannung (U) zwischen der Elektrode (1) und dem Werkstück (2) überwachenden Komparatorschaltung (12, 16), die ein Kurzschlußsignal abgibt, wenn diese Spannung (U) das vorgegebene Maß (i/o) unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurzschlußsignal eme UND-Schaltung (10, 20) zum Sperren der Kippschaltung (7, 9) und eine zweite Kippschaltung (14; 14, 17) steuert, die nach dem vorgegebenen Zeitraum (7"O die erste Kippschaltung (7, 9) zur Auslösung der anschließenden Pause schaltet.

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