DE2929454C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum funkenerosiven Bearbeiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim funkenerosiven Bearbeiten (nachfolgend auch EDM-Bearbeitung genannt) wird elektrische Energie in der Form diskreter elektrischer Impulse dem Arbeitsspalt zugeführt, der mit einem flüs­ sigen Dielektrikum (z. B. Kerosin bzw. Petroleum, Trans­ formatorenöl, destilliertes Wasser oder schwachleitendes Wasser) gefüllt ist, um eine Reihe elektrischer Entladun­ gen zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück zu bewirken, damit Material vom Werkstück abgetragen wird. Mit fortschreitendem Materialabtrag fährt die Werkzeug­ elektrode bezüglich des Werkstücks durch eine Servo-Vor­ schubeinrichtung vor, die so ausgeführt ist, daß die Größe des Arbeitsspalts im wesentlichen konstant gehalten wird, wodurch Materialabtrag-Entladungen nacheinander her­ vorgerufen werden können. Die Verschmutzung des Arbeits­ spalt-Bereiches mit Spänen, Teer und Gasen, die durch die Bearbeitungsentladungen erzeugt sind, kann beseitigt werden, indem kontinuierlich oder intermittierend der Spalt mit dem frischen Bearbeitungsfluid gespült wird und/oder in­ dem intermittierend oder zyklisch die Werkzeugelektrode vom Werkstück zurückgefahren wird, damit das frische Bearbei­ tungsmedium in den Arbeitsspalt gepumpt werden kann und die Bearbeitungs-Verunreinigungen aus dem Arbeits­ spalt abgeführt werden können.

Die Parameter der einzelnen und aufeinanderfolgenden elektrischen Entladungen, d. h. die Impuls-Ein-Zeit τ _ein , der Spitzenstrom I _p und die Aus-Zeit τ _aus , sind für die Be­ arbeitungsergebnisse, z. B. die Abtraggeschwindigkeit, die Oberflächenrauhigkeit und die relative Elektrodenabnutzung, ausschlaggebend und werden daher einzeln oder insbesondere gemeinsam so eingestellt, daß ein Bearbeitungs­ zustand vorliegt, der zur Erzielung der gewünschten Bear­ beitungsergebnisse geeignet ist.

Vom Erfinder wurde bereits eine verbesserte EDM-Impuls- Zufuhr angeregt (vgl. JP-Patentanmeldung 39-20 494, veröffent­ licht am 19. September 1964, und JP-Patentanmeldung 44-8317, veröffentlicht am 18. April 1969), bei der eine Reihe von Impulsfolgen, die einzeln aus Elementar-Bearbeitungsimpulsen einer vor­ bestimmten Ein-Zeit τ _ein und Aus-Zeit τ _aus bestehen, am Arbeitsspalt liegt, wobei die Impulsfolgen eine Zeitdauer T _ein aufweisen und die anschließenden Folgen durch ein Abschalt-Zeitintervall T _aus getrennt sind. Die Ele­ mentar-Bearbeitungsimpulse in jeder Folge können mit deren Ansteuer- bzw. Trigger- oder Spitzenspannung geändert werden (vgl. JP-Patentanmeldung 44-8317). Es gibt auch andere verschie­ dene Schaltungen mit dieser oder einer ähnlichen Bauart (vgl. US-PS 3 056 065 und US-PS39 43 321).

Durch die DE-OS 16 15 240 ist ein Verfahren zur funken­ erosiven Metallbearbeitung bekannt geworden, bei dem bei zufälliger Berührung einer Werkzeugelektrode mit einem Werkstück die beiden Teile nicht auseinanderbewegt werden, sondern mit Hilfsstromimpulsen, deren Amplitude größer als die der Kurzschlußamplitude ist, so lange beaufschlagt werden, bis der Elektrodenkurzschluß durch Kontakterosion beseitigt ist. Die hierbei angewendeten Hilfsstromimpulse sind sowohl hinsichtlich ihres Energieinhalts als auch hinsichtlich ihres Zwecks von den bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Elementar-Bearbeitungsimpulsen mit erhöhtem Energieinhalt verschieden.

In der DE-AS 16 15 242 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem mehrere Impulsfolgen durch einen einzelnen Strom- und Spannungsimpuls, mit wesentlich höherer Amplitude und Dauer als die Einzelimpulse der Impulsfolgen, unterbrochen werden. Durch diesen Einzelimpuls werden starke Druck­ wellen im Arbeitsspalt erzeugt um Erosionsprodukte aus diesem zu entfernen. Der Einzelimpuls dieses Verfahrens unterscheidet sich somit ebenfalls hinsichtlich Bemessung und Zweck von den Elementar-Bearbeitungsimpulsen mit er­ höhtem Energieinhalt der vorliegenden Erfindung.

Schließlich ist es durch die US-PS 38 64 541 bekannt ge­ worden, die Frequenz und den Energieinhalt von Elementar- Bearbeitungsimpulsen in Abhängigkeit vom Entladungsstrom, der durch den Arbeitsspalt hindurchgeht, zu steuern. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung werden aber nicht Elementar-Bearbeitungsimpulse mit erhöhtem Energieinhalt angewendet, die in die Impulsfolgen eingefügt sind.

Bearbeitungsergebnisse mit feiner Oberfläche und hoher Genauigkeit sind mit einer Folge von Elementar-Bearbeitungsimpulsen mit ei­ ner Ein-Zeit τ _ein erzielbar, die auf einen geringen Wert und vorzugsweise auf einen Mindestwert einzustellen ist, der bei Wiederholung mit erhöhter Frequenz mit einer Aus-Zeit τ _aus , die höchstens gleich der Ein-Zeit τ _ein einzustellen ist, erlaubt eine er­ höhte Abtraggeschwindigkeit zu erzielen. Die Verkürzung der Aus-Zeit τ _aus kann jedoch zur Bildung von Be­ arbeitungsspänen und anderen Produkten führen, die eine ununterbrochene Bogenentladung während kurzer Zeit verursachen. Diese Möglichkeit kann durch die Abschaltintervalle T _aus vermieden oder verringert werden, die die fortlaufenden Folgen T _ein der Elementar-Bearbeitungsimpulse (τ _ein , τ _aus ) trennen. Auf diese Weise kön­ nen durch die zyklische Unterbrechung der Elementar-Bearbeitungsimpulse angesammelte Bearbeitungsprodukte innerhalb jeder Unterbre­ chungsperiode aus dem Arbeitsspalt abgeführt werden, wodurch dieser im wesentlichen frei von einer ständigen Ver­ schmutzung gehalten werden kann. Durch die Einstellung des Abschaltintervalles T _aus auf einen Wert, der für eine Reini­ gung der Verschmutzungen aufgrund der Bearbeitung der vorher­ gehenden Folge der Elementar-Bearbeitungsimpulse ausreicht, kann der Spalt zur Aufnahme der nächsten Folge der Elementar-Bearbeitungsimpul­ se bereitgemacht werden, um stabilisierte Bearbeitungsent­ ladungen fortzusetzen.

Um dagegen die Abtragungsgeschwindigkeit zu erhöhen, sollte die Elektroden-Vorschub-Servoeinrichtung so betrie­ ben werden, daß die Erzeugung nichtzündender Impulse oder Impulse ohne Entladung möglichst herabgesetzt ist. Um die Erzeugung von Entladungen unter der Einwirkung fortlaufen­ der Folgen von Elementar-Bearbeitungsimpulsen zu erleichtern, kann der Spalt verringert werden, jedoch kann dies auch die Bildung einer Lichtbogenentladung fördern oder zu Schwierigkeiten beim Spalt-Reinigen führen. Der Versuch, Bearbeitungsentladungen durch Verringern der Anzahl der Elementarimpulse in jeder Folge zu erleichtern, bewirkt einen Abfall in der Abtragungsgeschwindigkeit, wäh­ rend die Einstellung der Servoeinrichtung zur Erweiterung des Bearbeitungsspalts zu einer Erhöhung der Anzahl der nichtzündenden Impulse führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben mit denen eine weitgehend unterbrechungsfreie funkenerosive Bearbeitung eines Werkstücks mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit möglich ist und wobei die bearbeiteten Werkstücke eine sehr gute Oberflächen­ beschaffenheit aufweisen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 5 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung einer Reihe von Folgen von Elementar-Bearbeitungsimpulsen bei der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der Impulse mit erhöhtem Energieinhalt in jede Folge der Elementar-Bearbeitungsimpulse eingefügt werden,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Impulse mit erhöhtem Energieinhalt mittels einer größeren Impuls­ dauer erzielt werden, die in jede Folge der Elementar-Bearbeitungsimpulse eingeführt werden,

Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer Weiterbildung der Erfindung, bei der ein Servomotor verwendet wird,

Fig. 5 den Verlauf von Kurven, die erläutern, wie das Verhältnis der Impulse mit erhöhtem Energieinhalt zu den übrigen Elementar-Bearbeitungsimpulsen die Bearbeitungs- Oberflächenrauhigkeit beeinflußt, und

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Reihe von Folgen A₁, A₂, A₃, . . . der Elementar-Bearbeitungsimpulse bei der Erfindung. Jede Folge A₁, A₂, A₃, . . . hat grundsätzlich Elementar-Bearbeitungsimpulse a mit einer vor­ bestimmten Ein-Zeit τ _ein , einer vorbestimmten Aus-Zeit τ _aus und einem vorbestimmten Spitzenstrom I _p , die insbesondere der besonderen Oberflächengüte, die zu erzielen ist, voreingestellt sind, wobei die Elektroden-Materialien, die Polaritäten und andere Bearbeitungsparameter berücksichtigt werden. Insbesondere liegt die Ein-Zeit τ _ein im Bereich zwischen 1 und 100 µs, und die Aus-Zeit τ _aus liegt im Bereich zwischen 10 und 50 µs. Jede Folge A₁, A₂, A₃, . . . hat eine Zeitdauer ein, wobei die fortlaufenden Folgen durch ein Abschalt-Intervall T _aus getrennt sind. Das Abschalt-Intervall muß ausreichend sein, damit der Arbeitsspalt von den vorhergehenden Entladungen gerei­ nigt werden und die folgenden Bearbeitungsimpulse a aufneh­ men kann, während die Zeitdauer T _ein jede Folge A zwischen fortlaufenden Abschalt-Intervallen T _aus innerhalb einer Zeit­ dauer begrenzt sein sollte, in der Elementarimpulse a, die mit kurzen oder kleinsten Aus-Zeiten τ _aus anliegen, dis­ perse, diskrete und unabhängig gepulste Entladungen hervor­ rufen können, ohne eine ununterbrochene Bogenentladung zu bewirken, die leicht eintritt, wenn die Bearbeitungsspäne und andere Produkte sich sammeln. Vorzugsweise werden die Zeitdauer T _ein und das Abschaltintervall T _aus der Folgen A im Be­ reich zwischen 10 µs und 1 ms gewählt. T _ein und/oder T _aus kann in einem gegebenen Bearbeitungsbetrieb abhängig vom Fort­ schritt der Bearbeitung, z. B. einer Änderung in der Be­ arbeitungsfläche, veränderlich gesteuert werden (vgl. DE-OS 29 09 073).

Erfindungsgemäß hat jede Folge A₁, A₂, A₃, . . . Impulse b mit erhöhtem Energieinhalt die unter den Elementar-Bearbeitungs­ impulsen a mit einem Anteil nicht größer als 15% in deren Anzahl und deren Gesamtenergieinhalt oder -verbrauch ent­ halten sind. In der Zeichnung sind die Impulse b mit erhöhtem Energieinhalt mit einem erhöhten Spitzenstrom I _p ′ und einer Im­ pulsdauer dargestellt, die gleich der Ein-Zeit τ _ein der Elementar-Bearbeitungsimpulse a sein kann, und ein Impuls b ist für jeden dritten Elementarimpuls a gezeigt. Die Impulse b mit erhöhtem Energieinhalt werden erhalten, indem entweder nur die Impulsdauer erhöht wird oder indem die Impulsdauer und der Spitzenstrom vergrößert werden.

In der Fig. 2, die eine Impuls-Speiseschaltung zeigt, die eine Reihe von Folgen der nach der Erfindung ab­ gewandelten Elementar-Bearbeitungsimpulse a, b erzeugen kann, liegt eine Werkzeugelektrode 1 gegenüber einem Werkstück 2, um dazwischen einen fluidgefüllten Arbeitsspalt G zu bilden. Eine Gleichstromquelle 3 ist in Reihe mit der Werkzeugelektro­ de 1 und dem Werkstück 2 über zwei Schalter 41 und 42 ver­ bunden, die parallel zueinander liegen. Die Schalter 41 und 42 können jeweils Transistoren sein, wie dies symbolisch angedeutet ist.

Der Schalter 41 wird durch zwei Impulsgeber 5 und 6 gesteuert, denen ein UND-Glied 7 nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal an die Steuerelektroden des Schalters 41 angelegt wird, der dadurch ein- und ausschaltbar ist. Der Impulsgeber 5 gibt eine Reihe von Elementar-Bearbeitungsimpulsen einer Ein-Zeit τ _ein und einer Aus-Zeit τ _aus ab, die beide darin entsprechend den gewünschten Bearbeitungszu­ ständen voreingestellt sind, wärend der Impulsgeber 6 eine Reihe von Impulsfolgen einer Zeitdauer T _ein und eines Abschalt­ intervalles T _aus erzeugt. Die beiden im UND-Glied 7 gemischten Signale dienen zur Steuerung des Schalters 41, um an den Arbeitsspalt G eine Reihe von Impulsfolgen zu legen, die einzeln aus Elementar-Bearbeitungsimpulsen mit der Ein-Zeit τ _ein und der Aus-Zeit τ _aus bestehen, wobei die Impulsfolgen die Zeitdauer T _ein und das Abschalt-Intervall T _aus besitzen.

Ein Voreinstell-Zähler 8 spricht auch auf das Ausgangs­ signal des Impulsgebers 5 für Elementar-Bearbeitungsimpulse an und zählt dessen Ausgangsimpulse, um, wenn diese eine vor­ eingestellte Zahl, z. B. drei, erreichen, ein Steuersignal abzugeben, während er rückgestellt wird. Das Steuersignal liegt an einem Signalformer oder Zeitgeber 9, der ein monostabiler Multivibrator (Monoflop) sein kann, damit dieser ein Ansteuersignal erzeugt, das an einem Eingangsanschluß eines UND-Gliedes 10 liegt. Das UND- Glied 10 hat einen zweiten Eingangsanschluß, der dem Aus­ gangsanschluß des zuerst genannten UND-Gliedes 7 nachge­ schaltet ist, und einen Ausgangsanschluß, der zum zwei­ ten Schalter 42 führt, um diesen zu steuern.

Wenn der Zähler 8 betätigt wird, um das Steuersignal zu erzeugen, und wenn folglich der Zeitgeber 9 das Ansteuer­ signal erzeugt, werden die Schalter 41 und 42 beide ein­ geschaltet, um die Stromquelle 3 mit der Werkzeugelelektrode 1 und dem Werkstück 2 über die parallelen Zweige zu verbinden, und synchron betrieben. Ein Bearbeitungsimpuls eines er­ höhten Spitzenstromes entsteht so, wie dies durch die Im­ pulse b in Fig. 1 gezeigt ist, und liegt am Bearbeitungs­ spalt G.

Die Einführung der Elementar-Bearbeitungsimpulse b mit erhöhtem Ener­ gieinhalt in jede Folge A der Elementar-Bearbeitungsimpulse a kann in einer gewünschten Weise durch eine bestimmte Einstellung der Anzahl der Zählerstände zum Rücksetzen im Voreinstell- Zähler 8 bewirkt werden. Z. B. kann ein Impuls b mit erhöhtem Energieinhalt für alle fünf oder zehn Elementar-Bearbeitungsimpul­ se erzeugt werden. Der Signalformer oder Zeitgeber 9 kann auch eingestellt sein, um die Zeitdauer eines Ausgangsimpul­ ses hiervon zu steuern. Indem z. B. dieser so eingestellt wird, daß er zwei aufeinanderfolgenden Zyklen der durch den Oszillator 5 erzeugten Elementar-Bearbeitungs­ impulsen entspricht, können zwei Bearbeitungsimpulse mit erhöhtem Energieinhalt, die einander folgen, in eine Reihe von Elementar-Bearbeitungsimpulsen eingefügt werden. Dagegen kann die Zeitdauer des Ausgangsimpulses des Zeitgebers oder Signalformers 9 auch auf eine Zeit-Periode kürzer als die Periode der vom Oszillator 5 abgegebenen Elementar-Bearbeitungs­ impulse eingestellt werden, so daß ein Bearbeitungsimpuls mit er­ höhtem Energieinhalt vorliegt, der kürzer als die oder ein Teil der Elementar-Bearbeitungsimpulse ist. Der Spitzenstrom I _p ′ der Impulse mit erhöhtem Energieinhalt beträgt das Doppelte des Spitzen­ stromes I _p der Elementar-Bearbeitungsimpulse, wenn die durch die Schal­ ter 41 und 42 gebildeten parallelen Zweige den gleichen Effektivwiderstand besitzen. Die Anzahl der parallelen Schalter kann erhöht werden, um einen größeren Spitzenstrom zu erzeugen.

Die Einführung der Elementar-Bearbeitungsimpulse mit erhöhtem Ener­ gieinhalt in jede Folge der Elementar-Bearbeitungsimpulse bietet eine Stabilitätszunahme für die Servoeinrichtung, die für den Nachlauf-Vorschub der Werkzeugelektrode 1 bezüglich des Werkstückes 2 benötigt wird, um die Größe des Arbeitsspaltes G konstant zu halten. Die durch die Servoeinrichtung einzu­ stellende Spalt-Größe l wird im allgemeinen ausgedrückt durch:

l = K( τ _ein · s)^1/3 · I _p (1)

mit
τ _ein · s = Zeitdauer der Elementar-Bearbeitungsimpulse,
I _p = Spitzenstrom, und
K = Konstante.

Da die Ansprechszeit der Servoeinrichtung viel größer ist als die Dauer der Elementar-Bearbeitungsimpulse, kann der Parameter I _p durch den mittleren Bearbeitungsstrom dargestellt werden. Es kann gezeigt werden, daß die Spalt-Größe l mit dem Bearbeitungsstrom zunimmt. Es entsteht ein vergrößerter Bearbeitungs­ spalt, wenn ein Impuls mit erhöhtem Energieinhalt, insbesonde­ re mit einem erhöhten Spitzenstrom, in eine Reihe der Ele­ mentar-Bearbeitungsimpulse eingeführt wird. Es wird ein größerer Arbeitsspalt aufgebaut, der ein fortdauerndes Bearbeiten mit einer erhöhten Stabili­ tät erlaubt.

Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung hat auch einen Fühler 11 zum Erfassen des Entladungszustandes im Arbeitsspalt G, der auf einen Strom, eine Spannung oder einen Widerstand im Bearbeitungsspalt ansprechen kann. Es kann der Momentan- oder der Mittelwert erfaßt werden. Auf diese Weise kann der Fühler 11 aufeinanderfolgende Bearbei­ tungsimpulse am Spalt G in "gute" oder "schlechte" Impulse einteilen entsprechend dem Auftreten eines ausreichend großen Entladungsimpulses, eines Kurzschluß- oder Bo­ genentladungs-Impulses bzw. einen Offen-Spalt- oder Leerlauf- Impuls um über ein in der nächsten Stufe vor­ gesehenes Steuerglied 12 den voreingestellten Wert des Voreinstell-Zählers 8 für die Impulsschaltung für die Impulse (b) mit erhöhtem Energieinhalt zu ändern. Wenn z. B. ein er­ höhter Anteil der Leerlaufimpulse erfaßt wird, was einen übermäßig erweiterten Spalt anzeigt, kann das Steuer­ glied 12 betrieben werden, um den voreingestellten Wert des Zählers 8 so zu ändern, daß der Anteil der Impulse b mit erhöhtem Energieinhalt zu den anderen Elementarimpulsen a zunimmt. Wenn ein erhöhter Anteil von Kurzschluß- oder Bogenentladungs-Impulsen erfaßt wird, was anzeigt, daß der Spalt übermäßig verengt ist, wird der Zähler 8 auf einen größeren Zählwert so gesteuert, daß der Anteil der Impulse mit erhöhtem Energieinhalt ver­ ringert ist. Auf diese Weise wird die Größe des Spalts G auf einem optimalen Wert gehalten, um die Erzeugung aufeinander­ folgender Entladungen mit einer erhöhten Stabilität zu ermöglichen.

Durch veränderliches Einfügen von Impulsen mit erhöhtem Energieinhalt unter die Elementar-Bearbeitungsimpulse in jeder Folge wird der Bedarf für eine Änderung in der am Spalt liegenden Spannung zum Steuern der Spalt-Größe ausgeschlossen, und es kann eine verringerte konstante Spannung für auf­ einanderfolgende Entladungen verwendet werden, um ein stabiles Bearbeiten zu erlauben. Da ein stabiles Bearbeiten weiterhin möglich ist, kann die Zeitdauer T _ein der einzelnen Impulsfolgen oder die Anzahl der Elementar-Bearbeitungsimpulse in jeder Folge vergrößert werden, wo­ bei ein verringertes Abschaltintervall möglich ist, um eine erhöhte Abtragungsgeschwindigkeit zu bewirken.

Es hat sich gezeigt, daß für einen einzigen Bearbei­ tungsimpuls die Steigerung des Spitzenstromes um das Doppel­ te lediglich zu einer 1,2fachen Zunahme der Oberflächen­ rauhigkeit führt. Durch Begrenzen des Anteiles der Impulse b mit erhöhtem Energieinhalt unter den Elementar-Bearbeitungsimpulsen a in jeder Folge A auf höchstens 15% und vorzugsweise höch­ stens 10% hat sich gezeigt, daß keine wesentliche Änderung in der Bearbeitungs-Oberflächenrauhigkeit auftritt.

Beispiel

Ein Stahl-Werkstück wird funkenerosiv mit einer Kupfer-Werk­ zeugelektrode unter drei verschiedenen Impuls-Zuständen (I), (II) und (III) der Folgen der anliegenden Elementar-Bearbei­ tungsimpulse bearbeitet, wobei gemeinsam für τ _ein und t _aus 1,5 µs bzw. 5,5 µs verwendet werden. Der Spitzenstrom I _p beträgt 3 A bzw. 6 A bzw. 13,5 A im Zustand (I) bzw. (II) bzw. (III), und Elementar-Bearbeitungsimpulse werden in ver­ schiedenen Anteilen von Impulsen gleicher Zeitdauer und er­ höhtem Energieinhalt mit deren doppeltem Spitzenstrom ersetzt. In Fig. 5 ist eine Kurve dargestellt, die erläutert, wie die Oberflächenrauhigkeit als Funktion des Anteiles verändert wird, mit dem die Impulse b mit erhöhtem Energieinhalt unter den Ele­ mentar-Bearbeitungsimpulsen a enthalten sind. Wenn der An­ teil unter 10% liegt, tritt keine wesentliche Änderung in der Oberflächenrauhigkeit auf, und mit einem auf höchstens 15% begrenzten Anteil wird eine geringe, annehmbare Ände­ rung bewirkt.

In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Er­ findung dargestellt, in dem ein gewählter Teil der Elementar- Bearbeitungsimpulse eine erhöhte Impulsdauer aufweist, um die unter die übrigen Elementar-Bearbeitungsimpulse a verteilten Impulse b mit erhöhtem Energieinhalt zu erhalten, und in dem einander entsprechen­ de Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 ver­ sehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel spricht ein Zäh­ ler 13 auf Bearbeitungsimpulse an, die von einem UND- Glied 7 an einen Leistungsschalter 4 abgegeben werden, der in Reihe zur Stromquelle 3, der Werkzeugelektrode 1 und dem Werkstück 2 vorgesehen ist. Ein Zähler 14 zählt die Gesamtzahl der Entladungen, der "guten" und "schlechten" Impulse, die durch den Fühler 11 erfaßt sind. Ein Vergleicher 15 spricht auf die beiden Zähler 13 und 14 an, um ein Vergleichssignal ab­ zugeben, das den Unterschied der Zählerstände darstellt, und um ein Ansteuersignal zu erzeugen, wenn das Vergleichssignal einen voreingestellten Wert erreicht. Dieses Ansteuersignal steuert einen Zeitgeber 16, der ein monostabiler Multivibrator sein kann, um die Zeitdauer τ _ein eines Elementarimpulses durch Einwirkung auf den Impulsgeber 5 zu erhöhen.

Wenn so der den Arbeitsspalt G überwachende Vergleicher 15 ei­ ne Verschlechterung in der Stabilität im Arbeitsspalt G anzeigt, wird der Zeitgeber 16 aktiv, um auf die zeit­ bestimmenden Bauteile des Impulsgebers 5 einzuwirken, so daß die Ein-Zeit τ _ein von einem oder von mehreren aufeinander­ folgenden Elementar-Bearbeitungsimpulsen erhöht wird. So kann eine vorbestimmte Anzahl der aufeinanderfolgenden Elementar-Bearbeitungsimpulse des Impulsgebers 5 hinsichtlich ihrer Impulsdauer erhöht werden, so daß Bearbeitungsimpulse mit entsprechend vergrößertem Energieinhalt durch den Schalter 4 erzeugt werden und unter anderen Elementar-Bearbeitungsimpulsen verteilt am Arbeitsspalt G anliegen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 4 gezeigt ist, hat ein Servomotor 17 zum Positionieren der Werkzeugelektrode 1 bezüglich des Werkstückes 2, um die Größe des Arbeitsspaltes G konstant zu halten, einen hiermit gekoppelten Codierer 18 zum Erfassen der Elek­ troden-Vorschub-Verschiebung. In dieser Vorrichtung zeigt ein durch den Codierer 18 erfaßten Abfall in der Verschie­ bungsgeschwindigkeit der beweglichen Elektrode 1 an, daß sich der Bearbeitungszustand verschlechtert. Dies wird mit dem Zähler 14 gezählt. Wenn der Unterschied der in den beiden Zählern 13 und 14 gespeicherten Zähler­ stände einen voreingestellten Schwellenwert erreicht, gibt der Vergleicher 15 wie beim vorhergehenden Ausführungsbei­ spiel ein Steuersignal ab, das auf den Oszillator (5) so einwirkt, daß ein Impuls mit erhöhtem Energieinhalt in die Elementar- Bearbeitungsimpulse eingefügt wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß ein getrenntes Zeit- Steuerglied vorgesehen werden kann, um den Impulsgeber 5 zu steuern, so daß Impulse mit erhöhtem Energieinhalt in vorbestimm­ ten Intervallen erzeugt und auf die Elementar-Bearbeitungs­ impulse verteilt werden.

Um Spalt-Späne oder Verunreinigungen zu entfernen oder um den Bearbeitungsspalt vor Verunreinigungen mit Bearbeitungsprodukten rein zu halten, ist bisher das zykli­ sche Zurückfahren der Werkzeugelektrode vom Werkstück weg nahezu eine ausschließliche Maßnahme, die jedoch notwendigerweise eine Unterbrechung der Bearbeitungsimpulse für eine län­ gere Zeitdauer bei jedem Zurückfahr-Zyklus der Elektrode mit sich bringt. Bei der Erfindung wird die Zeitdauer der Impulsunterbrechung in vorteilhafter Weise auf einen klei­ nen Wert jedes Abschaltintervalles T _aus verkürzt. Weiterhin wird die Notwendigkeit zum Steuern der anliegenden Impuls­ spannung für die Steuerung der Spaltgröße vermieden, so daß keine Änderung in der bearbeite­ ten Oberflächenrauhigkeit eintritt. Ohne Erhöhen der Impulsspannung liegen Steuerimpulse mit erhöhtem Energieinhalt ge­ steuert an, um unter die Elementar-Bearbeitungsimpulse ver­ teilt zu werden; dies erlaubt eine sehr einfache und siche­ re Spalt-Steuerung. Da die Größe des Bearbeitungsspalts ständig auf einem optimalen Wert gehalten wird, sind stabile Bearbeitungsent­ ladungen möglich. Die Spaltreinigung wird ebenso merklich gesteigert wie auch die Abtragungsgeschwindig­ keit.

Selbstverständlich sind zahlreiche Änderungen in den oben erläuterten Ausführungsbeispielen der Erfindung mög­ lich. Z. B. kann der Impulsgeber 5 mit dem Impulsgeber 6 in Kaskade so verbunden werden, daß der Impulsgeber 5 Signal­ folgen der Elementar-Bearbeitungsimpulse wahlweise erzeugt, wenn der Impulsgeber 6 eine Impulsfolge mit T _ein -Perioden abgibt. Auch wird die Verteilung der Impulse mit erhöhtem Energieinhalt un­ ter den Elementar-Bearbeitungsimpulsen auf verschiedene Weise erreicht. Hierzu kann eine Stromquelle ausschließlich für Impulse mit erhöhtem Energieinhalt am Bearbeitungsspalt parallel mit der Stromquelle für die Elementar-Bearbeitungsimpulse für einen gemeinsamen Betrieb hiermit liegen.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung bei dem das Ausgangssignal des UND-Gliedes 7 zum Steuern des Leistungsschalters 4 auch an einem Hilfs-Lei­ stungsschalter 23 über einen Voreinstell-Zähler 27 und einen Steuerimpulsgenerator 28 liegt. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel wird der Zähler 27 rückgesetzt, sooft eine vorbestimmte Anzahl der Elementar-Bearbeitungsimpulse gezählt ist, um den Steuerimpulsgenerator 28 zu betätigen, der seinerseits den Hilfs-Leistungen 23 ansteuert damit sich ein Kondensator 21 über den Arbeitsspalt entladen kann, um einen Impuls mit erhöhtem Energieinhalt zu bilden.

Die Erfindung sieht also ein EDM-Verfahren und eine EDM-Vorrichtung vor, durch die eine Instabilität der Bearbei­ tungen im Arbeitsspalt aufgrund eines zu kleinen Arbeitsspalts vermieden wird, und durch die eine erhöhte Abtragungsgeschwindigkeit und verbesserte Betriebseigenschaften erzielt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum funkenerosiven Bearbeiten eines Werk­ stückes, dem in einem fluidgefüllten Arbeitsspalt eine Werkzeugelektrode gegenübergestellt ist und wobei an den Arbeitsspalt eine Reihe von Impulsfolgen angelegt wird, die jeweils aus unter sich gleichen Elementar-Bearbeitungsimpulsen mit einer vorbestimmten Ein-Zeit τ _ein und Aus-Zeit τ _aus bestehen und wobei die Impulsfolgen mit einer Zeitdauer T _ein durch ein Abschalt­ intervall T _aus voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Impulsfolge (A₁, A₂ . . .) wenigstens einer (b) der Elementar-Bearbeitungsimpulse (a) einen erhöhten Energieinhalt, nämlich einen größeren Wert des Produktes aus Impulsspitzenstrom und Ein-Zeit (I _p ′×τ _ein ), gegen­ über den übrigen Elementar-Bearbeitungsimpulsen (a) auf­ weist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Impulse mit erhöhter Energie (b) nicht höher als 15% der Elementar-Bearbeitungsimpulse (a) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Impulse mit erhöhter Energie (b) kleiner als 10% ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse mit erhöhter Energie (b) nach jeweils einer vorgegebenen Anzahl von Elementar-Bearbeitungs­ impulsen (a) auftreten.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aufweist:

• - einen ersten Impulsgeber (5), der Signale zur Bildung von Elementar-Bearbeitungsimpulsen (a) liefert,
• - einen zweiten Impulsgeber (6), der Signale zur Bildung der Impulsfolgen (A₁, A₂ . . .) liefert,
• - ein erstes UND-Glied (7), das vom ersten (5) und zweiten (6) Impulsgeber angesteuert wird, dessen Ausgangs­ signal zugeleitet wird an einen ersten Schalter (41) zur Erzeugung von Impulsfolgen mit Bearbeitungs-Impulsen und an einen Eingang eines zweiten UND-Gliedes (10), das seinerseits einen zweiten Schalter (42) auslöst zur Lieferung von Zusatzenergie synchron zur Lieferung eines Impulses durch den ersten Schalter (41),
• - einen Voreinstellzähler (8), der vom ersten Impuls­ geber (5) angesteuert wird und der bei Erreichen eines vorgegebenen Zählstandes einen Ausgangsimpuls an einen Signalformer (9) abgibt, wiederum ein Ausgangssignal an einen zweiten Eingang des zweiten UND-Gliedes (10) weitergibt,
• - einen Fühler (11) zur Erfassung der Spannungs- bzw. Stromwerte am Arbeitsspalt (G), und
• - ein Steuerglied (12), angesteuert vom Fühler (11) zur Voreinstellung des Voreinstellzählers (8) nach Maßgabe der vom Fühler (11) erfaßten Betriebszustände am Arbeitsspalt (G) während der Zuführung von Bear­ beitungsimpulsen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von Bearbeitungsimpulsen mit er­ höhter Energie (b) eine Hilfsstromquelle (20) vor­ gesehen ist, deren Spannung höher ist als die einer Stromquelle (3), die der Lieferung der Elementar- Bearbeitungsimpulse (a) dient, und wobei mit dieser höheren Spannung über einen Ladewiderstand (22) periodisch ein Kondensator (21) aufgeladen wird, der zur Bildung eines Impulses mit erhöhter Energie ((b)) durch einen Entladekreis (23, 27, 28) entladen wird.