DE3024377C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektroerosiven Bearbeiten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beim elektroerosiven Bearbeiten wird elektrische Energie in der Form disekreter elektrischer Impulse zum Bearbeitungsspalt gespeist, der mit einem flüssigen Dielektrikum (z. B. Kerosin oder Petroleum, Transformatoröl, destilliertem Wasser oder schwachleitendem Wasser) gefüllt ist, um eine Reihe elektrischer Entladungen zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück zu bewirken, so daß von letzterem Material abgetragen wird. Mit fortschreitender Materialabtragung wird die Werkzeugelektrode bezüglich des Werkstückes durch eine Servovorschubeinrichtung nachgeführt, die so gestaltet ist, daß der Bearbeitungsspaltabstand im wesentlichen konstant gehalten wird und dadurch Materialabtragungsentladungen nacheinander hervorgerufen werden können. Die Verschmutzung des Bearbeitungsspaltbereiches mit Spänen, Teer und Gasen, die durch Bearbeitungsentladungen erzeugt sind, kann bereinigt werden, indem kontinuierlich oder intermittierend der Spalt mit einem frischen Bearbeitungsfluid gespült wird und/oder indem intermittierend oder zyklisch die Werkzeugelektrode vom Werkstück zurückgefahren wird, damit das frische Bearbeitungsmedium in den Bearbeitungsspalt gepumpt werden kann und aus diesem die Bearbeitungsverunreinigungen abgeführt werden können.

Die Parameter der einzelnen und aufeinanderfolgenden elektrischen Entladungen, d h. die Impulsdauer τ ein, der Spitzenwertstrom Ip und die Abstandszeit τ aus bestimmen für eine gegebene Zusammensetzung der Elektrodenmaterialien die Bearbeitungsergebnisse, z. B. die Abtragungsgeschwindigkeit, die Oberflächenrauhigkeit und die relative Elektrodenabnützung, und werden daher einzeln oder zusammen so eingestellt, daß ein bestimmter Bearbeitungszustand aufgebaut wird, der zur Erzielung der gewünschten Bearbeitungsergebnisse geeignet ist.

Der Erfinder hat bereits eine verbesserte EDM-Impuls- Einspeisungstechnik (vgl. JA-Patentanmeldung Nr. 39-20 494, veröffentlicht am 19. September 1964 und JA- Patentanmeldung Nr. 44-8 317, veröffentlicht am 18. April 1969) beschrieben, in der eine Reihe von Impulsfolgen, die aus einzelnen diskreten Elementarimpulsen von einer kurzen Dauer τ ein und einer Abstands-Zeit τ aus bestehen, die mit einer hohen Frequenz von z. B. 10 kHz bis 100 kHz auftreten, am Bearbeitungsspalt liegt, wobei die Impulsfolgen mit einer niederen Frequenz von z. B. 100 Hz vorliegen und eine längere Zeitdauer (Tein) besitzen, und wobei aufeinanderfolgende Folgen durch einen längeren Folgen-Abstand Taus getrennt sind. Die Elementarimpulse in jeder Form können in ihrer Spitzenwertspannung geändert werden (vgl. JA- Patentanmeldung Nr. 44-8 317). Es wurden auch bereits verschiedene Schaltungen einer vergleichbaren Art diskutiert (vgl. US-PS 30 56 965 und 39 43 321).

Genaue Bearbeitungsergebnisse mit feinbearbeiteter Oberfläche werden mit einer Folge von kurzen Elementarimpulsen erhalten, wobei die Dauer t ein auf einen kleinen Wert und vorzugsweise auf einen Mindestwert eingestellt ist und die Elementarimpulse mit einer hohen Frequenz wiederholt werden mit einer Abstands-Zeit τ aus, die höchstens in der Länge gleich der Impulsdauer τ ein eingestellt ist, was das Erzielen einer erhöhten Abtragungsgeschwindigkeit erlaubt. Die Kürze der Abstands-Zeit τ aus kann jedoch das Entstehen von Bearbeitungsspaltspänen und anderen Produkten verursachen, was leicht innerhalb einer kurzen Zeitdauer zu einer kontinuierlichen Bogenentladung führen kann. Diese Möglichkeit kann in vorteilhafter Weise ausgeschlossen oder gemildert werden durch das Einfügen der Folgen-Abstände Taus, die die aufeinanderfolgenden Folgen von Elementarimpulsen, von jeweils einer Zeitdauer Tein, trennen. Somit erlaubt das zyklische Unterbrechen der Folge von Elementarimpulsen ein Abführen von angesammelten Bearbeitungsprodukten im wesentlichen innerhalb jeder Unterbrechungsperiode vom Bearbeitungsspalt und kann daher dazu dienen, den letzteren vor einer kontinuierlichen Verschmutzung zu bewahren. Indem der Folge-Abstand Taus auf einen Wert eingestellt wird, der für eine Beseitigung der Verschmutzungen aufgrund des Bearbeitens der vorhergehenden Folge von Elementarimpulsen ausreichend ist, kann der Spalt sofort die nächste Folge von Elementarimpulsen aufnehmen, um mit stabilisierten Bearbeitungsentladungen die Arbeit forzusetzen.

Um andererseits die Abtragungsgeschwindigkeit zu erhöhen, sollte das Elektroden-Vorschub-Servosystem derart arbeiten, daß die Erzeugung von Impulsen möglichst gering gemacht wird, die keine elektrische Entladung bewirken. Um die Erzeugung von Entladungen unter der Einwirkung aufeinanderfolgender Folgen von Elementarimpulsen zu erleichtern, kann der Spaltabstand verringert werden; dies kann jedoch auch das Aufbauen eines kontinuierlichen Bogens erleichtern oder zu einem schwierigen Spaltspülen oder -säubern führen.

Wenn ein Zustand einer kontinuierlichen Lichtbogenbildung, eines Kurzschlusses oder einer übermäßigen Spaltverunreinigung während eines gegebenen Ablaufes eines Bearbeitungsbetriebes auftritt, so wurde erkannt, daß es zweckmäßig ist, entweder die Abstands-Zeit τ aus der Elementarimpulse in jeder Folge oder den Folgen-Abstand Taus zwischen aufeinanderfolgenden Folgen zu verlängern oder zu erhöhen. Somit kann die Impulsspannungs- bzw. Stromversorgung eine Zeitgeberschaltung mit einer Zeitkonstanten aufweisen, die Abstands-Zeit τ aus oder die Folgen-Abstandszeit Taus bestimmt, die durch ein Steuersignal verändert wird, und eine Fühlerschaltung kann zwischen dem Bearbeitungsspalt und der Zeitgeberschaltung liegen, um auf eine Änderung im Spaltzustand anzusprechen, so daß das Steuersignal erzeugt wird, das auf die Zeitgeberschaltung einwirkt, um das Impulsintervall τ aus oder Taus zu erhöhen. Wenn beide Werte τ aus und Taus veränderlich sind, so wurde bisher angenommen, daß sie zueinander proportional verlängert werden sollten, abhängig von einem Signal, das die kontinuierliche Lichtbogenbildung, einen Zustand eines Kurzschlusses oder einen Zustand einer übermäßigen Spaltverschmutzung anzeigt. Diese früheren Erkenntnisse oder Annahmen beruhen einfach auf analogen Betrachtungen einer allgemein vorausgesetzten Praxis in einem bestehenden einfacheren Pulsiersystem mit einer gleichmäßigen Folge von Bearbeitungsimpulsen, wodurch - wenn ein ungewöhnlicher Spaltzustand auftritt - die Abstands-Zeit ( τ aus) wahlweise mit oder ohne einer gleichzeitigen Änderung in der Impulsdauer ( τ ein) gesteuert werden kann (vgl. US-PS 35 39 755 vom 10. November 1970 und US-RePs 29 589 vom 21. März 1978).

Das Verlängern von T aus oder Taus oder von beiden Werten dauert für ein vorgewähltes Zeitintervall fort, das in der Zeitgeberschaltung durch das Steuersignal bestimmt ist, oder bis nach dem Zeitpunkt, in dem der Spaltfühler die Wiederherstellung eines normalen Spaltzustandes anzeigt. Wenn der normale Spaltzustand nicht innerhalb des Zeitintervalles wiederhergestellt wird, wird das Steuersignal erneut gebildet, und die Dehnungssteuerung dauert an.

Es ist bekannt (US-PS 39 43 321), den mittleren Bearbeitungsstrom bei der elektroerosiven Bearbeitung eines Werkstückes dadurch zu steuern, daß die Dauer der Impulspausen und die Anzahl der Impulse beim Anlegen von Impulsfolgen geändert wird. Dabei ist es auch bekannt, die Kennwerte der Impulse in Abhängigkeit von Bearbeitungsbedingungen nach vorgegebenen Programmen zu ändern. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung erfordert dies jedoch eine aufwendige Überwachungseinrichtung mit umfangreichen Steuereinrichtungen zur Durchführung der jeweiligen Programmschritte.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem auf einfache Weise und zuverlässig der vorgewählte mittlere Bearbeitungsstrom auch unter wechselnden Arbeitsbedingungen im wesentlichen konstant gehalten wird, ohne daß hierdurch die Güte des Bearbeitungsergebnisses nachteilig beeinflußt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 Signale zur Erläuterung des Betriebs der Vorrichtung der Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, und

Fig. 4 Signale zur Erläuterung des Betriebs der Vorrichtung der Fig. 3.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis von Problemen in der eingangs erläuterten Steuerungstechnik, insbesondere für aufeinanderfolgende Folgen von Elementarimpulsen oder zyklisch unterbrochene Elementarimpulse mit einer steuerbaren Abstands-Zeit τ aus zwischen aufeinanderfolgenden Elementarimpulsen und einem steuerbaren Abstand Taus zwischen aufeinanderfolgenden Folgen. Es wurde erkannt, daß eine Änderung im mittleren Bearbeitungsstrom merklich während der Abstands-Dehnungsperiode auftritt, in der entweder eine oder beide Zeiten τ aus und Taus erhöht sind, und diese Änderung und die besondere Steuerungsart für aufeinanderfolgende Folgen der Elementarimpulse ruft einen kritischen Zustand einer Spaltinstabilität hervor, der einerseits merklich die Bearbeitungsergebnisse beeinträchtigt und andererseits in unnötiger Weise die Zeitsteuerung für die Wiedergewinnung eines normalen Bearbeitungszustandes und das Wiederaufnehmen einer normalen Schneidbetriebsart verlängert, so daß eine beträchtliche Einschränkung in den Bearbeitungseigenschaften und dem erzielbaren Wirkungsgrad vorliegt.

Der Erfinder hat erkannt, daß eine kritische Beziehung vorliegt, der beim Steuern der steuerbaren Parameter τ aus und Taus bei der Verwendung aufeinanderfolgender Folgen von Elementarimpulsen gefolgt werden muß, um einen Zustand eines Lichtbogens, eines Kurzschlusses oder einer übermäßigen Spaltverschmutzung befriedigend und in einer Mindestzeitdauer zu löschen. Um einen derartigen Zustand effektiv und wirksam zu löschen, hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß - wenn ein Wert aus der Abstands-Zeit τ aus zwischen aufeinanderfolgenden Elementarimpulsen und der Abstands- Zeitdauer Taus zwischen aufeinanderfolgenden Folgen über einen vorbestimmten Wert erhöht wird - der andere Wert in vorteilhafter Weise verringert werden kann. Wenn dagegeben einer von diesen Werten unter einen vorbestimmten Wert verringert wird, sollte der andere Wert erhöht werden.

Damit das Bearbeiten stabil und wirksam unter einem gegebenen Einstellzustand fortschreiten kann, ist es erforderlich, daß die Abstands-Zeit τ aus in einem vorbestimmten Bereich liegt und die Abschalt-Zeitdauer Taus über einem vorbestimmten Wert vorgesehen ist. Wenn die Zeiten τ aus und Taus von diesen jeweiligen Bereichen abweichen, verschieben sich die sich ergebenden Entladungen leicht in einen kontinuierlichen Bogen. Während ein Dehnen der Zeit Taus auf ein nicht erforderliches Ausmaß lediglich eine Verringerung des mittleren Bearbeitungsstromes oder eine Verlängerung der gesamten Bearbeitungszeit verursachen kann, bewirkt ein Dehnen der Zeit τ aus über die vorbestimmte Grenze hinaus nicht nur eine Verlängerung der Bearbeitungszeit, sondern kann auch zu einer Verringerung in der Frequenz der elektrischen Entladungen auf ein unerwünscht kleines Ausmaß führen. Weiterhin kann der Spaltabstand ungewöhnlich verringert werden, was leicht einen Kurzschluß oder einen Lichtbogen hervorruft.

Während der optimale Wert der Abstands-Zeit τ aus und die untere Grenze der Folgen-Abschalt-Zeitdauer Taus tatsächlich entsprechend einem bestimmten Bearbeitungszweck und gewünschten Endergebnissen verändert werden sollten, unterliegen diese Werte auch einer Veränderung während eines Bearbeitungsbetriebes, wenn sich die Bearbeitungsfläche ändert oder die Verteilung der Bearbeitungsflüssigkeit in die Schnittzone schwankt.

Die ausgedehnte Forschungs- und Entwicklungstätigkeit des Erfinders hat zu der Erkenntnis geführt, daß - wenn die Abstands-Zeit τ aus gesteigert wird, um auf ein Bedürfnis anzusprechen - im wesentlichen kein nachteilhafter Einfluß auf die aufeinanderfolgenden Entladungen vorliegt und sich eher eine wesentliche Verbesserung in der Bearbeitungsstabilität und in der Leistungsfähigkeit ergibt, falls die Folgen-Abstands-Zeitdauer Taus auf ein gewisses Ausmaß verringert wird. Wenn dagegen τ aus herabgesetzt wird, kann die untere Grenze von Taus wesentlich und in vorteilhafter Weise angehoben werden.

Demgemäß wird die Summe der aufeinanderfolgenden Abstands-Zeit-τ aus-Perioden und der Folgen-Abstands-Zeit- Taus-Perioden innerhalb einer Periode der aufeinanderfolgenden Folgen in vorteilhafter Weise im wesentlichen konstant gehalten. Dies erlaubt eine anpassungsfähige Steuerung der Abstands-Zeit-τ aus-Perioden, so daß elektrische Entladungen einer optimalen Betriebsart nacheinander entwickelt werden können. Dann kann die Folgen-Abstands- Periode Taus so gesteuert werden, daß eine Änderung in der Summe der gesteuerten t aus-Perioden kompensiert ist. Dagegen kann die Folgen-Abstands-Periode Taus entsprechend einer Spaltanforderung erhöht oder verringert werden, und die Abstands-Perioden τ aus können verändert werden, um eine Änderung in der veränderten Taus-Periode zu kompensieren, ohne einen nachteilhaften Einfluß auf die aufeinanderfolgenden elektrischen Entladungen zu verursachen. Auf diese Weise kann der mittlere Bearbeitungsstrom auf einem gewünschten Pegel gehalten werden, und die gesamte Bearbeitungszeit kann auf einen möglichst kleinen und genau vorhersehbaren Wert verringert werden.

Fig. 2(a) zeigt eine Reihe von Folgen A von Elementarbearbeitungsimpulsen a. Jede Folge A besteht aus N Elementarbearbeitungsimpulsen a mit einer Dauer t ein, einer Abstands-Zeit τ aus und einer Periode τ _o = τ ein + τ aus. Diese Impulsparameter werden zusammen mit einem Impulsspitzenstrom Ip entsprechend gewünschten Bearbeitungsergebnissen, insbesondere der zu erzielenden bestimmten Oberflächengüte, eingestellt, wobei die Elektrodenmaterialien, Polaritäten und andere Bearbeitungsparameter berücksichtigt werden. Insbesondere liegt die Dauer τ ein im Bereich zwischen 0,1 und 100 µs, und das Impulsintervall τ aus liegt im Bereich zwischen 0,1 und 50 oder 100 µs. Jede Folge A hat auch eine Zeitdauer Tein, einen Folgen-Abstand Taus und eine Periode To = Tein + Taus. Der Folgenabstand Taus muß ausreichend sein, damit der Bearbeitungsspalt von den vorhergehenden (Elementar-)Entladungen gereinigt werden kann und dieser bereit ist, die folgenden Bearbeitungsimpulse (a) anzunehmen, während die Zeitdauer Tein jeder Folge A zwischen den aufeinanderfolgenden Folgen-Abständen Taus innerhalb einer Zeitdauer begrenzt sein sollte, in der Elementarimpulse a, die mit kurzen oder sehr kleinen Abständen τ aus anliegen, zerstreuende, diskrete, unabhängig gepulste Entladungen hervorrufen können, ohne eine kontinuierliche Bogenentladung zu verursachen, was leicht eintritt, wenn sich Bearbeitungsspäne und andere Produkte im Bearbeitungsspalt ansammeln. Insbesondere werden die Tein und der Folgen-Abstand Taus der Folgen A im Bereich zwischen 5 µs und 1 ms gewählt. Entsprechend der Erfindung werden die Abstands-Zeit τ aus der Elementarimpulse a und der Folgen-Abstand Taus zwischen aufeinanderfolgenden Folgen A in einem gegebenen Bearbeitungsbetrieb abhängig vom Fortschreiten der Bearbeitung gesteuert.

In Fig. 1, die die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt, liegt eine Werkzeugelektrode 1 neben einem Werkstück 2, um dazwischen einen fluidgefüllten Bearbeitungsspalt G zu bilden. Eine Gleichstromquelle 3 ist mit der Werkzeugelektrode 1 und dem Werkstück 2 in Reihe mit einem durch einen Transistor gezeigten Netz- oder Leistungsschalter 4 und einem Strombegrenzungswiderstand 5 verbunden, der auch als Einrichtung dient, um den Entladungsstrom zu erfassen, der den Bearbeitungsspalt G durchsetzt. Die Werkzeugelektrode 1 ist in der Form einer festen, dreidimensionalen Elektrode gezeigt, die zum Bearbeiten des Werkstückes 2 in einer Absenk- oder Stößel-EDM-Maschine verwendet wird. Das Werkzeug 1 kann auch jede andere geeignete Form aufweisen, einschließlich eines Drahtes oder einer ähnlichen länglichen fortlaufenden Elektrode, die gewöhnlich in einer Laufdraht- oder Drahtschneid-EDM-Maschine verwendet wird.

Weiterhin weist die Vorrichtung auf: Ein Monoflop 6, Schmitt-Trigger 7 bis 11, ein Einschalt-Verzögerungsglied 12, UND-Gatter 13 bis 22, Inverter oder NICHT- Gatter 13 a bis 17 a, ODER-Gatter 23 bis 26, einen Vor-Rückwärts- Zähler 27, voreinstellbare Zähler 28 bis 32, ein RS-Flipflop 33, einen Taktimpulsgenerator 34, einen Betriebsstart-Druckknopfschalter 35, einen Quellenschalter 36 und Ausgangsanschlüsse 37 bis 44, die an verschiedene, nicht gezeigte Steuereinheiten angeschlossen sind.

Die Schmitt-Trigger 7 bis 11 liegen am Fühlerwiderstand 5, um den den Bearbeitungsspalt G durchsetzenden Entladungsstrom zu überwachen und Spalt-Entladungszustände voneinander zu unterscheiden.

Der Schmitt-Trigger 7 hat seinen Trigger-Pegel auf einen niederen Wert eingestellt, so daß er getriggert werden kann, wenn eine elektrische Entladung am Bearbeitungsspalt G auftritt, wie niedrig auch der Pegel des Entladungsstromes ist. Der Schmitt-Trigger 8 hat seinen Trigger- oder Ansteuerpegel entsprechend einem niedersten Wert des Entladungsstromes eingestellt, der zur Materialabtragung beitragen kann. Die Schmitt-Trigger 9 und 10 sind bezüglich der Ansteuerpegel auf einen unteren bzw. oberen Wert eines optimalen Bereiches des Entladungsstromes eingestellt.

Beim Schmitt-Trigger 11 ist der Ansteuerpegel so eingestellt, daß er einer oberen Sicherheitsgrenze des Entladungsstromes entspricht. Die UND- Gatter 13 bis 15 mischen die Entscheidungs-Ausgangssignale der Schmitt-Trigger 8 bis 11, um Steuer-Ausgangssignale zu liefern. Wenn so der Spalt-Entladungszustand günstig ist, werden die Schmitt-Trigger 8 und 9 angesteuert oder getriggert, während die Schmitt-Trigger 10 und 11 ungetriggert bleiben. Dies bewirkt, daß das UND-Gatter 14 ein "1"-Ausgangssignal aufweist, und die UND-Gatter 13 und 15 haben ein "0"- Ausgangssignal. Wenn der Entladungsstrom unter den unteren Wert des optimalen Bereiches abfällt, wird der Schmitt-Trigger 9 nicht getriggert, so daß das UND-Gatter 13 das "1"-Ausgangssingal und das UND-Gatter 14 das "0"-Ausgangssignal aufweisen. Wenn der Entladungsstrom zu hoch ist und den optimalen Bereich überschreitet, wird der Schmitt-Trigger 10 angesteuert, damit lediglich das UND-Gatter 15 das "1"-Ausgangssignal entwickelt, und wenn weiterhin die Sicherheitsgrenze überschritten ist, wird auch der Schmitt-Trigger 11 angesteuert, so daß alle UND-Gatter 13, 14 und 15 das "0"-Ausgangssignal abgeben. Die Ausgangsanschlüsse 37 bis 39 sind zu einer nicht gezeigten Elektroden-Servo-Vorschubeinheit geführt, und der andere Ausgangsanschluß 40 ist an eine ebenfalls nicht dargestellte Notsteuereinheit angeschlossen.

Das Monoflop 6, das aus einem monostabilen Multivibrator bestehen kann, liefert eine Reihe von hochfrequenten Impulsen a, die zyklisch unterbrochen sind, um aufeinanderfolgende Folgen A zu bilden, wie diese in Fig. 2(a) gezeigt sind.

Der Voreinstell-Wert N des voreinstellbaren Zählers 30 entspricht der Anzahl der Impulse a, die während jeder Zeitdauer Tein der aufeinanderfolgenden Folgen A auftreten, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Somit liefert der voreinstellbare Zähler 30 einen Ausgangsimpuls, wenn das Monoflop 6 N-fach getriggert wurde. Der Ausgangsimpuls wird eingespeist, um das Flipflop oder bistabile Bauelement 33 in einen Setz-Zustand zum Unterbrechen der Impulse a zu bringen. Die Voreinstell-Werte N des Zählers 30 sind in einem Bereich zwischen z. B. 2⁹ und 2¹³ eingestellt.

Das Einschalt-Verzögerungsglied 12 hat eine Ein-Zeit, die ein wenig kürzer als die Dauer t ein der Impulse a ist, und es erlaubt lediglich einen Durchgang des Endteiles eines jeden Ausgangsimpulses des Monoflops 6.

Die voreinstellbaren Zähler 28 und 29 sind vorgesehen, um die Frequenz des Auftretens der nichtzündenden Spaltimpulse zu prüfen, und sie weisen einen Voreinstell-Wert M bzw. m auf, wobei der Wert M ausreichend kleiner als der Wert N, jedoch viel größer als der Wert m ist. Z. B. gilt M = 2⁵ bis 2⁸ und m = 2 bis 2³ für N = 2⁹ bis 2¹³. Alle aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulse des Einschalt- Verzögerungsgliedes 12 werden durch den voreinstellbaren Zähler 28 gezählt und liegen auch am UND-Gatter 16, das vor dem voreinstellbaren Zähler 29 entlang eines getrennten Zweiges vorgesehen ist. Das UND-Gatter 16 ist durchgeschaltet, solange keine Spaltentladung stattfindet und damit der Schmitt- Trigger 7 nicht getriggert ist, und es leitet dann die Ausgangsimpulse des Einschalt-Verzögerungsgliedes 12 zum voreinstellbaren Zähler 29. D. h., der Zähler 28 zählt jedes Schalten des Leistungsschalters 4, während der Zähler 29 gezielt jeden nichtentzündenden Spaltimpuls zählt. Wenn die Frequenz des Auftretens der nichtzündenden Impulse das Verhältnis m/M überschreitet, so wird ein Ausgangsimpuls vom voreinstellbaren Zähler 29 abgegeben.

Der Vor-Rückwärts-Zähler 27 ist mit einer Anzeige in sechs Bits 27-1, 27-2, 27-3, 27-4, 27-5 und 27-6 ausgeführt; und er hat einen "Aufwärts"-Anschluß 27-7, sowie einen "Abwärts"-Anschluß 27-8, so daß - wenn ein Eingangsimpuls am "Aufwärts"-Anschluß 27-7 auftritt - die Anzeige nach links verschoben wird, und wenn ein Eingangsimpuls am "Abwärts"-Anschluß 27-8 auftritt, so wird die Anzeige in der dargestellten Anordnung nach rechts verschoben.

Die voreinstellbaren Zähler 31 und 32 sind vorgesehen, um zusammen mit dem Taktimpulsgenerator 34 eine Folge von Taktimpulsen zu bilden, mit der die Abstands- Zeit τ aus der Impulse a entsprechend den Fig. 2(a) und 2(b) bzw. der Folgen-Abstand Taus der aufeinanderfolgenden Folgen A entsprechend Fig. 2(a) erzeugt wird. Die durch den Generator 34 erzeugten Taktimpulse sind mit c in Fig. 2(c) bezeichnet und besitzen eine Periode τ c.

Zum Starten eines Bearbeitungsbetriebes werden die Schalter 36 und 35 eingeschaltet. In diesem Zustand sind alle Voreinstellzähler 28 bis 32 und das Flipflop 33 in einem Rücksetz-Zustand. Beim Vor-Rückwärts-Zähler 27 ist die Anzeige von der Grundstellung 27-1 z. B. in die Stellung 27-3 verschoben. Der Taktimpulsgenerator 34 beginnt eine Operation, und das Monoflop 6 wird betätigt, um einen Ausgangsimpuls mit einer Zeitdauer τ ein zu erzeugen. Der Leistungsschalter 4 wird dadurch eingeschaltet, um einen Elementarbearbeitungsimpuls a an den Bearbeitungsspalt G zwischen der Werkzeugelektrode 1 und dem Werkstück 2 zu legen. Wenn angenommen wird, daß der Impuls zu einer günstigen elektrischen Entladung führt, so werden die Schmitt-Trigger 7, 8 und 9 angesteuert, während die Schmitt-Trigger 10 und 11 unangesteuert bleiben, so daß lediglich das UND-Gatter 14 das "1"-Ausgangssignal abgibt. Dann wird das Ausgangssignal des Einschalt- Verzögerungsgliedes 12 einerseits in den Zähler 28 eingegeben, um dessen Aufwärts-Zähler zu bewirken; andererseits wird es jedoch durch das nicht freigegebene UND- Gatter 16 gesperrt und tritt somit nicht in den Zähler 29 ein. Daher wird kein Eingangssignal zum Vor-Rückwärts- Zähler 27 geliefert, und dieser weist eine unveränderte Anzeige auf.

Das Ausgangssignal des Monoflops 6 tritt auch in den Voreinstellzähler 30 ein. Da das RS-Flipflop 33 im Rücksetz-Zustand ist, können die Taktimpulse c vom Generator 34 nicht das UND-Gatter 18 durchsetzen. Die Taktimpulse c können auch nicht das UND-Gatter 17 durchsetzen, das nicht freigegeben ist, solange der Ausgangsimpuls eines "1"-Zustandes des Monoflops 6 vorliegt. Lediglich wenn das Monoflop 6 in den stabilen Zustand zurückkehrt, um ein "O"-Ausgangssignal zu erzeugen, kann der Takt C durch das UND-Gatter 17 gehen, um in die Zähler 31 und 32 einzutreten.

Der voreinstellbare Zähler 31 besteht aus einem Vielstufen- Voreinstellzähler, um die Abstands-Zeit τ aus der Impulse a selektiv zu bilden, und er hat vier Ausgangsanschlüsse 31-1, 31-2, 31-3 und 31-4. Sooft einer der vier Voreinstellwerte des Zählerstandes n 1, n 2, n 3 und n 4 erreicht ist, werden jeweils Impulssignale an den Ausgängen 31-1, 31-2, 31-3 und 31-4 nacheinander entwickelt. Im gezeigten Zustand können die von den Ausgangsanschlüssen 31-1, 31-3 und 31-4 abgegebenen Impulse nicht die UND-Gatter 19, 21 und 22 in der folgenden Stufe durchsetzen. Lediglich der Impuls vom Ausgangsanschluß 31-2 kann das UND-Gatter 20 und das ODER-Gatter 26 durchsetzen, um das Monoflop 6 zu triggern oder anzusteuern. Demgemäß wird die am Monoflop 6 sich einstellende Abstands-Zeit τ aus durch die Anzeigestellung des Zweirichtungszählers 27 und den voreingestellten Wert n des Voreinstellzählers 31 sowie die Periode τ c der durch den Generator 34 erzeugten Taktimpulse bestimmen. Vier verschiedene Zeitlängen τ1, τ2, τ3 und τ4 der Abstands-Zeit τ aus zwischen aufeinanderfolgenden Elementarimpulsen a sind in Fig. 2(b) gezeigt, die aus den Taktimpulsen c in der Anzahl n1, n2, n3 und n4 entsprechend Fig. 2(c) gebildet und jeweils durch n1 · τ c, n2 · τ c, n3 · τ c und n4 · t c eingestellt sind.

Der gleiche Zyklus wird so oft wie die Anzahl N wiederholt, die im voreinstellbaren Zähler 30 eingestellt ist. Wenn Spaltentladungen auftreten, deren Strompegel so gering ist, daß der Schmitt-Trigger 9 unangesteuert bleibt, oder wenn nichtzündende Spaltimpulse mit einer Frequenz über m/M erfaßt werden, so wird die Anzeigestellung des Vor-Rückwärts-Zählers 27 in der gezeigten Anordnung nach rechts oder zu einem Bit eines geringeren Pegels verschoben. Dies bedingt eine Verkleinerung der Abstands-Zeit τ aus. Wenn dagegen übermäßige Entladungen auftreten, die ein Ansteuern des Schmitt-Triggers 10 bedingen, so wird die Anzeigestellung des Vor-Rückwärts-Zählers 27 in der gezeigten Anordnung nach links oder zu einem Bit eines höheren Pegels verschoben. Dies bedingt eine Verlängerung der Abstands-Zeit τ aus.

Wenn die Anzeigestellung des Zählers 27 das Bit des niedersten Pegels 27-1 erreicht, so arbeitet das Monoflop 6 nicht länger. Gleichzeitig wird ein Signal am Anschluß 41 entwickelt und zu einer nicht gezeigten Warneinheit übertragen. Wenn dagegen das Bit des höchsten Pegels 27-7 erreicht ist, so liefert der Anschluß 43 ein Befehlssignal, um eine nicht gezeigte Elektroden-Rückführ- Einrichtung zu betreiben.

Wenn keine dieser extremen Bedingungen vorliegt, so verbleibt das Monoflop 6 angeschaltet, um den Fortgang des Bearbeitens zu erlauben. Die während der Abstands-Zeit τ aus erzeugten Taktimpulse werden alle im Zähler 32 gezählt und gesammelt.

Wenn der oben erläuterte Zyklus sooft wie die im Zähler 30 eingestellte Zahl N wiederholt wird, so liefert dieser einen Ausgangsimpuls, der das RS-Flipflop 33 in den Setz-Zustand bringt. Das Einstellsignal kann über den Anschluß 42 zur nicht gezeigten Elektroden- Servoeinheit übertragen werden, um zeitweise den Servobetrieb anzuhalten. Wenn das Flipflop 33 gesetzt ist, so ist das UND-Gatter 17 nicht freigegeben, und der Voreinstellzähler 31 hört ein Zählen der Taktimpulse auf, wodurch zeitweise der Betrieb des Monoflops 6 angehalten wird. Andererseits werden die Taktimpulse c durch das UND- Gatter 18 und das ODER-Gatter 24 geschickt und treten in den Voreinstellzähler 32 ein, um diesen zu betreiben.

D. h., eine Folge A der Zeitdauer Tein der aufeinanderfolgenden Impulse a, die in Fig. 2(a) gezeigt sind, endet, und die Abschalt-Periode des Folgen-Abstands, Taus beginnt. Der Voreinstellzähler 32 ist auf einen zuvor eingestellten Wert entsprechend der Summe der Aus-Zeiten Σ taus, d. h. der Summe der Abstands-Zeiten τ aus zuzüglich des Folgen- Abstands Taus eingestellt, der während des einzigen Zyklus oder der Periode To der aufeinanderfolgenden Folgen A der Elementarimpulse einzuschließen ist: Der Einstellwert entspricht dabei der Anzahl der hierbei zu zählenden Taktimpulse c. Somit liegt am Ende der Zeitdauer Tein die Anzahl der bereits gezählten Taktimpulse c entsprechend der Summe der Abstands-Zeiten τ aus der Elementarimpulse a während einer einzigen Folge A vor. Als Ergebnis gilt Taus = Σ taus - Στ aus. Entsprechend wird mit einem konstanten Wert für Σ taus jede Änderung in Στ aus wirksam durch die entsprechende Änderung des Folgen-Abstands Taus kompensiert.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Anordnung der Fig. 1, wobei eine durch eine Strichpunktlinie umgebene Schaltungseinheit 44 der bereits beschriebenen Schaltungseinheit entspricht. Zähler 45 und 46 mit niedrigen Voreinstell-Werten sind zusätzlich enthalten, um den Einfluß auf den Betrieb der gesamten Schaltungsanordnung einschließlich des Zweirichtungszählers 27 abzuschwächen. Weiterhin sind ein Taktgenerator 47 und ein Steuerimpulsgenerator 48 mit einem Hochfrequenzoszillator 48-1, einem Niederfrequenzoszillator 48-2 und einem UND-Gatter 48-3 enthalten. Auch sind Steuerimpulsgeneratoren 49, 50 und 51 ähnlich zum Generator 48 zusammen mit einem Register 52, weitere UND-Gattern 53 bis 56 und einem ODER-Gatter 57 gezeigt.

Die Ausgangsimpulse des Taktgenerators 47, des Hochfrequenzoszillators 48-1, des Niederfrequenzoszillators 48-2, der Steuerimpulsgeneratoren 48, 49, 50 und 51 sind in Fig. 4 mit P 47 (Fig. 4a), P 48-1 (Fig. 4b), P 48-2 (Fig. 4c), P 48 (Fig. 4d), P 49 (Fig. 4e), P 50 (Fig. 4f) und P 51 (Fig. 4g) bezeichnet.

Die Steuerimpulsgeneratoren 48, 49, 50 und 51 arbeiten synchron mit Taktimpulsen c, die durch den Generator 47 abgegeben sind, um verschiedene aufeinanderfolgende Folgen A von Impulsen a mit einer festen Dauer τ ein und den sich verändernden Abstands-Zeiten τ aus = 1, 2, 3 bzw. 4, die Folgen mit der Zeitdauer Tein = T1, T2, T3 und T4 und den Folgen-Abstand Taus = 1, 2, 3 bzw. 4 zu erzeugen.

Das dem Zweirichtungszähler 27 zugeordnete Register 52 weist einen Eingangsanschluß auf, der an den Taktgenerator 47 angeschlossen ist. Sooft ein Taktimpuls c eingespeist wird, gibt das Register 52 die mittleren vier Bits des Zweirichtungszählers 27 ein. Der Betrieb der gesamten Anordnung wird im folgenden näher erläutert. Der Ausgang des Steuergenerators 48, 49, 50, 51, der durch eine Anzeigestellung des Registers 52 gewählt ist, betreibt den Leistungsschalter 4, der die Stromquelle 3 mit der Werkzeugelektrode 1 und dem Werkstück 2 verbindet, um gesteuerte Bearbeitungsimpulse an den Bearbeitungsspalt G zu legen. Der Zustand von Entladungen im Bearbeitungsspalt G wird durch die Schaltungsanordnung 44 erfaßt, um wahlweise die Steuergeneratoren 48, 49, 50 und 51 zu betätigen.

Aus den obigen Erläuterungen folgt, daß die Erfindung ein wirksames und vorteilhaftes Bearbeiten mit hervorragenden Eigenschaften und verbesserten Bearbeitungsergebnissen erlaubt. Der mittlere Bearbeitungsstrom wird in zweckmäßiger Weise auf einem gewünschten Pegel gehalten, ohne einen Verlust in der Bearbeitungsgenauigkeit und der Oberflächenrauhigkeit als Ergebnis zu verursachen.

Verschiedene Abwandlungen oder Änderungen der oben aufgezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind selbstverständlich möglich. Z. B. können die Anzahl N der Elementarimpulse a in einer einzigen Folge A, die Dauer τ ein und der Spitzenwertstrom Ip der Elementarimpulse a sowie die Zeitdauer Tein der Folgen A veränderlich, einzeln oder zusammen, sowie die Abstands-Zeit τ aus und der Folgen-Abstand Taus gesteuert werden.

Claims (3)

1. Verfahren zum elektroerosiven Bearbeiten eines Werkstückes, bei dem an dem mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllten Spalt zwischen Werkstück und Werkzeugelektrode wiederkehrende Bearbeitungsstromimpulsfolgen von jeweils einer Gesamtdauer To angelegt werden, wobei die Bearbeitungsstromimpulsfolgen während einer Einschaltzeitdauer Tein eine vorbestimmte Anzahl (N) von Stromimpulsen mit einer Dauer von jeweils τ ein aufweisen, die voneinander durch eine Abstandszeit τ aus getrennt sind und wobei sich auf die Einschaltzeitdauer Tein ein Folgenabstand Taus anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß infolge einer Abweichung vom normalen Betriebszustand im Bearbeitungsspalt (G) zwischen dem Werkstück (2) und der Werkzeugelektrode (1) die Abstandszeit τ aus bzw. der Folgenabstand Taus verlängert wird und dementsprechend der Folgenabstand Taus bzw. die Abstandszeit t aus verringert wird, bzw. daß bei einer Verringerung der Abstandszeit τ aus bzw. des Folgenabstands Taus der Folgenabstand Taus bzw. die Abstandszeit τ aus entsprechend verlängert wird, so daß der Mittelwert des Bearbeitungsstromes durch den Bearbeitungsspalt (G) während dieser aufeinanderfolgenden Impulsfolgen unverändert bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß τ ein zwischen 0,1 und 100 µs und Tein zwischen 5 µs und 1 ms liegt.

3. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung folgende Baugruppen aufweist:

• a) Schmitt-Trigger (7 bis 11) zur Feststellung der mittleren Bearbeitungsstromstärke der am Spalt wirksam gewordenen Bearbeitungsimpulse in Verbindung mit einem Strombegrenzungswiderstand (5),
• b) erste und zweite Gruppen von UND-Gattern (13 bis 16 und 19 und 22) durch die in Verbindung mit einem Vor- Rückwärts-Zähler (27) und einem voreinstellbaren Zähler (31) zur Zählung von Taktimpulsen (c) eines Taktimpulsgenerators (34) der Abstand τ aus bestimmt ist, wobei jeweils ein UND-Gatter der ersten Gruppe (13 und 16) von einem oder von zwei Schmitt-Triggern (7 bis 11) angesteuert ist,
• c) einen weiteren voreinstellbaren Zähler (30) zur Einstellung der Anzahl (N) der Impulse während der Einschalt-Zeitdauer Tein, und
• d) einen weiteren zusätzlichen voreinstellbaren Zähler (32) zur Voreinstellung eines Wertes Σ t _aus , angegeben durch die Anzahl der vom Taktimpulsgenerator (34) zu liefernden Taktimpulse (c), die diesem Wert entspricht.