DE3044815C2

DE3044815C2 -

Info

Publication number: DE3044815C2
Application number: DE3044815A
Authority: DE
Inventors: Charles Genf/Geneve Ch Frei
Original assignee: Ateliers des Charmilles SA
Current assignee: Ateliers des Charmilles SA
Priority date: 1979-12-06
Filing date: 1980-11-25
Publication date: 1987-10-01
Also published as: FR2471255B1; JPS5689444A; DE3044815A1; GB2065935B; US4375588A; FR2471255A1; GB2065935A; CH632176A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Funken erosionsbearbeiten einer Werkstückelektrode mit einer Werkzeug elektrode, bei dem die Arbeitsflüssigkeit eine Suspension mit elektrisch leitenden Festteilchen ist und die Konzentration der Festteilchen in Abhängigkeit eines Funkenerosionsparameters verändert wird.

Es ist bekannt, daß leitende oder halbleitende Festteil chen in der Arbeitsflüssigkeit eine grundlegende Rolle beim Überschlag der Entladungen und für die Stabilität der Bear beitung spielen. Man kann jedoch nur einen Bereich stabiler und wirksamer erosiver Entladungen erreichen, wenn eine ge nügende Menge dieser Teilchen aus Erosionsresten zur Ver fügung steht, oder wenn in der dielektrischen Flüssigkeit ein Zusatz suspendiert wird.

Aus der CH-PS 5 36 680 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, mit dem auf die Zusammensetzung der Arbeitsflüssigkeit in Abhängigkeit eines Funkenerosionspara meters nur dann Einfluß genommen wird, wenn eine Verschlech terung der Funkenbildung auftritt, z. B. bei einer Zunahme von Kurzschlüssen. Es muß also eine mangelhafte Bearbeitung abgewartet werden, bevor eingegriffen werden kann. In Ver bindung damit ist die Langsamkeit, mit der die Teilchenkon zentration verändert werden kann, von Nachteil.

Aus der US-PS 38 25 714 ist es bekannt, den Zündverzug der Entladungen zu messen und in Abhängigkeit davon den Vor schub der Werkzeugelektrode so zu regeln, daß der Zündverzug konstant gehalten wird. Dies erfolgt, um bei möglichst ge ringem Elektrodenverschleiß möglichst schnell erodieren zu können. Auf die Steuerung der Zusammnsetzung der Arbeitsflüssigkeit wird nicht Einfluß genommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß die Ver änderung der Konzentration der Festteilchen in der Arbeits flüssigkeit durchgeführt werden kann, ohne das Auftreten einer mangelhafte Bearbeitung abwarten zu müssen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Mittelwert des Zündverzugs der Entladungen gemessen und die Konzentration der Festteilchen im Sinne eines Haltens des Mittelwerts auf einem innerhalb bestimmter Grenzen eingestellten Bezugswert verändert wird.

Dieses Verfahren erlaubt es, dem Erscheinen einer fehler haften Bearbeitung durch vorherige Konzentrationsveränderung zuvorzukommen, indem der Mittelwert des Zündverzugs auf einem bestimmten Wert gehalten wird. Weil auf die Konzentration der in der Arbeitsflüssigkeit suspendierten Teilchen früh zeitig eingewirkt wird, können optimale Arbeitsbedingungen aufrechterhalten werden. Eine Verringerung des Arbeitsspaltes oder eine anomale Erhöhung der Verschmutzung der Arbeitsflüssig keit bzw. beide Gründe zugleich können damit vermieden werden.

Vorteilhafterweise werden die Konzentration der in der Arbeitsflüssigkeit suspendierten Festteilchen und gleichzei tig die Spannung der Entladungen geändert. Die Spannungs änderung wirkt auf den Zündverzug in demselben Sinne, wie eine Änderung der Konzentration der Festteilchen, jedoch viel schneller. Man kann daher die Steuerung des Zündverzugs beschleunigen, indem beide Parameter gleichzeitig geändert werden.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dar gestellten Ausführungsbeispiels zur Durchführung des Ver fahrens erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Beziehung zwischen dem mittleren Zündverzug, dem Arbeitsspalt und der Konzentration der in der Arbeitsflüssigkeit suspendierten Teilchen und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Funkenerosionsvorrich tung, die gemäß der Erfindung wirkt.

Fig. 1 zeigt, wie sich der Mittelwert _D des Zündverzugs der Entladungen in Abhängigkeit vom Arbeitsspalt g für steigende Werte C ₁ bis C ₄ der Konzentration der in einer Arbeitsflüssigkeit suspendierten Festteilchen ändert.

Eine Erhöhung der Konzentration der Teilchen erlaubt es, den Arbeitsspalt zu vergrößern, indem der mittlere Zünd verzug auf einem geringen Niveau beibehalten wird, z. B. unterhalb von 10 µs. Diese Erhöhung der Konzentration er laubt infolgedessen, in einem weiten Bereich von Arbeits spalten erhöhte Wirkungsgrade der Bearbeitung zu erzielen. Die Regulierung der Konzentration der Teilchen kann mit der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung realisiert werden. Die Funkenerosion wird zwischen einer Werkzeugelektrode 1 und einer Werkstückelektrode 2 mit Hilfe eines Impulsgene rators 3 erzeugt, der mit den Elektroden 1, 2 über einen Widerstand 4 verbunden ist.

Dem Arbeitsspalt 5 zwischen den Elektroden 1, 2 wird eine Arbeitsflüssigkeit mit einer Injektionsdüse 6 zuge führt, die von einer Zuleitung 7 gespeist wird, in welche einerseits eine Leitung 8 mündet, die eine durch einen Filter 9 von ihren Teilchen befreite Flüssigkeit zuleitet, und andererseits eine Leitung 10, die in den Arbeitsbe reich eine Flüssigkeit zuführt, deren Teilchenkonzentration gesteuert oder gegebenenfalls durch eine Dosiereinrichtung 11 erhöht ist, die mit einem über eine Leitung 12 übertra genen elektrischen Verstellsignal gesteuert wird.

Der Filter 9 und die Dosiereinrichtung 11 sind über eine Pumpe 14 mit einem Reinigungsbehälter 13 verbunden. Die in einem Gefäß 15 rückgewonnene Arbeitsflüssigkeit fließt in den Behälter 13 durch eine Leitung 16.

Die die Zuleitung 7 durchströmende Flüssigkeit tritt ein in eine Meßvorrichtung 17, in der die Teilchenkonzentra tion mit einem bekannten Verfahren gemessen wird, z. B. op tisch oder elektrisch. Ein von der Vorrichtung 17 erzeugtes elektrisches Signal wird mit einem Bezugssignal mittels eines Verstellsignalgebers 18 verglichen, dessen Ausgang mit dem Eingang der Dosiereinrichtung 11 über die Lei tung 12 verbunden ist. Man kann daher die Konzentration der in der Arbeitsflüssigkeit suspendierten Teilchen auf einen Wert steuert, der dem Pegel des dem Verstellsignal gebers 18 zugeführten Bezugssignals entspricht.

Bei der Bearbeitung wird der Arbeitsspalt 5 zwischen den Elektroden 1, 2 konstant gehalten, indem die Elektrode 1 mit einem Servomotor 19 verstellt wird. Die Lage der Elektrode 1 wird mit einem Meßfühler gemessen, der einen mit der Elektrode 1 fest verbundenen beweglichen Teil 20 und einen festen Teil 21 hat, in dem ein für die Lage dieser Elektrode 1 repräsentatives Signal erzeugt wird.

Der mittlere Zündverzug der Entladungen wird in einer Einrichtung 22 berechnet, die einerseits mit der Elektrode 1 und andererseits mit einer der Klemmen des Widerstandes 4 verbunden ist. Diese beiden Verbindungen erlauben die Fest stellung sowohl des Moments, in dem eine Entladungsspannung an die Elektrode 1 gelegt wird, als auch des Moments, in dem eine Entladung beginnt. Die Einrichtung 22 kann auf ver schiedene Weisen verwirklicht werden, z. B. wie in der US-PS 38 25 714 beschrieben.

Der Servomotor 19 wird von einer Regelvorrichtung 23 beeinflußt, deren beide Eingänge mit denen der Einrichtung 22 verbunden sind, und dessen dritter Eingang mit dem Meß fühlerteil 21 verbunden ist. Die Regelvorrichtung 23, die z. B. entsprechend der Vorrichtung der US-PS 40 49 942 aus gebildet ist, erlaubt die Aufrechterhaltung eines bei der Bearbeitung konstant bleibenden Arbeitsspaltes. Sie erlaubt es infolge der Wirkung des Meßfühlers 20, 21 eben falls, das Überschreiten einer vorbestimmten axialen Lage durch die Elektrode 1 zu verhindern.

Das von der Einrichtung 22 erzeugte Signal wird über eine Leitung 24 auf einen der Eingänge eines Operationsver stärkers 25 übertragen, dessen anderer Eingang ein von einem Bezugswertgeber 26 geliefertes Bezugssignal empfängt. Der Ausgang dieses Operationsverstärkers 25 ist einerseits mit einem der Eingänge des Verstellsignalgebers 18 und anderer seits über eine Leitung 28 mit einem der Eingänge des Im pulsgenerators 3 verbunden. Der über eine Leitung 29 mit dem Impulsgenerator 3 verbundene Funktionsgenerator 27 ist mit den technologischen Informationen programmiert, die für jedes Elektrodenpaar in Kodierkreise 30 gegeben sind.

Bei einer ersten Wirkungsweise wird der Arbeitsspalt 5 mit der Regelvorrichtung 23 auf eiem Konstantwert gehalten. Da sich die Verschmutzung der Arbeitsflüssigkeit im Verlauf der Funkenerosion verändert, ergibt sich daraus eine Verän derung des mittleren Zündverzugs der Entladungen entsprechend dem Diagramm der Fig. 1. Vom Augenblick des Abweichens des Wertes des Zündverzugs von dem durch den Bezugswertgeber 26 gebildeten Bezugswert verändert der Operationsverstärker 25 den Bezugswert der Regelung für die Konzentration der Teil chen und der Verstellsignalgeber 18 wirkt auf die Dosierein richtung 11 ein, bis der Meßwert der Konzentration gleich dem Bezugswert ist. Zugleich wirkt der Operationsverstärker 25 über die Leitung 28 auf den Impulsgenerator 3, um die Spannung der Entladungen zu verändern und die Regelung des mitt leren Zündverzugs zu beschleunigen. Zum Beispiel wird die Zünd spannung der Entladungen zugleich mit der Einwirkung auf die Konzentration erhöht, falls eine von einer Verringe rung der Konzentration herrührende Erhöhung des mittleren Zündverzugs auftritt. Man erhält daher eine ausgezeichnete Stabilität der Bearbeitung, die eine Verringerung schneller Verstellungen der Elektrode 1 während der Funkenerosion und eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Erosion zur Folge hat.

Bei einer zweiten Wirkungsweise wird der Vorschub der Elektrode 1 durch Einwirkung des Meßfühlers 20, 21 arretiert. In diesem Fall bewirkt die Vergrößerung des Arbeitsspaltes 5 ein schnelles Anwachsen des mittleren Zündverzugs der Ent ladungen und die vorbeschriebene Regelvorrichtung bewirkt eine gleichzeitig erfolgende Erhöhung der Konzentration und der Zündspannung, um die mittlere Verzögerung des Überschlags auf ihren Bezugswert zurückzuführen.

Die Vergrößerung des Arbeitsspaltes 5 findet sowohl auf den Frontalflächen als auch auf den Seitenflächen des Werk stücks 2 statt, so daß es eine gleichzeitige Verringerung der Entladungsleistung erlaubt, mehrere aufeinander erfolgen de Feinbearbeitungsphasen mit derselben Elektrode 1 und ohne eine künstliche Verzögerung der Elektrode 1 mittels einer transversalen Translationsbewegung zu bewirken. Für denselben Zündverzug und für dasselbe Elektrodenpaar 1, 2 ist der Wert der Konzentration der Teilchen ein Maß für den Arbeitsspalt 5. Es ist daher möglich, den Ausgangswert des Operationsverstär kers 25 zu benutzen, um den Bearbeitungsbereich bei einer Fein bearbeitung mit dem Funktionsgenerator 27 zu verändern.

Es wurden gute Ergebnisse erreicht, indem die Arbeits flüssigkeit mit Graphit- oder Aluminiumpulver versetzt wurde, dessen Korngröße einige Mikron nicht überschreitet. Durch Er höhung der Konzentration dieser Puder auf etwa 1 Volumen-Pro zent ist es möglich, unter guten Bedingungen mit einem Arbeits spalt 5 zu bearbeiten, der in einem Verhältnis von 1 zu mehr als 10 veränderlich ist.

Die Erfindung kann auch bei anderer Zusammensetzung der Arbeitsflüssigkeit, wie auch mit anderen Verfahren zur Messung des Arbeitsspaltes angewendet werden.

Claims

1. Verfahren zum Funkenerosionsbearbeiten einer Werkstück elektrode mit einer Werkzeugelektrode, bei dem die Ar beitsflüssigkeit eine Suspension mit elektrisch leitenden Festteilchen ist und die Konzentration der Festteilchen in Abhängigkeit eines Funkenerosionsparameters verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert ( _D) des Zündverzugs der Entladungen ge messen und die Konzentration der Festteilchen im Sinne eines Haltens des Mittelwerts ( _D) auf einem innerhalb bestimmter Grenzen eingestellten Bezugswert verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Konzentration der in der Arbeitsflüssigkeit suspendierten Festteilchen und gleich zeitig die Spannung für die Entladungen geändert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Elektroden (1, 2) in einer vorbestimmten relativen Lage gehalten werden und daß die Spannung bei einer Konzentrationserhöhung der in der Arbeitsflüssigkeit suspendierten Festteilchen verrin gert wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer in einer Zuleitung für Arbeitsflüssigkeit vor handenen Dosiereinrichtung, die von einem Verstellsignal geber beaufschlagt ist, in den eine die Konzentration der Festteilchen ermittelnde Meßvorrichtung und ein Operations verstärker einspeisen, der an einen Bezugswertgeber ange schlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Operationsverstärker (25) außerdem an eine die mittlere Verzugszeit (Mittelwert _D des Zündverzugs) zwischen dem Anlegen der Spannung und dem Entladungsbeginn ermittelnde Einrichtung (22) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Operationsverstärker (25) an einen Eingang eines die Entladungsstromstärke beeinflus senden Funktionsgenerators (27) angeschlossen ist und daß eine eine vorbestimmte Relativlage der Elektroden (1, 2) bewirkende Regelvorrichtung (23) vorhanden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zechnet, daß der Operationsverstärker (25) an einen Eingng des Impulsgenerators für die Spannung ange schlossen ist.