DE3336034C2 - Verfahren und Vorrichtung zur planetären funkenerosiven Bearbeitung eines Werkstückes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur planetären funkenerosiven Bearbeitung eines Werkstücks unter Verwendung einer langgestreckten geraden Werkzeug­ elektrode der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (Ver­ fahren) bzw. 5 (Vorrichtung) angegebenen Gattung.

Bei der sog. planetären funkenerosiven Bearbeitung wird bekanntlich eine endseitig eingespannte stabförmige Werk­ zeugelektrode von kreisrundem oder eckigem Querschnitt an einer Fläche des aufgespannten Werkstückes in vorprogram­ mierten Vorschubbahnen entlangbewegt, wobei zwischen einem segmentförmigen Teil der Elektrodenwand und der Werkstück­ fläche ein in der Regel mit einer Spülflüssigkeit beauf­ schlagter Arbeitsspalt gebildet wird, in dem die elektri­ schen Abtrags-Entladungen stattfinden. Die Vorschubbahnen der Werkzeugelektrode verlaufen in der Regel in parallelen Ebenen, die einen geringen Abstand in der dritten Koordina­ tenachse haben. Zur Steuerung der Vorschubbewegung der Werk­ zeugelektrode in der vorgegebenen Bahn werden in der Regel Schrittmotoren verwendet, welche das eingespannte Werkstück meist in der horizontalen X-Y-Ebene und die stabförmige Werkzeugelektrode in der vertikalen Z-Achse in Inkrementen vorschieben und an eine NC-Steuerung angeschlossen sind.

Aus der DE-A-31 35 934 ist ein kombiniertes Senk- und Planetär-Erodierverfahren bekannt, bei welchem die Werkzeug­ elektrode in einer ersten Bearbeitungsphase in das Werkstück zur Herstellung eines Hohlraumes in der Z-Koordinatenachse eingesenkt wird und der Hohlraum in einer zweiten Bearbei­ tungsphase durch seitliche Kippbewegungen der Werkzeugelek­ trode konisch aufgeweitet wird. Die Betriebszustände im Ar­ beitsspalt zwischen der Werkzeugelektrode und der jeweils zu bearbeitenden Seitenfläche des Hohlraums werden von einer elektrischen Überwachungseinrichtung erfaßt. Bei Auftreten von z. B. Funkenüberschlägen oder Kurzschlüssen wird die Werkzeugelektrode mittels einer entsprechenden Steuerschal­ tung quer zu der gerade bearbeiteten Werkstückoberfläche um eine vorbestimmte Wegstrecke abgezogen, und zwar zum Mittel­ punkt der von der Werkzeugelektrode ausgeführten Kreisbewe­ gung.

In der DD-71 320 ist eine Vorrichtung zur Vorschubsteuerung einer Elektrode bei einer elektrochemischen Werkstückbear­ beitung bekannt, die einen mechanisch oder auch druckmittel­ betätigten Abziehmechanismus enthält. Der den Elektroden zugeführte Arbeitsstrom wird überwacht und bei Überschreiten eines vorgegebenen Sollwertes wird der Elektrodenabstand mittels eines Abziehmechanismus kurzzeitig vergrößert. Die Richtung dieser Abziehbewegung ist durch den Mechanismus festgelegt und kann nicht entsprechend der jeweils bearbei­ teten Werkstückoberfläche dreidimensional gewählt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Beseitigung von fehler­ haften Betriebszuständen im Arbeitsspalt insofern zu opti­ mieren, daß die zur Durchführung der jeweiligen Abziehbe­ wegung und auch der Zurückstellbewegung der Werkzeugelektro­ de insgesamt benötigten Zeiten verkürzt werden.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 (Ver­ fahren) bzw. 5 (Vorrichtung) angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Vorherbestimmung der Richtung und auch der Seite sowie ggf. auch der Größe der jeweiligen Rückziehbewegung der Werkzeugelektrode für jeden beliebigen Punkt der Vorschubbahn vor Beginn der Werkstückbearbeitung ergibt sich der Vorteil, daß bei Auftreten eines anormalen Betriebszustandes in irgendeinem Bahnpunkt die bereits vor­ liegenden Steuerdaten für die dreidimensionale Rückziehbewe­ gung lediglich aus dem Speicher abgerufen werden müssen und unmittelbar für die Durchführung der Rückziehbewegung der Werkzeugelektrode zur Verfügung stehen. In einem solchen Fall sind demzufolge keine zeitaufwendigen Rechenoperationen während der Bearbeitungsvorgänge zur Bestimmung der Rück­ zieh-Parameter erforderlich, wodurch sich die zur Durchfüh­ rung der Abzieh- und Rückstellbewegungen insgesamt benötigte Zeitspanne erheblich verkürzt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an­ hand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zum Planetär- Erodieren;

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Betriebszustände im Arbeitsspalt;

Fig. 3 eine Schrägansicht eines Werkstücks mit konvex gewölbter Raumform und Rückzieh­ vektoren;

Fig. 4 ein Werkstück mit einer herzustellenden konkaven Raumform und Rückziehvektoren;

Fig. 5 eine schematische Draufsicht einer zwei­ dimensionalen Vorschubbahn eines Elek­ trodenwerkzeugs in einer X-Y-Ebene;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer NC-Bahnsteuerung für eine Vorschub- und Rückziehbewegung einer Stabelektrode.

Fig. 1 zeigt eine Stabelektrode 1 zum Planetär-Erodieren mit einem abgerundeten Endteil 1a, die unter Bildung eines Ar­ beitsspalts an einem Werkstück 2 entlanggeführt wird und einen z. B. kreisförmigen oder quadratischen Querschnitt hat. Mit einer derartigen Stabelektrode 1 kann ein in Fig. 1 dargestellter konvexer Formkörper bearbeitet werden.

Dabei wird die Stabelektrode 1 gegenüber dem Werkstück 2 auf Bahnen 2a vorgeschoben, die jeweils in beabstandeten und parallelen Ebenen liegen. Gemäß Fig. 1 wird die senkrechte Stabelektrode 1 in einer Z-Richtung zugestellt, während das Werkstück 2 horizontal in der X-Y-Ebene bewegt wird. Die Stabelektrode 1 ist an einem nicht gezeigten Halter befe­ stigt, der mit einem Vorschub-Motor M_z, z. B. einem Schritt­ motor, antriebsmäßig verbunden ist. Das Werkstück 2 ist in einem nicht gezeigten Behälter aufgespannt, der auf einem durch Motoren M_x und M_y verfahrbaren Kreuztisch montiert ist. Die Vorschubdaten für die X-Y-Bahnen und die Z-Achsen- Zustellung sind in einer NC-Einheit 3 gespeichert und pro­ grammiert. Wenn eine der aufeinanderfolgenden Bahnen von der Stabelektrode abgefahren worden ist, wird die Stabelektrode 1 vom Motor M_z durch einen Steuerbefehl der NC-Einheit 3 in der Z-Achse um eine vorgegebene kleine Strecke vorgeschoben, woraufhin die Stabelektrode eine oder mehrere horizontale vorprogrammierte Bahnen 2a abfährt.

Während der Bearbeitung wird der Arbeitsspalt mit einem flüssigen Dielektrikum gespült, um die durch die elektri­ schen Entladungen zwischen dem Endteil 1a und dem Werkstück 2 freigesetzten Reaktionsprodukte aus dem Arbeitsspalt zu entfernen. Die Bearbeitungsenergie liefert eine Gleichstrom­ quelle 4 über einen in Reihe mit der Stabelektrode 1 und dem Werkstück 2 geschalteten Leistungsschalter 5, der von einem Oszillator oder Signalimpulsgeber 6 abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird und eine Folge von elektrischen Bearbei­ tungsimpulsen erzeugt.

Die Entladungsschaltung enthält einen Meß-Widerstand 7a als Teil einer Spaltüberwachungsschaltung 7, welche die Be­ triebsparameter im Arbeitsspalt auf die Entwicklung eines anormalen Zustands, z. B. eines Elektrodenüberschlags und/ oder eines Kurzschlusses, überwacht und ein dementsprechen­ des Steuersignal der NC-Einheit 3 zuführt. Zur Ermittlung eines derartigen anormalen Zustands im Arbeitsspalt kann die Spaltspannung oder der Spaltstrom auf Mittelwert- oder Im­ pulsbasis gemessen werden. Die Spaltüberwachungsschaltung 7 kann gemäß Fig. 7 in Abhängigkeit vom Ausmaß des anormalen Spaltzustands mehrere Steuersignale liefern. Hierzu können mehrere Schmitt-Triggerschaltungen oder ähnliche Diskrimina­ toren S₁, S₂, S₃ mit unterschiedlichen Schwellwertpegeln mit dem Widerstand 7a verbunden werden zur Abgabe von Steuer­ signalen in Abhängigkeit von Spannungswerten, die vom je­ weiligen Ausmaß des anormalen Spaltzustands abhängig sind.

Fig. 3 und 4 zeigen die Herstellung einer konvexen bzw. kon­ kaven Form im Werkstück 2 mittels einer Stabelektrode 1 durch die sog. Planetärerosion.

Wenn sich der Endteil 1a der Elektrode in einer der Bahnen 2m, 2n in der entsprechenden Ebene bewegt und von der Spalt­ überwachungseinheit 7 ein anormaler Zustand im Arbeitsspalt festgestellt worden ist, wird die Stabelektrode 1 aus ihrer Position P₀ um eine gegebene Strecke ΔG in einer Richtung G translatorisch verschoben, die gegenüber der Z-Achse ge­ neigt und quer zur vorgegebenen Bahn 2m, 2n ausgerichtet ist. Auf diese Weise wird der Endteil 1a von der bearbeite­ ten Oberfläche des Werkstücks 2 entfernt. Danach wird die Stabelektrode zurückgeführt, bis ihr Endteil 1a wieder die Position P₀ einnimmt. Die Richtung G ist in etwa senkrecht zu der sich an der Position P₀ entwickelnden dreidimensiona­ len Form oder verläuft im wesentlichen rechtwinklig zu einer Tangente T der Vorschubbahn 2m, 2n im Punkt P₀.

Die Rückziehbewegung der Stabelektrode erfolgt um eine erste gegebene Strecke ΔN in einer ersten Richtung N in der X-Y- Ebene rechtwinklig oder im wesentlichen rechtwinklig zu die­ sem Teil der Vorschubbahn 2m, 2n und im wesentlichen gleich­ zeitig um eine zweite gegebene Strecke ΔZ in der Z-Rich­ tung, so daß die Stabelektrode 1 um die gegebene Strecke ΔG in der gegebenen Richtung G zurückgezogen wird. Die Strecken ΔN und ΔZ können praktisch gleich sein, so daß die Richtung G zur X-Y-Ebene unter einem Winkel von 45° ge­ neigt ist.

Fig. 5 zeigt eine Bewegung der Achse der Stabelektrode 1 auf einem Teil der Vorschubbahn 2m im wesentlichen in Richtung T in der X-Y-Ebene. Die Vorschubbahn 2m umfaßt eine Folge von programmierten inkrementellen Verschiebungen der Länge ε. Vom Punkt P₁ zum Punkt P₀ führt die Stabelektrode acht auf­ einanderfolgende Schritte aus. Es sei angenommen, daß die im Werkstück erzeugte Form auf der linken Seite ansteigt und auf der rechten Seite gegenüber der Vorschubbahn 2m oder Richtung T abfällt und daß im Punkt P₀ ein anormaler Spalt­ zustand festgestellt wird. Die Stabelektrode 1 wird dann in der X-Y-Ebene in Richtung N₁ nach rechts verschoben, die zur Richtung T rechtwinklig ist, wobei der Endteil 1a der Stab­ elektrode von den bearbeiteten Oberflächen des Werkstücks 2 wegbewegt wird. Hierzu können die Vorschubdaten für die acht Bearbeitungsinkremente ε bis zur Position P₀ gespeichert, reproduziert, einzeln um +90° gedreht und dann in der umge­ kehrten Reihenfolge verfolgt werden, um die Achse der Stab­ elektrode 1 um die Strecke ΔN in Richtung N₁ zu verschie­ ben. Anschließend kann die Stabelektrode 1 auf der Rück­ ziehbahn in der entgegengesetzten Richtung bis zur Position P₀ zurückgeführt werden.

Die in Fig. 6 dargestellte Steuereinheit ist in einer nume­ rischen Steuerung integriert, die auch die Vorschub-Motoren M_x(48), M_y(49) und M_z ansteuert und eine Kommandoquelle 8 enthält. Verbunden mit der Kommandoquelle 8 sind in einem herkömmlichen NC-Schema zwei Register 9, 10 für zu integrie­ rende Koordinatenwerte X und Y und zwei Addierer 11, 12 zur Verknüpfung der Ausgänge der Kommandoquelle 8 mit den Aus­ gängen der Register 9 bzw. 10, wobei ihre Ausgangsdaten in X-Achse- und Y-Achse-Speicher 13, 14 eingeschrieben werden. Zwei Flip-Flops 15 und 16 speichern die Vorzeichen der auf­ einanderfolgenden X- und Y-Vorschubimpulse entsprechend den von der Kommandoquelle 8 empfangenen Instruktionen. Eben­ falls enthalten sind UND-Schaltungen 26 bis 29, die die Aus­ gänge der Speicher 13 und 14 mit den Ausgängen der Flip- Flops 15 und 16 verknüpfen und gegebenenfalls in den Trei­ berkreis für die Motoren M_x und M_y liefern.

Ein weiterer Flip-Flop 17 speichert die von der Kommando­ quelle 8 empfangenen Richtungsangaben, welche diejenige Seite der Vorschubbahn für jede Position bestimmen, nach der die Stabelektrode 1 zurückgezogen werden soll.

Die Überlaufimpulse der Speicher 13 und 14 werden in Schie­ beregistern 18 bzw. 19 gespeichert, von denen jedes 8 Bit hat. Weitere 8-Bit-Schieberegister 20, 21 werden mit den Ausgangsdaten der Flip-Flops 15 und 19 beliefert. Weitere 8-Bit-Register 22, 22′; 23, 23′; 24, 24′ und 25, 25′ spei­ chern die von den Registern 18 bis 21 übertragenen Daten.

Die Treiberkreise für die Motoren 48(M_x) und 49(M_y) werden durch die Ausgänge von vier ODER-Schaltungen 42 bis 45 be­ trieben. Der Motor M_x(48) wird durch eine Energiequelle 50 erregt und bei eingeschalteten Transistoren 52 in einer Richtung gedreht, so daß die Stabelektrode 1 um einen posi­ tiven Schritt +ε in der X-Achse vorgeschoben wird. Bei ein­ geschalteten Transistoren 52′ dreht der Motor M_x(48) in Gegenrichtung, so daß die Stabelektrode 1 um einen negativen Schritt -ε in der X-Achse bewegt wird. Der Motor M_y(49) wird durch eine Energiequelle 51 erregt und bei Einschaltung von Transistoren 53 in einer Richtung gedreht, um die Stab­ elektrode 1 um einen positiven Schritt +ε in der Y-Achse vorzuschieben. Bei Einschaltung von Transistoren 53′ dreht der Motor M_y(49) in Gegenrichtung, so daß die Stabelektrode 1 um einen negativen Schritt -ε in der Y-Achse verschoben wird. Die Transistoren 52, 52′, 53 und 53′ werden einge­ schaltet, wenn die ODER-Schaltungen 42 bis 45 an ihren ein­ zelnen Ausgängen "1" haben.

Der Eingang der ODER-Schaltung 42 kommt vom Ausgang der UND-Schaltung 26, deren Eingang mit dem Ausgang des Spei­ chers 13 gespeist wird. Der andere Eingang der UND-Schaltung 26 kommt vom Setzeingang des Flip-Flops 15. Der Eingang der ODER-Schaltung 44 kommt von der UND-Schaltung 28, deren Eingang mit dem Ausgang des Speichers 13 verbunden wird. Der andere Eingang der UND-Schaltung 28 kommt vom Rücksetzein­ gang des Flip-Flops 15. Somit wird bei normalem Betrieb jedes Mal vom Speicher 13 ein Überlaufimpuls abgegeben, wenn der Motor 48(M_x) die Stabelektrode um einen Schritt a in der positiven oder negativen Richtung bewegt, und zwar in Abhän­ gigkeit vom gesetzten oder rückgesetzten Zustand des Flip- Flops, und somit vom Plus- oder Minus-Signal der Kommando­ quelle 8.

In ähnlicher Weise hat die ODER-Schaltung 43 einen Eingang, der vom Ausgang der UND-Schaltung 27 kommt, deren Eingang mit dem Ausgang des Speichers 14 gespeist wird, und deren anderer Eingang mit dem Setzeingang des Flip-Flops 16 ver­ bunden ist. Der eine Eingang der ODER-Schaltung 45 kommt von der UND-Schaltung 29, deren einer Eingang mit dem Ausgang des Speichers 14 gespeist wird und deren anderer Eingang mit dem Rücksetzeingang des Flip-Flops 16 verbunden ist. Somit wird beim normalen Betrieb vom Speicher 14 jedesmal ein Überlaufimpuls abgegeben, wenn der Motor 49(M_y) gedreht wird, um die Stabelektrode um ein Inkrement ε in der posi­ tiven oder negativen Richtung zu verschieben in Abhängigkeit davon, ob der Flip-Flop 16 sich in seinem gesetzten oder rückgesetzten Zustand befindet und somit in Abhängigkeit vom speziellen Befehl des vom Regler 18 abgegebenen Plus- oder Minus-Signals.

Auf diese Weise wird die Stabelektrode mit ihrer Achse auf der vorprogrammierten Bahn 2m schrittweise bewegt, vgl. Fig. 5. Diese Betriebsart erfolgt nach der sog. digitalen Differential-Analyse und Linearinterpolation.

Die in Fig. 6 dargestellte Steuereinrichtung weist zusätz­ liche Bauelemente auf, nämlich eine X-Achse-Rückzieh-Steuer­ einheit 54 mit den Registern 19, 21, 23, 23′, 25 und 25′, ODER-Schaltungen 39 und 41 und UND-Schaltungen 31 bis 37, die mit den beiden zusätzlichen Eingängen jeder der ODER- Schaltungen 42 und 44 verbunden sind, und eine Y-Achse-Rück­ zieh-Steuereinheit 55 mit den Registern 18, 20, 22, 22′, 24 und 24′, ODER-Schaltungen 38 und 40 und UND-Schaltungen 30 bis 36, die mit den beiden zusätzlichen Eingängen jeder der ODER-Schaltungen 43 und 45 verbunden sind.

Die Register 18 und 19 werden mit den Überlaufimpulsen aus den Speichern 13 bzw. 14 gespeist. Die Register 20 und 21 werden mit den Ausgängen der Flip-Flops 15 bzw. 16 gespeist. Der Ausgang der ODER-Schaltung 46, deren Eingänge mit den Ausgängen der Speicher 13 und 14 verbunden sind, wird zur Verschiebung von Daten in den Registern 18, 19 und 21 ver­ wendet, von denen jedes acht Bits hat.

In den Registern 18 und 20 werden die letzten acht aufein­ anderfolgenden Ausgänge des Speichers 13 bzw. des Flip- Flops 15 gespeichert. In ähnlicher Weise werden in den Re­ gistern 19 und 21 die letzten acht aufeinanderfolgenden Aus­ gänge des Speichers 18 bzw. des Flip-Flops 16 gespeichert. Die speziellen Indikationen der in den jeweiligen acht Bits der Register 18 bis 21 gespeicherten digitalen Daten sind die gespeicherten Ausgänge, die den acht Verschiebeinkremen­ ten der Stabelektrode 1 von der Position P₁ zur Position P₀ entsprechen, vgl. Fig. 5. Selbstverständlich sind die in den Registern 18 und 19 gespeicherten Daten die Daten für die Komponenten der schrittweisen Verschiebungen längs der X-Achse bzw. der Y-Achse, während die in den Registern 20 und 21 gespeicherten Daten die Polaritäten oder Plus- bzw. Minus-Richtungen der Komponentenverschiebungen längs dieser Achsen sind.

Somit zeigt z. B. die Zahl "1" in irgendeinem Bit des Re­ gisters 18, daß die Einheitsverschiebung ε beim entspre­ chenden Schritt längs der X-Achse erfolgte. Die Zahl "0" in einem Bit des Registers 18 zeigt, daß im entsprechenden Schritt keine Verschiebung längs der Y-Achse erfolgte. Die Zahl "1" in irgendeinem Bit des Registers 20 oder 21 zeigt, daß die Verschiebung, sofern ausgeführt, im entsprechenden Schritt in der positiven Richtung erfolgte. Die Zahl "0" im Register 20 oder 21 zeigt, daß die Verschiebung, sofern aus­ geführt, in der negativen Richtung erfolgte.

Jedesmal, wenn die Daten in den Registern 18, 19, 20 und 21 erneuert werden, werden die darin befindlichen letzten Daten zu den Registern 20, 22′; 23, 23′; 24, 24′ bzw. 25, 25′ übertragen, von denen jedes acht Bit hat. In den Registern 22 bis 25 sind die letzten acht aufeinanderfolgenden über­ tragenen Daten gespeichert und geben über ihre Ausgänge in der entgegengesetzten Reihenfolge, wie beim Eingang, ab. In den Registern 22′-25′ sind diese Daten gespeichert zur Abgabe in derselben Reihenfolge des Eingangs. Diese Abgaben erfolgen aber nicht, solange ihre Verschiebungseingänge ab­ erregt bleiben, d. h. solange die Bearbeitung unter normalen Bedingungen erfolgt.

Wenn im Arbeitsspalt ein anormaler Zustand festgestellt wird, gibt die Überwachungseinheit 7 ein Steuersignal an die Kommandoeinheit 8 zur Beendigung des programmierten Verar­ beitungsvorgangs und andererseits an den Oszillator 7, der dann über seine erste Ausgangsklemme 47-1 erste acht Impulse auf die Register 22-25 und danach über seine zweite Aus­ gangsklemme 47-2 acht Ausgangsimpulse auf die Register 22′- 25′ abgibt. Die Register 22-25 wirken auf die Motoren 48(M_x) und 49(M_y) zum translatorischen Zurückziehen der Elektrode in der X-Y-Ebene, während die Register 22′-25′ auf diese Motoren zum Zurückführen des Elektrodenwerkzeugs nach der Rückziehbewegung wirken.

Wenn die ersten acht Impulse von den zweiten Ausgangsklemmen 47-1 des Oszillators 47 aufeinanderfolgend ankommen, gibt jedes der Register 22-25 die gespeicherten Daten in umge­ kehrter Reihenfolge ab. Die abgegebenen Datensignale des Re­ gisters 22 treten durch die ODER-Schaltung 38 für den unmit­ telbaren Eintritt in eine erste logische Wählschaltung mit UND-Schaltungen 30, 32, 34 und 36. Die abgegebenen Daten­ signale des Registers 24 treten durch die ODER-Schaltung 40 zum unmittelbaren Eintreten in die UND-Schaltungen 30 und 34 und nach Inversion in die UND-Schaltungen 32 und 36. Die vom Register 23 abgegebenen Datensignale treten durch die ODER- Schaltung 39 für einen unmittelbaren Eintritt in eine zweite Wählschaltung mit UND-Schaltungen 31, 33, 35 und 37. Die vom Register 25 abgegebenen Datensignale treten durch die ODER- Schaltung 41 zum unmittelbaren Eintritt in die UND-Schaltun­ gen 31 und 35 und nach Inversion in die UND-Schaltungen 33 und 35. Die UND-Schaltungen 30-37 sind über ihre Eingänge auch mit dem Ausgang des Flip-Flops 17 verbunden, der bei Beaufschlagung mit einem "nach rechts"-Signal vom Befehlsge­ ber 8 einen "1"-Ausgang und bei Beaufschlagung mit einem "nach links"-Signal einen "0"-Ausgang liefert. Ein derarti­ ger Ausgang wird unmittelbar in die UND-Schaltungen 30-33 und nach Inversion in die UND-Schaltungen 34-37 geliefert. Die Ausgänge der UND-Schaltungen 32 und 34 in der ersten logischen Wählschaltung werden über die ODER-Schaltungen 43 geliefert und treiben somit den Motor 49(M_y) an zum Verschieben der Elektrode 1 um +ε. Die Ausgänge der UND- Schaltungen 30 und 36 in der ersten logischen Wählschaltung werden über die ODER-Schaltung 45 geliefert und treiben so­ mit den Motor 49(M_y) an zum Verschieben der Elektrode 1 um -ε. Die Ausgänge der UND-Schaltungen 31 und 37 in der zweiten logischen Wählschaltung werden über die ODER- Schal­ tung 42 geliefert und treiben somit den Motor 48(M_x) an zum Verschieben der Elektrode 1 um +ε. Die Ausgänge der UND- Schaltungen 33 und 35 in der zweiten logischen Wählschaltung werden über die ODER-Schaltung 44 geliefert und treiben so­ mit den Motor 48(M_x) an zum Verschieben der Elektrode um -ε. Auf diese Weise wird die Stabelektrode 1 von der Posi­ tion P₀ zur Position P₂ in Richtung von N₁ in der X-Y-Ebene gemäß Fig. 5 verschoben.

Wenn darauf die nachfolgenden acht Impulse von der zweiten Ausgangsklemme 47-2 des Oszillators 47 nacheinander ankom­ men, gibt jedes der Register 22′-25′ einzeln die gespei­ cherten Daten aufeinanderfolgend in der Reihenfolge der Speicherung ab. Die vom Register 22′ abgegebenen Datensigna­ le treten durch die ODER-Schaltung 38 für einen unmittelba­ ren Eintritt in die UND-Schaltungen 30, 32, 34 und 36. Die vom Register 24′ abgegebenen Datensignale treten nach Inver­ sion durch die ODER-Schaltung 40, wobei die invertierten Signale unmittelbar in die UND-Schaltungen 30 und 34 und bei Reinversion in die UND-Schaltungen 32 und 36 geliefert wer­ den. Die vom Register 23′ abgegebenen Datensignale treten durch die ODER-Schaltung 39 für einen unmittelbaren Eintritt in die UND-Schaltungen 31, 33, 35 und 37. Die vom Register 25′ abgegebenen Datensignale treten nach Inversion durch die ODER-Schaltung 41, wobei die invertierten Signale unmittel­ bar in die UND-Schaltungen 31 und 35 und nach Reinversion in die UND-Schaltungen 33 und 37 geliefert werden. Die logisch verarbeiteten Ausgänge, die auf diese Weise von den UND-Schaltungen 30-37 abgegeben werden, treten durch die ODER-Schaltungen 42-45 und treiben die Motoren 48(M_x) und 49(M_y) an zum Zurückstellen des zurückgeführten Elektroden­ werkzeugs 1 von der Position P₂ zur Position P₀ längs der schrittweisen Bahnen, längs welcher es zurückgezogen wurde.

Es ist daher ersichtlich, daß die X-Achsen-Rückzieh-Steuer­ einheit 54 die Y-Achse-Daten (Impulse) für die letzten acht aufeinanderfolgenden Vorschubinkremente einzeln in X-Achse- Daten (Impulse) sowohl für die Rückzieh- als auch für die Zurückstellbewegungen der Stabelektrode 1 umsetzt. In glei­ cher Weise wandelt die Y-Achse-Rückziehsteuerung 55 die X- Achse-Daten (Impulse) für diese Schritte einzeln in Y-Achse- Daten (Impulse) für diese beiden Bewegungen um. Wie oben be­ schrieben, werden die Daten bezüglich der Seite (rechts oder links) der Vorschubbahn, nach welcher die Stabelektrode 1 verschoben werden soll, im Befehlsgeber 8 an jeder Position T₀ programmiert und am Flip-Flop 17 wiedergegeben, dessen Ausgang in die UND-Schaltungen 30-37 geliefert wird. Die einzelnen Arten der Datenumformungen, die durch die Rück­ ziehsteuereinheiten 54 und 55 an der Ausgangslogikstufe 30-37 ausgeführt werden, sind in der folgenden Tabelle angegeben, die zeigt, wie ein Bearbeitungsvorschubimpuls in einen Zurückziehungsimpuls und einen Rückstellimpuls umge­ wandelt werden soll, wenn die Zurückziehung auf die rechte Seite oder auf die linke Seite der Vorschubbahn an einem ge­ gebenen Punkt P₀ hierauf erfolgen sollte.

Tabelle 1

In der obigen Tabelle bezeichnen x=+1 die Verschiebung ε auf der X-Achse in positiver Richtung, x=-1 die Verschiebung ε auf der X-Achse in negativer Richtung, y=+1 die Ver­ schiebung ε auf der Y-Achse in positiver Richtung und y=-1 die Verschiebung ε auf der Y-Achse in negativer Richtung.

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß für eine Rückziehbewe­ gung nach rechts x=+1 und x=-1 in y=-1 bzw. y=+1 umgewandelt werden für die Rückziehverschiebung und in y=+1 bzw. y=-1 für die Zurückstellverschiebung. Wenn der Rückzug zur linken Seite erfolgen soll, werden x=+1 und x=-1 in y=+1 bzw. y=-1 für die Rückziehverschiebung und in y=-1 bzw. y=+1 für die Rückstellverschiebung umgewandelt. In gleicher Weise werden y=+1 und y=-1, wenn die Zurückziehung zur rechten Seite er­ folgen soll, zu x=+1 bzw. x=-1 für die Zurückziehungsver­ schiebung und zu x=-1 bzw. x=+1 für die Rückstellverschie­ bung. Wenn die Zurückziehung zur linken Seite erfolgen soll, werden y=+1 und y=-1 in x=-1 bzw. x=+1 umgewandelt für die Zurückziehungsverschiebung und in x=+1 bzw. x=-1 für die Rückstellverschiebung.

Wenn die Zurückziehung zur rechten Seite erfolgen soll, be­ findet sich der Flip-Flop 17 in seinem gesetzten Zustand und macht es unmöglich, daß der Ausgang der ODER-Schaltung 38, 40 durch die UND-Schaltung 34, 36 hindurchtritt und ermög­ licht nur das Hindurchtreten durch die UND-Schaltung 30, 32. Wenn dann der Ausgang der ODER-Schaltung 38 gleich "0" ist, d. h. bei Fehlen einer Verschiebung längs der Y-Achse, haben die UND-Schaltungen 30 und 32 den Ausgang "0" und halten den Motor 49(M_y) im Stillstand. Wenn die ODER-Schaltung 38 den Ausgang "1" hat, wird der Motor 49(M_y) um einen Schritt in der positiven oder negativen Richtung in Abhängigkeit vom Ausgang der ODER-Schaltung 40 angetrieben.

Wenn die ODER-Schaltung 40 den Ausgang "1" hat, d. h. wenn x=+1 ist, hat die UND-Schaltung 30 den Ausgang "1", der seinerseits den Motor 49(M_y) in der negativen Richtung antreibt. Dies bedeutet, daß x=+1 in y=-1 umgewandelt wird.

Der Motor M_z von Fig. 1 und dessen erfindungsgemäße Ansteue­ rung sind in Fig. 6 nicht dargestellt. Der Treiberkreis für diesen Motor M_z arbeitet in Abhängigkeit vom Ausgang der Spaltüberwachungseinheit 7 und kann mit den Ausgangsklemmen 47-1 und 47-2 des Oszillators 47 verbunden werden. Somit kann der Motor M_z in einer negativen Richtung schrittweise in Abhängigkeit von den von der Ausgangsklemme 47-1 kommen­ den ersten acht aufeinanderfolgenden Impulsen angetrieben werden und die Stabelektrode 1 axial zurückziehen. Zum Zurückfahren der Stabelektrode in die Position P₀ wird der
Motor M_z in positiver Richtung schrittweise in Abhängigkeit von den von der Ausgangsklemme 47-2 kommenden acht aufeinan­ der folgenden Impulsen angetrieben.

Der Oszillator 47 gibt vorzugsweise eine gegebene gerade Anzahl von z. B. sechzehn Impulsen wiederholt ab, von denen die erste Hälfte (z. B. acht) von der Ausgangsklemme 47-1 ausgeht, während die nachfolgende Hälfte (z. B. acht) von der Ausgangsklemme 47-2 ausgeht. Dies ermöglicht ein wieder­ holtes translatorisches Rückziehen und Zurückstellen der Stabelektrode 1. Die Anzahl der Wiederholungen kann im Oszillator 47 in einfacher Weise eingestellt werden. Die Spaltüberwachungseinheit 7 kann auch aufeinanderfolgend den Bearbeitungsspalt am Ende jedes der Wiederholungszyklen der Werkzeugzurückziehung und -zurückstellung überwachen und den Oszillator 47 beim Verschwinden des fehlerhaften Zustands abschalten. Der Rückziehhub der Stabelektrode kann durch die Anzahl der Impulse eingestellt werden, die von jeder der Ausgangsklemmen 47-1 und 47-2 ausgehen. Der Hub kann somit verändert werden, indem die Anzahl dieser Impulse entspre­ chend der Größe des anormalen Spaltzustands gewählt wird. Diese Größe kann durch Verwendung der Detektoranordnung gemäß Fig. 2 bestimmt werden. Auf diese Weise kann auch eine adaptive Steuerung der translatorischen Werkzeugrückziehung ermöglicht werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur planetären funkenerosiven Bearbeitung eines Werkstücks unter Verwendung einer langgestreckten geraden Werkzeugelektrode, bei dem

• - die Betriebsparameter des Erodiervorganges fortlaufend überwacht und anormale Betriebszustände erfaßt werden,
• - die Werkzeugelektrode bei Feststellung eines anormalen Betriebszustands von der Werkstückoberfläche im wesentlichen quer zur Vorschubbahn wegbewegt wird,
• - die Werkzeugelektrode bei Beendigung des anormalen Be­ triebszustands in die Bearbeitungsposition zurückge­ führt wird und - danach - die funkenerosive Bearbei­ tung durch Vorschub der Werkzeugelektrode in der vor­ gegebenen Vorschubbahn fortgeführt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Richtung, die Seite und die minimale Strecke der Rückziehbewegung der Werkzeugelektrode für jeden Punkt der inkrementalen Vorschubbahn vorbestimmt und abge­ speichert werden und
• - bei Auftreten eines anormalen Betriebszustands im Punkt P der Vorschubbahn die abgespeicherten Daten für die Rückziehbewegung der Werkzeugelektrode abgerufen und als Grundlage für die Steuerung der dreidimen­ sionalen Rückziehbewegung der Werkzeugelektrode ver­ wendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Bahninkrement die vertikale Querebene und die Neigung eines in dieser Querebene liegenden Rück­ ziehvektors (G) vorbestimmt werden, welcher die Richtung der Rückziehbewegung der Werkzeugelektrode definiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugelektrode um mehrere Inkremente in der vorbestimmten Richtung (G) zurückgezogen wird, wobei die Rückziehinkremente den Inkrementen der zuletzt abgear­ beiteten Vorschubbahn entsprechen und jedes Rückziehin­ krement senkrecht zu dem ihm entsprechenden Bahninkre­ ment verläuft.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - am Ende einer ersten Rückzugsstrecke der Betriebs zu­ stand zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück überprüft wird und
• - bei Fortbestehen des anormalen Betriebszustands im Ar­ beitsspalt die Werkzeugelektrode unter Verwendung der abgespeicherten Bewegungsdaten um mindestens eine wei­ tere Rückziehstrecke vom Werkstück wegbewegt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4

• - mit einer stabförmigen Werkzeugelektrode (1),
• - mit Antriebsmotoren (M_x, M_y, M_z) für den inkrementalen Vorschub der Werkzeugelektrode (1) und des Werkstückes (2),
• - mit einer Programmsteuerung (3) zur Führung der Werk­ zeugelektrode (1) auf einer vorgegebenen Arbeitsbahn (2a, 2b),
• - mit einer Überwachungseinrichtung (7) zur Feststellung von anormalen Betriebszuständen im Arbeitsspalt und
• - mit einer auf die Ausgangssignale der Überwachungsein­ richtung (7) ansprechenden Steuereinrichtung, welche bei Vorliegen eines anormalen Betriebszustandes im Arbeitsspalt die Rückziehbewegung der Werkzeugelektro­ de (1) und eine darauffolgende Rückstellbewegung durch Aktivieren der Vorschubmotoren einleitet,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Steuereinrichtung je eine Steuereinheit (54, 55) für die X- und die Y-Koordinatenachse aufweist, die an einen gemeinsamen Oszillator (47) angeschlossen sind,
• - daß jede Steuereinheit (54; 55) mehrere Register (18 bis 24′; 19 bis 25′) zum Speichern der Daten einer vorgegebenen Anzahl an Bewegungsinkrementen ε und der Rückziehrichtung der Werkzeugelektrode (1) sowie je eine logische Wählschaltung (30 bis 36, 38, 40; 31 bis 35, 39, 41) zum Umwandeln der X-Koordinatenwerte der abgespeicherten Daten der Bewegungsinkremente ε in Y-Koordinatenwerte - und umgekehrt - enthält, deren Ausgänge mit dem Treiberkreis eines zugeordneten Vor­ schubmotors (M_x, M_y) verbunden sind, und
• - daß der Vorschubmotor (M_z) für die Vertikalbewegung der Werkzeugelektrode mit seinem Treiberkreis an die Ausgänge (47-1 und 47-2) des Oszillators (47) ange­ schlossen ist.