DE3390011C2

DE3390011C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks

Info

Publication number: DE3390011C2
Application number: DE3390011T
Authority: DE
Inventors: Yoshio Ozaki; Kazuo Tsurumoto; Tekeshi Yatomi; Masahiro Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-05-28
Filing date: 1983-05-27
Publication date: 1997-05-22
Anticipated expiration: 2003-05-28
Also published as: DE3390011T1; US4695696A; JPS58211826A; CH663168A5; JPH0244648B2; WO1983004204A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit Hilfe einer Funkenerosionsmaschine, bei der intermittierend eine elektrische Entladung zwischen dem Werkstück und einer Elektrode der Funkenerosionsmaschine bewirkt wird. Ebenso betrifft die Erfindung eine zugehörige Funkenerosionsmaschine.

Systeme zur Zuführung einer Bearbeitungsenergie von einer elektrischen Bearbeitungsquelle zu den Elektroden einer elektrischen Entladungsmaschine können grob in eine erste Gruppe von Systemen eingeteilt werden, bei denen ein Kondensator zwischen den Elektroden, bestehend aus einer Elektrode und einem Werkstück, verbunden ist, und der so verbundene Kondensator durch einen Schalttransistor, der ein- und ausgeschaltet wird, aufgeladen wird, so daß die elektrische Entladungsverarbeitung durch Verwendung der Spannung des so geladenen Kondensators durchgeführt wird, und in eine zweite Gruppe von Systemen, bei denen der Strom zwischen den Elektroden direkt mittels eines Schaltkreises ein- und ausgeschal tet wird, der zwischen der Energiequelle und den Elek troden angeordnet ist.

In der ersten Gruppe von Systemen, wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein Kondensator 14 zwischen einer Drahtelek trode 10 und einem Werkstück 12 verbunden, und die Bearbeitungsenergie wird von einer Energiequelle 16 durch einen Strombegrenzungswiderstand 18 und einen Schalttransistor 20 zu dem so verbundenen Kondensator 14 geleitet. Der Kondensator 14 wird durch den Schalt transistor 20, der mittels eines von einem Oszillator 22 ausgegebenen EIN-AUS-Impulssignals an- und ausge schaltet wird, geladen. Auf diese Weise werden die Impulsspannung und der Strom an die Elektroden, bestehend aus der Drahtelektrode 10 und dem Werkstück 12 mittels des so geladenen Kondensators 14 angelegt.

Die Teile (a) und (b) von Fig. 2 sind Signalformdiagramme, die eine Zwischenelektrodenspannung V bzw. einen Maschi nenstrom I in der elektrischen Entladungsmaschine in Fig. 1 zeigen. Die Signalform der Zwischenelektroden spannung V wird mittels der Zeitkonstanten CR begrenzt, die von der Kapazität C des Kondensators 14 und dem Widerstandswert R des Widerstandes 18 bestimmt wird. In der in Fig. 1 gezeigten Maschine, hängt der Zeitpunkt des Auftretens einer elektrischen Entladung zwischen den Elektroden, vom Spalt zwischen den Elektroden, dem spezifischen Widerstand der Bearbeitungslösung zwischen den Elektroden und dem Vorhandensein eines Pulvers ab, das während der elektrischen Entladungsbearbeitung er zeugt wird. Daher beginnt z. B. die elektrische Entladung bevor die Ladespannung des Kondensators 14 die Zuführ spannung Vcc erreicht, oder mit einer Verzögerungszeit, nachdem sie die Zwischenelektrodenspannung erreicht. In diesem Fall betragen der Spitzenwert Ip und die Impuls breite τp des Stroms zwischen den Elektroden:

In diesen Gleichungen ist E die Entladungsanfangs spannung und L die Induktanz des Stromwegs. Entsprechend wird in der in Fig. 1 dargestellten Maschine der Maschi nenstrom durch die Spannung E bestimmt, die zu Beginn der elektrischen Entladung geliefert wird. Der Bearbei tungsstromwert ist daher nicht für jede elektrische Entladung konstant. Andererseits wird, da der Betrag eines Teils des Werkstücks, das mittels eines Entladungsbe arbeitungsvorgangs entfernt wird, vom Stromwert abhängt, der während der elektrischen Entladung geliefert wird, die Oberflächenrauhigkeit der bearbeiteten Fläche durch den maximalen Stromwert während der elektrischen Entladung bestimmt. Allgemein wird, wenn der Entladungsstrom ge steigert wird, die Entladungsbearbeitungsgeschwindigkeit gesteigert. Die in Fig. 1 dargestellte elektrische Entladungsmaschine hat jedoch den Nachteil, daß, da der Strom nicht für jede elektrische Entladung konstant ist, die Bearbeitungsgeschwindigkeit für eine gegebene Oberflächenrauhigkeit abnimmt.

Ein Beispiel der zweiten Gruppe von Systemen ist in der japa nischen Patentanmeldung JP 44-13195 A beschrieben. Sie soll kurz beschrieben werden. Das System hat einen Haupt schaltkreis zur Zuführung eines Stroms mit einem hohen Spitzenwert an die Elektroden, und einen Hilfs schaltkreis, der einen geringen Stromspitzenwert hat und nur zur Zuführung einer Spannung an die Elektro den verwendet wird. Der erste Hilfsschaltkreis führt die Spannung über die Elektroden, und nachdem das Statt finden einer elektrischen Entladung erfaßt wurde, wird der Hauptschaltkreis für eine vorbestimmte Zeitdauer geschlossen, um Strom wie gewünscht zuzuführen. Ent sprechend, wie in den Teilen (a) und (b) in Fig. 3 ge zeigt, kann ein Entladungsstrom I ausgebildet werden, der in Bezug auf eine Zwischenelektrodenspannung V gleichförmig ist, und den Elektroden zugeführt wird. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit für eine gegebene Oberflächenrauhigkeit kann somit gesteigert werden, so daß der oben beschriebene Nachteil der ersten Gruppe von Systemen, die einen Kondensator verwenden, behoben wird. Die zweite Gruppe von Systemen hat jedoch folgende Nachteile:

Der erste Nachteil ist, daß der gewünschte Bearbei tungsstrom gleichförmig auch während einer abnormalen elektrischen Entladung fließt (z. B. wenn die elektrische Entladung sofort nach dem Auf bringen der Spannung beginnt. Der zweite Nachteil besteht darin, daß, da der gleiche Strom auch bei einem Kurzschluß zwischen den Elektroden und dem Werkstück fließt, die Elektrode, usw. durch Joule′sche Wärme zerstört werden. Dies wird weiter im einzelnen beschrieben. Der Durch schnittsstrom während der Bearbeitung ist wie folgt:

wobei T_EIN die Zeitdauer ist, für die der Hauptschalt kreis zur Zuführung des Stroms geschlossen ist, T_AUS die Zeitpause ist, für die die Zuführung des Stroms unterbrochen ist, Ip der Spitzenstrom und T_OFFEN die durchschnittliche Nichtladezeit ist. Andererseits ist der Durchschnittsstrom ′ während einer abnormalen elektrischen Entladung:

Daher beträgt die Stromsteigerungsrate /′ während einer abnormalen Entladung:

Im allgemeinen sollte bei einem elektrischen Entladungsbearbeitungsvorgang die Differenz zwischen (T_AUS +T_EIN) und (T_OFFEN) groß sein, (T_OFFEN) sollte das Zwei- bis Dreifache von (T_OFFEN + T_EIN) oder mehr betragen, und daher ist der Strom ′ während einer ab normalen Entladung das Zwei- bis Dreifache des Stroms oder mehr. Da jedoch der Strom, der in der Draht elektrode fließen kann, begrenzt ist, kann die Draht elektrode während einer abnormalen Entladung zerstört werden.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß die zweite Gruppe von Systemen den Nachteil, der der ersten Gruppe Systeme anhaftet, behebt; sie hat jedoch den Nachteil, daß die Drahtelektrode zerstört wird, wenn ein abnormaler Zustand - z. B. wenn bei einer elektrischen Entladungsmaschine ein gerader Bearbeitungsvorgang in einen Eckenbearbeitungsvorgang umgeschaltet wird (wobei in diesem Fall der Draht sehr häufig zerstört wird) oder wenn die Arbeitsweise des Zwischenelektrodenspannungs-Servomechanismus nicht geeignet ist, oder wenn der Zwischenelektrodenservo nicht schnell aufgrund der großen Vibration der Drahtelektrode arbeitet - auftritt.

Aus DE 19 34 140 C2 ist eine Vorrichtung zur Elektroentladungsbearbeitung bekannt, bei welcher ein Bearbeitungsspalt einerseits mit einer Bearbeitungsstromquelle und andererseits mit einer Hilfs- oder Zünd-Spannungsquelle verbunden ist. Die Zünd-Spannungsquelle vermag eine hohe Spannung zu erzeugen, hat jedoch eine niedrige Stromkapazität, so daß mit der Hilfsquelle allein keine Bearbeitungsentladung aufrecht erhalten werden kann. Die Hilfsquelle dient einerseits dazu, die Funkenentladung im Spalt zu zünden und auch dazu, die Spaltbedingungen zu erforschen und Schaltzeiten für beteiligte elektrische Elemente (z. B. Transistoren) zu bestimmen. Die Dauer einer Entladung wird in Abhängigkeit von den Spaltbedingungen angepaßt gesteuert.

Aus DE-OS 23 62 251 ist ein Verfahren zur Elektroerosionsbearbeitung bekannt, bei welchem ein Arbeitsspalt zwischen einem Werkstück und einer Elektrode mit intermittierenden Spannungsimpulsen beaufschlagt wird. Die Zeitdauer, während der eine Entladung stattfindet, wird entsprechend der Zeitdauer zwischen dem Beginn der Beaufschlagung des Arbeitsspaltes mit einem Spannungspuls und dem Beginn einer Entladung geändert. Speziell wird die Entladungsdauer erhöht, falls die Zeitdauer zwischen dem Beginn der Beaufschlagung mit einem Spannungspuls und dem Beginn der Entladung unterhalb eines bestimmten Grenzwertes liegt, und die Entladungsdauer wird nicht erhöht, falls die Zeitdauer zwischen dem Beginn der Beaufschlagung mit einem Spannungsimpuls und dem Beginn der Entladung oberhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegt. Insgesamt wird die Zeitdauer, während der eine Entladung stattfindet, in Abhängigkeit von der Zeitdauer während der eine Spannung anliegt aber keine Entladung stattfindet, und in Abhängigkeit vom Zustand am Arbeitsspalt, geregelt. Somit kann sich die Entladungsdauer während der Bearbeitung ändern.

Aus US 3,509,305 ist es bekannt, daß es vorteilhaft ist, einen Elektroerosionsprozeß mit zwei Quellen durchzuführen, wobei eine erste Quelle eine hohe Spannung und niedrigen Strom liefert, um den Bearbeitungsspalt zu ionisieren, und eine zweite Quelle mit niedriger Spannung und hoher Stromkapazität dann den Bearbeitungsstrom liefert. Bei dem beschriebenen Bearbeitungsverfahren wird der Ionisationszustand des Bearbeitungsspaltes erfaßt und der Bearbeitungsstrom wird abgeschaltet, wenn die Bearbeitungsspaltspannung unter einen vorbestimmten, niedrigen Pegel fällt. Somit wird die Entladungsdauer in Abhängigkeit von der Spaltspannung bestimmt.

Aus DE-AS 21 26 439 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Elektroerosionsbearbeitung mit Spannungsimpulsen veränderlicher Breite bekannt. Hierbei wird der Beginn jeder Entladung erfaßt und danach die Dauer jeder Entladung gesteuert, wobei die Zeitspanne zwischen dem Beginn eines Spannungsimpulses und dem Beginn der Entladung gemessen wird, und die Dauer der elektrischen Entladung mit wachsender Zeitspanne zwischen dem Beginn des Spannungsimpulses und dem Beginn der Entladung verlängert wird, solange diese Zeitspanne unterhalb eines vorbestimmten Grenzwerte s liegt und sie andererseits auf einem bestimmten, vom Grenzwert der Zeitspanne abhängigen Wert gehalten wird, solange diese Zeitspanne über dem vorbestimmten Grenzwert liegt. Somit wird also in einem Fall die Dauer der elektrischen Entladung angepaßt an die variable Zeitspanne zwischen Beginn des Spannungsimpulses und Beginn der Entladung, während die Entladungsdauer sonst auf einem konstanten Wert gehalten wird.

Die oben genannten Druckschriften beschreiben somit Mechanismen zur Steuerung einer Entladungsdauer, so daß eine Zerstörung der Elektrode bei einem abnormalen Entladungszustand verhindert werden kann. Sie haben jedoch den Nachteil, daß die Entladungsdauer teilweise direkt vom Bearbeitungsspaltzustand abhängt, was einer stabilen Steuerung entgegenwirken kann.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit Hilfe einer Funkenerosionsmaschine und eine zugehörige Funkenerosionsvorrichtung zu schaffen, bei welchen eine Zerstörung der Elektrode bei einem abnormalen Zustand verhindert werden kann, ohne daß die Entladungsdauer vom Bearbeitungsspaltzustand direkt abhängig ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Fig. 1 ist ein Schaltbild zur Darstellung einer üblichen Drahtschneid-elektrischen Entladungsmaschine.

Fig. 2 ist ein Signalformdiagramm zur Darstellung der Signalformen der Zwischenelektrodenspannung und des Stroms der konventionellen Maschine der Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Signalformdiagramm zur Darstellung der Signalformen der Zwischenelektrodenspannung und des Stroms einer anderen konventionellen Drahtschneid-elektrischen Ent ladungsmaschine.

Fig. 4 ist ein Schaltbild zur Dar stellung der Anordnung der elektrischen Entladungsmaschine gemäß dieser Erfindung.

Fig. 5 ist ein Schaltbild zur Darstellung eines konkreten Bei spiels eines Schaltkreises zur Ausbildung eines Steuer signals in der Maschine in Fig. 4.

Fig. 6 ist ein Signalformdiagramm zur Darstellung der Signalformen der Signale an verschiedenen Schaltkreispunkten in der Schaltung der Fig. 5.

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung zur Wiedergabe der Ergebnisse der elek trischen Entladungsbearbeitungsvorgänge mit der Maschine gemäß der Erfindung.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 4 ist ein Schaltbild zur Darstellung eines Beispiels einer elektrischen Entladungsmaschine gemäß der Erfindung. Ein Hauptschaltkreis 24 und ein Hilfsschaltkreis 26 sind parallel zwischen einer Drahtelektrode 10 und einer Werkstückelektrode 12 verbunden. Der Hauptschaltkreis 24 ist eine Reihenschaltung aus einer Gleich stromquelle V₂ und einem Parallelschaltkreis, wobei der Parallelschaltkreis aus einer Reihenschaltung eines Widerstandes R₂ und eines Schalt elements Tr₂, wie z. B. eines Transistors, besteht, einer Serien schaltung eines Widerstandes R₃ und eines Schaltelements Tr₃, wie z. B. ein Transistor usw. bis zu einer Reihenschal tung eines Widerstandes R_n und eines Schaltelements Tr_n, wie z. B. ein Transistor. Der Hilfsschaltkreis 26 ist eine Reihenschaltung einer Gleichstromquelle V₁, eines Widerstandes R₁ und eines Schaltelements Tr₁, wie z. B. ein Transistor. In der elektrischen Entladungsmaschine ist der Wert des Widerstands R₁ so ausgebildet, daß der Hilfsschaltkreis 26 so einen Strom liefert, daß der Spitzenstromwert um einen entladungserhaltenden Strom wert oder höher liegt. Die Schaltelemente Tr₂ bis Tr_n und Tr₁ im Hauptschaltkreis 24 und der Hilfsschaltkreis 26 werden mittels eines Ausgangs eines Schaltkreises 28 zur Ausbildung eines Steuersignals ein- und ausgeschaltet.

Ein Beispiel des Schaltkreises 28 zur Ausbildung des Steuersignals wird in Fig. 5 gezeigt. Eine Zwischenelek trodenspannung V wird einem Eingangsanschluß 30 zuge führt und wird weiter an Vergleichsschaltkreise 32 und 34 angelegt, an denen Vergleichsspannungen V_ref1 und V_ref2 anliegen. Die Bezugsspannung V_ref1 ist höher als das Bogenpotential während der Entladung und geringer als die Versorgungsspannung V₁, während die Bezugsspannung V_ref2 kleiner als das Bogenpotential während der Entla dung und höher als das Nullpotential eingestellt ist.

Das heißt, der Vergleichsschaltkreis 32 dient zur Erfassung der Entladung zwischen den Elektroden, während der Vergleichsschaltkreis 34 zur Erfassung eines Kurzschlusses zwischen den Elektroden dient. Somit bilden die Ver gleichsschaltkreise 32 und 34 einen Detektorschaltkreis zur Erfassung des Stattfindens der Entladung oder eines Kurzschlusses zwischen den Elektroden.

Der Vergleichsausgang B des Vergleichsschaltkreises 32 wird durch eine NICHT-Verknüpfungsschaltung 33 zu einem Eingangsanschluß eines UND-Gliedes 36 geführt, zu dessen anderem Eingangsanschluß ein Taktimpuls D von 1 bis 5 MHz von einer Taktimpulsgeneratorschaltung 38 anliegt. Die Taktimpulsgeneratorschaltung 38 beginnt die Schwingung zur Ausgabe des Taktimpulses D in Abhängigkeit eines Signals L′ (wird weiter unten beschrieben) und unter bricht die Schwingung in Abhängigkeit von einem Signal P.

Das Ausgangssignal E des UND-Schaltkreises 36 wird einer UND-Verknüpfungsschaltung 40 zugeführt, der ein Erkennungs ausgangssignal als "ein FF Schaltkreis 80", wenn anbring bar (wird weiter unten beschrieben). Das Signal E wird weiter einer UND-Verknüpfungsschaltung 42 zugeführt, zu der ein negatives Erkennungsausgangssignal mittels der FF Schaltung 80 zugeführt wird.

Das Ausgangssignal der UND-Verknüpfungsschaltung 42 wird einem Eingangsanschluß einer UND-Verknüpfungs schaltung 44 zugeführt, zu deren anderem Eingangsan schluß das Vergleichsausgangssignal C des oben beschrie benen Vergleichsschaltkreises 34 zugeführt wird. Das Ausgangssignal der UND-Verknüpfungsschaltung 42 wird weiter einem Eingangsanschluß einer UND-Verknüpfungs schaltung 48 zugeführt, an deren anderem Eingangsan schluß das Vergleichsausgangssignal C durch eine NICHT-Verknüpfungsschaltung 46 zugeführt wird.

Die Ausgangssignale G, H und I der UND-Verknüpfungs schaltungen 40, 44 und 48 werden durch entsprechende monostabile Schaltungen 50, 52 und 54 einem NAND-Glied 56 zugeführt. Das Ausgangssignal P des NAND-Gliedes 56 wird einer Treiberschaltung 58 für den Hauptschalt kreis 24 zugeführt und wird weiter als Unterbrechungs signal dem oben beschriebenen Taktimpulsgenerator 38 zugeführt. In den monostabilen Schaltungen 50, 52 und 54 werden die Impulsbreiten T₁, T₂ und T₃ durch veränderbare Widerstände R_v1, R_v2 und R_v3 eingestellt, so daß die Breite eines zwischen den Elektroden des Hauptschalt kreises 24 fließenden Stroms durch den Ausgang der Treiberschaltung 58 gesteuert wird und der Bearbeitungs strom entsprechend den Zwischenelektrodenbedingungen fließt.

Das heißt, die UND-Verknüpfungsschaltungen 40, 42, 44 und 48, die monostabilen Schaltungen 50, 52 und 54 und das NAND-Glied 56 und die Treiberschaltung 58 bilden die Einrichtung zum Treiben des Hauptschaltkreises 24 entsprechend den Zwischenelektrodenbedingungen.

Andererseits werden die Ausgangssignale G, H und I der UND-Verknüpfungsschaltungen 40, 44 und 48 einem NOR-Glied 60 zugeführt, das ein Ausgangssignal J entsprechend dem Zeitpunkt des Öffnens des Hilfsschaltkreises 26 liefert. Das Ausgangssignal J wird einer monostabilen Schaltung 62 zugeführt, in der die Unterbrechungsperiode T_AUS mittels eines veränderbaren Widerstandes V_R4 ein gestellt wird. Das Ausgangssignal K der monostabilen Schaltung 62 wird durch ein NICHT-Glied 64 einer mono stabilen Schaltung 66 zugeführt, die einen Unterbrechungs beendigungsimpuls L ausgibt.

Das Ausgangssignal L der monostabilen Schaltung 66 wird einem Verzögerungsschaltkreis 68, der eine Verzö gerungszeit aufweist, die eine sehr kurze Zeit ΔT ist, zugeführt. Das Verzögerungsausgangssignal L′ wird als Startsignal der Taktimpulsgeneratorschaltung 38 zuge führt. Das Ausgangssignal L wird dem Einstelleingangs anschluß einer Flip-Flop-Schaltung 70 (im folgenden als "eine FF Schaltung 70" bezeichnet, wenn angewendet) der das Ausgangssignal J der monostabilen Schaltung 66 zugeführt wird. Das Erkennungsausgangssignal O der FF Schaltung 70 wird einer Treiberschaltung 72 für den Hilfsschaltkreis 72 zugeführt, um das Schaltelement Tr₁ an- und abzuschalten.

Das heißt, die NOR-Verknüpfungsschaltung 60, die FF Schal tung 70 und die Treiberschaltung 72 bilden die Ein richtung für die fortdauernde Initialspannung zum fortdauernden Zuführen einer Initialspannung über die Elektroden, mit Hilfe des Hilfsschaltkreises 26, und die NOR-Verknüpfungsschaltung 60, die FF Schaltung 70, die Treiberschaltung 72 und die monostabilen Schaltungen 62 und 66 bilden die Einrichtung zum Aufbringen der Initialspannung.

Das Ausgangssignal L der monostabilen Schaltung 76 wird weiter einer monostabilen Schaltung 74 zugeführt, die ein Ausgangssignal M schafft, das eine Entladungsüber wachungseinstellzeit T_S darstellt. Das Ausgangssignal M wird durch eine NICHT-Verknüpfungsschaltung 76 und eine monostabile Schaltung 78 zu dem Einstelleingangs anschluß der FF Schaltung 80 zugeführt, an dessen Wiedereinstelleingangsanschluß das Ausgangssignal L der monostabilen Schaltung 66 anliegt.

Auf diese Weise bildet die monostabile Schaltung 74 eine Entscheidungszeiteinstellschaltung zur Einstellung einer Zeit, die geeignet ist, um zu entscheiden, ob die Ent ladung zwischen den Elektroden normal oder nicht normal ist.

Das Erkennungsausgangssignal F und das negative Er kennungsausgangssignal der FF Schaltung 80 werden den UND-Verknüpfungsschaltungen 40 bzw. 42 zugeführt.

Das eine Beispiel des Steuersignal-bildenden Schaltkreises 28 ist wie oben beschrieben ausgelegt. Die Arbeitsweise des Schaltkreises 28 wird unter Bezugnahme auf ein Wellenformdiagramm in Fig. 6 beschrieben.

Es wird angenommen, daß beim Zeitpunkt t₁ die Unter brechungsdauer T_AUS der Zwischenelektrodenentladungs spannungsaufbringung beendet ist, das Ausgangssignal K der monostabilen Schaltung 62 auf ein hohes Niveau angehoben ist und das Ausgangssignal L der monostabilen Schaltung 66 für einen Moment auf ein niedriges Niveau eingestellt ist, wodurch die FF Schaltung 70 gesetzt wird, während die FF Schaltung 80 zurückgesetzt wird, das Schaltelement Tr₁ des Hilfsschaltkreises 26 mittels der Treiberschaltung 72 eingeschaltet wird, und die Spannung V, die hoch genug ist, um die Entladung zwischen den Elektroden, die die Drahtelektrode 10 und das Werk stück 12 sind, zu starten, angelegt wird. Unter dieser Bedingung liefert die Verzögerungsschaltung 68 kein Startsignal L′ zur Taktimpulsgeneratorschaltung 38, und entsprechend wird kein Ausgangssignal D erzeugt. Unter der Bedingung, daß keine Entladung und kein Kurz schluß zwischen den Elektroden auftritt, wird daher die angelegte Spannung V auf einem hohen Potential ge halten, die Ausgangssignale B und C der Vergleichsschal tungen 32 und 34 von einem niedrigen Niveau auf ein hohes Niveau angehoben, das Ausgangssignal E der UND-Verknüpfungsschaltung 36 auf einem niedrigen Niveau gehalten, und die Ausgänge G, H und I der UND-Verknüpfungs schaltungen 40, 44 und 48 bei einem niedrigen Niveau ge halten. Entsprechend wird der Ausgang der NOR-Verknüpfungs schaltung 60 bei einem hohen Niveau gehalten. Die mono stabile Schaltung 62 befindet sich im rückgestellten Zustand, der Ausgang der monostabilen Schaltung 62 ist auf einem hohen Niveau. Das Ausgangssignal L der mono stabilen Schaltung 66 wird ebenfalls bei einem hohen Niveau gehalten. Die FF Schaltung 70 befindet sich im gesetzten Zustand, während die FF Schaltung 80 sich im rückgesetzten Zustand befindet. Auf diese Weise wird die Aufbringung der Spannung mittels des Hilfsschaltkrei ses 26 fortgeführt. Beim Zeitpunkt t₂, der eine sehr kurze Zeit Δt nach dem Zeitpunkt t₁ liegt, erzeugt die Verzögerungsschaltung 68 das Verzögerungssignal L′. Das Verzögerungssignal L′ wird als Startsignal dem Taktimpuls D zugeführt. Das Ausgangssignal E der UND-Verknüpfungsschaltung 36 wird jedoch bei einem niedrigen Niveau gehalten.

Beim Zeitpunkt t₃, der um die eingestellte Zeit T_S nach dem Zeitpunkt t₁ liegt, wird das Ausgangssignal M der monostabilen Schaltung 74 auf ein hohes Niveau angehoben. Die monostabile Schaltung 78 liefert daher das Signal N, das für einen Moment auf einem niedrigen Niveau ist, so daß die FF Schaltung 80 gesetzt wird. Bei diesem Zeitpunkt befindet sich das Ausgangssignal E der UND-Verknüpfungsschaltung 36 auf einem niedrigen Niveau. Die Ausgangssignale G, H und I der UND-Verknüp fungsschaltungen 40, 44 und 48 werden bei einem niedri gen Niveau gehalten, und die Aufbringung der Spannung mittels des Hilfsschaltkreises 26 dauert an.

Darauf findet beim Zeitpunkt t₄ zwischen den Elektroden die Entladung statt, und die Zwischenelektrodenspannung V nimmt ab. Hierdurch wird das Ausgangssignal des Ver gleichsschaltkreises 32 auf ein niedriges Niveau einge stellt, und das Signal mit hohem Niveau wird der UND-Verknüpfungsschaltung 36 zugeführt. Hierdurch gibt letztere 36 das Signal E hohen Niveaus aus. Entsprechend werden das Ausgangssignal G der UND-Verknüpfungsschaltung 40 auf ein hohes Niveau angehoben und als das normale Entladungssignal der monostabilen Schaltung 50 zugeführt, die den Ausgang G′ erzeugt, der sich für die Zeitdauer T₁ auf einem hohen Niveau befindet. Der Ausgang G′ wird dem NAND-Glied 56 zugeführt, das das Steuersignal P liefert. Hierdurch wird der Hauptschaltkreis 24 mittels der Treiberschaltung 58 angetrieben, so daß der Bearbei tungsstrom entsprechend der normalen Entladung zwischen die Elektroden zugeführt wird, und gleichzeitig wird die Schaffung des Taktimpulses D von der Taktimpulsgenerator schaltung 38 unterbrochen.

Da das Ausgangssignal G der UND-Verknüpfungsschaltung 40 auf ein hohes Niveau angehoben wird, wird das Ausgangssignal J der NOR-Verknüpfungsschaltung 60 auf ein niedriges Niveau eingestellt. Als Ergebnis wird das Schaltelement Tr₁ des Hilfsschaltkreises 26 ab geschaltet, während die monostabile Schaltung 62 ein gestellt wird, und der Ausgang davon wird für die Unterbrechungsperiode T_AUS bei einem niedrigen Niveau gehalten.

Darauf wird beim Zeitpunkt t₅, der in der Dauer der Zeit T₁ auftritt, das Ausgangssignal G′ der monostabilen Schaltung 50 wiederum auf ein hohes Niveau angehoben und das Ausgangssignal P des NAND-Gliedes 56 wird wiederum auf ein niedriges Niveau eingestellt. Hierdurch werden die Schaltelemente im Hauptschaltkreis 24 abgeschaltet, so daß die Aufbringung der Spannung über die Elektroden aufgehoben ist.

Beim Zeitpunkt t₆, der in der Unterbrechungsdauer T_AUS nach dem Zeitpunkt t₄ liegt, wird das Ausgangssignal K der monostabilen Schaltung 62 wieder auf ein hohes Niveau angehoben, und das Signal L der monostabilen Schaltung 66 für einen Moment auf ein niedriges Niveau eingestellt. Entsprechend wird, ähnlich wie im oben beschriebenen Fall, die FF Schaltung 70 so eingestellt, daß die Spannung an den Elektroden mittels des Hilfsschaltkreises 26 anliegt, während die FF Schaltung 80 zurückgestellt und die monostabile Schaltung 74 eingestellt wird.

Wenn unter dieser Bedingung zwischen den Elektroden eine Entladung stattfindet, ist die Zwischenelektroden spannung V auf einem niedrigen Potential, das Ausgangs signal 3 des Vergleichsschaltkreises 32 auf einem nied rigen Niveau, und das Ausgangssignal C des Vergleichs schaltkreises 34 wird auf ein hohes Niveau angehoben. Zu diesem Zeitpunkt, der eine kurze Zeit ΔT nach dem Zeitpunkt t₆ liegt, liefert die Taktimpulsgeneratorschal tung 38 in Abhängigkeit von dem Startsignal L′ vom Verzögerungsschaltkreis 68 das Ausgangssignal D, wo durch der Ausgang E der UND-Verknüpfungsschaltung 36 auf ein hohes Niveau angehoben, und die FF Schaltung 80 zurückgestellt wird, und die UND-Verknüpfungsschaltung 44 liefert ein Signal H hohen Niveaus, das der Tatsache entspricht, daß die Entladung innerhalb der eingestellten Zeit T_S liegt. Entsprechend liefert, ähnlich wie im oben beschriebenen Fall, anstelle des Hilfsschaltkreises 26 der Hauptschaltkreis 24 einen Bearbeitungsstrom zwischen die Elektroden für eine Zeitdauer entsprechend der "ein"-Zeit T₂ der monostabilen Schaltung 52.

Zum Zeitpunkt t₈, der um die Unterbrechungszeit T_AUS nach dem Zeitpunkt t₇ liegt, wird die FF Schaltung 70 wieder eingestellt, so daß der Hilfsschaltkreis 26 die Spannung an die Elektroden anlegt. Wenn ein Kurzschluß zwischen den Elektroden zu diesem Zeitpunkt auftritt, ist die Zwischenspannung V Null und entsprechend werden die Ausgangssignale B und C der Vergleichsschaltungen 32 und 34 bei einem niedrigen Niveau gehalten. Die FF Schaltung 80 befindet sich im rückgestellten Zustand, der Taktimpuls D, der beim Zeitpunkt t₉ geliefert wird, der um die Zeit ΔT nach dem Zeitpunkt t₈ liegt, wird durch die UND-Verknüpfungsschaltungen 36 und 42 zu der UND-Verknüpfungsschaltung 48 zugeführt, die ein Signal I hohen Niveaus schafft, das dem Kurzschlußzustand ent spricht. Entsprechend liefert, ähnlich wie im oben beschriebenen Fall, anstelle des Hilfsschaltkreises 26 der Hauptschaltkreis 24 den Bearbeitungsstrom zwischen den Elektroden für eine Zeitdauer entsprechend der "ein"-Zeit T₃ der monostabilen Schaltung 54.

Beim Zeitpunkt t₁₀, der nach der Unterbrechungszeit T_AUS nach dem Zeitpunkt t₉ liegt, wird die Spannung an die Elektroden mittels des Hilfsschaltkreises 26 angelegt, und die oben beschriebenen Abläufe werden darauffolgend durchgeführt, je nachdem, ob die Entladung infolge der Anbringung der Spannung normal oder nicht normal ist und je nachdem ob zwischen den Elektroden ein Kurz schluß auftritt oder nicht.

Bevorzugt wird, daß die eingestellte Entscheidungszeit T_s, die mittels der monostabilen Schaltung 74 eingestellt ist, 1 bis 4 µs beträgt, wie unten beschrieben ist.

In Fig. 7 sind Beziehungen zwischen den eingestellten Zeiten T_S und den Bearbeitungsgeschwindigkeiten im Bearbeitungsvorgang mit T₂ = T₃ und T₁ = 5 T₂, wobei T₁, T₂ und T₃ die "ein"-Zeiten der monostabilen Schal tungen 50, 52 bzw. 54 sind, in Bezug auf einen geraden Linienbearbeitungsvorgang und einen Musterbearbeitungs vorgang einschließlich eines Eckenbearbeitungsvorgangs, gezeigt. Man sieht aus Fig. 7, daß, wenn die Zeit T_S relativ lang wird, die Häufigkeit der Zerstörung des Drahtes vermindert und Differenzen zwischen der geraden Linienbearbeitung und der Musterbearbeitung vermindert, jedoch die Maschinengeschwindigkeit aufgrund des Auftre tens von Kurzschluß vermindert wird. Zufriedenstellende Bearbeitungsergebnisse werden mit eingestellten Zeiten T_S von 1 bis 4 µs erreicht. Es hat sich praktisch heraus gestellt, daß in diesem Fall die Bearbeitungsgeschwindig keit hoch ist, der Draht kaum zerstört wird und die Be arbeitungsgeschwindigkeit bei einer gegebenen Oberflächen rauhigkeit hoch sein kann. Weiter wurde mit einer ein gestellten Zeit T_S von 2 µs bestätigt, daß die maximale Musterbearbeitungsgeschwindigkeit 1,5 bis 2 mal so hoch wie die von einer gewöhnlichen Maschine ist.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird die "ein"-Zeit des Schaltkreises zur Steuerung des Maschinen stroms, der während einer nicht normalen Entladung oder einer normalen Entladung zugeführt wird, geändert. Der Stromspitzenwert kann jedoch verändert werden, so daß während der abnormalen Entladung der Stromspitzen wert vermindert wird.

Zusätzlich kann der Spitzenstrom des Hilfsschaltkreises gesteigert werden, so daß während einer nicht normalen Entladung der Hilfsschaltkreis Strom für eine vorbestimmte Zeitdauer liefert.

Weiter ist verständlich, daß das technische Konzept der Erfindung nicht nur auf die oben beschriebene Draht schneid-elektrische Entladungsmaschine, sondern all gemein für elektrische Entladungsmaschinen anwendbar ist.

Aus der obigen Beschreibung ist offensichtlich, daß die elektrische Entladungsmaschine einen Hauptschaltkreis zur Lieferung des hohen Spitzenwertes des Stroms zwischen den Elektroden, und der Hilfsschaltkreis zur Lieferung des Stroms mit einem niedrigen Spitzenwert vorgesehen ist. Normalerweise liefert der Hilfsschaltkreis die Spannung für die Elektrode. Wenn keine Entladung zwischen den Elektroden auftritt, bevor die eingestellte Entschei dungszeit von 1 bis 4 µs nach dem Anlegen der Spannung verstrichen ist, liefert der Hilfsschaltkreis die Spannung zu den Elektroden, bis die Entladung zwischen den Elektroden auftritt. Nach dem Beginn der Entladung liefert der Hauptschaltkreis den normalen Bearbeitungs strom entsprechend der gewünschten Oberflächenrauhigkeit. Wenn eine Entladung oder ein Kurzschluß zwischen den Elektroden auftritt, bevor die eingestellte Entscheidungs zeit verstrichen ist, fließt ein geringerer Strom als der normale Bearbeitungsstrom mittels des Hauptschalt kreises oder des Hilfsschaltkreises, wodurch die Bear beitungsgeschwindigkeit gesteigert, und die Bearbeitungs geschwindigkeit für eine gegebene Oberflächenrauhigkeit gesteigert und die Bearbeitungsstabilität verbessert wird.

Claims

1. Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit Hilfe einer Funkenerosionsmaschine, bei der intermittierend eine elektrische Entladung zwischen dem Werkstück und einer Elektrode der Funkenerosionsmaschine bewirkt wird und die einen Hauptschaltkreis (24) und einen Hilfsschaltkreis (26) aufweist, mit den folgenden Schritten:

a) Anlegen einer Hilfsspannung (V₁) des Hilfsschaltkreises (26) an den Spalt zwischen Elektrode (10) und Werkstück (12), und
b) wenn keine Entladung und kein Kurzschluß zwischen Elektrode (10) und Werkstück (12) innerhalb einer voreingestellten Zeitspanne (T_S) nach dem Anlegen der Hilfsspannung (V₁) auftritt,
- b1) Fortsetzen des Anlegens der Hilfsspannung (V₁) an den Spalt zwischen Elektrode (10) und Werkstück (12) bis eine Entladung auftritt, und
wenn eine Entladung zwischen Elektrode (10) und Werkstück (12) auftritt,
- b2) Zuführen eines Bearbeitungsstromes von dem Hauptschaltkreis (24) über eine erste voreingestellte Entladungszeitspanne (T₁) hinweg zum Spalt zwischen Elektrode (10) und Werkstück (12),
oder,
c) wenn eine Entladung oder ein Kurzschluß innerhalb der voreingestellten Zeitspanne (T_S) auftritt,
- c1) Zuführen eines Bearbeitungsstromes von entweder dem Hauptschaltkreis (24) oder dem Hilfsschaltkreis (26) über eine zweite voreingestellte Entladungszeitspanne (T₂, T₃) hinweg zum Spalt zwischen Elektrode (10) und Werkstück (12).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststellung einer Entladung oder eines Kurzschlusses innerhalb der voreingestellten Zeitspanne (T_S) die angelegte Hilfsspannung (V₁) während einer vorgegebenen kurzen Zeit (ΔT) gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene kurze Zeit (ΔT) durch eine Taktschaltung (38) geliefert wird.

4. Elektrische Funkenerosionsmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit

a) einem Hauptschaltkreis (24) zur Lieferung eines normalen Stroms an einen Spalt zwischen einer Elektrode (10) und einem Werkstück (12),
b) einem Hilfsschaltkreis (26) zur Lieferung eines demgegenüber geringeren Stromes an den Spalt zwischen Elektrode (10) und Werkstück (12), um zur Bearbeitung des Werkstücks eine intermittierende elektrische Entladung im Spalt zu bewirken,
c) einer Steuerschaltung (28) zur Steuerung des Hauptschaltkreises (24) und des Hilfsschaltkreises (26),
d) einer Hilfsspannung-Anlegeschaltung (60, 62, 66, 70, 72), durch die eine Hilfsspannung (V₁) an den Spalt zwischen Elektrode und Werkstück mit Hilfe des Hilfsschaltkreises (26) anlegbar ist,
e) einer Zeitspannen-Einstellschaltung (74), durch die eine Zeitspanne (T_S) eingestellt wird, welche lang genug ist um festzustellen, ob eine Entladung im Spalt normal oder unnormal ist,
f) einer Detektorschaltung (32, 34) zur Feststellung des Auftretens einer Entladung oder eines Kurzschlusses im Spalt,
g) einer Hilfsspannung-Halteschaltung (38, 60, 70, 72, 74, 80), mittels der die durch den Hilfsschaltkreis (26) an den Spalt angelegte Hilfsspannung (V₁) solange gehalten wird, bis die Detektorschaltung (32, 34) eine Entladung feststellt (t₄), wenn die Entladung durch die Detektorschaltung (32, 34) nach der durch die Zeitspannen-Einstellschaltung (74) gebildeten Zeitspanne (T_S) festgestellt wird,
h) einer Treibereinrichtung (50, 58) zum Treiben des Hauptschaltkreises (24), um einen Strom im Spalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück über eine erste voreingestellte Entladungszeitspanne (T₁) zu liefern, wenn die Detektoreinrichtung (32, 34) feststellt, daß die Entladung nach dem Wirksamwerden der Hilfsspannungs-Halteschaltung (38, 60, 70, 72, 74, 80) gemäß Merkmal g) auftritt, und
i) einer Treibereinrichtung (52, 54, 58) zum Treiben des Hauptschaltkreises (24) oder des Hilfsschaltkreises (26), um nach dem Feststellen einer Entladung oder eines Kurzschlusses durch die Detektorschaltung (32, 34) innerhalb der durch die Zeitspannen-Einstellschaltung (74) eingestellten Zeitspanne (T_S) einen Strom über eine zweite voreingestellte Entladungszeitspanne (T₂, T₃) dem Spalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück zuzuführen.

5. Elektrische Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels der Zeit spannen-Einstellschaltung (74) eingestellte Zeit (T_S) 1 bis 4 µs beträgt.

6. Elektrische Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels der Zeit spannen-Einstellschaltung (74) eingestellte Zeit (T_S) 2 µs beträgt.

7. Elektrische Funkenerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (10) eine Drahtelektrode ist.

8. Elektrische Funkenerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (32, 34) eine Erfassungsschaltung zur Erfassung der Zwischenelektrodenspannung (A), eine Spannungseinstellschaltung zur Einstellung einer ersten Spannung (V_ref1), die größer als die Bogenspannung während der Entladung und niedriger als die Hilfsspannung (V₁) ist, eine zweite Spannungseinstellschaltung zur Einstellung einer zweiten Spannung (V_ref2), die niedriger als die Bogenspannung während der Entladung und höher als das Nullpotential ist, eine Vergleichsschaltung (32) zum Vergleichen der mittels der Detektorschaltung erfaßten Zwischenelektrodenspannung (A) mit der ersten Spannung (V_ref1), um eine Entladung festzustellen, und eine Vergleichsschaltung (34) zum Vergleichen der Zwischenelektrodenspannung mit der zweiten Spannung (V_ref2) aufweist, um einen Kurzschluß festzustellen.

9. Elektrische Funkenerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschaltkreis (24) parallel geschaltete Reihenschaltungen enthält, die jeweils einen Widerstand (R₂, R₃, . . . R_n) und ein steuerbares Schaltelement (Tr₂, Tr₃, . . ., Tr_n) umfassen, wobei die parallel geschalteten Reihenschaltungen in Reihe mit einer Gleichstromquelle (V₂) liegen und eine Spannung an den Spalt zwischen Elektrode (10) und Werkstück (12) mittels Bedienen des Schalterelementes des Hauptschaltkreises (24) angelegt wird.

10. Elektrische Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Schaltelemente (Tr₂, Tr₃, . . ., Tr_n) Transistoren sind.

11. Elektrische Funkenerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschaltkreis (26) eine Reihenschaltung aus einem Widerstand (R₁), einem steuerbaren Schaltelement (Tr₁) und einer Gleichstromquelle (V₁) aufweist und daß die Spannung (V) an den Spalt zwischen Elektrode (10) und Werkstück (12) beim Durchsteuern des steuerbaren Schaltelements (Tr₁) im Hilfsschaltkreis angelegt wird.

12. Elektrische Funkenerosionsmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschaltkreis (24) jeweils nach dem Sperren des Hilfsschaltkreises (26) durchgesteuert wird.