DE3416249A1

DE3416249A1 - Einrichtung zum bearbeiten mittels einer entladung

Info

Publication number: DE3416249A1
Application number: DE19843416249
Authority: DE
Inventors: Tetsuroh Nagoya Aichi Itoh
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-05-02
Filing date: 1984-05-02
Publication date: 1984-11-08
Also published as: DE3416249C2; US4892989A; CH664314A5

Description

Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung und insbesondere eine solche Einrichtung, bei der eine Elektrode und ein als andere Elektrode dienendes Werkstück einander gegenüber angeordnet sind mit einer isolierenden Bearbeitungslösung dazwischen, und wobei eine elektrische Entladung zwischen den sich gegenüberstehenden Elektroden zum Bearbeiten des Werkstücks erzeugt wird.

Fig. 1 zeigt schematisch eine konventionelle Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung. Eine Elektrode 10 ist' einem Werkstück 14, das in einem Bearbeitungsbad 12 angeordnet ist und als andere Elektrode dient, gegenüber angeordnet, wobei eine isolierende Bearbeitungslösung 16 zwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück 14 vorgesehen ist. Eine Bearbeitungsstromversorgungseinheit 18 ist zwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück 14 angeordnet. Die Bearbeitungsstromversorgungseinrichtung 18 weist eine Gleichstromversorgung 18a, ein Schaltelement 18b zum Ein- und Abschalten eines Maschinenstroms, einen strombegrenzenden Widerstand 18c und einen Oszillator 18d zum Steuern des Schaltbetriebs des Schaltelements 18b auf. Die Bearbeitungsstromversorgungseinheit 18 dient so zum Liefern des intermittierenden Bearbeitungsstromes über einen Zwischenelektrodenspalt 20 zwischen der Elektrode 10 und dem Werkstück 14.

Der mit I bezeichnete Maschinenstrom wird ausgedrückt durcfi I = (E - Vg)/R, wobei E der Spannungswert der Gleichstromversorgung 18a, R der Widerstandswert des strombegrenzenden Widerstands 18c und Vg die Spannung über den Zwischenelektrodenspalt 20 ist. Der Zwischenelektroden-Spannungswert Vg

liegt im Bereich von 20 bis 30 V während einer Bogenentladung, ist 0 V beim Kurzschluß-Fall, ist E V, wenn keine Entladung stattfindet und ist 0 V, während das Schaltelement 18b abgeschaltet wird.
10

Der Zwischenelektrodenspalt 20 kann gesteuert werden durch Erfassen des Zwischenelektroden-Spannungswertes Vg und Mitteln des erfaßten Spannungswertes mit einer Glättungsschaltung 22. Insbesondere wenn der Zwischenelektrodenspalt breit ist, findet eine elektrische Entladung weniger leicht statt und die Durchschnittsspannung Vs ist hoch. Wenn der Zwischenelektrodenspalt eng ist, tendiert er dazu, kurzgeschlossen zu werden, oder er kann leicht einer elektrischen Entladung ausgesetzt werden, wodurch die Durchschnittsspannung Vs niedrig ist. Demzufolge kann die Elektrode 10 mit einem hydraulischen Servo-Mechanismus bestehend aus einer hydraulischen Pumpe 28 und e.inem hydraulischen Zylinder 30 so gesteuert werden, daß der Zwischenelektrodenspalt 20 im wesentlichen konstant gehalten wird durch Vergleichen des Durchschnitts-Spannungswertes Vs mit einem Referenzspannungswert Vr, Verstärken des Unterschiedes zwischen den Spannungen mit einem Verstärker 24 und Anlegen des verstärkten Signals an ein hydraulisches Servo-Ventil 26.

Beim Bestimmen, ob das Werkstück bei der Bearbeitungseinrichtung mittels einer Entladung nach dem Stand der Technik gut bearbeitet wird oder nicht, war es bisher üblich, den Durchschnittswert Vs der Zwischenelektrodenspannung Bg zu überwachen. Wenn die Durchschnittsspannung Vs niedrig ist, ist

die Zwischenelektrodenimpedanz niedrig, was zu einem Kurzschluß oder einer kontinuierlichen Bogenentladung führt. Wenn das auftritt, werden zwischen den Elektroden bearbeitete Chips oder Schlamm abgelagert. Wenn einmal eine anormale Bogenentladung, welche das Gefährlichste beim Bearbeiten mittels einer Entladung ist, auftritt, findet die Entladung statt zwischen dem Werkstück und einem Kohlenstoffkörper, der infolge der thermischen Zersetzung der Bearbeitungslösung entsteht, mit dem Ergebnis, daß die· Zwischenelektrodenimpedanz gesteigert wird. Deshalb war es unmöglich, einen schlechten Zustand des Zwischenelektrodenspaltes infolge einer anormalen Bogenentladung nur durch Überwachung des Durchschnittsspannungswertes Vs zu erfassen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung zu schaffen zum Unterscheiden einer normalen Entladung von einer anormalen Entladung durch Erfassen einer Zeitverteilung, nachdem eine Spannung über einen Zwischenelektrodenspalt angelegt wird und ehe eine Entladung über den Spalt erzeugt wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung zu schaffen zum Unterscheiden einer normalen Entladung von einer anormalen Entladung durch Erfassen einer Zeitverteilung, nachdem eine Spannung über einen Zwischenelektrodenspalt angelegt ist und ehe eine Entladung über den Spalt erzeugt wird und zum Reduzieren der Anstiegsrate oder des Gradienten der durch eine Stromversorgung angelegten Spannung pro Zeiteinheit zum Wiederherstellen des Zwischenelektrodenspaltes auf einen normalen Zustand zum Reduzieren der Leichtigkeit, mit der die Entladung stattfindet, und dabei zum Verhindern einer Entladungskonzentration und der Erzeugung einer anormalen Bogenentladung.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung zu schaffen zum Unterscheiden einer normalen Entladung von einer anormalen Entladung durch Erfassen einer Zeitverteilung, nachdem eine Spannung angelegt ist über einen Zwischenelektrodenspalt und ehe eine Entladung über den Spalt erzeugt wird und zum Reduzieren der durch eine Stromversorgung angelegten Spannung zum Reduzieren der Leichtigkeit, mit der die Entladung stattfindet, damit der Zwischenelektrodenspalt auf einen normalen Zustand wiederhergestellt wird, und zum Verhindern einer Entladungskonzentration und der Erzeugung einer anormalen Bogenentladung.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung zu schaffen zum Unterscheiden einer normalen Entladung von einer anormalen Entladung durch Erfassen einer Zeitverteilung, nachdem eine Spannung über einen Zwischenelektrodenspalt angelegt ist und ehe eine Entladung über den Spalt erzeugt ist und zum Steigern einer Aus-Zeit eines Schaltelements zum Sicherstellen einer Zeit zum Deionisieren des Zwischenelektrodenspaltes, damit der Zwischenelektrodenspalt wieder in einen normalen Zustand gebracht wird, um dadurch eine Entladungskonzentration und die Erzeugung einer anormalen Bogenentladung zu verhindern.

Eine weitere Aufgabe· der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung zu schaffen zum Unterscheiden einer normalen Entladung von einer anormalen Entladung durch Erfassen einer Zeitverteilung, nachdem eine Spannung über einen Zwischenelektrodenspalt angelegt ist und ehe eine Entladung über den Spalt erzeugt wird, und zum Variieren einer Referenzspannung beim Steuern des Zwischenelektrodenspalts, damit der Zwischenelektrodenspalt auf einen Normalzustand zurückgeführt wird, wodurch eine Entladungskonzentration und die Erzeugung einer anormalen Bogenentladung verhindert wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung zu schaffen zum Unterscheiden einer normalen Entladung von einer anormalen Entladung durch Erfassen einer Zeitverteilung, nachdem eine Spannung über einen Zwischenelektrodenspalt angelegt ist und ehe eine Entladung über den Spalt erzeugt wird und zum Einführen einer Bearbeitungslösung in den Zwischenelektrodenspalt in geeigneter Menge zum Sicherstellen einer optimalen Menge der zugeführten Bearbeitungslösung, um so den Zwischenelektrodenspalt wieder in einen normalen Zustand zurückzuführen, und dadurch eine Entladungskonzentration und die Erzeugung einer anormalen Bogenentladung zu verhindern.

15· Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung zu schaffen zum Unterscheiden einer normalen Entladung von einer anormalen Entladung durch Erfassen einer Zeitverteilung, nachdem eine Spannung über einen Zwischenelektrodenspalt angelegt ist, und ehe eine Entladung über den Spalt erzeugt wird und zum Steuern des Druckes einer zum Zwischenelektrodenspalt zugeführten Bearbeitungslösung, um durch Krafteinwirkung Schlamm und bearbeitete Chips, die in dem Spalt abgelagert sind, zu entfernen, damit der Zwischenelektrodenspalt in einen normalen Zustand zurückgeführt wird, und dadurch eine Entladungskonzentration und die Erzeugung einer anormalen Bogenentladung verhindert wird.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung.ist es, eine Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung zu schaffen zum Unterscheiden einer normalen Entladung von einer anormalen Entladung durch Erfassen einer Zeitverteilung, nachdem eine Spannung über einen Zwischenelektrodenspalt angelegt ist und ehe eine Entladung über den Spalt erzeugt

wird und zum Steuern der Empfindlichkeit einer Servoeinrichtung zum Erweitern und Verengen des Zwischenelektrodenspaltes mit hoher Geschwindigkeit, um mechanisch irgendwelche ungünstigen Bedingungen im Spalt zu entfernen, um den Zwischenelektrodenspalt in einen normalen Zustand zurückzuführen, wodurch eine Entladungskonzentration und die Erzeugung einer anormalen Bogenentladung verhindert wird.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung zu schaffen zum Unterscheiden einer normalen Entladung von einer anormalen Entladung durch Erfassen einer Zeitverteilung, nachdem eine Spannung über einen Zwischenelektrodenspalt angelegt ist, und ehe eine Entladung über den Spalt erzeugt ist und zum Erweitern und Verengen des Zwischenelektrodenspaltes unter Krafteinwirkung zum Erzeugen eines Lösungsflusses durch eine Pumpwirkung basierend auf der Veränderung des Zwischenelektrodenspaltes zum Wiederherstellen des Zwischenelektrodenspaltes in einen normalen Zustand, wodurch eine Entladungskonzentration und die Erzeugung einer anormalen Bogenentladung verhindert wird.

Diese Aufgaben v/erden gelöst durch eine Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Elektrode gegenüber einem als andere Elektrode dienenden Werkstück mit einer isolierenden Bearbeitungslösung dazwischen zum Bearbeiten des Werkstückes durch eine elektrische Entladung, die über einen Zwischenelektrodenspalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück erzeugt wird, wobei die Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung eine Detektoreinrichtung zum Erfassen einer Zeitenverteilung, nachdem eine Spannung über den Zwischenelektrodenspalt angelegt wurde und ehe die Entladung über den Zwischenelektrodenspalt erzeugt ist, und zum Vergleichen eines erfaßten Signals

mit repräsentativen Verteilungen, die gute und schlechte Zustände des Zwischenelektrodenspaltes anzeigen zum Bestimmen des Zustands des Zwischenelektrodenspaltes, und eine Einrichtung zum Ausgeben eines Signals, das einen schlechten Zustand des Zwischenelektrodenspalts anzeigt als Antwort auf ein Signal von der Detektoreinrichtung, aufweist.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im weiteren aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm, das die Prinzipien

einer konventionellen Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung zeigt;

Fig. 2 ein Diagramm mit den Prinzipien der vorliegenden

Erfindung;

Fig. 3 ein schematisches Diagramm, teilweise in Blockform, einer Detektorschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ;

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Entladungsbedingungsdiskriminators in der Detektorschaltung nach Fig. 3;

Fig. 5 eine Zeitdarstellung des Betriebs des Entladungsbedingungsdiskriminators nach Fig. 4;

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Zwischenelektrodenspalt-

Zustandsdiskriminators gemäß, einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum. Wiederherstellen eines Zwischenelektrodenspalts basierend auf einem Diskriminierungssignal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine zeitliche Darstellung des Betriebs der Steuereinrichtung nach Fig. 7;

Fig. 9 ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Wieder.herstellen eines Zwischenelektrodenspalts ba

sierend auf einem Diskriminierungssignal gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 10 - 15 Blockdiagramme von Steuereinrichtungen zum Wiederherstellen eines Zwischenelektrodenspalts basierend auf einem Diskriminierungssignal gemäß anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt Entladungsspannungs-Wellenformen und Verteilungen von Nicht-Entladungszeiten, nachdem Spannungen solcher Wellenformen angelegt worden sind und ehe Entladungen gestartet werden, wobei die Wellenformen experimentell erhalten wurden und die Prinzipien der Erfassung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Da die Entladungs-Startpunkte durch Erfassen der Zeiten, wenn die Spannungen fallen, bestimmt werden, werden auch Signale erzeugt, wenn die Impulse von einem Ein-Zustand zu einem Aus-Zustand verschoben werden. Die Beziehung zwischen den Zeitverteilungen und Zwischenelektrodenzuständen wurde wie folgt festgestellt:

(A) Eine Entladung startet besonders leicht innerhalb 5 μ Sekunden, nachdem eine Spannung angelegt wurde, außer, wenn der Zwischenelektrodenspalt offen ist, das heißt, die Elektrode und das Werkstück völlig voneinander entfernt sind, und es findet keine Bearbeitung statt;

(B) Der Anteil von Entladungen innerhalb der oben erwähnten 5 μ. Sekunden überschreitet 70 % bei der gestuften Führung eines Bogens;

(C) Wenn das Servo-System eine schlechte Stabilität hat und Regelschwingungen auftreten, werden Nicht-Entladung und Kurzschluß alternierend wiederholt, und keine Entladungsverteilung liegt vor beim Ablauf der 5 μ Sekunden; ■

(D) Während einer normalen Entladung ist die Verteilung zu ungefähr 30 % innerhalb der 5 μ Sekunden, nachdem die Spannung angelegt wurde, und danach fällt die Verteilung allmählich ab;

(E) Bei einer Bogenbedingung werden die Verteilungen (A) und (B) alternierend innerhalb einiger weniger Sekunden wiederholt. Das kommt daher, daß eine Entladung zwischen von einer anormalen Bogenentladung produzierten Kohlenstoffkörpern auftritt und die Entladungsart unterschiedlich ist von jener, bei der eine allgemeine Elektrode-und-Werkstück-Kombination beim Bearbeiten mittels einer Entladung benutzt wird;

(F) Wenn der Zwischenelektrodenspalt extrem eng ist, wird die Verteilung analog zu jener der gestuften Führung des Bogens, die unter (B) erwähnt wurde. Jedoch ist die Verteilung vorhanden bei 10 % oder mehr während eines Zeitintervalls von 5 μ Sekunden bis 30 μ Sekunden; und

(G) Wenn das Servo-System betätigt wird zum Öffnen des Zwischenelektrodenspaltes, findet eine Entladung statt innerhalb der 5 μ Sekunden mit einem Anteil von 10 bis 20 %, und danach nimmt die Verteilung allmählich ab.

Aus der obigen Analyse folgt, daß der Zwischenelektrodenspalt als no.rmal beurteilt werden kann unter den folgenden Bedingungen :

(1) Zu mehr als 10 % tritt ein Puls zum Starten einer Entladung im Zeitintervall von 5 μ Sekunden bis 30 μ, Sekunden auf;

(2) Der Anteil eines Pulses, d,er eine Entladung bewirkt innerhalb der 5 μ Sekunden, überschreitet nicht 50 %; und

(3) Der Anteil, bei dem keine Entladung stattfinden, sogar zur Zeit τρ, überschreitet nicht 50 %.

Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm, teilweise in Blockform, einer Schaltungsanordnung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 3 wird ein Schalttransistor 18b zum Anlegen einer Spannung über einen Zwischenelektrodenspalt zum Leiten eines Entladungsstroms hindurch von einem Schaltverstärker 18e getrieben, der mit einem Impulsruhesignal, das von einem Impulsruhesignal-Generator 18f erzeugt wird, versorgt wird. Der Impulsruhesignal-Generator 18f wird mit Taktimpulsen, die von einem Taktimpuls-Generator 18g erzeugt werden, versorgt. Die Taktimpulse sollten eine Frequenz von 1 MHz oder höher haben, da sie auch benutzt werden zum Erfassen einer Zeitdauer, ehe eine Entladung von der angelegten Spannung über den Zwischenelektrodenspalt bewirkt wird. Eine Abfallkante der Spannung über den Zwischenelektrodenspalt wird erfaßt durch eine Schaltung 50, bei der ein durch die 'Widerstände rl, r2 spannungsgeteiltes Signal von einem Komparator 50a mit einer Referenzspannung Vr verglichen wird, und ein Signal vom Komparator 50a, wenn das spannungsgeteilte Signal niedriger ist als die Referenzspannung Vr, mit einem Abfallkanten-Differenzierelement bestehend aus Widerständen r3, r4 und einem Kondensator S2 verarbeitet wird, wodurch das Signal S2 erzeugt wird.

'/rl·

Ein Entladungsbedingungs-Diskriminator 51 wird unter Bezug auf Fig. 4 und 5 beschrieben. Wenn eine Spannung über den Zwischenelektrodenspalt, angelegt wird, wird ein Ringzähler 52 betätigt zum Öffnen der Oder-Gatter 53, 54, 55 in jedem Zeitintervall. Beispielsweise liefert das Oder-Gatter 53 ein Ausgangssignal "1" während eines Zeitintervalls von 0 bis 5 μ Sekunden. Falls ein Signal S2 mit fallender Spannung infolge einer während dieser Zeitraums verursachten Entladung angelegt wird, zählen die Zähler 59, 60, 61 Impulse abhängig von Entladungsverteilungen in jeweiligen Zonen in einer vorgeschriebenen Zeitdauer durch Und-Gatter 56, 57,.58. Die vorgeschriebenen Perioden liegen vorzugsweise im Bereich von 10 bis 30 m Sekunden in Anbetracht der Rate, mit der der Zustand des Zwischenelektrodenspaltes sich verändert und auch von experimentellen Ergebnissen. Die Inhalte der Zähler 59, 60, 61 werden durch digitale Komparatoren 62, 63, 64, die . feststellen, wieviele Pulse, mehr oder weniger als eine bestimmte Anzahl, Entladungen in einer vorgeschriebenen Zeitdauer mit was für einer Zeitverteilung von Zeiten einer Nicht-Last-Spannungsanwendung bewirkt haben, diskriminiert. Die Verteilungen werden eingeteilt in anormale und normale Verteilungen, wie oben beschrieben. Wenn eine beliebige Verteilung als anormal bestimmt wird, werden die Impulse weiter von einem Zähler 67 gezählt.

Wenn eine Verteilung als normal bestimmt wird, wird der Zähler 67 rückgesetzt. Deshalb, wenn eine beliebige Verteilung als anormal beurteilt wird, das heißt, wenn der Anteil von Entladungen innerhalb der 5 μ Sekunden, nachdem die Spannung angelegt wurde, 50 % oder höher ist, oder der Anteil von keinen Entladungen, sogar wenn die Impulse gestoppt sind, 50 % oder höher ist, wird der Zähler 67 fortgeschaltet. Wenn Impulse auftreten, die Entladungen im Intervall von 5 bis 30 μ Sekunden zu mehr als 10 % verursachen, wird der Zähler 67

sofort rückgesetzt. Infolgedessen wird der Zähler 67 immer dann auf Null gebracht, wenn die Verteilung normal ist und fortgeschaltet, wenn die Verteilung anormal ist. Durch Konvertieren des Zählwertes vom Zähler 67 in eine Analogspannung Vo mit einem Digital/Anal'og-Konverter 40.und Überwachen der Analogspannung Vo, kann der Zustand des Zwischenelektrodenspaltes bestimmt werden. Wenn beispielsweise die Analogspannung Vo hoch ist, nähert sich der Zustand einer anormalen Entladung, und verschiedene Fehler können leicht erfaßt werden, wie beispielsweise die Ablagerungen von Schlamm im Zwischenelektrodenspalt infolge von darin erzeugten bearbeiteten Chips, eine Kohlenstoffmasse, die durch thermische Zersetzung der Bearbeitungslösung 16 infolge eines anormalen Bogens erzeugt wurde, oder gebrochene Elektrodenstücke in dem Zwischenelektrodenspalt.

Die Bedingung des Zwischenelektrodenspaltes ändert sich jedoch immer in einem kurzen Zeitraum und kann nicht unbedingt als schlecht beurteilt werden, sogar falls eine hohe analoge Spannung VO in solch einem kurzen Zeitraum erfaßt wird. Infolgedessen ist es notwendig, den Zustand des Zwischenelektrodenspaltes zu bestimmen durch Erfassen, wann die Ausgangs-Spannung VO des Digital/Analog-Konverters 40 höher bleibt als ein vorbestimmter Wert für eine bestimmte Zeitdauer.

Fig. 6 zeigt einen Spannungskomparator 148 zum Bestimmen, ob die Ausgangsspannung VO vom Digital/Analog-Konverter 40 höher ist als ein vorbestimmter Wert VIl. Wenn VO > VIl, wird der Ausgang vom Komparator 145 negativ und schaltet so durch einen Basiswiderstand 150 einen Schalttransistor 152 ab. Deshalb wird ein Zeitmeßkondensator 154 durch einen Widerstand 156 aufgeladen. Die Spannung V31 über dem Kondensator 154 kann ausgedrückt werden durch folgende Gleichung:

_ 19 _

τ?1

V31 = V41 (1 - e c),

xp

wobei r21 der Widerstandswert des Widerstands 156, c die Kapazität des Kondensators 154, und t die Zeit ist. 5

Die Spannung V31 über den Kondensator 154 wird verglichen mit einer Referenzspannung V21 durch einen Spannungskomparator 158. Während eines Intervalls, bei dem V31 < V21 gilt, wird der Ausgang vom Spannungskomparator 158 nicht negativ und, infolgedessen leuchtet eine Licht-emittierende Diode 160 nicht auf. Wenn V31 > V21 als Ergebnis der Bedingung, daß VO > VIl für eine Zeitperiode angedauert hat, wird der Ausgang vom Spannungskomparator 158 negativ, wodurch die Licht-emittierende Diode 160 durch einen Widerstand 162 in Betrieb gesetzt wird zum Anzeigen eines anormalen Zustands des Zwischenelektrodenspaltes. ·

Ein Schalter 154 dient zum Schalten zwischen einem Zustand, bei dem der Zwischenelektrodenspaltzustand bestimmt wird allein als Funktion der Zeit und eines anderen Zustands, bei dem der Zwischenelektrodenspaltzustand bestimmt wird als Funktion des Erzeugens der Größe des Ausgangssignals VO vom Digital/Analog-Konverter 40 und der Zeit. Insbesondere, wenn ein Bearbeitungsverfahren bewirkt wird, bei dem es schwierig ist, den Zustand des Zwischenelektrodenspalts nur durch Erfassen der Zeit zu bestimmen, zum Beispiel,'wenn ein solches Bearbeitungsverfahren ausgeführt wird, bei dem hartes Metall momentan gespalten wird durch einen Bogen oder eine Wolfram-Masse durch einen Lichtbogen weggebrochen wird, wird der Schalter 164 zu einem Kontakt 164a, wie dargestellt, bewegt zum Bestimmen eines anormalen Zustands des Zwischenelektrodenspalts als eine Funktion des Ausgangs VO vom Digital/Analog-

Konverter 40 und der Zeit. Dies gilt, da, falls die Ausgangsspannung VO hoch ist, der Ladestrom durch den Kondensator 154 gesteigert wird, und die Spannung V31 über den Kondensator 154 sofort die Referenzspannung V21 erreicht. 5

Wenn die Ausgangsspannung VO direkt durch ein Voltmeter überwacht wird, kann das Voltmeter als Überwachung für den Zustand des Zwischenelektrodenspalts benutzt werden.

Während in der oben beschriebenen Ausführungsform die Verteilungen der Entladungs-Startzeiten durch die Zähler gemessen werden, können sie kombiniert werden mit einem Prozessor, der arithmetische Operationen ausführen kann, so daß die Verteilungen auf einer Kathodenstrahlröhre angezeigt werden können.

Solch eine Alternative kann anzeigen, wie die gegenwärtige Verteilung sich von einer Normalverteilung unterscheidet und in welcher Betriebsart die Entladung sich befindet.

Durch Variieren eines Gradienten dv/dt einer Spannung über den Zwischenelektrodenspalt pro Zeit basierend auf dem von der oben beschriebenen Detektorschaltung erzeugten Ausgang, kann die Bearbeitungseffektivität verbessert werden. InsbesondeVe, wenn der Spaltzustand schlecht ist, wird die darüber angelegte Spannung allmählich gesteigert zum Reduzieren der Leichtigkeit, mit der eine Entladung auftritt, um so eine Entladungskonzentration zu verhindern, und, wenn die Spaltbedingung gut ist, wird die Spannung schnell erhöht, um es einer Entladung leichter zu machen, über den Spalt stattzufinden. Eine Schaltungsanordnung zum Implementieren der obigen Betriebsart ist in Fig. 7 gezeigt. Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm des Betriebs der in Fig. 7 gezeigten Schaltung. Ein invertierender Verstärker 100 dient zum Invertieren der analogen Spannung VO abhängig von dem digitalen Ausgangssignal von dem

Zähler 67 und zum Anlegen der invertierten Spannung an die Basis eines PNP-Transistors 101. Die Spannung Vg über den Zwischenelektrodenspalt, hat einen Wert:

.5 Vg = Ic χ t /C · . . .(1) ,

wobei Ic der Kollektorstrom des Transistors 101 ist, t die Zeit ist, die abgelaufen ist, nachdem die Impulsspannung angelegt wurde und C die Kapazität eines Kondensators 102 ist.

Der Kollektorstrom Ic ist im wesentlichen gleich oder unge- . fähr 99 % eines Stroms, der durch einen einem Emitter folgenden Lastwiderstand 103 für den Transistor 101 fließt. Wenn der Widerstand 103 einen Widerstandswert RE hat, wird der -Kollektorstrom Ic ausgedrückt durch:

Ic = VE/RE = VB/RE ...(2),

wobei VE die Emitterspannung des Transistors 101 und VB dessen Basisspannung ist. Von den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich die über den Zwischenelektrodenspalt angelegte Spannung wie folgt:

Vg = (VB χ t)/(RE χ C) ...(3).

Unter der Annahme, daß gilt: RE = 5 Jt, C = 0,01 μ F,.und VB = 0 - 10 V, variiert der Spannungsgradient dv/dt im Bereich von 0 bis 200 V/μΞ. Der invertierende Verstärker 100. ist so aufgebaut, daß er eine Ausgangsspannung von 10 V produziert, wenn eine Eingangsspannung 0 V angelegt ist und eine Ausgangsspannung 0 V produziert, wenn eine Eingangsspannung 10 V ist, so daß der Spannungsgradient dv/dt kleiner wird, je größer die Analogspannung VO oder je schlechter der Zustand des Zwischenelektrodenspalts ist. Ein Widerstand 104 dient

dazu, zu verhindern, daß im Kondensator 102 gespeicherte Ladungen den Bearbeitungsbetrieb nachteilig beeinflussen, wenn der Kondensator 102 entladen wird. Eine Diode 105 verhindert, daß ein Strom von einem Schalttransistor 18b zurück in den Kondensator 102 fließt.

Der Transistor 18b bleibt eingeschaltet für ein vorgeschriebenes Zeitintervall, nachdem eine Entladung über den Zwischenelektrodenspalt stattgefunden hat. Der'invertierende Verstärker 100 hat ein internes Gate, das auch von einem Steuersignal S3 von einem Impulsruhezeitdauer-Steuerungsschaltkreis 18d gesteuert wird zum Verhindern, daß eine Spannung über den Zwischenelektrodenspalt während einer Ruhezeit angelegt wird. Das Zeitdiagramm der Fig. 8 zeigt den Betrieb der Schaltungsanordnung nach Fig. 7, und zeigt mittels logischer Pegel 0 und 1 die Beziehung zwischen der erfaßten Spannung VO und dem Kondensator-Ladestrom Ic, und die Ein- oder Aus-Zustände der Transistoren.

Im Fall einer Entladungskonzentration oder einer gestuften Bogenführung wird mit der obigen Ausführungsform der Zählerstand im Zähler 67 in der Detektorschaltung erhöht und der Ausgang von dem invertierenden Verstärker wird reduziert zum Reduzieren des Gradienten der angelegten Spannung. Deshalb wird eine Entladung weniger leicht eingeleitet, und es tritt keine Entladungskonzentration auf, wodurch der Zustand des Zwischenelektrodenspaltes wiederhergestellt wird.

Während in der oben beschriebenen Ausführungsform der Gradient der angelegten Spannung kontinuierlich gesteuert wird abhängig von dem Zählerstand in dem Zähler 67 der Detektorschaltung, muß der Spannungsgradient nicht notwendigerweise kontinuierlich gesteuert werden, sondern kann auch in einem

Muster ähnlich einer Polygon-Linie, in einigen Stufen, oder in einem Muster ähnlich einer Reihe, variiert werden.

Wie oben beschrieben, wird gemäß der Ausführungsform nach Fig. 7 und 8 ein anormaler Zustand des Zwischenelektrodenspalts bestimmt durch das schon erwähnte Verfahren, und zum Wiederherstellen des Zustands des Zwischenelektrodenspalts basierend auf dem Ergebnis der Bestimmung wird der Gradient der Spannung über den Zwischenelektrodenspalt variiert zum Steuern der Leichtigkeit, mit der eine Entladung auftreten kann. Dadurch wird verhindert, daß eine Entladung sich in einem Punkt konzentriert, oder daß eine Hochspannung kontinuierlich angelegt ist, während der Spalt nicht deionisiert ist.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die über den Zwischenelektrodenspalt angelegte Spannung variiert wird auf der Basis des Ausgangssignals von dem Digital/Analog-Konverter. Durch Erniedrigen der Spannung, bei der eine Entlädung startet, kann die Entladung weniger leicht starten, und eine Entladungskonzentration in dem Zwischenelektrodenspalt kann verhindert werden. Wenn es keine Entladungskonzentration gibt, wird die über den Zwischenelektrodenspalt angelegte Spannung erhöht, damit eine Entladung leichter über . den Zwischenelektrodenspalt stattfinden kann. Ein invertierender Verstärker 200 in Fig. 9 dient zum Invertieren der Analogspannung VO abhängig vom Ausgang des Zählers und zum Anlegen der invertierten Spannung an die Basis eines PNP-Transistors 251. Die über den Zwischenelektrodenspalt angelegte Spannung Vg hat einen Wert:

Vg = - Ic Rl · ...(4).

Die Spannung Ic ist im wesentlichen gleich oder ungefähr 99 % von einem Strom, der durch einen Emitter-Folger-Lastwiderstand R2 für den Transistor 251 fließt. Der Kollektorstrom Ic ist:
5

Ic = VE/R2 = VB/R2 . ..(5) .

Aus den Gleichungen (4) und (5) ergibt sich die Spannung Vg wie folgt:
10

Vg = - R1/R2 VB ...(6).

Unter der Annahme, daß Rl = 30 Kß, R2 = 1 KJl, und E = 300 V, variiert die Spannung VB im Bereich von 0 bis 300 V infolge der Variation von 0 bis 10 V.

Wenn eine Entladungskonzentration auftritt und der Zähler 67 fortgeschaltet wird, wird der Ausgang vom invertierenden Verstärker 200 reduziert, und die Zwischenelektrodenspannung Vg wird ebenso erniedrigt, um dadurch die Entladungskonzentra-■cion zu verhindern.

Während in der obigen Ausführungsform nach Fig. 9 die über den Zwischenelektrodenspalt angelegte Spannung abhängig vom Zählerstand im Zähler 67, der eine Entladungskonzentration erfaßt, variiert wird, muß der Zählerstand im Zähler und die angelegte Spannung nicht notwendigerweise einander proportional sein, sondern die angelegte Spannung kann vorteilhafter mit einem Verhältnis variiert werden ähnlich dem Muster einer Reihe zur Verhinderung eines Übergangs zu einer Bogenentladung.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 9, wie oben beschrieben, werden eine Entladungskonzentration und ein schlechter Zustand

des Zwischenelektrodenspalts unterschieden durch eine Zeitenverteilung, nachdem eine Spannung angelegt wurde, und ehe eine Entladung stattfindet, und die über den Spalt angelegte Spannung wird gesteuert zur Entladungsstreuung. 5

Die Zeitdauer, bei der das Schaltelement 18b abgeschaltet ist, kann gesteigert werden basierend auf dem Ausgang von der oben erwähnten Detektorschaltung zum Ausdehnen des Zeitintervalls zwischen Entladungen zum Erreichen eines Deionisierungseffektes. Dies kann einen Grund für eine Entladungskonzentration eliminieren. Eine Ausführungsform zum Ausführen solch eines Betriebs wird unter Bezug auf Fig. 10 beschrieben. Wenn ein Ausgang Q eines RS-Flip-Flops 318 den Pegel "1" hat, wird das Schaltelement 18b durch einen Verstärker 319 während einer Ein-Zeit eingeschaltet. Wenn Q = 0, wird das Schaltelement 18b während einer Aus-Zeit abgeschaltet. Wenn Q=I, produziert ein Und-Gatter 320 einen Ausgangspegel "0", bis ein Ein-Zeit-Einstellausgang ρ von einem Ein-Zeit/Aus-Zeit-Einstellzähler 321 den Pegel "1" annimmt. Wenn der Ausgang tp "1" ist, wird das Flip-Flop 318 rückgesetzt, und der Ausgang Q wird "0", wobei die Aus-zeit beginnt. Gleichzeitig setzt der Ausgang von dem Und-Gatter 320 einen Oszillator OSC rück und den Zeiteinstellzähler 321 durch ein Oder-Gatter 322. Das Zählen wird dann neu begonnen. Wenn Q = 0, Q = 1, und kein Ausgangspegel "1" ausgegeben wird, bis der Ausgang eines der Gatter eines Und-Gatters 323, das heißt, der Ausgang eines Oder-Gatters 324 "1" wird. Das Oder-Gatter 324 und die Und-Gatter 325, 326 steuern die Einstellung der Aus-Zeiten. Wenn das Signal SA "0" ist, wird ti eingestellt, und wenn das Signal SA "1" ist, wird T2 eingestellt. Bei dieser Ausführungsform wird deshalb das Werkstück bearbeitet .mit der Aus-Zeit 1 während einer normalen Entladung und mit der Aus-Zeit 2 während einer anormalen Entladung. Wenn eine beliebige Entladung beurteilt wird als anormale Entladung, wird die

Ruhezeit abrupt ausgedehnt zum Liefern eines Deionisierungseffekts, um dadurch zu verhindern, daß eine unerwünschte Entladungskonzentration und die Erzeugung eines anormalen Bogens entsteht. Für solch eine Anormalitäts-Erfassung wird der Zustand des Zwischenelektrodenspaltes bestimmt aus der Zeitenverteilung, nachdem die Spannung angelegt wurde, und ehe eine Entladung stattfindet.

Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform zwei Aus-ZeitenTl und T2 existieren, kann die Aus-Zeit kontinuierlich festgesetzt werden abhängig vom Zählerstand im Zähler 59 (Fig. A), der die Zahl des Auftretens von Entladungskonzentrationen zählt.

Durch Steuern des Zwischenelektrodenspalts oder Variieren des Referenzwertes Vr des Zwischelektroden-Servo-Steuerungssignals basierend auf dem Ausgang von der vorhergehenden Detektorschaltung, kann die Referenzspannung gesteigert werden, wenn eine anormale Entladung erfaßt wird, um dadurch die durchschnittliche Zwischenelektrodenspannung zu steigern, mit dem Ergebnis, daß der Zwischelektrodenspalt erweitert wird und eine Entladung weniger leicht auftreten kann, wodurch eine konzentrierte Entladung verhindert wird. Fig. 11 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Ausführen einer solchen Betriebsart.

Wenn das erfaßte Signal SA "1" ist, oder eine anormale Entladung stattfindet, wird der Ausgang eines Inverters 400 "0", und ein Analogschalter 401 wird eingeschaltet und ein Analogschalter 402 ausgeschaltet. Deshalb ist eine Eingangsspannung ei an eine Integratorschaltung bestehend aus einem Operationsverstärker 403, einem Widerstand RIO und einem Kondensator ClO gleich - e, und die Referenzspannung Vr ist wie folgt:

Vr = V + (e/R10-C10)t ...(7),

wobei V der Anfangswert, ist bei t = 0.

Solange das Signal SA "1" ist,' steigt deshalb die Referenzspannung Vr kontinuierlich an und die Spannung Vs steigt negativ an, woraus eine Verbreiterung des Zwischenelektrodenspaltes resultiert. Wenn das Signal SA "0" ist, das heißt, wenn keine Entladungskonzentration oder kein anormaler Zustand im Zwischenelektrodenspalt vorhanden ist, ist die Eingangsspannung ei 0, und die in dem Integrator-Kondensator ClO gespeicherte Ladung wird entladen. Infolgedessen wird die Referenzspannung Vr erniedrigt zum Engersteuern des Zwischenelektrodenspaltes. Dann wird die Entladungshäufigkeit gesteigert, und die Bearbeitungsgeschwindigkeit des Werkstückes wird ebenfalls gesteigert. Der Widerstand RIO und der Kondensator ClO, welche eine Zeitkonstante des Integratorsschaltkreises bestimmen, haben Werte, so daß die Zeitkonstante in der Größenordnung von einigen Zehn Sekunden ist. Falls die Referenzspannung Vr in einer zu kurzen Zeitdauer variiert würde, veränderte sich die Länge des Zwischenelektrodenspaltes abrupt, woraus ein unerwünschtes Regelschwingen und Elektrodenvibrationen resultierten. Der Steuerbereich wird dadurch begrenzt., daß die Referenzspannung Vr gesteuert wird durch eine Zener-Diode ZD zwischen einer Zener-Spannung in positiver Richtung und 0 V in negativer Richtung. Eine Stromversorgung VE und ein variabler Widerstand RB dienen zur manuellen Einstellung. Die Zwischenelektrodenspalt-Steuerung wird automatisch bewirkt um den manuellen Einstellwert· Ein Operationsverstärker 404 und Widerstände r3 und r4 dienen als Inverter und Verstärker zum Addieren der Durchschnittsspannung Vs über den Zwischenelektrodenspalt und der Referenzspannung Vr.

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Während in der vorhergehenden Ausführungsform die Referenzspannung Vr variiert wird durch Integrieren des erfaßten Signals SA, kann der Zählerstand im Zähler 67 konvertiert werden von einem digitalen Wert in einen analogen Wert, der durch eine Schaltung geleitet 'werden kann mit einer Zeitverzögerung erster Ordnung mit einer Zeitkonstanten zur Feinsteuerung.

Mit der Ausführungsform nach Fig. 11 werden, wie oben erwähnt, anormale und normale Entladungen voneinander unterschieden durch Erfassen einer Zeitenverteilung, nachdem eine Spannung angelegt wurde und eine Entladung erzeugt wurde, und, wenn eine anormale Entladung auftritt, wird der Zwischenelektrodenspalt erweitert zum Erniedrigen der Entladungshäufigkeit zum Normalisieren der Entladungsbedingung durch Variieren des Referenzwertes für die Servo-Steuerung des Zwischenelektrodenspaltes, wodurch der gewünschte Zwischenelektrodenzustand wiederhergestellt wird.

Die Menge der in den Zwischenelektrodenspalt injizierten Bearbeitungslösung kann variiert werden abhängig vom Zählerstand im Zähler 67 zum Wiederherstellen des Zwischenelektrodenzustands. Solch eine Anordnung wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 12 beschrieben. Eine Ausgangsöffnung von einer Bearbeitungslösungs-Versorgungspumpe 516 ist durch Ventile Vl, V2, V3, V4 für variablen Fluß, und eine Leitung 517 mit einem Einführungspfad 518 verbunden, der in der Elektrode 10 definiert ist. Die Menge der zugeführten Bearbeitungslösung wird variiert durch Öffnen und Schließen der Ventile Vl, V2, V3, V4, welche durch Ausgangssignale 2-2 von dem reversiblen Zähler 47 gesteuert werden. In der gezeigten Ausführungsform sind die Ventile Vl, V2, V3, V4 so gestaltet, daß das Fluid mit Flußraten von 100 ccm/Min., 200 ccm/Min., 400 ccm/Min., 800 ccm/Min. jeweils durchfließt, so daß die Menge

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der Bearbeitungslösung, die dem Zustand des Zwischenelektrodenspalts entspricht, in den Spalt zugeführt werden kann. Wenn beispielsweise der. Zählerstand im Zähler 67 "64" oder höher ist, ist der Ausgang 2 "1", und infolgedessen wird das Ventil Vl geöffnet, damit Lösung mit einer Rate von 100 ecm/ Min. fließen kann. Wenn der Zählerstand im Zähler 67 "192"

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ist, sind die Ausgänge 2 , 2 "1", und die Ventile Vl, V2 werden geöffnet' zum Zuführen von Bearbeitungslösung mit der Rate von 300 ccm/Min. Wenn der Zählerstand sehr groß ist, zum Beispiel 1024 oder größer, wird ein Ventil V5 für erzwungene Zuführung geöffnet durch ein Oder-Gatter 519 zum Liefern der Lösung mit einer Rate von einigen Tausend ccm/Min. Wenn andererseits der Zählerstand klein ist, wird eine kleine Menge Lösung, die für die normale Bearbeitung benutzt wird, durch .

ein manuell gesteuertes Ventil VO in den Zwischenelektrodenspalt eingeführt.

Mit der Ausführungsform nach Fig. 12 wird, wie oben diskutiert, die Flußmenge der Bearbeitungslösung gesteuert abhängig von dem Zwischenelektrodenzustand zum effektiven Entfernen von im Zwischenelektrodenspalt erzeugtem Schlamm und dadurch zum Steigern der Entladungseffektivität. Insbesondere wenn im Zwischenelektrodenspalt eine Schlammablagerung auftritt, wird ein Entladungsbogen erzeugt im Pfad von der Elektrode zum Schlamm und weiter zum Werkstück, und eine beträchtliche Energiemenge wird verbraucht in der Masse des Schlamms, was in einer reduzierten Bearbeitungseffektivität resultiert. Die Anordnung nach Fig. 12 kann solch eine reduzierte Bearbeitungseffektivität verhindern. Da die Flußrate.der Lösung reduziert wird, wenn der Zwischenelektrodenabstand eng ist, wird die Zwischenelektrodenimpedanz nicht höher als benötigt, und eine Entladung kann leichter erzeugt werden,.so daß die Bearbeitung stabil wird und die Bearbeitungsgeschwindigkeit gesteigert wird.

Der Zwischenelektrodenzustand kann wiederhergestellt werden durch Variieren des Druckes, unter dem die Bearbeitungslösung in den Zwischenelektrodenspalt injiziert wird abhängig von Anwesenheit oder Abwesenheit des erfaßten Signals SA. Wie in Fig. 13 gezeigt, wird eine durch eine Versorgungspumpe 600 aus einem Versorgungstank 699 gepumpte Bearbeitungslösung durch eine Zuführung 603 durch ein magnetisch betätigtes Ventil 601 und ein manuell bedientes Ventil 602 zugeführt, wobei die Zuführung 603 mit einem Injizierungspfad 604, der in der Elektrode 10 definiert ist, verbunden ist. Der Druck der Bearbeitungslösung wird gemessen durch ein Druckmeß-Relais 605, welches ein Rückkopplungssignal SB an eine Steuerung 606 des Magnetventils 601 liefert, wenn der Lösungsdruck einen vorgeschriebenen Wert überschreitet, wodurch der Lösungsdruck auf einem geeigneten Pegel gehalten wird. Das manuell betätigte Ventil 602 dient zum Aufrechterhalten eines Minimaldruckes in dem Fall, daß das Magnetventil 601 ausfällt. Wenn die Bearbeitungsbedingung schlecht wird und bearbeitete Chips in dem Zwischenelektrodenspalt abgelagert werden, wird das detektierte Signal SA an die Ventilsteuerung 606 ausgegeben zum kontinuierlichen Öffnen des Magnetventils 601, bis von dem Druckmeß-Relais 605 ein Signal zurückgeführt wird. Die abgelagerten bearbeiteten Chips werden dann aus dem Spalt unter hohem Injektionsdruck ausgetrieben zum Wiederherstellen des Zwischenelektrodenzustands. Wenn der Zwischenelektrodenzustand wiederhergestellt worden ist, wird das detektierte Signal SA nicht mehr erzeugt, und das Magnetventil 601 wird geschlossen, und der Lösungsdruck kehrt auf den Druck zurück, der allein durch das manuell betätigte Ventil 602 bestimmt ist. Der Grund für die zwei Lösungsdrucke ist folgender: Im allgemeinen ist die Zwischenelektrodenimpedanz geeignet (eine Entladung kann leicht stattfinden und Bearbeitungsstabilität ist gut, wenn der Zwischenelektrodenspalt bis zu einem gewissen Grad verschmiert ist), und die Elektrode 10 wird zu einem

ρ geringen Maße verbraucht, wenn der Lösungsdruck 0,05 kg/cm

ist. Falls der Druck 0,5 kg/cm oder höher wäre, würde sich die Oberf lächentemperat.ur der Elektrode 10 erniedrigen, und es sollte sich kein Schutzfilm aus Pyrographit auf der Oberfläche der Elektrode 10 bilden'. Die Elektrode 10 würde dann in größerem Maße verbraucht werden, oder die Impedanz des Zwischenelektrodenspaltes würde zu hoch werden, und die Spaltlänge für Entladungen würde zu klein werden, resultierend in einer größeren Tendenz zu Kurzschlüssen und unstabiler Bearbeitung. Unter Normalbedingungen sollte das Werkstück vor-· zugsweise bearbeitet werden unter dem Lösungsdruck von 0,05 kg/cm oder niedriger. Der Lösungsfluß mit höherem Druck wird nur dann benötigt, wenn der Zwischenelektrodenspalt zu verschmiert ist, oder Schlamm infolge der Bearbeitung im Spalt abgelagert wird. Experimente haben gezeigt, daß die niedrigen

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und hohen Lösungsdrucke von 0,05 kg/cm und 1 kg/cm effektiv sind für die Kombination einer Kupferelektrode und eines Eisenwerkstükes, und die niedrigen und hohen Lösungsdrucke

2 2

von 0,2 kg/cm und 4 kg/cm effektiv sind für die Kombination einer Kupfer-Wolfram-Elektrode und eines Kupfer-Karbid-Werkstückes.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 13 wird der Druck, bei dem die Bearbeitungslösung ausgestoßen wird, gesteuert abhängig vom Zustand des Zwischenelektrodenspaltes zum effektiven Entfernen von bearbeiteten Chips, die im Spalt erzeugt wurden. Da ein Entladungsfunken erzeugt wird in dem Pfad von der Elektrode zu den bearbeiteten Chips und weiter zum Werkstück in dem Fall, daß die bearbeiteten Chips im Zwischenelektrodenspalt vorhanden sind, würde ein beträchtlicher Anteil von Entladungsenergie verbraucht werden für thermische Zerlegung der bearbeiteten Chips und der Bearbeitungslösung, resultierend in reduzierter Bearbeitungsgeschwindigkeit, Die in Fig. 13 gezeigte Anordnung kann jedoch solch ein unerwünschtes

Phänomen oder eine Bogenentladung infolge bearbeiteter Chips oder durch thermische Zersetzung der Lösung produzierten Kohlenstoff* verhindern. Kurz zusammengefaßt wird jede anormale Entladung festgestellt durch das oben beschriebene Verfahren, und der Zwischenelektrodenzustand wird wiederhergestellt ba-' sierend. auf dem festgestellten Ergebnis. Der Zwischenelektrodenspalt wird wieder in einen guten Zustand zurückgeführt durch Entfernen der bearbeiteten Chips und von Kohlenstoff aus dem Spalt unter einem verschiedenen Lösungsdruck. 10

Obwohl die Lösung in den Zwischenelektrodenspalt injiziert wird, kann sie auch durch Abaugen entfernt werden, während das Werkstück bearbeitet wird.

-Durch Variieren der Verstärkung oder der Emfindlichkeit der Einrichtung zum Steuern des Zwischenelektrodenspaltes basierend auf dem von der Detektorschaltung produzierten Ausgangssignal kann der Spalt wiederhergestellt werden nach Kurzschluß, geöffneten Zuständen oder gestufter Bogenführung.

Wenn der Zwischenelektrodenspalt in einem schlechten Zustand ist, wird die Verstärkung des Servo-Systems gesteigert zum Steigern der Geschwindigkeit, mit der der Spalt verengt und erweitert wird, um dadurch den Spalt von dem mechanisch ungünstigen Zustand zu befreien, und den Spalt wiederherzustel- · len.

Eine Ausführungsform für solch eine Betriebsart wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben. Ein Digital/Analog-Konverter 700 vom Multiplikationstyp reagiert auf einen Ausgang von einem Zähler 67 zum Ausgeben eines multiplizierten Wertes eines Eingangs-Analog-Signales Vr - Vs, und weist beispielsweise die Type AD 7520 der Firma ANALOG DEVICE, U.S.A. auf. Der Digital/Analog-Konverter 700 hat die Funktion, das Eingangssignal als Funktion des digitalen Ausgangswertes von

der Detektorschaltung zu variieren. Mit dieser Ausführungsform wird die Verstärkung des Servo-Systems gesteigert durch den Digital/Analog-Konv.erter 700 vom Multiplikationstyp, wenn der Zwischenelektrodenspaltzustand schlechter wird, und der Ausgang vom Konverter 700 wird an das Servo-Ventil 26 über einen Verstärker 24 bestehend aus Widerständen 702, 703 und einem Operationsverstärker 704 zum Steigern der Geschwindigkeit der Servo-Betätigung geführt. Obwohl bei der gegenwärtigen Ausführungsform die Servo-System-Verstärkung im wesentliehen linear mit dem nachteiligen Zustand des Zwischenelektrodenspaltes gesteigert wird, muß sie nicht notwendigerweise linear proportional zum Spaltzustand sein, sondern kann als quadratische Funktion oder als Polygon-Funktion variiert werden. Die Ausführungsform kann reduziert werden für einfachen Betrieb und bei reduzierten Kosten durch Benutzen des detektierten Signals SA und einer Zwei-Schritt-Steuerung.

Experimente haben gezeigt, daß, wenn der Zwischenelektrodenzustand schlecht wird, die Entladung sich in eine. Bogenentladung verändert, wenn nicht die Geschwindigkeit von wenigstens 20 mm/Min, sichergestellt ist, und wenn eine große Menge von bearbeiteten Chips in dem Spalt abgelagert wird, ist eine Geschwindigkeit der Größenordnung 200 mm/Min, erforderlich. Es wurde auch bestätigt, daß bei stabiler Bearbeitung die Bearbeitungseffektivität im Geschwindigkeitsbereich von 5 bis 10 mm/Min, hoch ist beim Oberflächenbearbeiten für eine Oberflächenrauhigkeit von 15 Rmax. oder niedriger. Es wird angenommen, daß die Geschwindigkeitseinstellung in diesem Bereich nötig ist.

Mit der Ausführungsform nach Fig. 14, wie oben beschrieben, wird jeder anormale Zwischenelektrodenzustand bestimmt durch das oben beschriebene Erfassungsverfahren, und zum Wiederherherstellen des Zwischenelektrodenspaltzustands basierend, aijf

dem Ergebnis der Erfassung wird die Empfindlichkeit der Servoeinrichtung zum Verändern des Zwischenelektrodenspaltes variiert zum Steuern der Betriebsgeschwindigkeit der Servo-Betätigung, so daß der Zwischenelektrodenspalt schnell verengt oder erweitert werden kann.

Fig. 15 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Ausgang von dem Zwischenelektrodenabnormitäts-Detektor, wie oben beschrieben, und die Binärwerte der Ausgänge 2 -2 vom Zähler 67 zu einer Zwischenelektrodenspalt-Steuereinrichtung JMP geführt werden, die den Zwischenelektrodenspalt steuert und unter Krafteinwirkung den Zwischenelektrodenspalt mit diesen Signalen erweitert und somit eine automatische Steuerung des Ausmaßes, auf den der Spalt erweitert wird, abhängig von dessen Zustand, bewirkt.

Fig. 15 zeigt die Zwischenelektrodenspalt-Steuereinrichtung JMP. In der gezeigten Ausführungsform steuern die oben erwähnten gelieferten Signale die Zeit, bei der ein Signal zum Erweitern des Spalts unter Krafteinwirkung anhält, wodurch das Ausmaß, auf das der Spalt erweitert wird, gesteuert wird, ebenso wie das Verhältnis einer Bearbei :.ungszeit zu einer für das Erweitern des Spaltes benötigten Zeit.

In Fig. 15 bestimmt ein Mehrfach-Bit-Position-Koinzidenzschal tkreis oder ein Digitalkomparator 828, wenn der Zählerstand im Zähler 67 gleich ist dem Zählerstand in einem Spalterweiterung-Zeiteinstell-Zähler 819. Wenn die Zählerstände übereinstimmen, setzt der Digitalkomparator 828 ein RS-Flip-Flop 820 zurück. Eine vom Zähler 819 eingestellte Zeit ist gleich dem Produkt der Zeitdauer von von einem Referenztaktimpulsgenerator 821 erzeugten Taktimpulsen und dem Zählerstand im Zähler 67, mit dem der Zählerstand im Zähler 819 übereinstimmt. Das RS-Flip-Flop 821 liefert einen Ausgang Q ·

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zum Betätigen eines Analogschalters 822, um die Servo-Systemschaltkreise 24, 26 zu veranlassen, ein Elektroden-Anhebesignal SM zu erzeugen. Während einer Zeit entsprechend einer Positionsdifferenz ist der Ausgang Q des RS-Flip-Flops 820 "1"; während dieser Zeit wird die Elektrode zum Anheben gezwungen. Das RS-Flip-Flop 820 wird temporär durch den Ausgang des Digitalkomparators 828 rückgesetzt, worauf der Ausgang Q "0" ist, und ein invertierter Ausgang Q "1" ist. Ein Taktimpulseingangsgatter 824 für einen Bearbeitungszeiteinstellzähler 823 wird dann geöffnet und bewirkt, daß der Ausgang Q des RS-Flip-Flops 820 "0" während einer Zeit wird, bei der ein Bearbeitungszeit-Voreinstellschalter 825 eingestellt wird. Deshalb wird der Analogschalter 822 zum Erzeugen des Elektrodenanhebesignals SM geöffnet und bewirkt so normale Servo-Kontrolle des Zwischenelektrodenspalts basierend auf dem Unterschied zwischen dem Zwischenelektrodensignal Vs und der Referenzspannung Vr. Der Schaltbetrieb des Analogschalters 822 wird fortgesetzt während der Zeit, wenn das Signal SA "1" ist. Ein Widerstand r dient zum Schützen der Schaltung zum Erzeugen der Spannungen Vs, Vr, wenn das Elektrodenanhebesignal SM erzeugt wird.

Der fm vorhergehenden beschriebene Betrieb wird nicht immer ausgeführt, sondern nur dann, wenn das Zwischenelektrodenabnormitätssignal SA "0" ist, das heißt, wenn der Zwischenelektrodenspalt in einem anormalen Zustand ist. Das Signal SA wird von einem Und-Gatter 826 und einem Oder-Gatter 827 diskriminiert. Wenn das Signal SA "1" ist, liefert das Oder-Gatter 827 ein Ausgangssignal "1", und das RS-Flip-Flop bleibt gesetzt.' Es wird dann kein Elektrodenanhebesignal SM ausgegeben, und die normale Servo-Kontrolle wird bewirkt durch den Zwischenelektrodenspalt»

Wenn gemäß der in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform das Zwischenelektrodenabnormitätssignal SA "0" wird, wird der Zwischenelektrodenspalt automatisch eingestellt abhängig von der Entladungsbedingung und dem Zwischenelektrodenspaltzustand zu jener Zeit. Je größer der Unterschied ist, -um so größer ist die Zeit zum Erweitern des Spalts und des Ausmaßes, auf das der Spalt erweitert wird, wodurch der Spaltzustand verbessert wird. Wenn das Signal SA "1" ist, wird die Elektrode nicht gezwungenermaßen angehoben, sondern eine normale Zwischenelektrodenspalt-Servo-Steuerung wird ausgeführt.

Während in der oben beschriebenen Ausführungsform die Elektrodenanhebezeit gesteuert wird, steuert die vorliegende Ausführungsform den Spalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück zum Verbessern des Zwischenelektrodenspaltzustands basierend auf dem Abnormitätszustandsignal. Es ist technisch nicht schwierig, sondern kann leicht ausgeführt werden, die Bearbeitungszeit, die Geschwindigkeit der Anhebebewegung der Elektrode, die Zeitdauer der Anhebebewegung und den Bearbeitungsbetrieb, die Referenzspannung zur Servo-Steuerung und anderer Parameter genauso wie die Elektrodenanhebezeit mit dem Abnormitätsbedingungssignal zu steuern.

Gemäß der obigen Ausführungsform wird jeder anormale Zustand des Zwischenelektrodenspalts bestimmt durch das schon beschriebene Erfassungsverfahren, und der Zwischenelektrodenspaltzustand kann, basierend auf dem Ergebnis der Bestimmung,' wiederhergestellt werden.

- Leerseite

Claims

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo/Japan Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung PATENTANSPRÜCHE

1. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung, gekennzeichnet durch:

eine gegenüber einem Werkstück angeordnete Elektrode mit · einer isolierenden Bearbeitungslösung dazwischen zum Bearbeiten des Werkstückes durch eine über einen Zwischenelektrodenspalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück erzeugte elektrische Entladung,

eine Detektoreinrichtung zum Erfassen einer Zeitenverteilung zum Erzeugen der Entladung über den Zwischenelektrodenspalt, nachdem eine Spannung darüber hinweg angelegt worden ist, und eine Zwischenelektrodenzustands-Diskriminatoreinrichtung zum Vergleichen einer Zeitenverteilung, wie sie von der Detektoreinrichtung erfaßt wurde, nachdem die Spannung über den Zwischenelektrodenspalt angelegt wurde, und ehe die Entladung darüber erzeugt wurde, zum Erzeugen eines Signals zur Anzeige einer festgestellten Bedingung des Zwischenelektrodenspalts.

2. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung eine gepulste Spannung aufweist mit einer vorbestimmten Zeitdauer und periodisch über den Zwischenelektrodenspalt angelegt

5' wird, daß die Detektoreinrichtung derart gestaltet ist, daß sie die Zeitdauer der Spannung in eine Mehrzahl von Intervalle teilt, und daß Entladungsereignisse,' die in jedem dieser Intervalle für eine vorgegebene Zeitdauer gestartet werden, gezählt werden und dadurch die Zeitenverteilung erfaßt wird.

3. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung so aufgebaut ist, daß sie das Auftreten von innerhalb 5 μ Sekunden, nachdem die Spannung angelegt wurde, gestarteten Entladungen, das Auftreten von innerhalb von 5 bis 30 μ. Sekunden, nachdem die Spannung angelegt wurde, gestarteten Entladungen und das Auftreten von keiner Entladung, die nach Ablauf der Zeitdauer gestartet wird, zählt, um dadurch die Zeitenverteilung zu erfassen.

4. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrodenzustands-Diskriminatoreinrichtung so gestaltet ist, daß sie feststellt, daß der Zustand des Zwischenelektrodenspalts anormal ist, wenn der Anteil von innerhalb 5 μ Sekunden, nachdem die Spannung angelegt wurde, gestarteten Entladungen 50 % oder mehr ist, oder daß der Anteil von keiner Entladung, gestartet nach Ablauf der Zeitdauer 50 % oder mehr ist, und daß sie bestimmt, daß der Zustand des Zwischenelektrodenspaltes normal ist, wenn der Anteil von innerhalb 5 bis 30 μ Sekunden, nachdem die Spannung angelegt wurde, gestarteten Entladungen 10 % oder mehr ist.

5. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrodenzustands-Diskriminatoreinrichtung so gestaltet ist, daß sie ein Signal ausgibt, das einen anormalen Zustand des Zwischenelektrodenspaltes anzeigt, wenn die Zwischenelektrodenzustands-Diskriminatoreinrichtung feststellt, daß der Zustand des Zwischenelektrodenspalts kontinuierlich für eine vorbestimmte Zeitdauer anormal ist.

6. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrodenzustands-Diskriminatoreinrichtung so aufgebaut ist, daß sie anfängt, ein Signal zu liefern, das einen anormalen Zustand des Zwischenelektrodenspaltes anzeigt für eine kürzere Zeitdauer, sobald die Zeit, in der die Zwischenelektrodenzustands-Diskriminatoreinrichtung kontinuierlich bestimmt, daß der Zustand des Zwischenelektrodenspalts anormal ist, zunehmend kürzer wird.

7. Einrichtung zur Bearbeitung mittels einer Entladung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung so gestaltet ist, daß sie erfaßt, wenn die Entladung gestartet wird durch Erfassen einer Abfallkante der über den Zwischenelektrodenspalt angelegten Spannung.

8. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrodenzustands-Diskriminatoreinrichtung eine Speichereinrichtung aufweist zum Bestimmen, ob das Auftreten von Entladungen in jedem Intervall in einem normalen Bereich oder einem anormalen Bereich ist und zum Speichern des Ergebnisses, wenn das Auftreten von Entladungen als in den anormalen Bereich fallend bestimmt wird, wobei die Speichereinrichtung die Ergebnisse der Bestimmung des anormalen Bereiches jedesmal, wenn

das Auftreten als in den anormalen Bereich fallend bestimmt ist, akkumuliert und speichert.

9. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung so gestaltet ist, daß sie die gespeicherten Ergebnisse der Bestimmung des anormalen Bereichs löscht, wenn das Auftreten als in den normalen Bereich fallend bestimmt wird.

10. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeit für die Detektoreinrichtung zum Erfassen der Zeitenverteilung zum Erzeugen der Entladung im Bereich von 10 bis 30 m Sekunden liegt.

11. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Steuern der Anstiegsrate der Spannung per Zeiteinheit, basierend auf einem Ausgangssignal von der Zwischenelektrodenzu-

■20 stands-Diskriminatoreinrichtung.

12. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Steuern des Wertes der gepulsten Spannung basierend auf einem Ausgangssignal von der Zwischenelektrodenbedingungs-Diskriminatoreinrichtung.

13. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung so gestaltet ist, daß sie die Spannung erniedrigt, wenn der Zustand des Zwischenelektrodenspaltes anormal ist.

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14. Einrichtung zur Bearbeitung mittels einer Entladung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Variieren einer Ruhezeit der gepulsten Spannung basierend auf einem Ausgangssignal von der Zwischenelektrodenzustands-Diskriminatoreinrichtung.

15. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung so gestaltet ist, daß sie die Ruhezeit ausdehnt, wenn der Zustand des Zwischenelektrodenspalts anormal ist.

16. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Steuern einer Referenzspannung basierend auf einem Ausgangssignal von der Zwischenelektrodenzustands-Diskriminatoreinrichtung.

17. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Steuern der Flußrate der in den Zwischenelektrodenspalt gelieferten Bearbeitungslösung basierend auf einem Aus'gangssignal von der Zwischenelektrodenbedingungs-Diskriminatoreinrichtung.

18. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum

Steuern des Druckes, unter dem die Bearbeitungslösung in den Zwischenelektrodenspalt geliefert wird, basierend auf einem Ausgangssignal von der Zwischenelektrodenzustands-Diskriminatoreinrichtung.
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19. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Servo-Einrichtung zum Steuern des Zwischenelektrodenspaltes und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Empfindlichkeit der Servo-Einrichtung basierend auf einem Ausgangssignal von der Zwischenelektrodenzustands-Diskriminatoreinrichtung.

20. Einrichtung zum Bearbeiten mittels einer Entladung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Steuern des Zwischenelektrodenspaltes basierend auf einem Ausgangssignal von der Zwischenelektrodenzustands-Diskriminatoreinrichtung.