DE3709433A1 - Verfahren und vorrichtung zum elektrochemischen bearbeiten von werkstuecken - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum elektrochemischen bearbeiten von werkstueckenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
elektrochemischen Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere
zum elektrochemischen Senken mit einer gegen das Werkstück
verstellbaren Bearbeitungselektrode (Werkzeug) und mit einer
Versorgungseinheit für die dem Werkstück zugeführte
elektrische Arbeitsgröße (Strom/Spannung).
Bei der elektrochemischen Bearbeitung von Werkstücken
schließt die Bearbeitungselektrode mit dem Werkstück einen
Arbeitsspalt ein, der mit einem Elektrolyten gefüllt ist.
Bei einer aus der DE-PS 30 32 757 bekannten Vorrichtung
wird im Falle eines Kurzschlusses im Arbeitsspalt zwischen
Elektrode und Werkstück die Arbeitsspannung des
Gleichrichters durch einen Kurzschlußschalter abgeschaltet
und auf diese Weise das Werkzeug bzw. das Werkstück vor
Beschädigungen durch Überströme geschützt.
Bei der gleichzeitigen Bearbeitung von mehreren Werkstücken
mit Vorrichtungen der bekannten Art kommt es jedoch häufig
zu Kontaktverzunderungen der Verbindungsstelle zwischen der
Zuführung der elektrischen Arbeitsgröße und einzelner
gleichzeitig bearbeiteter Werkstücke.
Die Unterbrechung des Stromzuflusses in einzelnen
Strompfaden führt nicht zu einer Abschaltung der
Arbeitsspannung. Werkstücke in einwandfreien Strompfaden
werden auch ordnungsgemäß bearbeitet. Die Kathoden in den
gestörten Strompfaden bewegen sich mit zum Teil hoher
Vorschubgeschwindigkeit gegen das Werkstück, wodurch eine
mechanische Beschädigung von Werkstück und/oder Werkzeug
erfolg.t
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur elektrochemischen
Bearbeitung von Werkstücken anzugeben, bei der bei durch
Unterbrechung des Arbeitsstromkreises hervorgerufenen
Betriebsstörungen eine Beschädigung von Werkstück bzw.
Werkzeug vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer
gattungsgemäßen Vorrichtung gelöst durch einen Speicher
für den zeitlichen Verlauf der durch eine Meßeinrichtung
erfaßten Arbeitsgröße und durch eine Vergleichsstufe für
den Vergleich des als Sollwert dienenden, abgespeicherten
Verlaufs der Arbeitsgröße mit dem als Istwert von der
Meßeinrichtung gelieferten zeitlichen Verlauf wobei die
Vergleichsstufe beim Überschreiten einer vorgebbaren
Soll/Istabweichung ein Steuersignal an die
Versorgungseinheit abgibt. Ferner wird die Aufgabe durch
ein Verfahren zum elektrochemischen Bearbeiten von
Werkstücken, bei dem eine Bearbeitungselektrode (Werkzeug)
gegen das Werkstück verstellt wird, welches von einer
Versorgungseinheit mit einer elektrischen Arbeitsgröße
(Strom/Spannung) versorgt wird, gelöst, wobei der
Bearbeitungsvorgang unterbrochen wird, wenn durch eine
Vergleichsstufe die Überschreitung einer zulässigen
Differenz zwischen einem aus einem Speicher ausgelesenen
Sollwert und einem mit einer Meßeinrichtung erfaßten
Istwert für die elektrische Arbeitsgröße festgestellt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung wird zunächst
unmittelbar nach dem optimalen Einrichten der
elektrochemischen Bearbeitungsvorrichtung der zeitliche
Verlauf der elektrischen Arbeitsgröße während des
Bearbeitungsvorganges des ersten Werkstückes in einen
Speicher eingelesen. Dieser Meßwertverlauf dient im weiteren
als Sollwertvorgabe. Bei der Bearbeitung der nachfolgenden
Werkstücke, bei der ebenfalls jeweils der zeitliche Verlauf
der Arbeitsgröße überwacht wird, stellt eine Vergleichsstufe
eine Überschreitung der zulässigen
Soll-/Ist-Toleranzgrenzen, zum Beispiel in Folge einer
Störung der eingestellten Arbeitsparameter oder Verzunderung
des Kontaktes zwischen der Zuführung der elektrischen
Arbeitsgröße und dem Werkstück fest und bewirkt eine
Unterbrechung des Bearbeitungsvorganges. Hierdurch werden
einerseits Werkstückabmaße außerhalb der zugelassenen
Fertigungstoleranzen vermieden und andererseits eine
Beschädigung von Werkstück bzw. Werkzeug durch
unkontrollierte Bewegungen gegeneinander verhindert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein
Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung näher erläutert.
Die Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken durch
elektrochemisches Senken enthält ein Werkstück 1 und eine
gegen das Werkstück 1 in üblicher Weise verstellbare
Bearbeitungselektrode (Werkzeug) 2, die beide einen mit
einem Elektrolyten gefüllten Arbeitsspalt einschließen. Die
Bearbeitungsvorrichtung ist an den Ausgang einer
Versorgungseinheit 3 angeschlossen, die eine
Gleichstromquelle beinhaltet und den Arbeitsstrom für den
Bearbeitungsvorgang liefert, wobei die am Werkstück 1
anliegende Spannung von der Versorgungseinheit 3 konstant
gehalten wird. Währen das Werkzeug 2 auf Massepotential
liegt, ist das Pluspotential der Versorgungseinheit 3 über
einen Kontakt 4 an das Werkstück 1 angeschlossen.
Der vom Werkstück 1 aufgenommene Arbeitsstrom wird von
einer Meßeinrichtung 5, die beispielsweise einen Shunt
enthält, gemessen. Der Ausgang der Meßeinrichtung 5 ist
jeweils mit dem Eingang eines Analog/Digitalwandlers und dem
Ist-Eingang einer
Fensterdiskriminator ausgeführt ist und deren Fensterbreite
durch ein Potentiometer 15 einstellbar ist. Das
digitalisierte Ausgangssignal des Wandlers 6 wird auf einen
nichtflüchtigen, jedoch elektrisch löschbaren
Schreib-Lesespeicher 8 (E2-PROM) gegeben. Der Speicher 8
wird durch einen quarzgesteuerten Oszillator 10 getaktet,
wobei die Taktfrequenz durch einen zwischen Oszillator 10
und Speicher 8 geschalteten Teiler/Zähler 9 einstellbar ist.
Der Teiler/Zähler 9 wird über eine Start/Stop-Einrichtung 11
aktiviert bzw. abgeschaltet. Die aus dem Speicher 8
ausgelesenen Daten werden einem Digital/Analogwandler 12
zugeführt, dessen Ausgang den Solleingang der
Vergleichsstufe 7 bildet, deren Ausgang mit der
Versorgungseinheit 3 verbunden ist. Die Umschaltung der
jeweiligen Funktion des Speichers 8 (Schreiben/Lesen)
erfolgt über einen Steuersignalgeber 13, der direkt mit dem
A/D Wandler 6 und über einen Inverter 14 mit dem D/A Wandler
12 verbunden ist.
Das zusammenwirken der in diesem Ausführungsbeispiel
beschriebenen Schaltungskomponenten ist wie folgt:
Nach Einstellung der elektrochemischen
Bearbeitungsvorrichtung auf die gewünschten
Betriebsbedingungen (z. B. Vorschub) dient der
Bearbeitungsvorgang des ersten Werkstückes 1 zur Erzeugung
der Sollvorgabewerte im Speicher 8. Dazu wird bei Beginn
des Bearbeitungsvorganges der Teiler/Zähler 9 über die
Start/Stop-Einrichtung 11 aktiviert. Über den
Steuersignalgeber 13 wird der Speicher 8 durch Setzen des
A/D Wandlers 6 in die Schreibefunktion gebracht. Der
zeitliche Verlauf des in das Werkstück 1 fließenden
Arbeitsstromes wird vom Wandler 5 gemessen und durch den A/D
Wandler 6 in digitale Maßwerte umgesetzt, die im Speicher 8
abgelegt werden. Nach Ablauf des Bearbeitungsvorganges wird
der Teiler/Zähler 9 über die Start/Stopeinrichtung 11
angehalten, so daß der im folgenden als Sollwert für die
Bearbeitung weiterer Werkstücke dienende Meßwertverlauf in
Form digitaler Meßwerte im Speicher 8 abgespeichert ist. Bei
Beginn des nächsten Bearbeitungsvorganges wird der
Teiler/Zähler 9 wieder gestartet, der Speicher 8 jedoch über
den Steuersignalgeber 13 in die Lesefunktion umgeschaltet,
so daß der D/A Wandler 12 aktiviert wird, an dessen Ausgang
nun die in Speicher 8 abgespeicherten Meßwerte als analoge
Referenzsignale für den Sollwerteingang des Vergleichers 7
vorliegen. Synchron mit dem Auslesen der Sollwerte gibt der
Stromwandler 5 den Verlauf des jeweiligen Ist-Arbeitsstromes
während der Bearbeitung eines Werkstückes 1 wieder, der
nunmehr in der Vergleicherstufe 7 mit dem Sollwert
verglichen wird.
Ändern sich nun während der Bearbeitung des Werkstückes
die Betriebsbedingungen gegenüber den am ersten Werkstück
gemessenen Bedingungen, zum Beispiel in Folge einer
Verzunderung des am Werkstück 1 anliegenden Kontaktes 4,
wird dies am Ausgang der Vergleichsstufe 7 durch Abgabe
eines Alarmsignals an die Versorgungseinheit 3
festgestellt. Hierdurch wird der Bearbeitungsvorgang
unterbrochen, so daß sich die Bearbeitungselektrode 2 nicht
unkontrolliert weiter gegen das Werkstück 1 vorschieben
kann, so daß eine mechanische Beschädigung von Werkzeug 2
bzw. Werkstück 1 vermieden wird.
Je nach Wahl der Fensterbreite des Vergleichers 7 aufgrund
der Einstellung des Potentiometers 15 läßt sich die
Schwelle für die Auslösung der Alarmfunktion vorwählen.
Vorteilhafterweise wird diese so eng eingestellt, daß schon
geringe Abweichungen des Arbeitsstromes vom Sollwertverlauf
gemeldet werden. Auf diese Weise wird eine Einhaltung der
geforderten Fertigungstoleranzen für das Werkstück 1
ermöglicht.
Je nach Geschwindigkeit des Bearbeitungsvorganges läßt sich
durch das Teilerverhältnis des Teilers/Zählers 9 die
Abtastrate der Wandler 6, 12 bzw. die Taktfrequenz des
Speichers 8 so einstellen, daß eine optimale Ausnutzung des
zur Verfügung stehenden Speicherinhaltes gegeben ist.
Die im Ausführungsbeispiel beschriebene Vorrichtung wird
bevorzugt für die Bearbeitung von Werkstücken durch
elektrochemisches Senken verwendet. Jedoch ist auch eine
Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung für
elektrochemisches Entgraten denkbar, wobei der Unterschied
zum elektrochemischen Senken allein darin besteht, daß beim
Entgraten die am Werkstück anliegende Arbeitsspannung durch
die Meßeinrichtung 5 überwacht wird, während durch die
Versorgungseinheit 3 der Strom konstant gehalten wird.
Claims (4)
1. Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten von
Werkstücken, insbesondere zum elektrochemischen Senken,
mit einer gegen das Werkstück verstellbaren
Bearbeitungselektrode (Werkzeug) und mit einer
Versorgungseinheit für die dem Werkstück zugführte
elektrische Arbeitsgröße (Strom/Spannung),
gekennzeichnet durch
einen Speicher (8) für den zeitlichen Verlauf der
durch eine Meßeinrichtung (5) erfaßten elektrischen
Arbeitsgröße und durch eine Vergleichsstufe (7) für den
Vergleich des als Sollwert dienenden, abgespeicherten
Verlaufs der Arbeitsgröße mit dem als Istwert von der
Meßeinrichtung (5) gelieferten zeitlichen Verlauf wobei
die Vergleichsstufe (7) beim Überschreiten einer
vorgebbaren Soll/Istabweichung ein Steuersignal an die
Versorgungseinheit (3) abgibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Speicher (8) ein nichtflüchtiger, elektrisch lösbarer
Schreib-Lesespeicher (E2PROM) zum Abspeichern des
Verlaufs des Ausgangssignals der Meßeinrichtung (5) in
Form digitaler Meßwerte mit vorgebbaren zeitlichen
Abständen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Speicher (8) Mittel aufweist, die in Abhängigkeit von der
Änderungsgeschwindigkeit der Arbeitsgröße die
Taktfrequenz des Speichers (8) zur Verbesserung der
Auflösung verändern.
4. Verfahren zum elektrochemischen Bearbeiten von
Werkstücken, bei dem eine Bearbeitungselektrode
(Werkzeug) gegen das Werkstück verstellt wird, welches
von einer Versorgungseinheit mit einer elektrischen
Arbeitsgröße (Strom/Spannung) versorgt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Bearbeitungsvorgang unterbrochen wird, wenn durch eine
Vergleichsstufe (7) die Überschreitung einer zulässigen
Differenz zwischen einem aus einem Speicher (8)
ausgelesenen Sollwert und einem mit einer
Meßeinrichtung (5) erfaßten Istwert für die elektrische
Arbeitsgröße festgestellt wird, insbesondere unter Verwen
dung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3.
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