DE3924014C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem für eine Funkenerosionsmaschine zur Zufuhr von Arbeitsflüssigkeit zu einem Arbeitsbereich zwischen einer Arbeitselektrode und einem Werkstück, wobei das Werkstück auf einem Arbeitstisch in einem Arbeitsbehälter angeordnet ist. Eine erste Zufuhreinrichtung ist vorgesehen zur Zufuhr der Arbeitsflüssigkeit entlang eines ersten Flüssigkeitsweges, der sich von einer Pumpvorrichtung durch ein Durchgangsloch in der Arbeitselektrode, den Arbeitsbereich und einen Zwischenraum zwischen einer äußeren Umfangsoberfläche der Arbeitselektrode und dem Werkstück erstreckt.

Ein derartiges Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem ist aus der US 30 67 358 bekannt. Wenn ein Werkstück mit einer derartig ausgebildeten Arbeitselektrode zur Erzeugung von Durchbohrlöchern in dem Werkstück verwendet wird, gewährleistet die erste Zufuhreinrichtung eine Zufuhr von Arbeitsflüssigkeit, so daß insbesondere beim Durchbruch durch das Werkstück auch die Seitenwände des Durchbohrloches ausreichend gespült werden und eine Beschädigung der Seitenwände durch sich anlagernde Partikel vermieden wird. Das Endstück der Arbeitselektrode weist eine schwammartige Struktur auf, wobei insbesondere die Flußrichtung bzw. Austrittsrichtung der Arbeitsflüssigkeit von der Arbeitselektrode in den Arbeitsbereich und den Zwischenraum stets in die gleiche Richtung weist, auch wenn beim Durchbruch durch das Werkstück durch den entstehenden Druckabfall eine verringerte Spülwirkung im Bereich der Seitenwände vorliegt. Insbesondere beim Durchbrechen des Werkstücks, d. h. wenn ein teilweise geöffnetes Loch im Boden des Werkstücks entsteht, können sich nämlich Materialpartikel zwischen dem Werkstück und der Arbeitselektrode ansammeln. Beim Durchbruch der Arbeitselektrode durch das Werkstück werden diese Partikel zusätzlich aus dem Arbeitsbereich und dem Zwischenraum in eine Vakuumkammer gesaugt.

Aus der DE 32 04 798 A1 ist eine elektrische Entladungsbearbeitungs-Einrichtung bekannt, bei der ein Druckabfall in einer Arbeitsflüssigkeit beim Durchbruch einer Arbeitselektrode durch ein Werkstück erkannt wird. Eine Erkennung dieses Druckabfalls führt lediglich zum sofortigen Abschalten der Bearbeitung des Werkstücks. Es wird damit zwar eine Verschlechterung der Seitenwände vermieden, jedoch wird keine ordnungsgemäß zuende geführte Bohrung erzielt, da ein Durchbruch bereits bei einer kleinen teilweisen Öffnung des Bodens der Bohrung erfolgen kann. Der sofortige Stopp der Bearbeitung führt somit zu einer unvollständigen Bohrung.

Ferner ist aus der US-PS 34 35 175 ein Mehrfachventil bekannt, das erlaubt, eine Arbeitsflüssigkeit abhängig vom Schaltzustand des Ventils über verschiedene Versorgungs-Flüssigkeitswege zuzuführen. Auf diese Weise können mehrere Flüssigkeitswege mit einer einfachen Pumpvorrichtung betrieben werden.

Fig. 6 zeigt schematisch ein Beispiel des Aufbaus eines herkömmlichen Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystems für eine Funkenerosionsmaschine und Fig. 7 stellt einen vergrößerten Querschnitt durch einen Arbeitsbereich dieses Versorgungssystems dar, der einen Zusammenhang zwischen einem Werkstück und einer Arbeitselektrode im Arbeitsbereich zeigt. In Fig. 6 enthält das herkömmliche Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem für eine Funkenerosionsmaschine einen Arbeitsbehälter 1, einen Arbeitstisch 3, der an einem Boden des Arbeitsbehälters 1 angeordnet ist, eine Arbeitselektrode 4 und eine Pumpe 6 zur Versorgung der Arbeitselektrode 4 mit Arbeitsflüssigkeit 5 über ein Druckregelventil 7. Ein Druckmesser 8 ist mit dem Druckregelventil 7 verbunden. Ein Werkstück 2 ist fest auf dem Arbeitstisch 3 angeordnet.

Die Arbeitselektrode 4 hat einen zentralen hohlen Bereich 4a, wie in Fig. 7 dargestellt.

In dem herkömmlichen Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem, die wie oben erwähnt konstruiert ist, wird Arbeitsflüssigkeit 5 unter Druck von der Versorgungspumpe 6 gespeist, zu dem hohlen Bereich 4a der Arbeitselektrode 4 durch eine Druckregulierung durch das Ventil 7 zugeleitet und aus einem Ende der Arbeitselektrode 4 herausgespritzt. Materialteilchen 2a werden von dem Werkstück 2 aufgrund eines Entladestroms abgetragen, der von einer Impulsspannung herrührt, die über das Werkstück 2 und die Arbeitselektrode 4 angelegt ist, und mit verdampfter Hochtemperatur-Arbeitsflüssigkeit 5 aufwärts entlang eines äußeren Umfanges der Arbeitselektrode 4 befördert und wie in Fig. 7 dargestellt, ausgeräumt.

Beim Anwenden eines herkömmlichen Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem für eine Funkenerosionsmaschine, z. B. zum Herstellen eines Durchgangsloches in einem Werkstück, kann, wenn der Boden des Werkstücks 2 teilweise durch die Arbeitselektrode 4 geöffnet ist, deren Ende sich einer Endposition der Bearbeitung während der Bearbeitung des Durchgangsloches in dem Werkstück 2, wie in Fig. 8 dargestellt, nähert, Arbeitsflüssigkeit 5 durch diese Teilöffnung ausströmen. Hierzu wird der Druck der Arbeitsflüssigkeit 5, der von dem Ventil 7 reguliert wird, gesenkt, so daß Materialteilchen 2a, die sich zwischen dem Werkstück 2 und der Arbeitselektrode 4 angesammelt haben nach außen entlang der äußeren Umfangsoberfläche der Arbeitselektrode 4 entleeren. Da eine Bearbeitungsgeschwindigkeit durch diese Anhäufung von Materialteilchen 2a verringert wird, ist es notwendig, die Bearbeitung zu stoppen und die Materialteilchen per Hand zu entfernen, welches Schwierigkeiten bei einem automatischen Bearbeitungsbetrieb verursacht.

Der Erfindung liegt somit das technische Problem zugrunde

• ein Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das vollautomatisch Anhäufungen von Materialteilchen im Arbeitsbereich zwischen Werkstück und Arbeitselektrode auch dann vermeiden kann, wenn beim Bohren eines Durchgangsloches durch das Werkstück ein Teil des Bodens der Bohröffnung geöffnet ist.

Diese Aufgabe wird für ein Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem der eingangs beschriebenen Art gelöst durch

• - eine zweite Zufuhreinrichtung zur Zufuhr der Arbeitsflüssigkeit entlang eines zweiten Flüssigkeitsweges, der sich von der Pumpvorrichtung durch eine Öffnung im Werkstück, den Arbeitsbereich und den Zwischenraum erstreckt;
• - eine Einrichtung zum Erkennen eines Druckabfalls im ersten Flüssigkeitsweg auf einen Wert kleiner als ein vorbestimmter Wert ist; und
• - eine Einrichtung zur Steuerung einer Aktivierung der zweiten Zufuhreinrichtung in Ansprechen auf eine Ausgabe der Erkennungseinrichtung hin.

Es werden erfindungsgemäß die Vorteile erzielt, daß beim Erkennen eines Druckabfalls im ersten Flüssigkeitsweg die zweite Zufuhreinrichtung betätigt wird, so daß beim Bohren eines Durchgangslochs sofort eine Umkehrung der Strömungsrichtung auf Grund der zweiten Zufuhreinrichtung erfolgt, wenn der Boden des Werkstückes teilweise geöffnet ist. So können die Seitenwände der Bohrung sehr gut gespült werden und eine Beschädigung des Bohrlochs wird vermieden. Ferner kann das Bohrloch sauber zuende gebohrt werden. Dabei dient die Arbeitsflüssigkeit, die mit der zweiten Zufuhreinrichtung nach oben durch das Durchgangsloch im Arbeitstisch geblasen wird, zum Ausräumen der Materialteilchen, die sich zwischen der Arbeitselektrode und dem Werkstück auf Grund des Druckabfall, der durch das teilweise geöffnete Loch im Boden des Werkstücks verursacht ist, angehäuft haben. Somit wird eine perfekte ununterbrochene Spülung sowohl der Bearbeitungsöffnung als auch der Bereich der Seitenwände erreicht.

Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystems umfaßt ein Dreiwegventil, das mit der Pumpvorrichtung und der ersten und zweiten Zufuhreinrichtung verbunden ist. Das Dreiwegeventil wird in Ansprechen auf einen Druckabfall im ersten Flüssigkeitsweg geschaltet.

Das Dreiwegeventil kann in einem ersten Zustand in einer Ausführungsform so geschaltet werden, daß zunächst Flüssigkeit nur durch den ersten Flüssigkeitsweg mittels der ersten Zufuhreinrichtung zugeführt wird und bei einem Druckabfall das Dreiwegeventil in einen zweiten Zustand geschaltet wird, bei dem die Arbeitsflüssigkeit nur durch den zweiten Flüssigkeitsweg und die zweite Zufuhreinrichtung zugeführt wird.

Das Dreiwegeventil besitzt auch einen dritten Zustand, bei dem Arbeitsflüssigkeit durch beide Flüssigkeitswege zugeführt wird. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Dreiwegeventil in Ansprechen auf eine Erkennung des Druckabfalls vom dritten Zustand in den zweiten Zustand geschaltet, d. h. die erste Zufuhreinrichtung wird geschlossen.

Ferner ist es möglich, die drei Zustände des Dreiwegeventils auszunützen, um bei einer Erkennung eines Druckabfalls das Dreiwegeventil vom ersten in den dritten Zustand zu schalten, wodurch auch damit eine vorteilhafte Umkehr der Strömungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit im Arbeitsbereich erfolgt.

Wenn also eine Änderung des Arbeitsflüssigkeitdrucks zu dem Zeitpunkt erfaßt wird, wenn die Arbeitselektrode teilweise in das Werkstück eindringt, werden die ersten und zweiten Flüssigkeitswege so geschaltet, daß die Strahlrichtung der Arbeitsflüssigkeit auf den Arbeitsbereich umgekehrt wird. Deshalb gibt es während der Bearbeitung keine Anhäufung von Materialteilchen und die Bearbeitungsbedingungen können immer auf Grund einer verläßlichen automatischen Bearbeitung beibehalten werden.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Konstruktion eines Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch einen Arbeitsbereich eines Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem wie in Fig. 1 dargestellt, zur Erläuterung ihrer Arbeitsweise;

Fig. 3 ein Flußdiagramm zum Betrieb des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1;

Fig. 4 ein Flußdiagramme eines Betriebs eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Betriebs eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 schematisch eine Konstuktion eines herkömmlichen Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystems und

Fig. 7 und 8 einen Querschnitt durch einen Arbeitsbereich zur Erläuterung der Arbeitsweise des herkömmlichen Versorgungssystems, wie es in Fig. 6 dargestellt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Konstruktion einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Arbeitsflüssigkeit- Versorgungssystems, in der Bezugszahlen 1 bis 8 dieselben oder entsprechende Teile, wie bei der in Fig. 6 gezeigten herkömmlichen Konstruktion darstellen, und deshalb werden Details davon ausgelassen, um eine Wiederholung zu vermeiden. Ein Teil, das sich unterscheidet, ist die Bodenplatte 1b des Arbeitsbehälters 1, die in einem engen Kontakt mit dem Bodenbereich eines Arbeitstisches 3 ist, um einen flüssigkeitsdichten Kontakt zu schaffen.

Ein Rohr 9 verbindet ein Loch 1a, das in einer Seitenwand des Arbeitsbehälters 1 und einem Loch 3a in einer Wand eines Arbeitstisches 3 vorgesehen ist. Es ist eine Einrichtung 7, 8, 10 vorgesehen zum Kennen des Druckes der Bearbeitungsflüssigkeit, mit einem Bearbeitungsflüssigkeitsdruckmesser 8. Eine Schaltvorrichtung 11, für die Arbeitsflüssigkeitsleitung spricht auf einen Ausgang der Druckerkennungseinrichtung 10 der Arbeitsflüssigkeit an und aktiviert ein elektromagnetisches Dreiwegeventil 12, um den Durchfluß der Arbeitsflüssigkeit 5 umzustellen, wie nachfolgend beschrieben wird.

Eine Rohrleitung 13a verbindet einen von zwei Ausgängen des elektrischen Dreiwegeventils 12 mit einem Druchgangsloch 4a einer Arbeitselektrode 4, um darin eine Speisung mit Arbeitsflüssigkeit 5 nur dann zu gewährleisten, wenn der Auslaß des Dreiwegeventils 12 geöffnet ist.

Bei dem Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem, wie es oben konstruiert ist, wird Arbeitsflüssigkeit 5 üblicherweise unter Druck durch die Versorgungspumpe 6 für die Arbeitsflüssigkeit durch die Rohrleitung 13a zu der Elektrode 4 gespeist. Der Druckwert der Flüssigkeit wird von dem Ventil 7 und einem Bearbeitungsstadium bestimmt, wahrend Materialteilchen 2a, die aus einer Entladebearbeitung resultieren, außen entlang einem äußeren Umfang der Elektrode 4 ausgeräumt werden.

Wenn ein Bodenbereich eines Werkstücks 2 mit fortgeschrittener Bearbeitung teilweise geöffnet ist, dann fällt der Druck der Arbeitsflüssigkeit in der Rohrleitung 13a schlagartig ab. Der Flüssigkeitsabfall wird von der Druckerkennungseinrichtung 10 registriert, worauf die Durchlaßschaltvorrichtung 11 einen Befehl an das elektrische Dreiwegeventil 12 vorsieht, um dieses zu aktivieren, und einen seiner Auslässe zu schließen, und den anderen Auslaß zu öffnen.

Auf diese Weise wird Arbeitsflüssigkeit 5 durch die Rohrleitung 13b, das Rohr 9 in ein Inneres des Arbeitstisches 3, und dann wie in Fig. 2 dargestellt, durch das Loch 3b, im Arbeitstisch 3 und das teilweise geöffnete Loch im Werkstück 2 zwischen das Werkstück 2 und die Elektrode 4 gespeist, so daß Materialteilchen 2a nach oben geblasen und ausgeräumt werden.

Diese Betriebsweise wird mit Verweis auf ein Flußdiagramm, das in Fig. 3 dargestellt ist, detaillierter beschrieben werden.

Wenn die Arbeitsflüssigkeit 5, die von der Versorgungspumpe 6 für die Arbeitsflüssigkeit gefördert wird, einen festgesetzten Druck erreicht hat, dann wird der eine Auslaß des elektromagnetischen Dreiwegeventils 12, das mit der Rohrleitung 13a verbunden ist, geöffnet, um Arbeitsflüssigkeit 5 in die Elektrode 4 zu fördern (Schritt S1). Die Druckerkennungseinrichtung 10 für den Arbeitsflüssigkeitsdruck registriert den Arbeitsflüssigkeitsdruck (Schritt S2), und wenn ein erkannter Wert unter den festgesetzten Wert (Schritt S3) sinkt, dann wird das elektromagnetische Dreiwegeventil 12 in der Arbeitsflüssigkeitsleitung durch einen Befehl der Schaltvorrichtung 11 aktiviert, um den äußeren Auslaß, der mit der Rohrleitung 13b verbunden ist, zu öffnen, und den Auslaß, der mit der Rohrleitung 13a verbunden ist (Schritt S4), zu schließen, so daß Arbeitsflüssigkeit 5 durch die Rohrleitung 13b, das Rohr 9 und das Innere des Arbeitstisches 3 zu dem Loch 3b, das in seiner oberen Wand ausgebildet ist, gefördert wird.

Obwohl in der oben gezeigten Ausführungsform, bei der die Rohrleitung 13a, mit dem Inneren der Elektrode 4 und das Rohr 13b, mit dem Inneren des Arbeitstisches 3 verbunden ist, die als wahlweise durch ein elektromagnetisches Dreiwegeventil 12 schaltbar beschrieben waren, ist es möglich das Versorgungssystem entsprechend einer der Flußdiagramme von Fig. 4 und 5 zu betreiben, wobei in diesem Fall anstatt des Dreiwegeventils 12 ein Ventil, das zusätzlich zu dem wahlweisen Öffnen der Rohrleitungen 13a und 13b diese gleichzeitig je nach Bedarf geöffnet gehalten werden können.

Im Schritt S1 in Fig. 4 werden die Rohrleitungen 13a und 13b gleichzeitig geöffnet, um Bearbeitungsflüssigkeit 5 zu fördern. Die Schritte S2 und S3 sind die gleichen wie die in Fig. 3, und wenn der Arbeitsflüssigkeitsdruck unter einen festgesetzten Wert fällt, dann wird der Betrieb zum Schritt S4 verschoben, um nur die Rohrleitung 13a zu schließen, um somit Arbeitsflüssigkeit 5 durch die Rohrleitung 13b und das Rohr 9 zu dem Loch 3b zu fördern.

In Fig. 5 wird beim Schritt S1 als Alternative nur die Rohrleitung 13a zum Speisen von Arbeitsflüssigkeit 5 geöffnet. Die Schritte S2 und S4 sind die gleichen wie die in Fig. 3 oder 4, und wenn der Arbeitsflüssigkeitsdruck unter einen festgelegten Wert sinkt, dann wird der Betrieb auf den Schritt S4 verlagert, um beide Rohrleitung 13a und 13b zu öffnen, um damit die Rohrleitungen 13a und 13b mit Arbeitsflüssigkeit 5 zu versorgen.

Weiterhin ist es bei der oben genannten Ausführungsform, wenn der Flüssigkeitsdruckabfall von der Erkennungeinrichtung 10 für den Arbeitsflüssigkeitsdruck erfaßt wird, möglich, mit demselben Resultat wie bei der oberen Ausführungsform, die Vorrichtung so auszubilden, daß ein Flüssigkeitsdruckwert, an das die Arbeitsflüssigkeitsleitung geschaltet ist, zuerst in einer Speichervorrichtung gespeichert und ein Schalten der Arbeitsflüssigkeitsleitung durch Aktivieren eines Ventils durchgeführt wird, wenn sich der aktuelle Flüssigkeitsdruck ändert.

Claims (10)

1. Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem für eine Funkenerosionsmaschine zur Zufuhr von Arbeitsflüssigkeit (5) zu einem Arbeitsbereich zwischen einer Arbeitselektrode (4) und einem Werkstück (2), wobei das Werkstück (2) auf einem Arbeitstisch (3) in einem Arbeitsbehälter (1) angeordnet ist, mit

• - einer ersten Zufuhreinrichtung (13a) zur Zufuhr der Arbeitsflüssigkeit (5) entlang eines ersten Flüssigkeitsweges, der sich von einer Pumpvorrichtung (6) durch ein Durchgangsloch (4a) in der Arbeitselektrode (4), den Arbeitsbereich und einen Zwischenraum zwischen einer äußeren Umfangsoberfläche der Arbeitselektrode (4) und dem Werkstück (2) erstreckt,

gekennzeichnet durch,

• - eine zweite Zufuhreinrichtung (9, 13b) zur Zufuhr der Arbeitsflüssigkeit (5) entlang eines zweiten Flüssigkeitsweges, der sich von der Pumpvorrichtung (6) durch eine Öffnung im Werkstück (2), den Arbeitsbereich und den Zwischenraum erstreckt;
• - eine Einrichtung (7, 8, 10) zum Erkennen eines Druckabfalles im ersten Flüssigkeitsweg auf einen Wert, der kleiner als ein vorbestimmter Wert ist; und
• - eine Einrichtung (11, 12) zur Steuerung einer Aktivierung der zweiten Zufuhreinrichtung (9, 13b) auf eine Ausgabe der Erkennungseinrichtung (10) hin.

2. Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11, 12) zur Steuerung einer Aktivierung der zweiten Zufuhreinrichtung (9, 13b) außerdem vorgesehen ist zur Steuerung einer Aktivierung der ersten Zufuhreinrichtung (13a).

3. Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11, 12) ein elektrisches Dreiwegeventil (12) umfaßt, das mit der ersten und zweiten Zufuhreinrichtung (13a; 9, 13b) und der Pumpvorrichtung (6) verbunden ist.

4. Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dreiwegeventil (12) zwischen zwei Zuständen schaltbar ist, zur Zufuhr der Arbeitsflüssigkeit (5)

• - in einem ersten Zustand entlang des ersten Flüssigkeitsweges; und
• - in einem zweiten Zustand entlang des zweiten Flüssigkeitsweges.

5. Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11, 12) auf eine Ausgabe der Erkennungseinrichtung (10) das elektrische Dreiwegeventil (12) vom ersten in den zweiten Zustand schaltet.

6. Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Dreiwegeventil (12) in einen dritten Zustand schaltbar ist, zur Zufuhr von Arbeitsflüssigkeit (5) entlang des ersten und des zweiten Flüssigkeitsweges.

7. Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (11, 12) auf die Ausgabe der Erkennungseinrichtung (10) das elektrische Dreiwegeventil (12) vom dritten in den zweiten Zustand schaltet.

8. Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10, 12) auf die Ausgabe der Erkennungseinrichtung (10) das elektrische Dreiwegeventil (12) vom ersten in den dritten Zustand schaltet.

9. Arbeitsflüssigkeit-Versorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (7, 8, 10) zum Erkennen eines Druckabfalls einen in dem ersten Flüssigkeitsweg angeordneten Druckmesser (8) umfaßt.