DE68902821T2

DE68902821T2 - Elektrolytisches fertigstellungsverfahren.

Info

Publication number: DE68902821T2
Application number: DE8989313267T
Authority: DE
Inventors: Youhei Kuwabara; Haruki Sugiyama
Original assignee: Shizuoka Seiki Co Ltd
Current assignee: Shizuoka Seiki Co Ltd
Priority date: 1988-12-26
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1993-01-14
Anticipated expiration: 2009-12-20
Also published as: EP0376581A1; CA2006138A1; KR900009195A; KR930004833B1; DE68902821D1; EP0376581B1; US5015347A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigbearbeitung einer Werkstückoberfläche durch elektrolytische Bearbeitung, und insbesondere ein Verfahren zur genauen Steuerung der Bearbeitungstiefe.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung 63-114815 (oder die hierzu entsprechende EP-A 0 266 180) offenbart ein Verfahren zur Fertigbearbeitung eines Werkstückes, das durch elektrolytische Bearbeitung bearbeitet wird. In dem Verfahren wird das Werkstück in einem elektrolytischen Trog befestigt und so angeordnet, daß ein bestimmter Spalt zwischen einer Elektrode und der Werkstückoberfläche gebildet wird. Ein Impuls wird an die Elektrode in einem stationären flüssigen Elektrolyt angelegt, und anschließend wird sauberer Elektrolyt intermittierend dem Spalt zugeführt, wobei der mit den Rückstandsprodukten verunreinigte Elektrolyt entnommen wird.
Im Verfahren wird in Abhängigkeit von durch Experiment und Versuche erhaltenen Daten eine Sollbearbeitungstiefe des Werkstückes berechnet, die notwendig ist, um die geforderte Oberflächenrauheit des Werkstückes ohne Verschlechterung der durch die elektrolytische Bearbeitung erhaltene Rauheit zu erhalten. Die Ladung, die erforderlich ist, um eine Flächeneinheit auf die Sollbearbeitungstiefe zu bearbeiten, wird in Abhängigkeit von einer Gleichung berechnet, die sich auf ein elektrochemisches Äquivalent für den besonderen Werkstoff und einen aus Experimenten erhaltenen augenblicklichen Wirkungsgrad bezieht.
Falls die Fertigbearbeitung unter den Bedingungen der Experimente durchgeführt wird, liegen die Abmessungen der fertig bearbeiteten Oberfläche in einem engen Bereich innerhalb +5% der Sollabmessungen. Dennoch ist es schwierig, die Konzentration, die Temperatur und den pH- Wert des Elektrolyten bei der praktischen Bearbeitung so zu steuern, daß diese Werte dieselben wie im Experiment sind. Außerdem ist die Oberflächenform des Werkstückes zu kompliziert, um den Oberflächenverlauf genau zu berechnen, was einen Fehler in der Berechnung verursacht. Der Fehler hat Einfluß auf die Berechnung der Ladung pro Flächeneinheit, so daß die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigt wird.
Zusätzlich ist es schwierig, den flüssigen Elektrolyten durch den Spalt zwischen Werkstück und Elektrode in derselben Weise wie bei den Experimenten durchzuleiten. Als Ergebnis können die Rückstandsprodukte im Spalt nicht wirksam und gleichmäßig entfernt werden, wobei der Bearbeitungswirkungsgrad verschlechtert wird, und zwar insbesondere bei einem Werkstück mit komplizierter Oberfläche. Somit wird die wirklich bearbeitete Tiefe kleiner als die Solltiefe, und deshalb ist es unmöglich, genaue Produkte herzustellen.
Es mag für den Leser eine Hilfe für das Verstehen der Erfindung sein, hierzu die EP-0 273 380 heranzuziehen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein elektrolytisches Fertigbearbeitungsverfahren zu schaffen, mit welchem eine Werkstückoberfläche mit Genauigkeit fertigbearbeitet werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird geschaffen ein Verfahren zur Fertigbearbeitung eines Werkstückes, mit den Schritten, das Werkstück in einem Elektrolyttank zu befestigen, eine Elektrode anzuordnen, um einen bestimmten Spalt zwischen Elektrode und der Werkstückoberfläche zu bilden, Elektrolyt in den Elektrolyttank zu füllen, um die Elektrode und das Werkstück zu überfluten, und das Werkstück Bearbeitungsschritten zu unterwerfen, wobei jeder Bearbeitungsschritt das Anlegen von Impulsen an die Elektrode, das Nachfüllen von sauberem Elektrolyt in den Spalt und die Entnahme des mit den Rückstandsprodukten verunreinigten Elektrolyts umfaßt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, eine bestimmte Bearbeitungstiefe einzustellen, eine erste Anzahl von Bearbeitungsschritten vorzusehen, die theoretisch notwendig sind, um die vorbestimmte Bearbeitungstiefe zu erreichen, einen Bruchteil der ersten Anzahl der Bearbeitungsschritte durchzuführen, die Tiefe der bearbeiteten Fläche zu messen, eine zweite theoretische Anzahl von Bearbeitungsschritten zu berechnen, von denen beim Aufbringen auf das Werkstück erwartet werden kann, daß sie das Werkstück auf die gewünschte Tiefe bearbeiten, und das Werkstück der zweiten theoretischen Anzahl von Bearbeitungsschritten zu unterwerfen.
Weitere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung wird man aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen entnehmen.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die ein System einer elektrolytischen Fertigbearbeitungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2a und 2b sind Blockschaltbilder, die ein System zur Zuführung von Strom an eine Elektrode und ein Werkstück zeigen;
Fig. 3 zeigt eine Schaltung eines Berührungsdetektors;
Fig. 4 zeigt eine Modifikation des Berührungsdetektors;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das ein Bearbeitungsverfahren in einer ersten Ausführung zeigt;
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das einen Bearbeitungsprozeß während des in Fig. 5 gezeigten Bearbeitungsverfahrens zeigt;
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß zum Messen einer Bearbeitungstiefe während des Bearbeitungsverfahrens zeigt;
Fig. 8 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Anzahl der Bearbeitungsschritte und der Schnittiefe zeigt;
Fig. 9 und 10 sind Flußdiagramme, die den Betrieb einer zweiten und dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung jeweils zeigen;
Fig. 11 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Anzahl der Bearbeitungsschritte und der Schnittiefe bei der dritten Ausführung zeigt;
Fig. 12 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß zum Messen einer Schnittiefe in einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 13 und 14 sind Flußdiagramme, die den Betrieb einer fünften und sechsten Ausführung jeweils zeigen;
Fig. 15 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß zur Messung einer Schnittiefe bei der sechsten Ausführung zeigt;
Fig. 16 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der Anzahl der Bearbeitungsschritte und der Schnittiefe bei der sechsten Ausführung zeigt;
Fig. 17 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb einer siebten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 18 ist ein Flußdiagramm, das einen Zentrierungsprozeß während des Bearbeitungsverfahrens bei der siebten Ausführung zeigt;
Fig. 19 und 20 sind Flußdiagramme, die den Betrieb einer achten und einer neunten Ausführung der vorliegenden Erfindung jeweils zeigen;
Fig. 21 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der Anzahl der Bearbeitungsschritte und der Schnittiefe bei der neunten Ausführung zeigt;
Fig. 22 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb einer zehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 23 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen der Anzahl der Bearbeitungsschritte und der Schnittiefe bei der zehnten Ausführung zeigt.
Wie Fig. 1 erkennen läßt, besitzt die elektrolytische Fertigbearbeitungsmaschine 1 eine Elektrodenhalteeinrichtung 3 zum Halten einer Elektrode 2, eine Werkstückbefestigungseinrichtung 5 zur Befestigung eines Werkstückes 4 in einem Elektrolyttrog 15. Die Werkstückbefestigungseinrichtung 5 besteht aus einem Tisch aus Isolierstoff wie z. B. Granit und Keramikmaterial, und der Trog 15 enthält ein Elektrolyt wie z. B. eine Natriumnitrid-Lösung. Die aus Kupfer oder Graphit hergestellte Elektrode 2 ist am unteren Ende eines Stabes 16 einer Elektrodenhalteeinrichtung 3 befestigt. Die Halteeinrichtung 3 ist mit einem Servomotor 6 über einen Elektrodenantriebsrichtungswandler 7 gekoppelt. Der Wandler 7 ist vorgesehen, um die Drehausgangsbewegung des Motors 6 in eine axiale Bewegung des Stabes 16 umzuwandeln.
Das Werkstück 3 enthält eine fertigzubearbeitende dreidimensionale Aussparung 4a, die durch eine Elektroentladungsmaschine (nicht dargestellt) mit Hilfe der Elektrode 2 ausgebildet worden ist.
Das Ausgangssignal des Motors 6 wird an eine Motorsteuersektion 9 einer Steuereinheit 12 übertragen, und der Motor 6 wird mit Hilfe eines Steuersignales von der Motorsteuersektion 9 betrieben. Die Steuereinheit 12 enthält eine Bearbeitungszustandssteuersektion 10 und eine Elektrolytflußsteuersektion 11.
Das System besitzt eine Stromquelleneinrichtung 8, die eine Gleichspannungsquelle 19 und eine Ladungs/Entladungs-Sektion 20 aufweist. Die Ladungs/Entladungs-Sektion 20 erzeugt einen Impuls von einer Stromdichte (insbesondere als "Spitzenstromdichte" bezeichnet) für eine vom Oberflächenverlauf der Aussparung 4a abhängige Impulsdauer als Antwort auf ein Signal von der Bearbeitungszustandssteuersektion 10.
Das System besitzt außerdem eine Eingabeeinrichtung 13 zur Eingabe von Bearbeitungsbedingungen und eine Elektrolytfiltereinrichtung 14 zum Herausfiltern der im Elektrolyt befindlichen Rückstandsprodukte.
Die Eingabeeinrichtung 13 ist vorgesehen, um verschiedene Bearbeitungsbedingungssignale wie z. B. das Werkstückmaterial, den Verlauf der Werkstoffoberfläche, die Bearbeitungstiefe D, die Höhe der Abmessungsgenauigkeit, die Oberflächenrauheit, die Anzahl der Bearbeitungsschritte N und die anfängliche Abmessung δ des Spaltes 17 zwischen der Elektrode und dem Werkstück einzugeben. Die Signale werden an die Motorsteuersektion 9 und die Bearbeitungszustandssteuersektion 10 übermittelt.
Die Filtereinrichtung 14 leitet den Elektrolyten in den Trog 15 als Reaktion auf ein Ausgangssignal der Elektrolytflußsteuersektion 11 zu Beginn der Bearbeitung und leitet den Elektrolyten durch eine Düse 18 während der Bearbeitung, um die Rückstandsprodukte im Spalt 17 zu beseitigen.
Wie die Figuren 2a und 2b zeigen, enthält die Gleichspannungsquelle 19 der Spannungsquelleneinrichtung 8 einen Transformator 21 und einen Gleichrichter 22.
Die Ladungs/Entladungs-Sektion 20 enthält mehrere Kondensatoren 23-1 bis 23-n, die parallel zueinander geschaltet sind, Dioden 24-1 bis 24-n, um einen Umkehrstrom zur Stromquelle 19 zu verhindern, Schalter 25-1 bis 25-n zur Erzeugung von Impulsen und einen auf ein Signal von einem Spannungskomparator 29 ansprechenden Ladungsschalter 26, um die Gleichspannungsquelle 19 an die Kondensatoren 23-1 bis 23-n zur Ladung jedes Kondensators auf einen Sollwert anzuschließen.
Die Bearbeitungszustandssteuersektion 10 enthält eine CPU 40, die Signale von der Eingabeeinrichtung 13 erhält, um die Bearbeitung u. a. zu berechnen, eine Wellenformerzeugungssektion 38 zur Erzeugung einer Wellenform des im Spalt 17 zwischen dem Werkstück 4 und der Elektrode 2 zu entladenden Stromes, einen Impulsgenerator 37 zur Erzeugung von Impulsen, von denen jeder eine bestimmte Impulsdauer hat, eine Ladespannungseinstellsektion 36 zur Einstellung der an den Kondensatoren 23-1 bis 23-n anliegenden Ladespannung, eine Stromeinstellsektion 39 und einen D/A-Wandler 33.
Ein Spannungsdetektor 27 ist vorgesehen, um die an den Kondensatoren 23-1 bis 23-n anliegende Ladespannung zu messen. Ein Spannungskomparator 29 ist vorgesehen, um eine Spannung von einem D/A-Wandler 28 entsprechend der Ladespannung von der Einstellsektion 36 mit der vom Spannungsdetektor 27 gemessenen Ladespannung zu vergleichen, und ein Ladungsdetektor 30 ist vorgesehen, um die Beendigung des Ladungsvorganges als Antwort auf das Ausgangssignal des Spannungskomparators 29 zu bestimmen. Die Steuersektion 10 enthält außerdem einen Stromdetektor 31 zum Messen des Stromes der elektrischen Ladung, die zwischen dem Werkstück 4 und der Elektrode 2 entladen wird, eine Spitzenstromhalteschaltung 32 zum Halten eines vom Detektor 31 gemessenen Spitzenstromwertes, einen Stromkomparator 34 zum Vergleich des Spitzenstromwertes von der Spitzenstromhalteschaltung 32 mit dem vom D/A-Wandler 33 übertragenen Strom, eine Gatterschaltung 35 zur Übermittlung eines Betriebssignales an die Schalter 25-1 bis 25-n als Antwort auf Signale vom Impulsgenerator 37 und der Wellenformerzeugungssektion 38 und einen Berührungsdetektor 41 zur Erfassung der Berührung der Elektrode 2 mit dem Werkstück 4. Es ist eine Diode 42 vorgesehen, die die Schalter 25-1 bis 25-n vor einer Beschädigung durch einen Umkehrstrom bewahrt.
Wie Fig. 3 erkennen läßt, wird der Gleichstrom dem Ladungsschalter 26 zugeführt, welcher einen Transistor aufweist, dessen Basis an die CPU 40 angeschlossen ist. Der Ladungsschalter 26 wird vom Signal von der CPU gesteuert, so daß eine bestimmte Ladespannung an die Kondensatoren 23-1 bis 23-n über die Dioden 24-1 bis 24-n angelegt wird.
Jeder der Schalter 25-1 bis 25-n der Ladungs/Entladungs- Sektion 20 weist einen Transistor auf, und die Basis jedes Transistors erhält ein Signal von der CPU 40 zur Steuerung der Entladung der Kondensatoren 23-1 bis 23-n.
Der Berührungsdetektor 41 besitzt eine Spannungsquelle 43 zur Erzeugung einer Bezugsspannung, die kleiner als eine Zersetzungsspannung ist, am Spalt 17 zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 4. Die Zersetzungsspannung ist eine Spannung, bei der der Elektrolysestrom durch eine elektrische Doppelschicht mit dem Werkstück 4, den Elektrolyten und der Elektrode 2 zu fließen beginnt. Die Elektrode 2 ist über einen Widerstand 50 des Stromdetektors 31 an Masse geschaltet. Ein Widerstand 44 ist zwischen den Eingängen eines Verstärkers 47 über Widerstände 45 und 46 geschaltet. Ein Ausgang des Verstärkers 47 ist an einen der Eingänge eines Komparators 49 angeschlossen. Der andere Ausgang ist über einen veränderlichen Widerstand 48 gegen Masse geschaltet, um einen Bezugsstrom in Abhängigkeit von dessen Widerstandswert zu erzeugen. Der Ausgang des Komparators 49 ist an die CPU 40 angeschlossen, um ein Berührungssignal zu übertragen, wenn der Strom zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 4 größer als der Bezugsstrom ist.
Fig. 4 zeigt eine Modifizierung des Berührungsdetektors 41. Der Berührungsdetektor 41 besitzt einen Verstärker 53 mit einer hohen Impedanz. Ein nicht-invertierender Anschluß des Verstärkers 53 ist über einen Widerstand 51, der eine Überspannung verhindert, und eine Zener- Diode 52 mit dem Werkstück verbunden, um den Strom zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 4 zu messen. Ein invertierender Anschluß des Verstärkers 53 ist an Rückkopplungs-Widerstände 57 und 58 angeschlossen. Ein Ausgang des Verstärkers 53 ist an einen nicht-invertierenden Anschluß und an einen invertierenden Anschluß der Komparatoren 54 und 55 angeschlossen. Ein invertierender Anschluß des Komparators 54 und ein nicht-invertierender Anschluß des Komparators 55 sind an veränderliche Widerstände 59 und 60 entsprechend angeschlossen. Die Ausgänge der Komparatoren 54 und 55 sind an ein UND-Gatter 56 zur Übermittlung eines logischen Produktes dieser Ausgänge an die CPU 40 angeschlossen. Somit wird die vom Verstärker 53 verstärkte Spannung zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 4 an die Komparatoren 54 und 55 übertragen, um mit Referenzspannungen +V und -V verglichen zu werden. Wenn sich nämlich die Spannung im Bereich von +V und -V befindet, erzeugt das UND-Gatter 56 ein Berührungssignal.
Das Verfahren zur Bearbeitung des Werkstückes wird nachfolgend anhand der Flußdiagramme der Fig. 5 bis 7 und des Graphen von Fig. 8 beschrieben. Die Elektrode 2, die während der Elektroentladungsbearbeitung zur groben Bearbeitung des Werkstückes 4 verwendet wurde, ist am Stab 16 befestigt, und das Werkstück 4 ist an der Befestigungseinrichtung 5 befestigt. Die Stellung des Werkstückes 4 wird so eingestellt, daß die Aussparung 4a gegenüber einer Elektrodenoberfläche 2a ausgerichtet ist (Schritt 70).
Im Schritt 71 werden Bearbeitungsbedingungen wie z. B. die Abmessung δ des Elektrodenspaltes 17, eine Sollbearbeitungstiefe D, eine theoretische Anzahl von Bearbeitungsschritten N für den Erhalt der Tiefe D u.a. von der Eingabeeinrichtung 13 eingegeben. Die theoretische Anzahl der Bearbeitungsschritte N wird auf der Grundlage der aus Experimenten gefundenen Daten berechnet. Der Elektrolyt wird in den Trog 15 gefüllt, und der Betrieb wird gestartet (Schritt 72).
Ein elektrolytischer Bearbeitungsprozeß (Schritt 73) ist im einzelnen in Fig. 6 gezeigt. Die Elektrode 2 wird so eingestellt, daß ein bestimmter anfänglicher Spalt δ gebildet wird (Schritt 73a). Ein Zähler A, der in der CPU 40 vorhanden ist, wird gelöscht (Schritt 73b). Ein einziger Stromimpuls, der eine Spitzenstromdichte ip und eine Impulsdauer P zur Verbesserung der Oberflächenrauheit des Werkstückes besitzt, wird an die Elektrode 2 durch die Spannungsquelleneinrichtung 8 als Antwort auf das Signal von der CPU 40 übertragen (Schritt 73c). Nachdem der Impuls angelegt ist, wird die Elektrode 2 vom Motor 6 angehoben, um den Spalt zu verbreitern (Schritt 73d). Sauberes Elektrolyt wird durch die Düse 18 in den Spalt 17 gespritzt, wodurch die Rückstandsprodukte aus dem Spalt 17 und dem Trog 15 entfernt werden (Schritt 73e).
Nach Beseitigung des Elektrolyts wird die Elektrode 2 wieder in ihre Anfangsstellung heruntergefahren (Schritt 73f). Im nächsten Schritt 73g wird 1 zu einem Zählwert Ca des Zählers A hinzuaddiert, und der Zählwert Ca wird mit dem halben Wert der vorbestimmten Anzahl von Bearbeitungsschritten N (N/2) verglichen. Im vorliegenden Schritt wird nämlich bestimmt, ob der einzige Stromimpuls während der Hälfte der Anzahl der Bearbeitungsschritte N übertragen wurde, welche beim Schritt 71 bestimmt wird. Die Schritte 73c bis 73g werden wiederholt, bis der Zählwert Ca N/2 erreicht.
Eine Schnittiefe Δd1, die man durch N/2-malige Bearbeitung erhält, wird beim Schritt 74 gemessen, wie nachfolgend anhand von Fig. 7 im einzelnen erklärt wird. Ein in der CPU 40 vorhandener zweiter Zähler B wird gelöscht (Schritt 74a), und der Zähler B zählt aufwärts (Schritt 74b). Die Elektrode 2 wird um eine bestimmte Distanz t, z. B. 1 um (Schritt 74c) herabgesenkt, und es wird festgestellt, ob die Elektrode 2 in ihrer abgesenkten Stellung in Berührung mit dem Werkstück 4 gelangt ist, und zwar in Abhängigkeit vom Berührungssignal vom Berührungsdetektor (Schritt 74d). Wenn das Berührungssignal nicht übertragen wird, kehrt das Programm zum Schritt 74c zurück, so daß die Elektrode 2 um die Distanz t während jeder Routine abgesenkt wird, bis die Berührung hergestellt wird. Somit wird die Tiefe Δd1 beim Schritt 74e wie folgt berechnet:
Δd1 = (Cb x t) - δ,
wobei Cb der Zählwert des Zählers B ist.
Während eines Schrittes 75 von Fig. 5 wird auf der Grundlage der gemessenen Schnittiefe Δd1 eine neue Anzahl von Bearbeitungsschritten NO berechnet, die außerdem erforderlich sind, um die Sollbearbeitungstiefe (D) zu erreichen. Obwohl die Anzahl der Bearbeitungsschritte N berechnet wird, um die Schnittiefe entlang einer in Fig. 8 gezeigten gestrichelten Linie a zu erhöhen, ist die wirkliche Schnittiefe in der Praxis geringer, wie durch eine Linie b gezeigt ist. Deshalb wird die neue Anzahl der Bearbeitungsschritte NO auf der Grundlage der N/2-fachen Bearbeitung und der durch N/2-fachen Bearbeitung erhaltenen Isttiefe Δd1 geschätzt. Da
Δd1 x NO = N/2 x (D - Δd1), ist
NO = N(D - Δd1)/2 Δd1.
Die berechnete Anzahl der Bearbeitungsschritte NO wird an die CPU 40 über die Eingabeeinrichtung 13 während eines Schrittes 76 übermittelt, und der in Fig. 6 gezeigte Bearbeitungsprozeß wird dementsprechend ausgeführt (Schritt 77). D. h., beim Schritt 77 beträgt die Anzahl der Bearbeitungsschritte, mit denen der Zählwert Ca verglichen wird, NO/2. Eine Tiefe Δd2 erhält man durch NO/2-faches Bearbeiten, wie durch eine Linie C in Fig. 8 gezeigt ist. Die Tiefe Δd2 wird während eines Schrittes 78 in derselben Weise wie beim Schritt 74 gemessen. Anschließend wird eine weitere neue Anzahl von Bearbeitungsschritten NO' in Abhängigkeit von der bearbeiteten Tiefe Δd2 berechnet. Es ist nämlich
Δd2 x NO' = NO/2 x (D - Δd2 - Δd1).
Deshalb ist
NO'= N(D - Δd1) (D - Δd2 - Δd1)/4 Δd1 Δd2
Die Anzahl der Bearbeitungsschritte NO' ist der Eingabewert beim Schritt 80, und die Bearbeitung wird durchgeführt beim Schritt 81 in derselben Weise wie bei den Schritten 73 und 77. Diesmal wird die Bearbeitung NO'- fach durchgeführt, und die Bearbeitung wird beendet (Schritt 82).
Die erste Ausführung kann derart modifiziert werden, daß die Schnittiefe Δdi jedesmal gemessen wird, wenn das Werkstück mit einer vorgegebenen Anzahl von Bearbeitungsschritten bearbeitet wird, beispielsweise jedesmal beim Anlegen des Impulses. Außerdem können mehrere Impulse gleichzeitig an die Elektrode 2 angelegt werden. Obwohl die Elektrode 2 abgesenkt wird, um die Schnittiefe zu messen, kann das Werkstück 4 zum Messen der Schnittiefe auch angehoben werden.
Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführung wird die Schnittiefe Δdi in einer vorgegebenen Anzahl n gemessen. Die Anzahl n wird in die CPU 40 zusammen mit der Sollbearbeitungstiefe D, der vorgegebenen Anzahl der Bearbeitungsschritte N und der Spaltabmessung δ beim Schritt 71 eingegeben. Wenn der Bearbeitungsschritt N/2-mal beim Schritt 73 wiederholt und die Tiefe Δdi gemessen wird, wird eine neue Anzahl von Bearbeitungsschritten Ni, die außerdem erforderlich ist, um die Tiefe D zu erhalten, beim Schritt 75 berechnet. Beim Schritt 83 wird ermittelt, ob die Tiefe Δdi während der vorgegebenen Anzahl n gemessen worden ist. Wenn die Antwort nein ist, wird die berechnete Anzahl der Bearbeitungsschritt Ni in die CPU 40 beim Schritt 84 eingegeben und der Bearbeitungsvorgang wiederholt. Wenn die Tiefe Δdi n-mal berechnet wird, wird das Werkstück Ni-mal beim Schritt 85 bearbeitet, der in die letzte Routine gesetzt wurde. Somit wird die Bearbeitung vollendet (Schritt 82).
Gemäß den Fig. 10 und 11 ist die dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Bearbeitungsschritte Nd zum Ausspanen einer vorgegebenen Sollbearbeitungstiefe ΔD, z. B. 1um, welche kleiner als die gesamte Bearbeitungstiefe D ist, beim Schritt 71 berechnet wird. Die Bearbeitungstiefe ΔD und die Anzahl der Bearbeitungsschritte Nd, die notwendig sind, um die Tiefe ΔD zu erhalten, werden zusätzlich zur Bearbeitungstiefe D und der entsprechenden Anzahl der Bearbeitungsschritte N eingegeben. Wenn die Bearbeitung Nd-mal durchgeführt wird (Schritt 73), wird die Schnittiefe Δd1 gemessen (Schritt 74). Die Anzahl der Bearbeitungsschritte Nd&sub1;, um den übriggebliebenen Teil der Solltiefe ΔD zu erhalten, wird in Abhängigkeit von der Ist-Schnittiefe Δd1 beim Schritt 75 berechnet. Wie im Graph von Fig. 11 gezeigt ist, ist nämlich
Nd x ΔD = Δd1 x Nd&sub1;,
Nd&sub1; = ΔD x Nd/ ΔD.
In den folgenden Routinen wird die Anzahl der Bearbeitungsschritte Ndi für den i-ten Bearbeitungsschritt wie folgt berechnet.
Ndi = ΔD x Ndi-1/ Δdi
Die Anzahl der Bearbeitungsschritte Nd&sub1; wird dementsprechend beim Schritt 76 eingegeben. Die übrigen Operationen sind dieselben wie in den ersten und zweiten Ausführungen.
Fig. 12 zeigt einen Teil eines Flußdiagrammes der fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführung werden die Schritte 74z bis 87 anstelle der in Fig. 7 beschriebenen Schritte ausgeführt, so daß die Schnittiefe Δdi des Werkstückes 4 nicht nur in der vertikalen Richtung (Z-Achse), sondern auch in anderen Richtungen (X-Achse und Y-Achse) gemessen wird. Wenn der Bearbeitungsvorgang beim Schritt 73 beendet wird, wird eine Tiefe Δdz auf der Z-Achse, d. h. der vertikalen Achse, berechnet. Die Elektrode 2 wird um die Entfernung t abgesenkt, bis sie in Kontakt mit dem Werkstück 4 gelangt. Die Elektrode 2 kehrt in ihre Ausgangsposition beim Schritt 86z zurück, nachdem die Tiefe Δdz mit Hilfe der Gleichung Δdz = (Cb x t) - δ gemessen worden ist. Die Tiefe Δdx in X-Achsen-Richtung und die Tiefe Δdy in Y-Achsen-Richtung werden anschließend in derselben Weise gemessen (Schritte 74x, 74y). Jedesmal wenn die Tiefe in einer der Richtungen berechnet wird, kehrt die Elektrode 2 in ihre Ausgangsposition zurück (Schritte 86z, 86x, 86y). Ein Durchschnittswert Δdm (Δdm = (Δdx + Δdy + Δdz)/3) der Tiefen Δdx, Δdy, Δdz wird im Schritt 87 berechnet. Die Anzahl der Bearbeitungsschritte wird auf der Grundlage des Durchschnittswertes Δdm berechnet. Da die Tiefen über die gesamte Oberfläche der dreidimensionalen Aussparung 4a des Werkstückes 4 gemessen werden, wird das Werkstück 4 genau bearbeitet. Die Tiefe in einer anderen Richtung wie z. B. Drehrichtung um die Z- Achse kann außerdem gemessen werden.
Die in Fig. 13 gezeigte fünfte Ausführung wird für ein Bearbeitungsverfahren verwendet, bei welchem der Feinbearbeitungsprozeß unter vier unterschiedlichen Bedingungen durchgeführt wird. Beim Schritt 71 werden eine vorgegebene Anzahl von Bearbeitungsschritten N1 bis N4 für jeden der Bearbeitungsprozesse 1 bis 4 und die Anzahl von Bearbeitungsschritten NR, welche die Summe der Anzahl der in den Prozessen 1 und 2 durchgeführten Bearbeitungsschritte ist, eingegeben. Wenn der Bearbeitungsvorgang gestartet wird (Schritt 72), wird bestimmt, ob die Anzahl der Bearbeitungsschritte unterhalb der Anzahl NR liegt (Schritt 88). Da die Anzahl der Bearbeitungsschritte 0 ist, wird in der ersten Routine der Bearbeitungsprozeß 1, bei welchem das Werkstück N1-mal bearbeitet wird, durchgeführt (Schritt 89), und die Anzahl der Bearbeitungsschritte N2d wird auf der Grundlage der im Schritt 74 gemessenen Schnittiefe Δdi berechnet. Der Bearbeitungsprozeß 2 wird in Abhängigkeit von der berechneten Anzahl N2d durchgeführt (Schritt 90). Der Prozeß aus den Schritten 89 bis 90 wird wiederholt, bis das Werkstück NR-mal bearbeitet worden ist. Anschließend werden der Feinbearbeitungsprozeß 3 und der Feinbearbeitungsprozeß 4 bei den Schritten 91 und 92 entsprechend ausgeführt. Die im Schritt 75 berechnete Anzahl der Bearbeitungsschritte kann die Gesamtanzahl aus den Feinbearbeitungsprozessen 1 bis 4 oder den Prozessen 1 und 2 oder aus jedem der Prozesse 1 bis 4 sein.
Die Fig. 14 bis 22 zeigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung, die für ein Bearbeitungsverfahren mit unterschiedlichen Feinbearbeitungsprozessen I und II verwendet wird, wobei das Werkstück 4 unter unterschiedlichen Bedingungen bearbeitet wird. Im Feinbearbeitungsprozeß I wird ein Beseitigungsimpulsstrom an die Elektrode angelegt, um einen Oxydfilm mit Elektrolytprodukten, welcher sich auf dem Werkstück 4 im Verlauf des Feinbearbeitungsprozesses II gebildet hat, zu beseitigen, um eine glänzende Oberfläche zu erzeugen. Die Spitzenstromdichte ip&sub1; des Beseitigungsimpulsstromes beträgt 30 bis 50 A/cm², und die Impulsdauer P&sub1; beträgt länger als 20 ms. Im Feinbearbeitungsprozeß II wird ein Feinbearbeitungsimpulsstrom zur Verbesserung der Oberlächenrauheit angelegt. Der Impulsstrom mit einer Spitzenstromdichte ip&sub2; von 30 bis 50 A/cm² und einer Impulsdauer P&sub2; von weniger als 10 ms wird fünfmal mit einem Impulsintervall von 100 bis 500 ms zugeführt. Der Strom kann aus einem einzigen Stromimpuls wie im Feinbearbeitungsprozeß I bestehen.
Bei der in Fig. 14 gezeigten sechsten Ausführung werden die Elektrode 2 und das Werkstück 4 auf die elektrolytische Feinbearbeitungsmaschine 1 gesetzt (Schritt 100), und die Daten werden in die CPU 40 eingegeben (Schritt 101), so daß die Operation gestartet wird (Schritt 102). Die eingegebenen Daten sind die gesamte Bearbeitungstiefe D, die ursprüngliche Spaltabmessung δ, die Anzahl der Bearbeitungsschritte NF für den Feinbearbeitungsprozeß I, die ursprüngliche Anzahl der Bearbeitungsschritte NS&sub1; für den zum ersten Mal durchzuführenden Feinbearbeitungsprozeß II, die Stromdichten ip&sub1; und ip&sub2; und die Impulsdauer P&sub1; und P&sub2; für die Prozesse I und II. Im Schritt 103 wird der in Fig. 6 gezeigte Feinbearbeitungsprozeß NF-mal wiederholt. In der ersten Routine nach dem Feinbearbeitungsprozeß I springt das Programm vom Schritt 104 zu einem Schritt 110, in dem der Beseitigungsimpulsstrom in den Feinbearbeitungsimpulsstrom geändert wird, um den Feinbearbeitungsprozeß II durchzuführen. Wenn die Bearbeitung um eine bestimmte Anzahl NS&sub1; für den Prozeß II wiederholt worden ist, kehrt das Programm zum Schritt 103 zurück, in dem der Prozeß I durchgeführt wird, wodurch der Oxydfilm beseitigt wird. Da im Schritt 104 bestimmt wird, daß die gegenwärtige Routine nicht die erste Routine ist, geht das Programm zum Schritt 105, in dem die Schnittiefe Δdi gemessen wird.
Wie in Fig. 15 gezeigt ist, ist der Prozeß zum Messen der Tiefe Δdi ähnlich wie der, welcher in Fig. 12 gezeigt ist. Die Schritte 105z, 105x und 105y sind Schritte zur Messung der Schnittiefe Δdz auf der Z-Achse, der Tiefe Δdx auf der X-Achse und der Tiefe Δdy auf der Y- Achse eines Koordinatensystems. Der Nullpunkt O des Koordinatensystemes mit den Koordinaten (0, 0, 0) wird auf einen bestimmten Bezugspunkt R am unteren Ende der Elektrode 2 festgelegt, wodurch der Spalt δ beibehalten wird. Im Schritt 105z wird das Absenken der Elektrode 2 um die Entfernung t wie z. B. 1um wiederholt, bis die Elektrode 2 und das Werkstück 4 in Kontakt miteinander gelangen (Schritte 105za bis 105 zd) wie im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel. Im Schritt 105ze wird ein Verschiebeweg Lz der Elektrode 2 wie folgt berechnet:
Lz = Cb x t,
wobei Cb ein Zählwert des Zählers B ist. Die Schnittiefe Δdz auf der Z-Achse wird auf der Grundlage des Verschiebeweges Lz wie folgt berechnet:
Δdz = Lz - δ.
Der Bezugspunkt R der Elektrode 2 kehrt auf die Ursprungsstellung im Nullpunkt O zurück.
Anschließend geht das Programm zum Schritt 105x, um die Tiefe Δdx in der X-Achsen-Richtung zu messen. Der Zähler B wird gelöscht (Schritt 105xa), und der Zähler Cb wird gestartet (Schritt 105xb). Die Elektrode 2 wird in positiver Richtung (+) der X-Achse verschoben, und ein Verschiebeweg Lx(+) wird in den Schritten 105Xc bis 105Xe in derselben Weise wie in den Schritten 105zc bis 105ze berechnet. Im nächsten Schritt (Schritt 105xf) wird die Tiefe Δdx(+) in Abhängigkeit vom Wert Lx(+) berechnet. Wenn im Schritt 105xg ermittelt ist, daß man die Schnittiefe in der X-Achsen-Richtung erhalten hat, kehrt das Programm zum Schritt 105xa zurück, um den Wert Lx(-) und die Tiefe dx(-) in der negativen Richtung zu messen. Nachdem beide Tiefen Δdx(+) und Δdx(-) berechnet worden sind, wird die Schnittiefe Δdx durch folgende Gleichung berechnet:
Δdx = (Δdx(+) + Δdx (-))/2.
Die Elektrode 2 wird anschließend zur Ursprungsposition verschoben (Schritt 105xi).
Der Schritt 105y zur Berechnung der Schnittiefe Δdy auf der Y-Achse ist scheinbar derselbe wie der Schritt 105x, so daß eine entsprechende Erklärung weggelassen werden kann.
Wenn alle drei Tiefen Δdx, Δdy und Δdz berechnet worden sind, wird die Tiefe Δdi im Schritt 105a wie folgt berechnet:
Δdi = (Δdz + Δdx + Δdy)/3.
Die gesamte Schnittiefe d wird im Schritt 106 durch Addition der Schnittiefe Δdi in jeder Routine berechnet. Die gesamte Bearbeitungstiefe d wird mit der benannten Tiefe D verglichen, um festzustellen, ob die Tiefe d innerhalb eines vorgegebenen Bereiches r in Bezug auf die Bearbeitungstiefe D (d = D ± r) im Schritt 107 liegt. Wenn die Differenz zwischen der gesamten Schnittiefe d und der Bearbeitungstiefe D größer als der Wert r ist, fährt das Programm beim Schritt 108 fort. Im Schritt 108 wird die Anzahl der Bearbeitungsschritte NS&sub2; für die Erzeugung einer vorgegebenen Tiefe α (Fig. 16), z. B. 10 um, während der zweiten Durchführung des Bearbeitungsprozesses II auf der Grundlage der Isttiefe Δdi wie folgt berechnet:
NS&sub2; = α × NS&sub1;/Δdi.
Zum (i + 1)-ten Zeitpunkt ist
NSi+1 = α × NSi/Δdi.
Die berechnete Anzahl der Bearbeitungsschritte NSi wird im Schritt 109 gesetzt, so daß der Bearbeitungsprozeß II wieder durchgeführt wird, wobei ein Impulsstrom NSi-mal im Schritt 110 zugeführt wird. Das Programm kehrt dann zum Schritt 103 für den Bearbeitungsprozeß I zurück, um den Beseitigungsimpulsstrom anzulegen. Der Bearbeitungsprozeß wird beendet (Schritt 111), wenn der Gesamtbetrag d der Bearbeitungstiefe Δdi im Bereich von D±r nach Wiederholung der Schritte 103 bis 110 liegt. Somit wird das Werkstück 4 entlang der durchgezogenen Teile der Linien b und c in Fig. 16 bearbeitet. Da der Oxydfilm nach jedem Bearbeitungsprozeß II beseitigt wird, kann die Bearbeitungstiefe genau mit dem Berührungsdetektor gemessen werden.
Die Fig. 17 und 18 zeigen Flußdiagramme der siebten Ausführung der vorliegenden Erfindung, welche gegenüber der sechsten Ausführung ähnlich ist. In dieser Ausführung wird die Zentrierung der Elektrode 2 gegenüber dem Werkstück 4 im Schritt 112 durchgeführt, nachdem die gesamte Bearbeitungstiefe d im Schritt 106 berechnet worden ist. Als Folge kann die Elektrode 2, die im Schritt 105 nach Messen der Tiefe Δdi verschoben worden ist, genauer für den Bearbeitungsprozeß II positioniert werden.
Ein Beispiel für den Zentrierungsvorgang wird nachfolgend im einzelnen anhand von Fig. 18 beschrieben. Beim Schritt 112a wird ein durchschnittlicher Verschiebeweg LxA in der X-Achsen-Richtung nach der folgenden Gleichung beschrieben:
LxA=(Lx(+) + Lx(-))/2,
wobei Lx(+) und Lx(-) die im Schritt 105xe (Fig. 15) berechneten Verschiebewege sind. Die Elektrode wird um den Weg LxA entlang der X-Achse im Schritt 112b verschoben, so daß die x-Koordinate des Bezugspunktes der Elektrode 2 Null wird. Derselbe Vorgang wird zur Justierung der Elektrode 2 auf der Y-Achse durchgeführt. Ein durchschnittlicher Verschiebeweg LyA wird berechnet (Schritt 112c), und die Elektrode 2 wird entsprechend verschoben (Schritt 112d). Um die vertikale Stellung der Elektrode 2, d.h. in Z-Achsen-Richtung, zu justieren, wird die Elektrode 2 abgesenkt (Schritt 112e), bis sie in Kontakt mit dem Werkstück 4 gelangt (Schritt 112f). Anschließend wird die Elektrode 2 um den im Schritt 105ze (Fig. 15) erhaltenen Weg Lz angehoben. Somit wird die Abmessung des Spaltes 17 an jedem Punkt der Werkstückoberfläche konstant gehalten, so daß eine gleichmäßige Tiefe auf dem Werkstück 4 ausgebildet werden kann.
Die Schritte 112a bis 112g können in einer bestimmten Anzahl wiederholt werden. Der Zentrierungsvorgang kann außerdem modifiziert werden, um die Elektrode entlang der X-Achse und der Y-Achse in jeder der (+)- und (-)- Richtungen zu verschieben, bis die Elektrode 2 das Werkstück 4 berührt, und die Elektrode 2 wird um die Hälfte des Verschiebeweges in den X- und Y-Achsen-Richtungen verschoben. Alternativ kann die Zentrierung nur in den X- und Y-Achsen-Richtungen vorgenommen werden, oder die Zentrierungsrichtung wie z.B. die Drehrichtung um die Z- Achse kann hinzugefügt werden.
In der vorliegenden Ausführung ermöglicht es der Zentrierungsvorgang, die Abmessung zwischen der Elektrode 2 und dem Werkstück 4 konstant zu halten, so daß die Tiefe über der gesamten Oberfläche des Werkstückes 4 gleichmäßig sein kann.
Wie Fig. 19 zu entnehmen ist, ist die achte Ausführung der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß verhindert wird, daß das Werkstück 4 mit mehr als der vorgegebenen Anzahl von Schritten bei jedem Bearbeitungsprozeß II bearbeitet wird.
Die Elektrode 2 und das Werkstück 4 werden eingesetzt (Schritt 120), und die Daten werden eingegeben (Schritt 121). Die Daten in dieser Ausführung enthalten die bezeichnete Bearbeitungstiefe D, die Anzahl der Bearbeitungsschritte NF für den Bearbeitungsprozeß I und NS&sub1; für den Bearbeitungsprozeß II-1 (primär), die maximale Anzahl der Bearbeitungsschritte NSmax, die die maximale Anzahl der Bearbeitungsschritte im Bearbeitungsprozeß II-2 (sekundär) im Schritt 133 ist, und die anfängliche Abmessung δ des Spaltes 17. Die maximale Bearbeitungsanzahl NSmax ist die Anzahl der Bearbeitungsschritte, die bei dem einen Bearbeitungsprozeß II-2 zulässig ist. Zusätzlich wird die Anzahl der Wiederholungen Nr des Bearbeitungsprozesses II-2 initialisiert, d.h. auf Null gesetzt.
Wenn die Operation gestartet wird (Schritt 122), werden die Bearbeitungsprozesse I und II nacheinander durchgeführt, gefolgt von einem zusätzlichen Bearbeitungsprozeß I (Schritte 123 bis 125). Ein Wert nr wird berechnet, indem die Zahl 1 von der Anzahl der Wiederholungen Nr subtrahiert wird (Schritt 126). Da in der ersten Routine der Wert von Nr Null ist, beträgt der Wert nr -1. Somit wird im Schritt 127 bestimmt, daß nr kleiner als Null ist. Die Schnittiefe Δdi wird gemessen, und die gesamte Tiefe d wird in der zuvor beschriebenen Weise in den Schritten 128 und 129 berechnet. Wenn die gesamte Tiefe d nicht im Bereich von D± r liegt (Schritt 130), fährt das Programm im Schritt 131 fort, in dem die Anzahl der Bearbeitungsschritte NSi+1 für den (i+1)-ten Schritt berechnet wird. Außerdem werden die Anzahl der Wiederholungen Nr und eines Restes NSi+1, auf der Grundlage der Anzahl der Bearbeitungsschritte NSi+1 und der maximalen Anzahl NSmax im Schritt 131 berechnet. Da nämlich das Werkstück 4 nur maximal NSmax-mal in jedem Bearbeitungsprozeß II-2 bearbeitet werden kann, wird die Anzahl der Bearbeitungsschritte NSi+1 durch die maximale Anzahl NSmax dividiert, um die Wiederholungszahl Nr und den Rest NSi+1, wie folgt zu halten:
NSi+1/NSmax = Nr; Rest NSi+1.
Wenn hier beispielsweise die maximale Bearbeitungsanzahl NSmax 50 und die berechnete Bearbeitungsanzahl NSi+1 120 beträgt, wird 50 durch 120 dividiert, was einen Quotienten von 2 und einen Rest von 20 ergibt. Dies bedeutet, daß, um die Bearbeitungstiefe ΔD zu erhalten, der Bearbeitungsprozeß II-2 zweimal wiederholt wird, wobei das Werkstück 4 50-mal bearbeitet wird, gefolgt von einem zusätzlichen Bearbeitungsprozeß II-2, wobei das Werkstück 4 20-mal bearbeitet wird.
Im Schritt 132 werden die Werte NSi+1, NSi+1, und Nr gesetzt, so daß der Bearbeitungsprozeß II-2 NSmax-fach (50-mal) im Schritt 133 durchgeführt wird. Das Programm kehrt anschließend zum Schritt 125 für den Bearbeitungsprozeß I zurück, wodurch der Oxydfilm beseitigt wird, der durch den Bearbeitungsprozeß II-2 entstanden ist. Da die Wiederholungszahl Nr in der vorliegenden Routine 2 beträgt, beträgt der im Schritt 126 berechnete Wert nr 1. Das Programm fährt nun vom Schritt 127 zum Schritt 134 fort, in dem bestimmt wird, daß der Wert nr Null ist. Da nr 1 ist, fährt das Programm im Schritt 135 fort in dem nr auf Nr-1 geändert wird. Außerdem wird der Bearbeitungsprozeß 11-2 NSmax-fach (Schritt 133) zum zweiten Mal durchgeführt.
Das Programm kehrt wieder zum Schritt 125 und außerdem zum Schritt 126 zurück. Da die Wiederholungszahl Nr nun 1 ist, ist der Wert nr Null, so daß das Programm zum Schritt 136 über die Schritte 127 und 134 fortfährt. Im Schritt 136, wird die Zahl der Bearbeitungsschritte für den Bearbreitungsprozeß II-2 auf den Rest NSi+1, gesetzt, d.h. 20, welcher im Schritt 131 berechnet worden ist. Somit wird im dritten Bearbeitungsprozeß II-2 beim Schritt 133 das Werkstück 4 20-mal bearbeitet. Als Folge wird die Anzahl der Bearbeitungsschritte NSi+1(120), wie berechnet.
Anschließend fährt das Programm beim Schritt 125 fort. Die Anzahl der Wiederholungen Nr ist Null, und somit ist nr -1, so daß das Programm beim Schritt 128 weiter fortfährt, in dem die Schnittiefe Δdi als ein Ergebnis aus der Anzahl der Bearbeitungsschritte NSi+1 gemessen wird. Falls die gesamte Tiefe d innerhalb des Bereiches von D±r liegt (Schritt 130), wird die Bearbeitung beendet (Schritt 137). Wenn der gesamte Wert um den Wert r kleiner als D ist, wird das gesamte Verfahren wiederholt.
Im Hinblick auf den Oxydfilm und das erodierte Metall, welches im Laufe des Bearbeitungsprozesses I beseitigt wird, haben Experimente gezeigt, daß die maximale Bearbeitungszahl NSmax vorzugsweise zwischen 25 und 60 liegt.
In der vorliegenden Ausführung wird der Prozeß I notwendigerweise nach dem Prozeß II-2 durchgeführt. Somit werden der Wirkungsgrad und die Genauigkeit der Bearbeitung durch Aufrechterhaltung der Dicke des Oxydfilms auf dem Werkstück und der Menge der Partikel aus erodiertem Metall im Spalt 17 unter bestimmten Werten verbessert.
Die neunte Ausführung, die in Fig. 20 gezeigt ist, unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausführungen darin, daß die Bearbeitungstiefe nicht durch Veränderung der Anzahl der Bearbeitungsschritte eingestellt wird, sondern durch Veränderung der Spitzenstromdichte ip. Diese Ausführung ist ähnlich gegenüber der sechsten Ausführung, die in Figur 14 gezeigt ist, und dieselben Schritte in beiden Ausführungen sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Nachdem die Bearbeitungsprozesse I und II in der ersten Routine beendet worden sind (Schritte 103, 110), wird die Schnittiefe Δdi während des in Fig. 15 gezeigten Prozesses (Schritt 105) gemessen. Wenn die im Schritt 106 berechnete gesamte Tiefe d der Tiefen Δdi nicht innerhalb des vorgegebenen Bereiches D±r liegt (Schritt 107), fährt das Programm im Schritt 140 fort, in dem ein Bearbeitungswirkungsgrad Ki wie folgt berechnet wird:
Ki = d/NSi.
Im Schritt 141 wird bestimmt, ob der Bearbeitungswirkungsgrad Ki innerhalb eines Bereiches von K±s liegt, wobei K ein Sollbearbeitungswirkungsgrad, der auf der Grundlage der bezeichneten Bearbeitungstiefe D und der vorgegebenen Anzahl der Bearbeitungsschritte M(K =D/N) berechnet wird, und s ein vorgegebener Wert ist.
Wie aus Figur 21 ersichtlich ist, repräsentieren die Linien a und b den Sollbearbeitungswirkungsgrad K und den Istwirkungsgrad Ki. Wenn der Istbearbeitungswirkungsgrad Ki innerhalb des vorgegebenen Bereiches liegt, wird der Bearbeitungsprozeß II durchgeführt, wobei der Impulsstrom dieselbe Spitzenstromdichte ip&sub2; hat. Wenn jedoch der Istwirkungsgrad erheblich vom Wirkungsgrad K abweicht, fährt das Programm beim Schritt 142 fort, um die Dichte ip&sub2; zu ändern. Wenn nämlich der Istwirkungsgrad Ki größer als K+s ist, übermittelt die CPU 40 ein Signal an die Ladespannungssetzsektion 36 der Bearbeitungszustandssteuersektion 10, um die Ladespannung zu erhöhen, wodurch die Spitzenstromdichte sinkt. Wenn dagegen der Istwirkungsgrad Ki kleiner als K-s ist, wird die Einstellspannung abgesenkt, um die Spitzenstromdichte zu erhöhen. Der Wirkungsgrad Ki wird dementsprechend im nächsten Schritt (Schritt 110) geändert. Wenn beispielsweise der Istwirkungsgrad kleiner als K ist, wie durch die Linie b gezeigt ist, wird die Spitzenstromdichte erhöht, um den Bearbeitungswirkungsgrad zu erhöhen, wie anhand einer Linie c in Fig. 21 gezeigt ist. Die anderen Operationen sind dieselben wie in der sechsten Ausführung.
Obwohl der Oberflächenbereich der Aussparung 4a des Werkstückes 4 nicht genau berechnet werden kann, wird somit gemäß der vorliegenden Ausführung der Istbearbeitungswirkungsgrad berechnet, um die Spitzenstromdichte in geeigneter Weise für den vorliegenden Oberflächenbereich zu korrigieren.
Bei einer zehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 22 gezeigt ist, wird die Bearbeitungstiefe durch Veränderung der Anzahl der Bearbeitungsschritte des Bearbeitungsprozesses II sowie der Spitzenstromdichte eingestellt. Die Schritte 100 bis 142 und 110 sind identisch mit den entsprechenden Schritten in der neunten Ausführung von Fig. 20, und die Schritte 108 und 109 sind identisch mit den entsprechenden Schritten in der sechsten Ausführung von Fig. 14. Der Wert s in der vorliegenden Ausführung beträgt vorzugsweise 50% des Wirkungsgrades K.
Nachdem die Spitzenstromdichte ip&sub2; in der zuvor beschriebenen Weise geändert worden ist (Schritt 142), wird die Anzahl der Bearbeitungsschritte NSi+1 im Schritt 108 geändert. Die Anzahl der Bearbeitungsschritte NSi+1 ist ein Wert, der erforderlich ist, um die vorgegebene Tiefe ΔD zu erhalten (Fig. 23), falls der Impulsstrom mit derselben Spitzenstromdichte wie im ersten Bearbeitungsprozeß II des Schrittes 110 angelegt wird. Wie aus dem Graph von Fig. 23 ersichtlich, wird die Anzahl der Bearbeitungsschritte NSi+1 in derselben Weise wie bei der sechsten Ausführung auf der Grundlage der vorgegebenen Tiefe ΔD, der vorgegebenen Anzahl von Bearbeitungsschritten NS und der Istschnittiefe Δd1, die man durch NS-fache Bearbeitung erhält, wie folgt berechnet:
NSi+1 = ΔD x NS/ Δd2.
Somit wird das Werkstück NSi+1-mal im nächsten Bearbeitungsprozeß II bearbeitet. Die übrigen Operationen sind dieselben wie in der neunten Ausführung.
In dieser Ausführung werden die Anzahl der Bearbeitungsschritte und die Spitzenstromdichte so gesteuert, daß der Istbearbeitungswirkungsgrad Ki sich dem Sollbearbeitungswirkungsgrad K in kurzer Zeit annähert, wodurch die gesamte Bearbeitungszeit verkürzt wird.

Claims

1. Verfahren zur Fertigbearbeitung eines Werkstückes (4), mit den Schritten:

das Werkstück in einem Elektrolyttank (15) zu befestigen,

eine Elektrode (2) anzuordnen, um einen bestimmten Spalt (17) zwischen Elektrode und der Werkstückoberfläche zu bilden,

Elektrolyt in den Elektrolyttank zu füllen, um die Elektrode und das Werkstück zu überfluten,

und das Werkstück Bearbeitungsschritten zu unterwerfen, wobei jeder Bearbeitungsschritt das Anlegen von Impulsen an die Elektrode, das Nachfüllen von sauberen Elektrolyt in den Spalt (17) und die Entnahme des mit den Rückstandsprodukten verunreinigten Elektrolyts umfaßt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist,

eine bestimmte Bearbeitungstiefe einzustellen;

eine erste Anzahl von Bearbeitungsschritten vorzusehen, die theoretisch notwendig sind, um die vorbestimmte Bearbeitungstiefe zu erreichen;

einen Bruchteil der ersten Anzahl der Bearbeitungsschritte durchzuführen;

die Tiefe der bearbeiteten Fläche zu messen;

eine zweite theoretische Anzahl von Bearbeitungsschritten zu berechnen, von denen beim Aufbringen auf das Werkstück erwartet werden kann, daß sie das Werkstück auf die gewünschte Tiefe bearbeiten, und das Werkstück der zweiten theoretischen Anzahl von Bearbeitungsschritten zu unterwerfen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Bruchteil der ersten Anzahl von Bearbeitungsschritten ein fester Wert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Bruchteil der halbe Wert ist.

4. Verfahren nach Anpruch 1, bei welchem die zweite theoretische Anzahl von Bearbeitungsschritten der ganzzahlige Wert des Verhältnisses der Solltiefe zur bearbeiteten Tiefe ( Di/ di) ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, welches die Schritte aufweist:

einen Bearbeitungswirkungsgrad aus der bearbeiteten Tiefe ( di) zu berechnen;

den Bearbeitungswirkungsgrad mit einem Referenzwert zu vergleichen;

die augenblickliche Dichte der Impulse auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses zu verändern, um Impulse mit einer korrekten augenblicklichen Dichte zu bilden;

die zweite Bearbeitung des Werkstückes mit den Impulsen mit der korrekten augenblicklichen Dichte durchzuführen.