DE2348964C2

DE2348964C2 - Verfahren und Vorrichtung zur elektroerosiven Bearbeitung

Info

Publication number: DE2348964C2
Application number: DE2348964A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Kobayashi; Nagao Saito; Naokazu Nagoya Aichi Tomimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1972-09-30
Filing date: 1973-09-28
Publication date: 1982-11-18
Also published as: FR2201161A1; US3857011A; FR2201161B1; IT993487B; BE805499A; JPS4956295A; CH559601A5; GB1408337A; DE2348964A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektroerosiven Bearbeitung eines Werkstücks, wobei die Impulspause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spannungsimpulsen in Abhängigkeit vom Spannungsverlauf am Arbeitsspalt geregelt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art sind aus der CH-PS 5 11090 bekannt. Dabei wird die Impulspause derart gesteuert, daß weder alle Span nungsimpulse von einer Zündverzögerung frei sin. noch alle Spannungsimpulse eine Zündverzögerung beinhalten. Zu diesem Zweck werden die Spannungsiinpulse über eine längere Zeitspanne überwacht. Wenn während dieser Zeitdauer keiner der Spannungsimpulse mit einer Zündverzögerung behaftet ist. so wird die Impulspause um ein Inkrement verlängert. Mit diesem Verfahren wird /war ein unnormaler Arbeitsspalt/.ustand während der meisten F.inzelentladungen vermieden, jedoch kann ein solcher unerwünschter Arbeitsspaltzustand nicht mn Sicherheit während aller Einzelentladungen verhindert werden- Die Sichersiel· lung eines bei allen Entladungen stets normalen Arbeitsspaltzustandes ist jedoch für den Elektrodenverbrauch und die Glätte der bearbeiteten Oberfläche von großer Bedeutung.

Aus der DE-OS 21 26 439 ist es bereits bekannt, die Zündverzögerungszeit zu messen und die Entladungsdauer als Funktion der gemessenen Zündverzögerungszeit zu steuern. Dabei wird jedoch die Impulspause oder das Verhältnis von Entladungsdauer zur Summe aus Entladungsdauer and Impulspause nicht im Sinne einer Einstellung der Zündverzögerungszeit auf einen gewünschten Bereich gesteuert

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektroerosiven Bearbeitung eines Werkstücks zu schaffen, bei dem die

ίο Zündverzögerungszeit stets in einem gewünschten Bereich gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zündverzögerungszeit in an sich bekannter Weise gemessen wird und daß die Impulspause verkürzt oder das Verhältnis D von Entladungsdauer zur Summe aus Entladungsdauer und Impulspause vergrößert wird, wenn die Zündverzögerungszeit länger als ein Bezugswert ist und daß die Impulspause verlängert bzw. das Verhältnis D verkleinert wird, wenn die Zünaverzögerungszeit kürzer als ein Bezugswert ist

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird der Elektrodenverbrauch verringert und die Güte der Bearbeitung wird erhöht, und zwar unabhängig von der Geschicklichkeit einer Bedienungsperson.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm einer Ajsführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elektroerosiven Bearbeitung;

Fig.2 ein Blockdiagramm einer Impulsregeleinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig.l;

Fig.3A und 3B Impulsdiagramme zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

F i g. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;

F i g. 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig.6 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elektroerosiven Bearbeitung. Diese umfaßt eine Elektrode 1 gegenüber einem Werkstück 2 in einem Isolierölbad 3. Die Vorrichtung umfaßt eine hydraulische Servoeinrichtung 4, welche stets die Weite des Λ^εύ55ρ3ΐΐε5 zwischen Elektrode 1 und Werkstück 2 auf einem vorbestimmten Wert hält, und welche mit einer elektrischen Regelschaltung 5 verbunden ist. Eine Gleichstromquelle 6 stellt den Eiitladungsstrom am Arbeitsspalt bereit. Eine Vielzahl von Transistoren TA, TB ... TN zur Erzeugung von Rechteckimpulsen ist vorgesehen mit Widerständen 8/4. 8ß... 8Λ/, welche den Kollektorstrom der Transistoren begrenzen. Die Zündverzögerung wird mit einem Gerät 9 erfaßt. Eine Impulssteuereinrichtung 10 dient zur Änderung der Impulspause P, in Abhängigkeit von der Zündverzögerungszeit K₁. Ein Verstärker 11 dient zur Verstärkung des Ausgangssignals der Impulssteuereinrichtung 10.

Gemäß Fig.2 wird die Zündverzögerung durch die Einrichtung 9 erfaßt und durch eine Meßeinrichtung 13 mit einem vorbestimmten Tastintervall gemessen. Hierzu wird ein Taktimpuls verwendet, welcher durch einen Taktimpulsgenerator 12 bereitgestellt wird. Der Meßwert wird in einem Rechner 14 gespeichert. Es ist

möglich, anstelle des Rechners 14 eine Folgesteuereinrichtung einzusetzen. Die Bezugszeichen 15 und 16 bezeichnen Schaltungen für die Festlegung einer Referenzentladungsdauer To und einer Referenzzündverzögerungszeit Ka durch eine Bedienungsperson. Der Rechner 14 ermittelt die Impulspause P₁ anhand eines Programms mit vorbestimmter Funktion und auf Basis der Sollwerte To, K₀ und aufgrund der gemessenen Zündverzögerungszeit K₁. Die Taktimpulse werden durch einen Frequenzteiler 17 geteilt GemäB der im Rechner 14 ermittelten impulspause P, wird eine Impulsauswählschaltung 18 und ein Zähler 19 angesteuert Das Ausgangssignal des Zählers 19 gelangt durch eine Torschaltung 20, wobei die errechnete Impulspause P, und die Entladungsdauer τ erhalten werden. Der Impuls gelangt über einen Stromkreis 21 zur Erzeugung der beaufschlagenden Spannung und über den Verstärker 11 zu den Transistoren TA, TB... TN. Die Entladung erfolgt unregelmäßig. Man kann jedoch feststellen, ob die Entladung stabil verläuft oder nicht, indem man wie oben beschrieben die Zündverzögerungszeii feststellt.

F i g. 3A zeigt, daß die Impulspause verringert wird, wenn die Zündverzögerungszeit einen vorbestimmten Wert übersteigt während die Impulspause verlängert wird, wenn die Zündverzögerungszeit unter einem vorbestimmten Wert liegt oder den Wert Null hat

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert

Wenn - N = ΔΚ = N und somit Ko - A/S Κ, S K₀ + N gilt und wenn M=O gilt, so wirrt ein Befehl zur Konstanthaltung der Impulspcuse gegeben. Wenn aber andererseits unter diesen Beqingungen M > 0 gilt, so wird ein Befehl zur allmählichen Verkürzung der Impulspause gegeben.

Wenn ΔΚ < — N und somit K₀ + N < K, gilt, so wird ein Befehl zur Verkürzung der Impulspause gegeben.

Beispiel 2

Eine Referenzzündverzögerungszeit K₀ wird festgesetzt, und das Verhältnis D der Entladungsdauer T₀ zur Summe aus Entladungsdauer τα und Impulspause P, wird derart geändert, daß die Zündverzögerungszeit K, sich während des Betriebs an K₀ annähert Die Änderung der Zündverzögerungszeit K, in Abhängigkeit vom Verhältnis D ist in F i g. 5 dargestellt. Gemäß F i g. 5 wird nach Messung einer Zündverzögerungszeit K, zur Zeit t (K = K₁) mit einem Verhältnis D = D₁₊, gearbeitet Dies führte dazu, daß nach einer Zeitspanne von AT Sekunden bis zur nächsten Messung zum Zeitpunkt f + 1 die Zündverzögerungszeit K — K, + , vorliegt. Die Funktion der Änderung von K, zu K, ₊ , aufgrund des Verhältnisses D, ₊ ; kann durch die nachsiehende Gleichung festgesetzt werden.

AK= K₁₊ ,-K₁ = AD₁₊,-ß

Beispiel 1

30

Eine Referenzzündverzögerungszeit Ko wird festgelegt, und die Impulspause P₁ wird derart geändert dafi die Zündverzögerup.gszeit K₁ den Wert Ko annimmt. Ein Impuls mit den Referenzwerten Ko und T₀ ist in F i g. 3B gezeigt.

Die Konstanten λ und β können empirisch ermittelt werden, und zwar aus drei Messungen der Zündverzögerungszeit und aus zwei Werten des Verhältnisses D. Wenn K-K, gilt, so ergibt sich das Verhältnis D, welches zur Änderung des Wertes K, zum Wert K_{1 + 1}= K₀ führt, aus folgender Beziehung:

Für P₁ und AK gilt:

K₀-K,+β a

P₁ AK

P,._l+AP Kq — K₁

Für die Beziehung zwischen AP und AK kann folgende Funktion angesetzt werden:

Al· = /(AK)-T₀.

Eine vereinfachte Funktion m = f (AK) ist in Fi g. 4 gezeigt. Sie kann mathematisch folgendermaßen dargestellt werden:

Für h < AK SK₀ gilt m = AK - N -M

Vüx-N -&AK-&N giltm = -M

Für AKK-N sütm=AK+N-M

(1) 40 Bei einem praktischen Beispiel werden Durchschnittswerte von α und β aus mehreren Messungen

(2) b .stimmt Sodann wird jeweils das Verhältnis D für den nachfolgenden Betrieb errechnet, und daraus wird die Impulspause P₁ ermittelt. Erfindungsgemäß ist eine äußerst feine Steuerung der Impulspause möglich, so daß die Leistung erhöht werden kann, ohne ciaß es zu

(3) einer Bogenentladung kommt.

In obigen beiden Beispielen wird die Entladungsdauer To als Konstante mit einem gegebenen Wert angesehen. To kann jedoch geändert werden. Zwar ist bei obigen beiden Beispielen eine Feinsteuerung möglich, jedoch ist die erforderliche Regelvorrichtung nicht einfach genug aufgebaut. Im folgenden wird ein Beispiel unter Venvindung einer einfachen Regelvorrichtung gege-

(4) 55 ben.

In Gleichung (4) bezeichnen M und N Konstanten, welche bei der Programmierung gewählt werden. Sie haben einen positiven Wert oder den Wert Null. Wenn die Funktion festgelegt ist* so ergibt sich die Impulspause P, aus dem gemessenen Wert AK folgendermaßen:

Wenn N < AK S K und somit 0 ₌ K₁ < K₀- N gilt, so wird i;in Befehl zur Verlängerung der Impulspause gegeben.

Beispiel 3

Bei der Steuerung der Impulspause in Abhängigkeit von der Länfe der Zündverzögerungszeit wird die Zeitdauer, wähn.nd der eine Spannung angelegt wird, in drei Intervalle gemäß Fig.6 unterteilt, wobei die Zeitdauer vom Anlegen der Spannung bis zur ersten Cästir mit Kc\, die Zeitdauer von der Anlegung der Spannung bis zur zweiten Cäsur mit Kc₂ Und die gesamte Zeitdauer, während der Spannung anliegt, mil T_m bezeichnet wire.

Die Impulspause wird folgendermaßen geregelt. Wenn die Zündverzögerungszeit der Beziehung

O S K₁ < Kc\ gehorcht, so wird die Impulspause derart gesteuert, daß sie den Wert Pc, hat. Wenn die Beziehung Kc₁ S Ki < Kc₂ gilt, so erhält die Impulspause den Wert Pci. Wenn die Beziehung Kc₂^ K, & v_m gilt, so erhält die Impulspause den Wert Pci, wobei Pc, > Pc2> FcjgilL

Zur näheren Erläuterung dieser Arbeitsweise wird auf die DE-OS 23 26 0073 verwiesen.

Wenn bei diesem Verfahren eine Bogenentladung stattfindet, so wird die Impulspause verlängert.

Während der Zündverzögerungszeit fließt kein Strom durch den Arbeitsspalt, so daß dieses Zeilintervall als Teil der Impulspause angesehen werden kann. Wenn nun diese Zündverzögerungszeit lang ist, so kann die nächste Beaufschlagung mit Spannung nach einer kurzen Impulspause erfolgen, so daß die Arbeitseffizienz verbessert wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektroerosiven Bearbeitung eines Werkstücks, wobei die Impulspause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spannungsimpulsen in Abhängigkeit vom Spannungsverlauf am Arbeitsspalt geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündverzögerungszeit in an sich bekannter Weise gemessen wird und daß die Impulspause verkürzt oder das Verhältnis D von Entladungsdauer zur Summe aus Entladungsdauer und Impulspause vergrößert wird, wenn die Zündverzögerungszeit länger als ein Bezugswert ist und daß die Impulspause verlängert bzw. das Verhältnis D verkleinert wird, wenn die Zündverzögerungszeit kürzer als ein Bezugswert ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zeitdauer des Spannungsimpulses in eine Vielzahl von Zeitintervallen unterteilt und ermittelt, welches Zeitintervall die Zündverzögerungszrit einschließt und in Abhängigkeit vom Ergebnis die Impulspause aus einer Vielzahl von fest vorgegebenen Impulspausen auswählt (Fig. 6).

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch Einrichtungen (9, 13) zur Erfassung und Messung der Zündverzögerungen; Einstelleinrichtungen (15, 16) zur Festlegung der Entladungszeitdauer (to) bzw. einer Referenzzündverzögerungszeitdauer (Ka); einen Taktimpulsgenerator (12), Einrichtungen (17 bis 21) zur digitalen Erzeugung der erforder..jhen Impulsform und einen Rechner (14) zur Steuerung der.'etztger ".nnten Einrichtungen in Abhängigkeit von der gemessenen Zündverzögerungszeit, der vorangestellten F. uladungsdauer und der voreingestellten Referenzzündverzögerungszeit gemäß einer vorgegebenen Funktion.