DE69405697T2 - Elektroentladungsbearbeitung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der optimalen Elektroerosionsbearbeitungsbedingungen für eine Bearbeitungselektrode und ein Werkstück auf der Grundlage vorbestimmter Bearbeitungsparameter sowie eine Elektroerosionsbearbeitungssteuerung.
• Da die bei der Elektroerosionsbearbeitung verwendete Elektrode einen Bereich bearbeitet, der größer ist als die Elektrode selbst (Bearbeitungsübermaß), wird die Bearbeitung mit einer unterdimensionierten Elektrode durchgeführt, die mit einer kleineren Abmessung als das von dem Werkstück geforderte Bearbeitungsmaß gefertigt wird. Da die Elektroerosionsbearbeitung zeitaufwendiger als andere Bearbeitungsverfahren ist, wird sie im allgemeinen in mehrere Stufen zwischen der Vor- und Fertigbearbeitung unterteilt, um so die Arbeitsleistung zu erhöhen. In der ersten Stufe wird eine Vorbearbeitung durchgeführt, um die gewünschte Bearbeitungsstruktur näherungsweise zu erhalten. Dies ist als Schruppen bekannt. Bei der als Vorfertigbearbeitung bezeichneten nächsten Stufe bzw. Stufen wird der Bearbeitungsstrom verringert und es wird eine Relativbewegung zwischen der Elektrode und dem Werkstück durchgeführt. Am Ende wird eine Fertigbearbeitung bzw. ein Schlichten durchgeführt, um die gewünschten Bearbeitungsabmessungen und Oberflächenrauhigkeiten zu erreichen. Bei der Festlegung der Schruppbedingungen in der anfänglichen Schruppstufe nimmt der Bediener den im Hinblick auf das Elektrodenuntermaß, die Bearbeitungstiefe und die Bearbeitungsfläche maximal zulässigen Bearbeitungsstrom an und entscheidet ferner mit Hilfe eines Datenbuchs o.ä. die Bearbeitungstiefe und den Werkstoff, der für die Endbearbeitung bzw. das Schlichten noch stehengelassen werden muß und zum Erhalt der endgültigen gewünschten Oberflächenrauhigkeit erforderlich ist.
• Unter den beim Schruppen eine Rolle spielenden Bearbeitungsbedingungen hat der Bearbeitungsstrom den stärksten Einfluß auf den Entladungsabtrag und die Schlichtzugabe für den anschließenden Schlichtvorgang. Die Schruppbedingungen werden daher erheblich von der Größe des Elektrodenuntermaßes beeinflußt. Dies liegt daran, daß der beim Schruppen verwendete Maximalstrom nahezu ausschließlich von dem Elektrodenuntermaß bestimmt wird. Daher prüft der Bediener nach Berechnung des maximal zulässigen Bearbeitungsstroms aus der Bearbeitungsfläche, ob das Elektrodenuntermaß genügend größer als das bei dem berechneten Bearbeitungsstrom zu erwartende Bearbeitungsübermaß ist. Wenn dies der Fall ist, führt er den Schruppvorgang mit den Bearbeitungsbedingungen auf der Grundlage des berechneten Wertes durch. Wenn er jedoch kleiner als das erwartete Bearbeitungsübermaß ist, bezieht er sich auf ein Datenbuch und wählt Bearbeitungsbedingungen zum Erhalt eines Bearbeitungsübermaßes aus, das kleiner als die Größe des Elektrodenuntermaßes ist. Üblicherweise wird in diesem Fall der Bearbeitungsstrom in Hinblick auf das maximale Bearbeitungsübermaß einschließlich der durch Sekundärentladungen über die Späne erzeugten Bearbeitung (Bearbeitungsdeformation genannt) abgesenkt.
• Die Einstellung des Stroms für die Schruppearbeitung auf einen relativ geringen Wert im Hinblick auf das zu erwartende Bearbeitungsübermaß und die Bearbeitungsdeformation verlängert die Zeit zur Fertigstellung der Schruppearbeitung. Obwohl es theoretisch möglich ist, die Bearbeitung mit maximalem Bearbeitungsstrom durch Verwendung einer Elektrode mit ausreichendem Untermaß durchzuführen, kann dieses Verfahren nicht bei Beschränkungen der Bearbeitungskonfiguration oder bei bereits hergestellten Elektroden durchgeführt werden. In derartigen Fällen besteht keine Alternative gegenüber der Festlegung des Bearbeitungsstroms im Hinblick auf das Elektrodenuntermaß.
• Eine Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur Bestimmung der Elektroerosionsbearbeitungsbedingungen, die die Schruppzeit durch Verringerung des maximalen Bearbeitungsstroms entsprechend der Bearbeitungstiefe verringern, um so einen Anstieg des maximalen Bearbeitungsübermaßes im Verlauf der Bearbeitung bis zum Punkt hin zu verringern, in dem dieser das Elektrodenuntermaß übersteigt und um dadurch sicherzustellen, daß das Elektrodenuntermaß und das maximale Bearbeitungsübermaß bei der Beendigung des Schruppvorgangs übereinstimmen.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Elektroerosionsbearbeitungssteuerung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.
• Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen zur Bestimmung der Elektroerosionsbearbeitungsbedingungen in einem Bearbeitungsspalt zwischen einer Elektrode und einem Werkstück auf der Grundlage eines Satzes von vorbestimmten Bearbeitungsparametern einschließlich der Bearbeitungstiefe und des Elektrodenuntermaßes, gekennzeichnet durch: Setzen eines Satzes von vorbestimmten Bearbeitungsparametern einschließlich der Bearbeitungstiefe und des Elektrodenuntermaßes; Speichern einer Datei mit mehreren Sätzen von Grundbearbeitungsdaten, die die Beziehungen zwischen dem Bearbeitungsstromwert, der Bearbeitungstiefe und dem Elektrodenuntermaß angeben; Auswählen von mindestens zwei Sätzen von Grundbearbeitungsdaten aus den mehreren Sätzen, wobei diese mindestens zwei Sätze von Grundbearbeitungsdaten solche Daten enthalten, die den gesetzten Werten der Bearbeitungstiefe und des Elektrodenuntermaßes oder danebenliegenden Werten entsprechen; Ableiten eines Bearbeitungsstromwerts auf der Grundlage der mindestens zwei Sätze von Bearbeitungsdaten; und Setzen des Bearbeitungsstroms auf den abgeleiteten Wert, wobei der gesetzte Bearbeitungsstromwert der dem Bearbeitungsspalt zuzuführende maximal zulässige Stromwert ist, wenn die Bearbeitung mit einer Elektrode durchgeführt wird, die das gesetzte Elektrodenuntermaß bei der gesetzten Bearbeitungstiefe aufweist.
• Gemäß der Erfindung ist in einem zweiten Aspekt eine Steuerung für die Elektroerosionsbearbeitung vorgesehen zur Steuerung der Elektroerosionsbearbeitungsbedingungen in einem Bearbeitungsspalt zwischen einer Elektrode und einem Werkstück auf der Grundlage eines Satzes von vorbestimmten Bearbeitungsparametern einschließlich der Bearbeitungstiefe und des Elektrodenuntermaßes, gekennzeichnet durch: eine Einrichtung zum Setzen eines Satzes vorbestimmter Bearbeitungsparameter einschließlich der Bearbeitungstiefe und des Elektrodenuntermaßes; eine Einrichtung zur Speicherung von Daten einschließlich mehrerer Sätze von Grundbearbeitungsdaten, die die Beziehungen zwischen dem Bearbeitungsstromwert, der Bearbeitungstiefe und dem Elektrodenuntermaß angeben; eine Auswahleinrichtung zur Auswahl von mindestens zwei Sätzen von Grundbearbeitungsdaten aus den mehreren Sätzen, wobei mindestens zwei Sätze der Grundbearbeitungsdaten solche Daten enthalten, die den gesetzten Werten der Bearbeitungstiefe und des Elektrodenuntermaßes oder danebenliegenden Werten entsprechen; und eine Ableitungseinrichtung zur Ableitung des Bearbeitungsstromwerts auf der Grundlage der mindestens zwei Sätze von Grundbearbeitungsdaten.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Elektroerosionsbearbeitung, insbesondere das Schruppen, bis zu einer vorbestimmten Tiefe unter Verwendung von Bearbeitungsbedingungen durchgeführt, die verhindern, daß das Bearbeitungsübermaß über das Elektrodenuntermaß hinausgeht. Speziell wenn die Bearbeitungstiefe gering ist, wird der Bearbeitungsstrom auf einen großen Wert innerhalb des Bereichs gesetzt, der nicht zu einem Überschreiten des Bearbeitungsübermaßes über das Elektrodenuntermaß führt. Wenn dann die Bearbeitungstiefe ansteigt, wird der Bearbeitungsstrom allmählich reduziert. Wenn dann die von den Schruppbedingungen vorgeschriebene Bearbeitungstiefe erreicht ist, werden die Bearbeitungsbedingungen auf solche Werte gesetzt, durch die die Bearbeitung entsprechend den vorbestimmten Bedingungen beendet werden. Dadurch wird die für die Bearbeitung benötigte Zeit verringert.
• Zur Durchführung dieses Verfahrens sind die Bearbeitungsfläche, der Bearbeitungsstrom, das Elektrodenuntermaß, die Beziehung zwischen der Bearbeitungstiefe und dem maximalen Bearbeitungsübermaß (einschließlich der Bearbeitungsdeformation durch Sekundärentladung) und andere derartige Grunddaten in einem Speicher gespeichert, relevante Daten im Hinblick auf die Bearbeitungsfläche werden entnommen, eine Lernoperation wird von einem neuronalen Netz o.ä. durchgeführt und eine Reihe von Elektroerosionsbearbeitungsbedingungen werden abgeleitet.
• Mit diesem Verfahren können die Bearbeitungsbedingungen zur Anwendung des maximal zulässigen Bearbeitungsstroms für die Steigerung der Bearbeitungsleistung während des Schruppens einfach bestimmt und festgelegt werden.
• Diese und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die Zeichnungen. Es zeigen:
• Figur 1 ein Blockdiagramm des Aufbaus einer Ausführung der Steuerung gemäß der Erfindung;
• Figuren 2A bis 2F aufeinanderfolgende Teile eines Flußdiagramms, das den Funktionsablauf in der Steuerung von Figur 1 zeigt;
• Figuren 3 und 4 Tabellen mit Beispielen der in einem Grunddatenspeicher der Steuerung von Figur 1 gespeicherten Grunddaten;
• Figur 5 ein Diagramm zur Erläuterung des in einem Bearbeitungsdaten-Inferenzabschnitt der Steuerung von Figur 1 durchgeführten Lernvorgangs zum Erhalt eines neuronalen Netzes für die Ermittlung des Stromwerts für die Elektroerosionsbearbeitung;
• Figur 6 ein Diagramm zur Erläuterung der in einem Bearbeitungsbedingungs-Inferenzabschnitt der Steuerung von Figur 1 durchgeführten Ableitung bzw. Folgerung zur Ermittlung des Stromwertes für die Elektroerosionsbearbeitung durch Verwendung des durch den in bezug auf Figur 5 erläuterten Lernvorgang erhaltenen neuronalen Netzes;
• Figur 7 ein Diagramm zur Erläuterung des in einem Bearbeitungsbedingungs-Inferenzabschnitt der Steuerung von Figur 1 durchgeführten Lernvorgangs zum Erhalt eines neuronalen Netzes für die Ermittlung des minimalen Seitenflächenuntermaßes;
• Figur 8 ein Diagramm zur Erläuterung der in einem Bearbeitungsbedingungs-Inferenzabschnitt der Steuerung von Figur 1 durchgeführten Folgerung zum Erhalt des minimalen Seitenflächenuntermaßes durch Verwendung des neuronalen Netzes, das durch den in bezug auf Figur 7 erläuterten Lernvorgang erhalten wurde;
• Figur 9 ein Diagramm zur Erläuterung des in einem Bearbeitungsbedingungs-Inferenzabschnitt der Steuerung von Figur 1 durchgeführten Lernvorgangs zum Erhalt eines neuronalen Netzes zur Ableitung der Bearbeitungstiefe;
• Figur 10 ein Diagramm zur Erläuterung der in einem Bearbeitungsbedingungs-Inferenzabschnitt der Steuerung von Figur 1 durchgeführten Ermittlung zum Erhalt der Bearbeitungstiefe durch Verwendung des neuronalen Netzes, das durch den in bezug auf Figur 9 erläuterten Lernvorgang erhalten wurde.
• Eine Ausführung der Erfindung wird nun unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
• Der Aufbau einer Ausführung der erfindungsgemäßen Steuerung für die Elektroerosionsbearbeitung ist in Figur 1 gezeigt. Die Steuereinrichtung 1 steuert die Elektroerosionsbearbeitungsbedingungen zur Bearbeitung eines Werkstücks. In dieser Ausführung ermittelt sie die optimalen Elektroerosionsbearbeitungsbedingungen zur Durchführung des Schruppens in kurzer Zeit und steuert die Bearbeitung gemäß der ermittelten Elektroerosionsbearbeitungsbedingungen.
• In Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Eingabebereich, wie z.B. ein Bedienpult, zur Eingabe vorbestimmter Bearbeitungsparameterdaten ID entsprechend der vorbestimmten Bearbeitungsparameter für die Bestimmung der Elektroerosionsbearbeitungsbedingungen angegeben. Die vorbestimmten Bearbeitungsparameter enthalten das Elektrodenmaterial, das Werkstückmaterial, die Bearbeitungsfläche, die Bearbeitungstiefe, den Elektrodengradient und das Elektrodenuntermaß.
• Die Steuereinrichtung 1 enthält als Hauptabschnitt ferner einen Schruppbedingungs-Inferenzbereich 20. Der Schruppbedingungs-Inferenzbereich 20 wird durch Verwendung eines Mikrocomputersystems gebildet. Der Schruppbedingungs-Inferenzbereich 20 enthält einen Schruppbedingungs-Lern- und Inferenzsteuerabschnitt 21, der die Verarbeitung für die Ermittlung und die Erzeugung der Schruppbedingungen steuert, einen Grunddatenspeicher 23, in dem mehrere Sätze von Grundbearbeitungsdaten im voraus gespeichert sind, sowie einen Nachbarwert-Zugriffsabschnitt 22 für den Zugriff auf den Grunddatenspeicher 23 zum Erhalt der Daten in unmittelbarer Nähe bezüglich der vorbestimmten Bearbeitungsparameterdaten ID, die in dem Grunddatenspeicher 23 gespeichert sind.
• Der Grunddatenspeicher 23 speichert mehrere Sätze von Grundbearbeitungsdaten in mehreren Dateien eines vorbestimmten Formats. Der Grunddatenspeicher 23 speichert besonders solche Sätze von Grunddaten, wie sie in den Figuren 3 und 4 dargestellt sind. Dieses sind allerdings nur Beispiele der Grunddateien in dem Grunddatenspeicher 23, der in der Praxis eine Vielzahl von Dateien mit typischen Grunddaten speichert, die entsprechend der Kombination von Elektrodenmaterial und Werkstückmaterial (z.B. Graphitelektrode und Eisenwerkstück, Kupferelektrode und Eisenwerkstück usw.) und innerhalb jeder derartigen Kombination der Materialien nach der Größe des Bearbeitungsbereichs unterteilt sind. Die Figuren 3 und 4 zeigen Beispiele von zwei Grunddateien mit gespeicherten Grunddaten für die Verwendung einer Kupfereleketrode zur Bearbeitung eines Eisenwerkstücks über Bearbeitungsflächen von 50 mm² und 100 mm². Obwohl nur die in den Dateien gespeicherten typischen Grunddaten diskontinuierlich sind, kann die Steuereinrichtung 1 dennoch optimale Elektroerosionsbearbeitungsbedingungen auf der Grundlage dieser typischen Grunddaten erzeugen. Dieses Merkmal der Erfindung macht es überflüssig, eine große Anzahl von Grunddaten zu sammeln und zu speichern.
• In den Figuren ist ein Bearbeitungsstrom IP in Einheiten von 1,5 A angegeben. (Somit gibt z.B. ein Wert von 5 einen Bearbeitungsstrom von 7,5 A an). Mit einer geeigneten Stromzufuhr kann allerdings ein höherer Wirkungsgrad dadurch erreicht werden, daß der Bearbeitungsstrom in kleineren Schritten geändert wird, wie z.B. in Stufen von 0,5 A.
• Der Seitenflächenrest betrifft die Dicke (in µm) des für die Endbearbeitung (1 µ Rmax) benötigten Werkstoffs, wenn die Schruppbearbeitung bei dem entsprechenden JP-Wert durchgeführt wird.
• In Figur 3 und 4 ist der bei jedem IP-Wert erforderliche Seitenflächenrest angegeben, wenn das Schlichten bis zur Fertigbearbeitung von 1 µ Rmax durchgeführt wird. Wenn die erforderliche Oberflächenrauhigkeit der Endbearbeitung bzw. beim Schlichten größer als 1 µ Rmax (z.B. 5 µ Rmax) ist, kann der Seitenflächenrest jedoch durch den Unterschied zwischen den bei 5 µ Rmax und 1 µ Rmax benötigten Werten korrigiert werden.
• Der Seitenflächenrest ist ähnlich dem Rest an der Bodenfläche, mit der Ausnahme, daß dieses die Werkstoffzugabe ist, die eher für die Bearbeitung in seitlicher Richtung als in Vertikalrichtung übriggelassen werden muß.
• Die Werte für das minimale Untermaß der Seitenfläche geben das Elektrodenuntermaß an, das zur Durchführung der Bearbeitung bei den entsprechenden IP-Werten und der Bearbeitungstiefe erforderlich ist. Sie sind alle in Hinblick auf die Tatsache festgelegt, daß das maximale Bearbeitungsübermaß bei einem vorgegeben IP-Wert mit der Bearbeitungstiefe ansteigt, da die Bearbeitungsdeformation durch die Sekundärentladungen mit ansteigender Bearbeitungstiefe anwächst. Die Figuren 3 und 4 zeigen die Beziehung zwischen der Tiefe und dem minimalen Untermaß der Seitenfläche Mit anderen Worten gibt jeder Wert für das Mindestuntermaß der Seitenfläche das Elektrodenuntermaß in Form des Mindestuntermaßes der Seitenfläche an, die mindestens erforderlich ist, wenn im Anschluß an die Schruppbearbeitung eine Schlichtbearbeitung mit vorgegebener Oberflächenrauhigkeit auf eine vorbestimmte Tiefe mit vorgegebenem JP-Wert durchgeführt wird. Die Festlegung des Mindestuntermaßes für die Seitenfläche ist deshalb erforderlich, weil bei einer Bearbeitung mit vorgegebenem IP-Wert die Sekundärentladungen eine Bearbeitungsdeformation in dem Werkstoff über das vorgegebene Übermaß hinaus erzeugen (der Gesamtbetrag des Übermaßes und die Bearbeitungsdeformation werden im folgenden als maximales Bearbeitungsübermaß bezeichnet). Das Mindestuntermaß der Seitenfläche ist damit die Summe des maximalen Übermaßes und des Übermaßes der Elektroerosionsbearbeitung unter den Schlichtbedingungen. Infolgedessen entspricht das Mindestuntermaß der Seitenfläche der Summe der Relativbewegung zwischen der Elektrode und dem Werkstück und dem Bearbeitungsübermaß in dem Endbearbeitungsschritt zum Schlichten der bearbeiteten Oberfläche mit derselben Elektrode.
• Der Schruppbedingungs-Inferenzabschnitt 20 enthält ferner einen Abschnitt zur numerischen Korrektur 24, der das Elektrodenuntermaß und den Elektrodengradienten von dem Schruppbedingungs-Lern- und Inferenzabschnitt 21 erhält und das Elektrodenuntermaß entsprechend dem Elektrodengradienten korrigiert, einen Temporärspeicher 26 zur temporären Speicherung der durch den Nachbarwert-Zugriffsabschnitt 22 ermittelten Nachbarwerte zur Verwendung im Lern- und Ableitungsschritt sowie einen Bearbeitungsbedingungs-Inferenzabschnitt 25, der unter der Steuerung des Schruppbedingungs-Lern- und Inferenzsteuerabschnitts 21 arbeitet, um die Lern- und Inferenzvorgänge auf der Grundlage der in dem Temporärspeicher 26 gespeicherten Nebendaten zur Erzeugung einer Reihe von Daten durchzuführen, die die Beziehung zwischen den Schruppbedingungen und der Bearbeitungszustelltiefe angeben. Die Datenreihe wird in dem Temporärspeicher 26 gespeichert.
• Der Nachbarwert-Zugriffsabschnitt 22 erhält die vorbestimmten Bearbeitungsdaten, einschließlich der durch den Schruppbedingungs-Inferenzabschnitt 21 weitergeleiteten Daten für das Elektrodenmaterial, das Werkstückmaterial, die Bearbeitungsfläche und die Bearbeitungstiefe sowie der durch den Abschnitt 24 für die numerische Korrektur weitergeleiteten Daten für das Elektrodenuntermaß. Die Nachbarwerte, die der Nachbarwert-Zugriffsabschnitt 22 von dem Grunddatenspeicher 23 erhält, enthalten zumindestens zwei Sätze von Grundbearbeitungsdaten in unmittelbarer Nähe der vorbestimmten Eingangsbearbeitungsparameter und jeder Satz von Grundbearbeitungsdaten enthält Daten bezüglich der Bearbeitungsfläche, des minimalen Elektrodenuntermaßes, der Bearbeitungstiefe, des maximalen Bearbeitungsstroms u.a. Daten SBD, die aus diesen Zugriffsdaten bestehen, und die Eingangsdaten werden an den Temporärspeicher 26 weitergeleitet. Mindestens zwei Sätze der von dem Nachbarwert-Zugriffsbereich 22 entnommenen Grunddaten werden für den Lernvorgang in dem Bearbeitungsbedingungs-Inferenzabschnitt 25 verwendet, um das erforderliche neuronale Netz zu erzeugen.
• Wenn eine konische Elektrode mit einem Gradienten verwendet wird, werden die Daten des Elektrodenuntermaßes nicht als Eingangsdaten verwendet, sondern werden durch den Abschnitt für die numerische Korrektur 24 auf Daten für die Bearbeitung mit einer geraden Elektrode korrigiert. Als Eingangswerte erhält der Korrekturbereich 24 das Elektrodenuntermaß X und den Elektrodengradienten θ. Wenn die Elektrode keinen Gradienten aufweist, wird das Elektrodenuntermaß X dem Nachbarwert-Zugriffsabschnitt 22 ohne Modifikation zugeführt. Wenn sie einen Gradient aufweist, wird dieser dem Nachbarwert-Zugriffsabschnitt 22 nach Umwandlung in X cos θ zugeführt.
• Die Funktion des Nachbarwert-Zugriffsabschnitts 22 wird im folgenden erläutert.
• Ein Beispiel eines bevorzugten Verfahrens für den Zugriff auf Nachbarwerte durch den Nachbarwert-Zugriffsabschnitt 22 ist wie folgt:
• (a) Nachbarwerte in bezug auf die betroffene Bearbeitungsfläche werden aus der Gruppe der Dateien aufgerufen, die dieselbe Art des Elektrodenmaterials und Werkstückmaterials betreffen. Mit Nachbarwerten in bezug auf die betroffene Bearbeitungsfläche sind die beiden Dateien (Datensätze) in der Dateigruppe gemeint, die Werte für Bearbeitungsflächen aufweisen, die der betroffenen Bearbeitungsfläche am nächsten kommen. Die auf diese Weise ermittelten Werte werden als Bearbeitungsbereich-Nachbarwerte bezeichnet.
• (b) Nachbarwerte in bezug auf die betroffene Bearbeitungstiefe werden aus den in (a) aufgerufenen Dateien entnommen. Mit den Nachbarwerten in bezug auf die Bearbeitungstiefe sind die beiden Bearbeitungstiefenwerte in den beiden Dateien gemeint, die dem Wert der betroffenen Bearbeitungstiefe am nächsten kommen. Die auf diese Weise erhaltenen Werte werden als Bearbeitungstiefen-Nachbarwerte bezeichnet.
• (c) Für jeden in (b) erhaltenen Bearbeitungstiefenwert werden die IP-Nachbarwerte entsprechend der beiden Mindestuntermaße der Seitenfläche ermittelt, die dem betroffenen Elektrodenuntermaß am nächsten kommen. Die den entnommenen IP-Nachbarwerten entsprechenden Werte für das Mindestuntermaß der Seitenfläche sind die Nachbarwerte für das Mindestuntermaß der Seitenfläche
• (d) Entsprechend dem vorgenannten Ablauf werden die für den Lernvorgang benötigten Daten gesichert durch Erhalt mindestens zweier Sätze von Nachbardaten, die jeweils aus einem Nachbarwert für die Bearbeitungsfläche, einem Nachbarwert für die Bearbeitungstiefe, einem Nachbarwert für das Mindestuntermaß der Seitenfläche und einem Nachbarwert für IP bestehen.
• Die untenstehende Tabelle zeigt ein Beispiel, für folgende vorbestimmte Bearbeitungsdaten
• Elektrode: Kupfer Werkstück: Eisenlegierung
• Bearbeitungsfläche: 70 mm² Bearbeitungstiefe: 15 mm
• wobei der vorstehende Ablauf zum Erhalt von acht Sätzen von Nachbarwerten verwendet wurde, indem vier Sätze aus jeder der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Dateien ausgewählt wurden.
• Da ein Minimum von zwei Sätzen von Nachbarwerten für den Lernvorgang ausreicht, ist es jedoch möglich, zwei Sätze von Nachbarwerten aus den acht Sätzen auszuwählen oder zwei gewünschte Datensätze als Nachbarwerte aus den Bearbeitungsbedingungsdateien bezüglich der Kupferelektrode und einem Werkstück aus einer Eisenlegierung auszuwählen.
• Der Bearbeitungsbedingungs-Inferenzabschnitt 25 ist ein aus einem neuronalen Netz gebildeter Lern- und Inferenzabschnitt. Die Figuren 5 bis 10 zeigen die Eingänge und Ausgänge während der Lern- und Inferenzvorgänge. In dem später erläuterten Flußdiagramm der Figuren 2A bis 2F entsprechen die Schritte S14 und S15 den Figuren 5 und 6, die Schritte S18 und S19 den Figuren 7 und 8 und die Schritte S22 und S23 den Figuren 9 und 10.
• Der temporäre Speicher 26 dient zur temporären Speicherung von Daten, während der Bearbeitungsbedingungs-Inferenzabschnitt 25 die Nachbarwerte lernt oder die Inferenz durchführt.
• Der Schruppbedingungs-Inferenzabschnitt 20 ist als Mikrocomputer ausgebildet, der eine Vearbeitung entsprechend dem Flußdiagramm der Figuren 2A bis 2F durchführt. Der Schruppbedingungs-Lern- und Inferenzsteuerabschnitt 21 steuert den Bearbeitungsbedingungs-Inferenzabschnitt 25, um in einer vorbestimmten Reihenfolge die Abläufe des Aufrufens von Nachbarwerten aus dem temporären Speicher 26 und das Lernen dieser Daten, die Inferenz gewünschter Inferenzwerte aus den aktuellen Eingangswerten und die Übertragung der den Inferenzwerten entsprechenden Daten über den temporären Speicher 26 zu einem Bearbeitungsbedingungsschaltabschnitt 30.
• Der Bearbeitungsbedingungsschaltabschnitt 30 erhält Werte OD von dem temporären Speicher 26 des Schruppbedingungs- Ermittlungsabschnitts 20. Die Werte OD repräsentieren die Bearbeitungsbedingungen und die Bearbeitungstiefe und bestehen aus den Ergebnissen der Folgerungen des Bearbeitungsbedingungs-Ermittlungsabschnitts 25. Der Bearbeitungsbedingungsschaltabschnitt 30 erhält ebenso ein Bearbeitungstiefensignal DS, das die aktuelle Bearbeitungstiefe in jedem Moment von einem Positionsdetektor 31 angibt. In Abhängigkeit von den Werten OD und dem Bearbeitungstiefensignal DS sendet der Bearbeitungsbedingungsschaltabschnitt 30 einer (nicht gezeigten) Bearbeitungseinheit ein Signal PC zum Einschalten der Elektroerosionsbearbeitungsbedingungen entsprechend der Daten OD, um eine Elektroerosionsbearbeitung unter Schruppbedingungen passend zu der Bearbeitungstiefe in jedem Moment durchzuführen. (Da die Anordnungen zum automatischen Umschalten der Bearbeitungsbedingungen während der fortlaufenden Bearbeitung bekannt sind, sind diese nicht besonders erläutert oder dargestellt).
• Die aus den Bearbeitungsbedingungen und der Bearbeitungstiefe bestehenden Werte OD, die als Ergebnisse der Folgerung in dem Bearbeitungsbedingungs-Inferenzabschnitt 25 erhalten wurden und in dem temporären Speicher 26 gespeichert werden, können auf einen entsprechenden Display ausgegeben werden, falls dies gewünscht ist. Es kann auch ein Bearbeitungsprogramm auf der Grundlage der Werte OD geschrieben werden. Anstelle der direkten Steuerung der Elektroerosionsmaschineneinheit entsprechend der Werte OD ist es insbesondere möglich, ein Bearbeitungsprogramm unter Verwendung der Werte OD zu erstellen, die die Beziehung zwischen den Bearbeitungsbedingungen und der Bearbeitungstiefe vor dem Beginn der Bearbeitung wiedergeben und dann die Bearbeitungseinheit entsprechend dieses Programms während der Bearbeitung zu steuern.
• Die Funktion des Schruppbedingungs-Inferenzabschnitts 20 wird nun unter Bezug auf die Figuren 2A bis 2F erläutert.
• In dem Schritt S10 werden die Eingangsdaten ID von dem Eingabebereich 10 zu dem Schruppbedingungs-Lern- und Inferenzsteuerabschnitt 21 übermittelt.
• Als nächstes bestimmt im Schritt S11 der Schruppbedingungs- Lern- und Inferenzsteuerabschnitt 21, ob die Elektrode einen Gradienten aufweist oder nicht. Wenn die Elektrode einen Gradienten aufweist, wird das Elektrodenuntermaß in dem Schritt S11a korrigiert und das korrigierte Elektrodenuntermaß wird in dem folgenden Schritt verwendet.
• In dem Schritt S12 werden zwei Dateien in bezug auf die Bearbeitungsfläche aus der Gruppe von Dateien mit passenden Elektroden- und Werkstückmaterialien (Nachbarwert-Zugriffsbereich 22) entnommen.
• In dem Schritt S13 werden Nachbarwerte bestehend aus einem Nachbarwert der Bearbeitungsfläche, einem Nachbarwert des Elektrodenuntermaßes, einem Nachbarwert der Bearbeitungstiefe und einem Nachbarwert des maximalen Bearbeitungsstroms (Nachbarwert IP) aus den im Schritt S12 aufgerufenen Dateien ausgelesen (Nachbarwert-Zugriffsabschnitt 22). Das Verfahren zur Auswahl der Nachbarwerte wurde bereits vorher ausführlich erläutert.
• Im Schritt S14 werden die ausgelesenen Nachbarwerte in dem Lernvorgang zur Bildung des neuronalen Netzes gemäß Figur 5 verwendet und jede Beziehung wird als eine Funktion definiert (Bearbeitungsbedingungs-Inferenzabschnitt 25).
• Im Schritt S15 wird das neuronale Netz entsprechend der im Schritt S14 erhaltenen Lernergebnisse wie in Figur 6 dargestellt zur Ermittlung des IP-Werts der End-Schruppbedingungen beim Erreichen der gewünschten Bearbeitungstiefe aus den Eingangswerten für die Bearbeitungsfläche, das Elektrodenuntermaß (korrigierter Wert) und die Bearbeitungstiefe bestimmt (Bearbeitungsbedingung-Inferenzabschnitt 25). Der so erhaltene IP-Wert ist üblicherweise jedoch kein ganzzahliger Wert und kann somit nicht zur Einstellung des maximalen Bearbeitungsstroms in der Bearbeitungseinheit verwendet werden. Als IP-Wert IP(1) für die letzte Schruppstufe wird daher unter den zur Einstellung des maximalen Stroms der Bearbeitungseinheit üblichen Werten derjenige Wert ausgewählt, der dem ermittelten IP-Wert am nächsten kommt, jedoch nicht größer ist. Der so bestimmte IP-Wert IP(1) wird im folgenden als α bezeichnet.
• Im Schritt S16 wird IP(1) (der in der letzten Stufe verwendete IP-Wert) in dem Speicher als α gespeichert.
• Im Schritt S17 werden die im Schritt S12 aufgerufenen Dateien untersucht und es wird der IP-Wert ausgelesen, der dem in der vorstehenden Weise bestimmten IP-Wert α am nächsten kommt, wonach die Daten in der Nähe der Eingangswerte für das Elektrodenuntermaß und die Bearbeitungstiefe aus den Grundbearbeitungsdaten entsprechend dem entnommenen Nachbarwert IP entnommen werden (Schruppbedingungs-Lernund Inferenzsteuerabschnitt 21). In ähnlicher Weise wie bezüglich dem Schritt S13 erläutert, werden wenigstens zwei Sätze von Nachbarwerten in dieser Weise ermittelt, da ein Minimum von zwei Sätzen für den Lernvorgang in Figur 7 erforderlich ist. Die Nachbarwerte jedes Satzes bestehen aus einem Nachbarwert der Bearbeitungsfläche, einem Nachbarwert für α, einem Nachbarwert der Bearbeitungstiefe und einem diesen Werten entsprechenden Mindestuntermaß für die Seitenflächen.
• Im Schritt S18 wird der im Schritt S17 ermittelte Nachbarwert in ähnlicher Weise wie in Figur 5 verwendet, um den Lernvorgang zur Bildung des in Figur 7 gezeigten neuronalen Netzes durchzuführen (Bearbeitungsbedingungs-Inferenzabchnitt 25).
• Im Schritt S19 werden der IP-Wert α, Bearbeitungsfläche und Bearbeitungstiefe, die in den vorbestimmten Bearbeitungsparametern angegeben sind, als Inferenz-Eingangswerte zur Durchführung der Inferenz entsprechend Figur 8 für die Ermittlung des Mindestuntermaßes β der Seitenflächen verwendet, wenn die Bearbeitung mit dem in der Bearbeitungseinheit aktuell festgelegten IP-Wert α durchgeführt wird.
• Im Schritt S20 wird der in der vorletzten Schruppstufe (n = 2) unmittelbar vor der Endstufe (n = 1) verwendete IP- Wert, d.h. IP(2), auf α + 1 in gleicher Weise wie im Schritt 13 gesetzt (Schruppbedingungs-Lern- und Inferenzsteuerabschnitt 21).
• Im Schritt S21 werden die Werte für das Elektrodenuntermaß und die Bearbeitungstiefe in der Nähe des Mindestuntermaßes β für die Seitenfläche aus dem Satz der Nachbarwerte in der Nähe des IP-Wertes α + 1 entnommen (Nachbarwert-Zugriffsbereich 22).
• Im Schritt S22 werden mindestens zwei Sätze der im Schritt S21 erhaltenen Daten jeweils bestehend aus einem Nachbarwert für die Bearbeitungsfläche, einem Nachbarwert für IP, einem Nachbarwert für das Mindestuntermaß der Seitenfläche und einem Nachbarwert der Bearbeitungstiefe für den in Figur 9 gezeigten Lernvorgang verwendet. Als Ergebnis wird jede Beziehung als Funktion definiert und das neuronale Netz zur Verwendung der Inferenz gebildet.
• Im Schritt S23 werden die Ergebnisse des Lernvorgangs im Schritt S22 in der in Figur 10 gezeigten Weise zur Inferenz der Bearbeitungstiefe verwendet, bis zu der eine Bearbeitung unter der Bearbeitungsbedingung bei eingestelltem IP- Wert auf α + 1 möglich ist. Der zu diesem Zeitpunkt ermittelte IP-Wert α + 1 und die Bearbeitungstiefe werden im Speicher als die Bedingungen eine Stufe vor den Endbedingungen gespeichert (Bearbeitungsbedingungs-Inferenzabschnitt 25).
• Im Schritt 24 wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die zu diesem Zeitpunkt erreichte Bearbeitungstiefe größer als 0 ist. Wenn dies der Fall ist, wird derselbe Vorgang vom Schritt S20 durchgeführt, nachdem der Wert IP um 1 auf α + 2 erhöht wird. Der Lern- und Inferenzvorgang wird in derselben Weise wie bei α + 1 durchgeführt. Der IP-Wert α + 2 und die zu dieser Zeit ermittelte Bearbeitungstiefe werden in dem Speicher als die Bedingungen zwei Stufen vor den Endbedingungen gespeichert. Der Lernund Inferenzvorgang gemäß Figuren 9 und 10 wird jeweils in ähnlicher Weise zur Bestimmung der Bearbeitungstiefen entsprechend der IP-Werte auf α + 3, α + 4, ... durchgeführt, bis die Bearbeitungstiefe Null oder weniger wird. Die Datensätze bestehen aus den auf diese Weise erhaltenen IP- Werten, und die entsprechenden Werte für die Bearbeitungstiefe werden in dem Speicher als die Bedingungen der dritten Stufen, vierten Stufen, ... vor den Endbedingungen gespeichert.
• Wenn die auf diese Weise ermittelte Tiefe gleich oder geringer als 0 wird, werden die bis zu diesem Punkt ermittelten IP-Werte und entsprechenden Bearbeitungstiefen zu dem Bearbeitungsbedingungs-Schaltabschnitt 30 gesendet (Schruppbedingungs-Lern- und Inferenzsteuerabschnitt 21).
• Wie vorstehend beschrieben, können erfindungsgemäß die Bearbeitungsbedingungen ermittelt und gelernt werden, die einer Elektroerosionsbearbeitungseinrichtung ermöglichen, ihre volle Kapazität bei der Durchführung einer Elektroerosionsbearbeitung des Werkstücks und eine automatische Bearbeitung entsprechend der ermittelten Bearbeitungsbedingungen durchzuführen. Dies führt dazu, daß die Erfindung eine erhebliche Verbesserung der Elektroerosionsbearbeitungsleistung durch Verkürzung der Bearbeitungszeit, besonders der Schruppzeit ermöglicht und somit eines der Hauptnachteile dieses Bearbeitungstyps überwindet.

Claims (1)

1. Verfahren zur Bestimmung der Elektroerosionsbearbeitungsbedingungen in einem Bearbeitungsspalt zwischen einer Elektrode und einem Werkstück auf der Grundlage eines Satzes von vorbestimmten Bearbeitungsparametern einschließlich der Bearbeitungstiefe und des Elektrodenuntermaßes,

gekennzeichnet durch:

Setzen eines Satzes von vorbestimmten Bearbeitungsparametern einschließlich der Bearbeitungstiefe und des Elektrodenuntermaßes (S10);

Speichern einer Datei mit mehreren Sätzen von Grundbearbeitungsdaten, die die Beziehungen zwischen dem Bearbeitungsstromwert, der Bearbeitungstiefe und dem Elektrodenuntermaß angeben (S10);

Auswählen von mindestens zwei Sätzen von Grundbearbeitungsdaten aus den mehreren Sätzen, wobei diese mindestens zwei Sätze von Grundbearbeitungsdaten solche Daten enthalten, die den gesetzten Werten der Bearbeitungstiefe und des Elektrodenuntermaßes oder danebenliegenden Werten entsprechen (S12);

Ableiten eines Bearbeitungsstromwerts auf der Grundlage der mindestens zwei Sätze von Grundbearbeitungsdaten (S15); und

Setzen des Bearbeitungsstroms auf den abgeleiteten Wert, wobei der gesetzte Bearbeitungsstromwert der dem Bearbeitungsspalt zuzuführende maximal zulässige Stromwert ist, wenn die Bearbeitung mit einer Elektrode durchgeführt wird, die das gesetzte Elektrodenuntermaß bei der gesetzten Bearbeitungstiefe aufweist (S25).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Ableitungsschritt umfaßt:

einen ersten Lernschritt eines ersten neuronalen Netzes, indem diesem die mindestens zwei Sätze der die Bearbeitungstiefe und das Elektrodenuntermaß angebenden Grundbearbeitungsdaten als Eingangsdaten und die mindestens zwei Sätze der den Bearbeitungsstromwert angebenden Bearbeitungsdaten als zugehörige Lerndaten vorgegeben werden (S14); und

einen ersten Schritt zur Vorgabe des Satzes von vorbestimmten Bearbeitungsparametern einschließlich der Bearbeitungstiefe und des Elektrodenuntermaßes an das erste neuronale Netz zur Erzeugung von Ausgangsdaten, die einen Bearbeitungsstromwert angeben (S15).

Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfaßt:

Auswählen von weiteren mindestens zwei Sätzen von Grundbearbeitungsdaten aus den mehreren Sätzen, wobei diese mindestens zwei Sätze der Grundbearbeitungsdaten solche Daten enthalten, die dem gesetzten oder danebenliegenden Wert des Elektrodenuntermaßes und einem zweiten Wert des Bearbeitungsstroms entsprechen, der größer als dessen gesetzter Wert ist (S17);

Ableiten eines zweiten Wertes der Bearbeitungstiefe auf der Grundlage der weiteren mindestens zwei Sätze von Grundbearbeitungsdaten, wobei der zweite Wert des Bearbeitungsstroms der dem Bearbeitungsspalt zuzuführende maximal zulässige Stromwert ist, wenn die Bearbeitung mit einer Elektrode durchgeführt wird, die das gesetzte Elektrodenuntermaß beim zweiten Wert der Bearbeitungsiefe aufweist (S19); und

Setzen eines Bearbeitungsstroms auf den zweiten Wert, wobei der zweite Wert der dem Bearbeitungsspalt zuzuführende maximal zulässige Wert ist, wenn die Bearbeitung mit einer Elektrode durchgeführt wird, die das gesetzte Elektrodenuntermaß bei dem zweiten Wert der Bearbeitungstiefe aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Schritt der Ableitung eines zweiten Werts umfaßt:

einen zweiten Lernschritt eines zweiten neuronalen Netzes, indem diesem die weiteren der mindestens zwei Sätze der das Elektrodenuntermaß und den Bearbeitungsstromwert angebenden Grundbearbeitungsdaten als Eingangsdaten und die mindestens zwei Sätze der die Bearbeitungstiefe angebenden Bearbeitungsdaten als zugehörige Lerndaten vorgegeben werden (S22); und

einen zweiten Schritt der Vorgabe der gesetzten Werte der Bearbeitungstiefe und des Elektrodenuntermaßes und des zweiten Werts für den Bearbeitungsstrom an ein zweites neuronales Netz zur Erzeugung von Ausgangsdaten, die die Bearbeitungstiefe angeben (S23).

5. Steuereinrichtung zur Steuerung der Elektroerosionsbearbeitungsbedingungen in einem Bearbeitungsspalt zwischen einer Elektrode und einem Werkstück auf der Grundlage eines Satzes von vorbestimmten Bearbeitungsparametern einschließlich der Bearbeitungstiefe und des Elektrodenuntermaßes,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (10) zum Setzen eines Satzes vorbestimmter Bearbeitungsparameter einschließlich der Bearbeitungstiefe und des Elektrodenuntermaßes;

eine Einrichtung (23) zur Speicherung von Daten einschließlich mehrerer Sätze von Grundbearbeitungsdaten, die die Beziehungen zwischen dem Bearbeitungsstromwert, der Bearbeitungstiefe und dem Elektrodenuntermaß angeben;

eine Auswahleinrichtung (21) zur Auswahl von mindestens zwei Sätzen von Grundbearbeitungsdaten aus den mehreren Sätzen, wobei mindestens zwei Sätze der Grundbearbeitungsdaten solche Daten enthalten, die den gesetzten Werten der Bearbeitungstiefe und des Elektrodenabmaßes oder danebenliegenden Werten entsprechen; und

eine Ableitungseinrichtung zur Ableitung des Bearbeitungsstromwerts auf der Grundlage der mindestens zwei Sätze von Grundbearbeitungsdaten (25)