CH654775A5

CH654775A5 - Regelverfahren fuer funkenerosionsbearbeitung.

Info

Publication number: CH654775A5
Application number: CH7250/80A
Authority: CH
Inventors: Takeshi Yatomi; Yutaka Tanaka; Yoshio Osaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1979-09-27
Filing date: 1980-09-26
Publication date: 1986-03-14
Also published as: DE3035098A1; JPS6336891B2; DE3035098C2; JPS5652129A; US4366359A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regel verfahren für Funkenerosionsbearbeitung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird bei der herkömmlichen 25 Schneiddraht-Funkenerosion gewöhnlich eine Drahtelektrode 1 mit einem Durchmesser von 0,05 bis 0,3 mm verwendet, die aus Kupfer, Messung oder Wolfram hergestellt ist. Die elektrische Entladung wird durch den Impulsstrom wiederholt, der von einer Arbeits-Stromquelle 4 unter Zufuhr einer so Arbeitsflüssigkeit 3 (gewöhnlich deionisiertes Wasser, das durch ein Ionenaustauschharz durchgeflossen ist) zu einem kleinen Spalt zwischen der Drahtelektrode 1 und einem Werkstück 2 auf einem Tisch 10 zugeführt wird, der in X-und Y-Richtung bewegt wird.

35 Die Steuerung der Relativbewegung der Drahtelektrode 1 und des Werkstücks 2 in der Arbeitsrichtung soll im folgenden erläutert werden.

Die mittlere Spannung Eg zwischen den Elektroden, die während der Bearbeitung gemessen wird, wird mit einer Re-40 ferenzspannung Eo mittels eines Komparators 5 dadurch verglichen, dass sie an die Eingangsanschlüsse 5Tg, 5To des Komparators 5 angelegt werden und eine analoge Ausgangsspannung des Komparators 5, die proportional zu der Differenz der Spannungen Eg, Eo ist, an einen A/D-Umsetzer an-45 gelegt wird, durch den die analoge Ausgangsspannung in ein entsprechendes digitales Datensignal umgesetzt wird. Das digitale Datensignal wird in einen Computer 7 eingegeben. Auf der Grundlage des digitalen Eingabe-Datensignals und eines Verschiebungsbefehls (ÀX, AY), der von einem N/C-50 Band 8 abgegeben wird, berechnet der Computer eine Bear-beitungs-Vorschubgeschwindigkeit

55

Y X

+ V'

sowie Geschwindigkeiten Vx, Vy zur Bewegung des X-Y-Kreuztisches 10 in X- und Y-Richtung. Das den berechneten Vorschubgeschwindigkeiten Vx, Vy entsprechende Signal 60 wird einer Antriebs-Steuereinrichtung 9 zugeführt.

Der Kreuztisch 10 wird in X- und in Y-Richtung durch einen Motor 11 x für die X-Achse und einen Motor 11 y für die Y-Achse verschoben, die durch die Antriebs-Steuereinrichtung 9 gesteuert werden. Die Bearbeitungs-Vorschubge-65 schwindigkeit wird so gesteuert, dass die Durchschnittsspannung Eg zwischen den Elektroden konstant ist

(Eg-Eo = 0).

3

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Bei dem herkömmlichen Verfahren werden die Impulsspannung der Arbeits-Spannungsquelle (4 (Stromspitzenwert-Impulsbreite und -Abstand) und die Spannung ohne Last normalerweise nicht variiert. Deshalb variiert der mittlere Bearbeitungsstrom I, der zwischen der Drahtelektrode 1 und dem Werkstück 2 aus der Arbeits-Spannungsquelle fliesst, unter normalen Umständen nicht.

Durch Experimente wurden die Bearbeitungs-Vorschub-geschwindigkeit und die Breite der Werkstückausnehmung usw. bei der Bearbeitung bei zunehmender Dicke des Werkstücks, die, wie in Fig. 2 gezeigt ist, stufenweise variiert wurde, für die Stufen durch das Steuerverfahren untersucht, das das in Fig. 1 gezeigte herkömmliche Funkenerosionsgerät verwendet. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen STo einen ersten Stufenteil mit einer Dicke T von 5 mm, STI einen zweiten Stufenteil mit einer Dicke von 10 mm, ST2 einen dritten Stufenteil mit einer Dicke von 20 mm, ST3 einen vierten Stufenteil mit einer Dicke von 40 mm und ST4 einen fünften Stufenteil mit einer Dicke von 60 mm.

Fig. 3 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen der Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit F und dem mittleren Bearbeitungsstrom I zeigt, wobei die Dicke des Werkstücks als Parameter verwendet wird. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit F proportional zum mittleren Bearbeitungsstrom I für alle Stufen unabhängig von der Dicke T des Werkstücks.

Fig. 4 ist ein Schaubild mit logarithmischer Skaleneinteilung, das die Beziehung zwischen der Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit F und der Dicke T des Werkstücks zeigt, wobei der mittlere Bearbeitungsstrom I als Parameter verwendet wird.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, wird die Vorschubgeschwindigkeit F in Abhängigkeit von der Dicke T des Werkstücks unabhängig vom mittleren Bearbeitungsstrom I linear verringert. Aus Fig. 4 erhält man folgende empirische Gleichung für die Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit F

F = 14,3 (1-0,228)-T

-1.16

(1)

Hierbei ist F die Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit (mm/min), Ï der mittlere Bearbeitungsstrom (A) und T die Dicke des Werkstücks (mm). Durch Umordnen der Gleichung (1) erhält man die folgenden Gleichung:

vom Anwachsen der Werkstück-Dicke. Fig. 6a ist eine Seitenansicht und Fig. 6b eine Aufsicht. In den Fig. 6a und 6b ist mit dem Bezugszeichen 12a eine Werkstückausnehmung bezeichnet, die durch Bearbeitung bei Vorwärtsverschiebung s gebildet worden ist und mit 12b eine Werkstückausnehmung die durch Bearbeitung bei Rückwärtsverschiebung gebildet worden ist.

Wie in Fig. 6b gezeigt ist, wird im allgemeinen eine Verschiebung der Drahtelektrode 1 um die Hälfte des Wertes S1 io der Breite der Werkstückausnehmung als Versetzung Qf relativ zu einer Aussenlinie 13 der gewünschten Form als Drahtweg 12 gewählt (In diesem Fall wird die Hälfte der Breite S1 der Werkstückausnehmung als Versetzungsgrösse bei einer Dicke tl verwendet.) Wie aus den Figuren ersicht-i5 lieh ist, tritt an der Innenseite der Aussenlinie 13 mit dem Anwachsen der Dicke ein «Über-Schneiden» auf. Um ein Werkstück mit Dickeabmessungen L, wie in Fig. 6b gezeigt, zu erhalten, ist es notwendig, die Drahtelektrode 1 wechselseitig zu verschieben, um ein Paar von Werkstückausneh-2o mungen 12a und 12b zu bilden. Deshalb ist der Fehler bei der wechselseitigen Bearbeitung doppelt so gross wie der bei der «Einweg-Bearbeitung», wodurch die Genauigkeit zerstört wird.

Um diese Erscheinungen dreidimensional zu beschreiben 25 soll unter Bezugnahme auf die Fig. 7a, in der eine Aufsicht gezeigt ist, und auf die Fig. 7b, in der eine Seitenansicht gezeigt ist, das Bearbeitungsvolumen erläutert werden, wenn die Drahtelektrode von W1 nach W2 in einer Zeiteinheit (1 Minute bei dem Experiment) vordringt. Wie leicht einzuse-30 hen ist, wird das Bearbeitungsvolumen durch das Produkt von drei Faktoren, der Breite S der Werkstückausnehmung, der Grösse F der Verschiebung in einer Zeiteinheit und der Dicke T des Werkstücks 2 ausgedrückt.

Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen diesem Produkt und 35 der Werkstück-Dicke T logarithmisch aufgetragen, wobei der mittlere Bearbeitungsstrom als Parameter verwendet wird. Gemäss dieser Figur nimmt das Bearbeitungsvolumen (S • F • T) pro Zeiteinheit geradlinig ab, wenn die Werkstück-Dicke zunimmt; dies bedeutet, dass der Strom-Wirkungs-40 grad sinkt. Aus Fig. 8 erhält man folgende empirische Gleichung für die Breite S der Werkstückausnehmung:

S = 3,56 (1-0,189) • T-1'11 F"

(3)

I = 0,228+ 0,07F-TU6

(2)

Wenn man die Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit F während der Bearbeitung und die Dicke T des Werkstücks in Gleichung (2) einsetzt, kann der Wert des mittleren Bearbeitungsstroms I während der Bearbeitung leicht berechnet werden.

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Breite einer Werkstückausnehmung S und der Werkstück-Dicke T bei den Bedingungen gemäss Fig. 4, wobei der mittlere Bearbeitungsstrom Ï als Parameter verwendet wird. Wenn die Werkstück-Dicke T bei dem herkömmlichen Bearbeitungsverfahren stufenweise von 5 bis 60 mm variiert wird, wächst die Breite der Werkstückausnehmung höchstens um ungefähr 50 (im an, wenn die Werkstück-Dicke T zunimmt. Wenn die Dicke des Werkstücks 2, wie in Fig. 5 gezeigt ist, in der Reihenfolge tl —*■ t2 —>t3 —>t4 (tl <t2<t3 <t4) zunimmt, nimmt dementsprechend die Breite der Werkstückausnehmung in der Reihenfolge S1 -> S2 -» S3 S4 (S 1 < S2 < S3 < S4) zu.

Die Beziehungen zwischen tl bis t4 sind durch tl < t2 < t3 < t4 und die Beziehung zwischen SI bis S4 durch S1<S2<S3<S4 gegeben.

Die Fig. 6a und 6b zeigen die Erscheinung der zunehmenden Breite der Werkstückausnehmung in Abhängigkeit

45 Setzt man die Gleichung (1) in die Gleichung (3) ein, so erhält man die folgende Gleichung:

.-3

S = (0, 249 +-jr^

50

9.7.- 10

Ö, 228

T0'?.5. .. (4)

Ordnet man die Gleichung 4 um, so erhält man:

I = 0, 228 +

9.7 • 10

-3

55

S*T-0/ 05 - 0, 249

(5)

Gleichung (5) lässt vermuten, dass der mittlere Bearbeitungsstrom I durch eine Rechnung erhalten werden kann, wenn die Breite S der Werkstückausnehmung in Abhängig-60 keit von der Werkstück-Dicke konstant gehalten wird. Der Durchmesser der für diese Experimente verwendeten Drahtelektrode war bei allen Tests 0,2 mm. Wie das Ergebnis dieses Experiments zeigt, ist bei dem herkömmlichen Bearbeitungsverfahren die Änderung der Breite der Werkstückaus-65 nehmung, wenn die Werkstück-Dicke variiert, verhältnismässig gross, wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist, wodurch die Arbeitsgenauigkeit verringert wird, was zu schwerwiegenden Problemen führt.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Regelverfahren für Schneiddraht-Funkenerosion zu schaffen, das gestattet, das Werkstück so zu bearbeiten, dass die Breite der Werkstückausnehmung im wesentlichen konstant bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Gemäss dem abhängigen Anspruch 5 kann eine konstante Breite der Werkstückausnehmung unabhängig von Änderungen der Werkstück-Dicke während der Bearbeitung dadurch erhalten werden, indem die aus den experimentellen Ergebnissen abgeleitete empirische Gleichung verwendet wird, um dadurch die Arbeitsgenauigkeit im Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren zu verbessern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Schneiddraht-Funkenerosionsgeräts,

Fig. 2 den Aufbau eines Werkstücks, das für Experimente im Rahmen dieser Erfindung verwendet worden ist,

Fig. 3,4 und 5 Schaubilder, die die Ergebnisse der Bearbeitung des in Fig. 2 gezeigten Werkstücks nach dem herkömmlichen Verfahren zeigen,

Fig. 6 eine Ansicht zur Erläuterung des Einflusses von Änderungen der Breite der Werkstückausnehmung auf die Abmessungsgenauigkeit,

Fig. 7 und 8 das Bearbeitungsvolumen, das durch eine Rechnung gegeben ist, in derselben Weise wie in den Fig. 3, 4 und 5; die Fig. 3,4, 5 und 8 zeigen die Ergebnisse der Bearbeitung in unterschiedlichen Veranschaulichungen,

Fig. 9 eine schematische Ansicht eines Funkenerosionsgerätes, das für das erfindungsgemässe Regelverfahren benützt wird,

Fig. 10 und 11 Schaubilder der Ergebnisse der Bearbeitung des in Fig. 2 gezeigten Werkstücks gemäss dem erfin-dungsgemässen Verfahren und dem herkömmlichen Verfahren,

Fig. 12 und 13, Schaubilder, die die Charakteristiken der zum mittleren Bearbeitungsstrom beitragenden Faktoren zeigen, und

Fig. 14 ein Schaubild, das die Charakteristiken eines anderen Ausführungsbeispiels zeigt.

Fig. 9 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des für das erfindungsgemässe Verfahren benutzten elektrischen Entladungsgeräts bzw. Funkenerosionsgeräts.

In Fig. 9 bezeichnen die mit den Bezugszeichen 1 bis 11 bezeichneten Teile dieselben Teile wie in Fig. 1. Mit 14 ist eine Spannungsgeberschaltung bezeichnet, die ein Signal von dem Computer 7 empfangt und das Spannungsausgangssignal an den Eingangsanschluss 5To des Komparators 5 legt. Mit 15 ist eine elektrische Stuereinrichtung bezeichnet, die ein Signal von dem Computer 7 empfingt und das Ausgangssignal an die Arbeitsspannungsquelle 4 legt. Das Steuer- bzw. Regelverfahren der Relativverschiebung der Drahtelektrode 1 und des in Fig. 9 gezeigten Werkstücks ist ein Verfahren, bei dem die mittlere Spannung Eg zwischen den Elektroden auf einen konstanten Wert (Eg—Eo = 0) geregelt wird, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben. Deshalb wird auf eine Beschreibung dieses Verfahrens verzichtet. Angemerkt soll werden, dass die Referenzspannung Eo gemäss Fig. 1 normalerweise durch eine «Hardware»-Schaltung eingestellt wird, und dass, wenn sie von aussen geändert werden soll, im allgemeinen ein von Hand betätigter Einstellknopf benutzt wird. Im Gegensatz zu diesen Verfahren wird bei dem erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel vor der Bearbeitung die Referenzspannung Eo in Form eines digitalen Signals in den Computer 7 von Hand mit Digitalschaltern zum Einstellen eingegeben. Der Computer 7 erteilt Befehle von den Eingangsdaten an die Spannungsgeberschaltung 14 in Abhängigkeit von den Eingangsdaten, wobei die Referenzspannung Eo durch die Schaltung 14 erzeugt s wird.

Im folgenden soll das Verfahren zur Regelung der Brite S der Werkstückausnehmung auf einen konstanten Wert beschrieben werden.

Hinsichtlich des Regelprinzips werden die unten gezeig-io ten empirischen Gleichungen, die den Gleichungen (2), (4) und (5) entsprechen, in dem Computer 7 gemäss Fig. 9 gespeichert.

1SIa(n) = 0; 228 + 0. 07Fn. Tn1' 16 (2

9,7 - IQ"3 )-To0,05

S(°) " (0, 249 + ^ 228

It(n) = 0, 228

9. 7 10

-3

S(o) Tn"0/ 05 - 0/ 249

(5

25 Hierbei ist Ia(n) der tatsächliche mittlere Bearbeitungsstrom bei einer Werkstück-Dicke Tn,

It(n) der mittlere Bearbeitungsstrom, der der Sollregelwert bei der Werkstück-Dicke Tn bei Beginn der Bearbeitung ist, S(o) die Breite der Werkstückausnehmung bei einer Werk-30 stück-Dicke To,

Fn die tatsächliche Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit zu einem Zeitpunkt bei der Werkstück-Dicke Tn,

Jo die Werkstück-Dicke bei Beginn der Bearbeitung, und Ia(o) der tatsächliche mittlere Bearbeitungsstrom bei Beginn 35 der Bearbeitung.

Vor Beginn der Bearbeitung gibt die Bedienungsperson in den Computer die anfängliche Dicke To (Werkstück-Dicke des ersten in Fig. 2 gezeigten Stufen teils STo von 5 mm) und die gewünschte Bearbeitungs-Vorschubgeschwin-40 digkeit Fo ein, die für diese Dicke geeignet ist. Nachdem die Bearbeitung begonen worden ist, gibt der Computer 7, um die gewünschte Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit zu erhalten, ein elektrisches Zustand-Befehlssignal an die elektrische Steuereinrichtung 15 ab, um Fo-F = 0 einzuregeln 45 (F: Eingangsdaten von dem A/D-Umsetzer 6). Der elektrische Zustand der Arbeitsspannungsquelle 4 wird in Abhängigkeit von diesem Befehl geändert.

In dem Moment, in dem die Bearbeitungs-Vorschubge-schwindigkeit tatsächlich den Wert Fo erreicht, gibt der so Computer 7 den Befehl, den elektrischen Zustand zu fixieren, an die elektrische Steuereinrichtung 15. Als Ergebnis hiervon wird der elektrische Zustand der Arbeitsspannungsquelle 4 fixiert. Diese Servoregelung elektrischer Zustände für die Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit Fo ist bei der 55 Optimalregelung elektrischer Zusände gut bekannt. Zu diesem Zeitpunkt berechnet der Computer 7 Ia(o) mit der Gleichung (2') unter Verwendung der Eingabedaten der Bearbei-tungs-Vorschubgeschwindigkeit Fo und der anfänglichen Werkstück-Dicke To; ferner berechnet er die Breite S(o) der 60 Werkstückausnehmung bei der anfänglichen Dicke To mit der Gleichung (4) unter Verwendung von ïa(o) und T(o). Im Anschluss hieran regelt der Computer 7 derart, dass der fixierte elektrische Zustand zu dem Zeitpunkt gelöst wird, zu dem sich die Werkstück-Dicke ändert, und dass ein der 65 Werkstück-Dicke entsprechender elektrischer Zustand abgegeben wird, um den elektrischen Zustand derart zu fixieren, dass die Breite der Werkstückausnehmung auf den Wert S(o) konstant gehalten wird.

Das Regelverfahren zur Bearbeitung unter der Bedingung, dass die Werkstück-Dicke von To auf Tl geändert wird, d.h., dass sie von dem ersten Stufenteil STo zu dem zweiten Stufen teil STI anwächst, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, wird im folgenden erläutert. Der Computer 7 berechnet den mittleren Bearbeitungsstrom It(l) mit der Gleichung (5') unter Verwendung der Breite So der Werkstückausnehmung für die ursprüngliche Dicke To und den Dickenänderungsbefehl Tl in Abhängigkeit von einem auf dem N/C-Band 8 gespeicherten Werkstückdicke-Änderungsbefehl Tl. (Die Bedienungsperson gibt auf das N/C-Band im Voraus die Stellen oder die Blöcke ein, an denen die Dicken-Änderungen auftreten. Beispielsweise T-Code: T50... ein Befehl, die Dicke auf 50 mm zu ändern). Der mittlere Bearbeitungsstrom It(l) ist der mittlere Bearbeitungsstrom, der dem Soll-Steuerstrom entspricht, bei dem die Breite der Werkstückausnehmung bei der Dicke Tl des zweiten Stufenteils STI (S(o) wird.

Der mittlere Bearbeitungsstrom Ia(l) zur Konstanthaltung der Breite der Ausnehmung wird genau nach der Erhöhung der Dicke mit der Gleichung (2') unter Verwendung der tatsächlichen Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit Fl bei der Dicke Tl des zweiten Stufenteils STI, das in Fig. 2 gezeigt ist, (Eingabedaten von dem A/D-Umsetzer 6) und der Dicke Tl des ersten Stufenteils STI berechnet. Der Computer 7 gibt den Befehl derart aus, dass der elektrische Zustand der Arbeitsspannungsquelle 4 derart geändert wird, dass der mittlere Bearbeitungsstrom Ia(l) zu dem mittleren Bearbeitungsstrom It(l) entsprechend dem Steuerbefehl wird, d.h., It(l)—Ia(l) = 0. Wenn die Dicke von T2 nach T3 bzw. T4 geändert wird, werden dieselben Vorgänge für die Änderung der Dicke wie bei der Änderung von Tl nach T2 ausgeführt. Der elektrische Zustand wird geändert, um auf einen bestimmten Zustand bei jeder Änderung der Dicke festgelegt zu werden.

Der Computer 7 ist in der Lage, den mittleren Bearbeitungsstrom in jedem Zeitpunkt aus der Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit unter Verwendung der Gleichung (2) zu berechnen. Durch Vergleich dieses Stromwertes mit dem vorher berechneten Soll-Steuerbefehl It(n) steuert der Computer 7 den elektrischen Zustand. Hieran anschliessend wird der elektrische Zustand durch dasselbe Verfahren wie das der Werkstück-Dickenänderung geregelt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die gesamten Daten für die Gleichungen (2), (4) und (5) in dem Computer gespeichert. Wenn jedoch die anfängliche Breite der Werkstückausnehmung im voraus aufgrund einer Testbearbeitung bekannt sein kann, berechnet die Bedienungsperson selbst Tt(n) mit der Gleichung 5 und gibt einen Befehl für einen mittleren Bearbeitungsstrom genauso wie einen Befehl für eine Dickenänderung auf das N/C-Band ein. Wenn dies getan worden ist, müssen ausser der Gleichung (2') keine Gleichungen, d.h., die Gleichungen (4) und (5) gespeichert werden. Hierdurch wird die Rechenzeit wesentlich verringert. Wenn ein Nebenschlusswiderstand N in Serie zwischen die Elektroden geschaltet wird und die Spannung VR(=ïa(n) R) durch Messen über den Widerstand erhalten wird, kann der tatsächliche mittlere Bearbeitungsstrom Ta(n) für die Werkstück-Dicke Tn aufgrund von Vr/R unter Verwendung der gemessenen Spannung gefunden werden. Wenn die Regelung aufgrund dieses Verfahrens durchgeführt wird, muss auch die Gleichung (2') nicht gespeichert werden.

Die Fig. 10 und 11 zeigen die Ergebnisse der Bearbeitung eines Werkstücks der in Fig. 2 gezeigten Form des herkömmlichen Verfahrens bzw. des Verfahrens gemäss dem er-findungsgemässen Ausführungsbeispiel.

Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen der Werkstück-Dicke T und der Breite der Werkstückausnehmung S;

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Fig. 11 zeigt die Beziehung zwischen der Werkstückdicke T und der Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit. In den Fig. 10 und 11 sind mit den Bezugszeichen 16 die Daten für die Beziehung bei dem herkömmlichen Verfahren und mit s dem Bezugszeichen 17 die Daten für die Beziehung bei dem erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel bezeichnet.

Aus diesen Figuren erkennt man, dass sowohl die Breite der Werkstückausnehmung als auch die Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit deutlich verbessert sind. Jedoch io gibt es bei dem erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel einen Abschnitt, bei dem It(60) > Ia(60) ist; dieser Abschnitt ist mit der gestrichelten Linie bezeichnet. Dies rührt von Beschränkungen der elektrischen Zustände der Arbeitsspannungsquelle her; es war unmöglich Ia(60) zu erhöhen. Dies i5 bedeutet, dass der tatsächliche durchschnittliche Bearbeitungsstrom nicht für eine Werkstück-Dicke von 60 mm ausreicht. Folglich wurden für die elektrischen Bedingungen bei diesem erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel der Spitzenstrom Ip, die Impulsbreite ton und die Pausenzeit Toff ei-20 ner Rechteckwelle benutzt. Es war notwendig, die unzulängliche Grösse des mittleren Bearbeitungsstroms durch die Verwendung eines anderen Parameters zu kompensieren. Die Fig. 12 und 13 zeigen die Ergebnisse des Experiments in unterschiedlichen Veranschaulichungen.

25 Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen der Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit F und der mittleren Spannung Eg zwischen den Elektroden; Fig. 13 zeigt die Beziehung zwischen dem mittleren Bearbeitungsstrom I und der mittleren Spannung Eg zwischen den Elektroden unter Verwendung 30 des Kurzschlussstroms Is (Strom beim Kurzschluss der Elektrode 1 und des Werkstücks 2) als Parameter. Der Kurzschlussstrom Is ist durch die folgende Gleichung gegeben:

T = Ip.Ton

35 " Ton + toff

Diese Figuren zeigen, dass die Bearbeitungs-Vorschubge-schwindigkeit F ansteigt und ebenso der mittlere Bearbeitungsstrom I ansteigt, wenn die mittlere Spannung zwischen 40 den Elektroden Eg abnimmt. Im Lichte dieser Tatsache kann, wenn die mittlere Spannung Eg zwischen den Elektroden mit dem erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel verknüpft wird, der Kurzschluss des mittleren Bearbeitungsstroms kompensiert werden. Insbesondere kann gemäss dem 45 in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel, wenn die Werkstück-Dicke geändert wird, die mittlere Spannung zwischen den Elektroden dadurch verringert werden, dass der Computer 7 ein Befehlssignal für eine niedrigere Spannung Et(n) zwischen den Elektroden als die ursprüngliche mittlere so Spannung Eo zwischen den Elektroden an die Spannungsgeberschaltung 14 abgibt.

Beim herkömmlichen Bearbeitungs-Steuerverfahren wird die mittlere Spannung derart gesteuert, dass sie vom Anfang bis zum Ende konstant ist.

55 Fig. 14 zeigt die Beziehung zwischen der Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit F sowie dem Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeitsverhältnis FT/F10 und der Werkstück-Dicke T, wobei der Materialtyp des Werkstücks als Parameter verwendet wird. Das Bearbeitungs-Vorschubge-60 schwindigkeitsverhältnis ist der Quotient, der durch Dividieren der Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit FP bei einer Dicke eines Werkstücks durch die Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit FIO bei einer Werkstück-Dicke von 10 mm erhalten wird. Gemäss Fig. 14 nimmt die Bearbeitungs-65 Vorschubgeschwindigkeit F in Abhängigkeit vom Anwachsen der Dicke T sowohl für Eisen, Kupfer als auch Kupfer-Wolfram-Werkstücke ab. Es ist bemerkenswert, dass das Be-arbeitungs-Vorschubgeschwindigkeitsverhältnis FT/F10 von

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Eisen, Kupfer und Kupfer-Wolfram-Werkstücken durch eine Kurve gegeben ist. Dies ist bezeichnend.

Um ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Betonung dieser Tatsache zu betrachten, gibt der Computer, wenn der Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeitsbe-fehl entsprechend der Kurve FT/F10 bei einer Änderung der Dicke des Werkstückes abgegeben wird, den elektrischen Zustandsbefehl bzw. den elektrischen Sollzustand derart ab, dass die Soll-Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit erreicht wird. Wenn eine Zunahme der Breite der Werkstückausnehmung aufgrund eines zu geringen durchschnittlichen Bearbeitungsstroms auftritt, kann dieser zu geringe durchschnittliche Bearbeitungsstrom durch Erhöhen des mittleren Bearbeitungsstroms mittels der Gleichungen (2), (4) und (5) oder durch Verschieben der Kurve FT/F10 in der Richtung kompensiert werden, in der das Bearbeitungs-Vorschubge-schwindigkeitsverhältnis für jede Werkstück-Dicke ansteigt (nach oben in Fig. 14). Ausser der Regelung des elektrischen Zustandes, der bei dieser Erfindung zur wesentlichen Erhöhung des mittleren Bearbeitungsstroms benützt wird, ist es natürlich möglich, den elektrischen Zustand durch Kombinieren einer nichtbelasteten Spannungsquelle oder einer Kapazität eines Kondensators als Teil der Spannungsquelle usw. zu regeln.

Kurz gesagt wird bei dieser Erfindung, um eine Erniedrigung der Bearbeitungsgenauigkeit und -geschwindigkeit bei Änderungen der Werkstück-Dicke zu vermeiden, der mittlere Bearbeitungsstrom, der mit diesen beiden Grössen verbunden ist, als Funktion der Breite der Werkstückausnehmung, der Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit und der Werkstück-Dicke ausgedrückt, wodurch die Faktoren, die zum mittleren Bearbeitungsstrom beitragen, geändert und geregelt werden, um eine Verbesserung der Bearbeitungscharakteristik zu erzielen. Wenn der elektrische Zustand kontinuierlich (nicht festgelegt) ohne Rücksicht auf Änderungen bei der Werkstück-Dicke geregelt wird, kann dieses Regelverfahren auch dann benutzt werden, wenn die Werkstück-Dicke konstant ist; es kann erwartet werden, dass eine Bearbeitung mit hoher Genauigkeit erzielt wird. Wie bei dem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt ist, wird dieser Zweck auch durch ein Verfahren erreicht, bei dem die Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit durch Än-s dem des Sollwerts der konstanten Vorschubgeschwindigkeit eingegeben wird, wenn die Werkstück-Dicke geändert wird.

Vorstehend ist ausgeführt worden, dass ein mittlerer Soll-Bearbeitungsstrom It(n) entsprechend der Änderung einer Werkstück-Dicke durch die folgenden Gleichungen ge-lo geben ist.:

Ia(n) = 0, 228 + 0; 07Fn Tn

1, 16

"S(°>= <0,249 '■ T°

0,05

20

It(n) = 0, 228 +

9.7.-. 10

-3

S(o)Tn"0;05 - 0, 249

Hierbei ist mit Ia(n) der tatsächliche mittlere Bearbeitungsstrom bei einer Werkstück-Dicke Tn, mitlt(n) der 25 mittlere Bearbeitungsstrom, der der Sollregelwert bei der Werkstück-Dicke Tn bei Beginn der Bearbeitung ist, mit Fn die tatsächliche Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit, mit Ia(o) der tatsächliche mittlere Bearbeitungsstrom bei Beginn der Bearbeitung, mit S(o) die Bearbeitungsbreite und mit To 30 die Werkstück-Dicke bezeichnet.

Der mittlere Soll-Bearbeitungsstrom It(n) wird mit dem tatsächlichen mittleren Bearbeitungsstrom verglichen und der elektrische Zustand geändert und geregelt, um den tatsächlichen mittleren Bearbeitungsstrom an den mittleren 35 Soll-Bearbeitungsstrom It(n) anzunähern, um so die Breite der Werkstückausnehmung bei einer Funkenerosionsbearbeitung des Werkstücks mit einer Drahtelektrode auf einen konstanten Wert zu regeln.

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50

55

60

65

6 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Regelverfahren für Funkenerosionsbearbeitung, bei der in einem Spalt zwischen einer Drahtelektrode und einem Werkstück in Gegenwart einer Arbeitsflüssigkeit eine elektrische Entladung durch eine Arbeitsspannungsquelle wiederholt und die Relativbewegung zwischen der Elektrode und dem Werkstück gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsstrom derart geändert und geregelt wird, dass die Breite der Werkstückausnehmung auf den Soll-Wert geregelt wird.
2. Regelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsstrom in Abhängigkeit von der Dicke des Werkstücks geändert und geregelt wird, so dass die Breite der Werkstückausnehmung unabhängig von Änderungen der Dicke des Werkstücks konstant gehalten wird.
3. Regelverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung und die Regelung des Bearbeitungsstroms während der Bearbeitung durchgeführt wird.
4. Regelverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Bearbeitungsstrom an einem speziellen Punkt in Abhängigkeit von der Dicke des Werkstücks zu Beginn, dem Bearbeitungsstrom zu Beginn und der Dicke des Werkstücks an dem speziellen Punkt bestimmt wird, und dass die Bearbeitung derart geregelt wird, dass der tatsächliche Bearbeitungsstrom den Soll-Bearbeitungsstrom erreicht, wodurch die Breite der Werkstückausnehmung an dem speziellen Punkt im wesentlichen gleich der Breite der Werkstückausnehmung zu Beginn wird.
5. Regelverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Bearbeitungsstroms und der Breite der Werkstückausnehmung mittels der folgenden Gleichungen durchgeführt wird:

Ia(n) = 0, 228 + 0, 07Fn. Tn1' 16

S(0) =(°>249 + I^)-O!0228^T°Q>05

!t(n) = 0, 228 +

9,7 - 10

-3

S(o) Tn~°* °D - 0. 249

wobei mit Ia(n) der tatsächliche mittlere Bearbeitungsstrom bei einer Werkstückdicke Tn, mit S(o) die Breite der Werkstückausnehmung bei der Dicke To des Werkstücks, mit Fn die tatsächliche Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit bei der Dicke Tn des Werkstücks, mit To die Dicke des Werkstücks bei Beginn, mit Ia(o) der tatsächliche mittlere Bearbeitungsstrom bei Beginn und mit It(n) der mittlere Bearbeitungsstrom bezeichnet ist, der der Sollregelwert bei der Werkstückdicke Tn bei Beginn der Bearbeitung ist.
6. Regelverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsstrom vor einer stufenförmigen Dickenänderung des Werkstücks geändert und geregelt wird, so dass die Breite der Werkstückausnehmung vor und nach der Dickenänderung des Werkstücks im wesentlichen konstant gehalten wird.
7. Regelverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsstrom durch Ändern und Regeln der Spannung zwischen den Elektroden geregelt wird.
8. Regelverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung und Regelung der Spannung zwischen den Elektroden zur Kompensation durchgeführt wird, wenn der Regelgrad der Breite der Werkstückausnehmung, der aus der Änderung und Regelung des Bearbeitungsstrom resultiert, absinkt.
9. Regelverfahren nach Anspruch 1,2 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsstrom und damit die Breite der Werkstückausnehmung durch Ändern und Regeln eines Verhältnisses von Bearbeitungs-Vorschubgeschwindig-

5 keiten geregelt wird, die durch Dividieren jeder Bearbei-tungs-Vorschubgeschwindigkeit zu anderen Zeitpunkten durch die Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeiten zu einem bestimmten Zeitpunkt gegeben ist.
10. Regelverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn-io zeichnet, dass die Änderung und die Regelung des Verhältnisses der Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeiten zur Kompensation durchgeführt wird, wenn der Regelgrad der Breite der Werkstückausnehmung, der aus der Änderung und der Regelung des Bearbeitungsstroms resultiert, absinkt.

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