CH678825A5 - - Google Patents

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CH678825A5
CH678825A5 CH2086/87A CH208687A CH678825A5 CH 678825 A5 CH678825 A5 CH 678825A5 CH 2086/87 A CH2086/87 A CH 2086/87A CH 208687 A CH208687 A CH 208687A CH 678825 A5 CH678825 A5 CH 678825A5
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CH
Switzerland
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gap
signal
voltage
control
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Application number
CH2086/87A
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Inventor
Tetsuroh Itoh
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Mitsubishi Electric Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
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    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B23H1/02—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges
    • B23H1/024—Detection of, and response to, abnormal gap conditions, e.g. short circuits

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  • Electrochemistry (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

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Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Funkenerosionsmaschine zum Bearbeiten eines Werkstücks durch die Entladungsenergie einer zwischen einer Elektrode und dem Werkstück erzeugten elektrischen Entladung.
Elektrische Funkenerosionsmaschinen werden eingeteilt in Maschinen mit denen ein Werkstück durch eine stabförmige Elektrode bearbeitet wird und in Maschinen mit denen ein Werkstück durch relatives Bewegen des Werkstücks und einer Drahtelektrode bearbeitet wird, die sich durch eine Bohrung im Werkstück erstreckt.
Eine konventionelle elektrische Funkenerosionsmaschine, bei der eine Drahtelektrode verwendet wird, zeigt Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen. Wie in Fig. 1 dargestellt, hat ein Werkstück 1 eine durchgehende Bohrung 1a, durch welche sich eine Drahteiektrode 2 erstreckt. Zwischen dem Werkstück 1 und der Drahteiektrode 2 befindet sich eine elektrisch isolierende Flüssigkeit 3. Diese Flüssigkeit 3, im folgenden Bearbeitungsflüssigkeit genannt, wird von einer Pumpe 5 aus einem Vorratsbehälter 4 geliefert und durch eine Düse 6 einem Spalt (Erosionsspalt) zwischen dem Werkstück 1 und der Drahteiektrode 2 zugeführt.
Das Werkstück 1 und die Drahtelektrode 2 sind durch einen Tisch 11, auf dem das Werkstück 1 angeordnet ist, relativ zueinander bewegbar. Der Tisch 11 kann durch einen X-Achsenmotor 12 und einen Y-Achsenmotor 13 angetrieben werden, so dass die Relativbewegung von Werkstück 1 und Drahteiektrode 2 in einer durch die X-Achse und die Y-Achse definierten zweidimensionalen Ebene erfolgt. Die Drahtelektrode 2 wird von einer Drahtrolle 7 abgewickelt und von einer unteren Drahtführung 8A und einer oberen Drahtführung 8B durch die Bohrung 1a des Werkstücks 1 gefühlt Dann läuft die Drahteiektrode 2 weiter durch eine Vorrichtung 9 für die Zufuhr elektrischer Energie und wird schliesslich auf eine Spannrolle 10 aufgewickelt.
Der X-Achsenmotor 12 und der Y-Achsenmotor 13 werden angetrieben und gesteuert durch eine Steuereinheit 14, die eine numerische Steuereinheit (NC-Einheit), eine Kopiereinheit oder eine rechnergesteuerte Einheit sein kann.
Die elektrische Energie wird von einer Energieeinheit 15 geliefert, die beispielsweise eine Gleichstromquelle 15a, eine Schaltvorrichtung 15b, einen Strombegrenzungswiderstand 15c und eine Steuereinheit 15d zum Steuern der Schaltvorrichtung 15b umfasst.
Die konventionelle Funkenerosionsmaschine nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: Von der Energieeinheit 15 wird zwischen dem Werkstück 1 und der Drahtelektrode 2 ein Hochfrequenz-Spannungsimpuls erzeugt, wobei eine elektrische Entladung auftritt, durch welche ein Teil des Werkstücks abgeschmolzen und zerstreut wird. Während dieses Vorgangs füllt sich der Erosionsspalt mit ionisiertem Gas, so dass eine bestimmte Zeit abgewartet werden muss bevor der nächste Impuls angewendet wird. Ist diese Zeit zu kurz, so wird eine elektrische Entladung in der gleichen Position erzeugt bevor der Spalt genügend isoliert ist, wodurch ein Durchschmelzen der Elektrode 2 bewirkt wird.
Wird eine gewöhnliche Energieeinheit verwendet, so ist es deshalb üblich das Werkstück 1 unter solchen elektrischen Bedingungen zu bearbeiten, dass die Drahtelektrode 2 nicht schmilzt, wobei die Zeit zwischen zwei Bearbeitungsimpulsen von der Art, der Dicke und anderen Eigenschaften des Werkstücks 1 abhängt. Dadurch wird jedoch die Bearbeitungsgeschwindigkeit wesentlich kleiner als die theoretisch mögliche Grenzgeschwindigkeit. Ferner kann die Drahteiektrode 2 durchschmelzen wenn sie über ihre Länge keine gleichmässige Dicke oder andere Defekte hat, welche eine örtliche Konzentration der elektrischen Entladung bewirken.
Zur Verhinderung des Brechens der Drahteiektrode 2 von konventionellen Funkenerosionsmaschinen ist es bekannt die Ausgangsenergie der Energieeinheit 15 so zu verringern, dass kein Durchschmelzen der Drahtelektrode 2 auftreten kann, auch wenn örtlich Entladungskonzentrationen auftreten. Dadurch wird jedoch die Bearbeitungsgeschwindigkeit nochmals wesentlich verringert.
Eine bekannte Lösung dieser Probleme ist die Feststellung ob die Bearbeitungsbedingungen gut oder schlecht sind und im letztgenannten Fall das automatische Wiederherstellen der normalen Bearbeitungsbedingungen oder die Prüfung des Zustands der Elektrode unmittelbar vor einer möglichen Beschädigung und eine von dieser Prüfung abhängige Vermeidung einer solchen Beschädigung, so dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit nicht verringert werden muss.
Zum Feststellen ob die Bearbeitungsbedingungen gut oder schlecht sind oder zum Prüfen der Elektrode unmittelbar vor einer möglichen Beschädigung wird im allgemeinen der Mittelwert der zwischen Elektrode und Werkstück liegenden Spannung überwacht. Wenn diese mittlere Spannung niedrig ist, ist auch die Spaltimpedanz niedrig, wodurch angezeigt wird, dass die Isolation im Spalt für die elektrische Entladung ungenügend ist und die Gefahr einer Entladungskonzentration (welche am meisten für einen Drahtbruch verantwortlich ist) infolge Kurzschluss oder Ablagerung von Erosionsschlamm oder -teilchen besteht.
Bei der Werkstückbearbeitung unter Verwendung eines schmalen Spalts (wie dies für eine hochgenaue Bearbeitung uneriässlich ist) treten jedoch häufig Kurzschlüsse auf, auch wenn der Zustand des Erosionsspalts normal ist. Wenn diese Kurzschlüsse für die Vornahme von Sicherheitsmassnahmen überwacht werden, führt auch dies zu einer Verringerung des Bearbeitungswirkungsgrads.
In Anbetracht der oben genannten Probleme bei den konventionellen Funkenerosionsmaschinen ist es
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektrische Funkenerosionsmaschine bereitzustellen, die mit ausreichender Sicherheit feststellt ob die Bearbeitungsbedingungen gut oder schlecht sind und im letztgenannten Fall die Bearbeitungsbedingungen normalisiert ohne dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit verringert werden muss oder eine Beschädigung der Elektrode auftritt.
Diese Aufgabe wird mit einer Funkenerosionsmaschine gelöst, die die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale aufweist.
Bei der elektrischen Funkenerosionsmaschine nach der vorliegenden Erfindung wird eine hochfrequente Wechselspannung mit einer Frequenz von beispielsweise 100 kHz oder höher in der Ruhezeit (Entionisierungszeit zwischen zwei Einschaltzeiten, bei der keine Bearbeitung erfolgt) einer Spannungsimpulsfolge überlagert, die zwischen einer Elektrode und einem Werkstück angelegt wird. Die Funkenerosionsmaschine umfasst Fühlermittel zum Feststellen des Grads der elektrischen Isolation oder Durchschlagsfestigkeit einer Bearbeitungsflüssigkeit oder -lösung in einem Erosionsspalt aus einem elektrischen Strom, der durch Anwendung der hochfrequenten Wechselspannung erzeugt wird und Fühlermittel zum Feststellen des Zustands des Erosionsspalts in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs zwischen dem von den erstgenannten Fühlermitteln ermittelten Isolationsgrad und einem vorbestimmten Bezugswert. Die Funkenerosionsmaschine hat ferner den Erosionsspalt überwachende Mittel zur Anzeige des Spaltzustands in Abhängigkeit von einer Ausgangsgrösse der letztgenannten Fühlermittel.
Gemäss der vorliegenden Erfindung kann der Grad der Isolation im Erosionsspalt unabhängig von der lonendichte im Spalt durch Anwendung der hochfrequenten Wechselspannung in den Ruhezeiten der Spannungsimpulsfolge festgestellt werden. Dies ist möglich, da die Beweglichkeit der Ionen durch die Hochfrequenz nicht beeinflusst wird, so dass bei Anlegen der hochfrequenten Wechselspannung an einen Erosionsschlamm und Ionen enthaltenden Spalt zwischen Elektrode und Werkstück nur der vom Schlamm abhängige Isolationsgrad festgestellt wird.
Defekte während der Bearbeitung werden meist durch eine Stelle konzentrierter Entladung verursacht, die den Bruch der Drahtelektrode bewirkt. Solch eine Stelle konzentrierter Entladung entsteht durch Verringerung der Spaltimpedanz infolge von Schlamm, der nicht ausreichend entladen wurde. Bei den bekannten Anordnungen zum Feststellen des Isolationsgrads wird auch eine Verringerung des Isolationsgrads infolge des Vorhandenseins von Metallionen berücksichtigt, da diese Anordnungen eine unipolare Spannung (Gleichspannung) verwenden. Obgleich die Dichte von Metallionen nicht für eine Entladungskonzentration verantwortlich ist, wird diese Dichte ebenfalls als Anzeige für den schlechten Zustand des Erosionsspalts gewertet, wodurch die Mittel zur Sicherung des ungestörten Betriebs unnötig oft betätigt werden. Dies ist nachteilig, da dadurch der Bearbeitungswirkungsgrad herabgesetzt wird. Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen wird durch die Fühlermittel gemäss der vorliegenden Erfindung die wahre Ursache einer Entladungskonzentration ermittelt und das Ausgangssignal der Fühlermittel in einem Vergleichsmittel mit einem vorbestimmten Bezugswert verglichen. Auf Grund dieses Vergleichs bestimmen die Bestimmungsmittel den Spaltzustand. Wenn die Bestimmungsmittel ein abnormales Signal an ein Steuermittel liefern, stellt dieses den normalen Spaltzustand wieder her, so dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit nicht verringert werden muss.
Nachfolgend werden anhand der beiliegenden Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Maschine nach der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten elektrischen Funkenerosionsmaschine mit Drahtelektrode,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Funkenerosionsmaschine nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 eine Zeitkarte des Betriebs der Maschine nach Fig. 2,
Fig. 4 ein Schaltbild eines Fühiermittels zum Feststellen des Grads der Isolation in einem Erosionsspalt,
Fig. 5 ein Schaltbild eines Bestimmungsmittels zum Bestimmen des Zustands im Erosionsspalt, Fig. 6 eine Zeitkarte des Betriebs des Bestimmungsmittels,
Fig. 7 ein Schaltbild eines Steuermittels gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 8 ein Schaltbild eines Steuermittels gemäss einem zweiten Ausfuhrungsbeisptel der Erfindung,
Fig. 9 ein Schaltbild eines Steuermittels gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 10 eine Zeitkarte zur Erläuterung des Betriebs des Steuermittels nach Fig. 9,
Fig. 11 ein Schaltbild eines Steuermittels gemäss einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 12 ein Schaltbild eines Steuermittels gemäss einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 13 eine Zeitkarte zur Erläuterung des Betriebs des Steuermittels nach Fig. 12, und
Fig. 14 bis 22 Schaltbilder von Steuermitteln gemäss weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Die Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der elektrischen Funkenero-sionsmaschine nach der vorliegenden Erfindung. Die mit den Bezugszeichen 1 bis 15 bezeichneten Komponenten der Maschine nach Fig. 2 sind mit den entsprechenden Komponenten der bekannten Maschine nach Fig. 1 identisch.
Die Maschine nach Fig. 2 umfasst einen Stromfühler 16 zum Feststellen eines zwischen den Elektroden (Werkstück 1 und Drahtelektrode 2) fliessenden Leckstroms, der von einer Hochfrequenzenergie-
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quelle 18 infolge von Ëros!onsschlamm im Erosionsspalt zwischen den Elektroden bewirkt wird, und einen Steuersignalgenerator 17 zum Liefern von Steuersignalen an die Steuereinheit 14 und die Energiequelle 15, welche die Energie für die Bearbeitung des Werkstücks 1 liefert. Der Steuersignalgenerator 17 hat ein Empfangsmittel für den Empfang eines vom Stromfühler 16 festgestellten Leckstroms, einen Spannungsfühler zum Feststellen der Spannung zwischen den Elektroden, ein Vergleichsmittel zum Vergleichen der festgestellten Spannung mit einem Bezugswert und ein Bestimmungsmittel zum Bestimmen des Spaltzustands in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Vergleichsmittels.
Die HF-Energiequelle 18 umfasst einen Wechselspannungsgenerator 18a zum Erzeugen einer hochfrequenten Wechselspannung im Bereich von 10 bis 25 Volt und mit einer Frequenz im Bereich von 100 kHz bis 20 MHz, vorzugsweise 1 MHz, und ein strombegrenzendes Impedanzelement 18b, das in Serie mit dem Generator 18a ist. Wenn die Energieeinheit 15 einen Spannungsimpuls zur Bearbeitung des Werkstücks erzeugt, verhindert das Impedanzelement 18b eine Beeinflussung des Spalts durch die hochfrequente Wechselspannung. Die Wechselspannung des Generators 18a wird nur dann an den Spalt angelegt wenn die Energieeinheit 15 abgeschaltet ist, d.h. während einer Ruheperiode.
Fig. 3 zeigt die Wellenformen der während der Ruheperioden über den Spalt liegenden hochfrequenten Wechselspannung Vg, eines durch den Stromfühler 16 erzeugten Stromsignals 1, eines Signals SP, das erzeugt wird wenn die Bearbeitungsenergieeinheit 15 einen Spannungsimpuls liefert und eines Strom-signals SD, das nur während der Ruhepausen ermittelt wird. Fig. 3 zeigt auch ein Signal SE, welches das Hüllensignal des Signals SD ist. Das Signal SE ist durch die Pegel Vi, V2 in Signalbereiche unterteilt, von denen einer höher liegt als der Pegel Vi (entsprechend 200 Ohm oder weniger) und in welchem ein grosser Leckstrom fliesst. Oberhalb des Pegels Va (entsprechend 1,5 kOhm) und unterhalb des Pegels Vi liegt ein Signalzwischenbereich. Der andere Signalbereich liegt unter dem Pegel V2, der durch den spezifischen Widerstand der Flüssigkeit bestimmt ist, wenn das Werkstück nicht bearbeitet wird. Diese drei Signalbereiche können ausgedrückt werden durch:
Vk,VI-V2,V2>
Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen der Signale nach Fig. 3. Das Stromsignal des Stromfühlers 16 wird in einem Verstärkerkreis 117 verstärkt, welcher das Signal i an einen Analogschalter 118 liefert. Der Schalter 118 kann durch das Signal SP geöffnet und geschlossen werden, welches die Ruheperiodenkomponente des Impulssignals der Energieeinheit 15 ist. Bei diesem Ausführungsbeispiet geht das Signal I nur während der Ruheperioden über den Schalter 118. Das Signal SD Ist das vom Analogschalter 118 durchgelassene Signal. Ein Schaltkreis 119 zum Ableiten des Hüllensignals SE vom Signal SD umfasst eine Diode D, einen Widerstand R und einen Kondensator C. Das Ausgangssignal SE des Schaltkreises 119 gelangt zu Spannungsvergleichern 20, 21. Der Spannungsvergleicher 20 erzeugt einen Ausgang 1 wenn das Signal SE grösser als der Pegel Vi ist. Der Spannungsvergleicher 21 erzeugt einen Ausgang 1 wenn das Signal SE kleiner ist als der Pegel V2. Die Eingänge eines UND-Tores 22 sind mit den Ausgängen der Spannungsvergleicher 20, 21 verbunden zum Erzeugen eines Signals, das grösser als der Pegel Vz und kleiner als der Pegel Vi ist.
Bei einem Betriebsversuch, bei dem die Impedanz zwischen den Elektroden 500 bis 700 Ohm oder mehr betrug, erzeugte die elektrische Entladung sicher einen Funkenbogen. Die dabei auftretende grosse Hitze (5000 bis 7000°C) und der erzeugte Pincheffekt zeigten an, dass das Werkstück eine zur Bearbeitung genügende Energiemenge erhielt.
Wenn die Impedanz 200 Ohm oder weniger war, trat auch eine Funkenentladung im Spalt auf, aber nicht direkt zwischen Elektrode und Werkstück. Vielmehr fand die Entladung zwischen der Elektrode, der Schlammablagerung und dem Werkstück, oder zwischen der Elektrode, den Metallionen und dem Werkstück statt. Es zeigte sich, dass eine solche Entladung nicht genügend Energie an das Werkstück lieferte sondern lediglich die Elektrode beschädigte. Ein solcher Entladungszustand muss deshalb sofort beseitigt werden, um eine Beschädigung oder Brechen der Drahtelektrode zu verhindern.
Das Beschädigen oder Brechen der Drahtelektrode kann verhindert werden durch Steuerung des Bearbeitungszustands in Abhängigkeit davon, ob das Signal kleiner ist als der Pegel Vt oder zwischen den Pegeln Vt und V2 liegt. Fig. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung des Bestimmungsmittels 23 zum Feststellen des Spaltzustands auf Grund der Ausgänge der Spannungsvergleicher 20, 21. Das einen verringerten Isolationsgrad (Vt<) anzeigende Signal gelangt über ein Tor 24 zu einem Zähler 25, der das ankommende Signal zählt. Das einen normalen Isolationsgrad (V1-V2) anzeigende Signal setzt den Zähler 25 zurück. Dadurch zählt der Zähler 25 das Signal nur dann weiter wenn ein abnormaler Entladungszustand andauert.
Die Zählung des Zählers 25 ist für den Zustand des Erosionsspalts repräsentativ. Wenn die Entladung über den Spalt normal ist, ist die Zählung des Zählers 25 «0». Wenn normale und abnormale Entladungen einander abwechseln wird der Mittelwert der Zählung grösser wenn mehr abnormale Entladungen auftreten und kleiner wenn weniger abnormale Entladungen auftreten.
Im Fall, dass eine abnormale Entladung bis unmittelbar vor einem Brechen der Drahtelektrode 2 andauert, erzeugt ein mit dem Zähler 25 gekoppelter digitaler Vergleicher 26 ein Gefahrensignal SA, das eine Verbesserung des Spaltzustands veranlasst.
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Mit dem Zähler 25 ist auch ein D/A-Wandler 27 verbunden zum Erzeugen eines analogen Ausgangssignals SM für eine analoge Anzeige. Der D/A-Wandler 27 kann beispielsweise ein Digital-zu-Analog-Wandler vom Multiplikationstyp sein zur Lieferung eines Ausgangs, welcher das Produkt des Ausgangssignals des Zählers 25 und eines Geschwindigkeitsbefehlssignals Fx ist. Ein Beispiel eines solchen D/A-Wandlers 27 ist der Wandler vom Typ AD7520, hergestellt von der Analog Device Inc., USA. Der D/A-Wandler 27 dient als variabler Widerstand in Bezug zum Eingangssignal, wobei der Widerstand dieses variablen Widerstands sich in Abhängigkeit vom digitalen Ausgangssignal des Zählers 25 ändert.
Das Gefahrensignal SA wird an einen Überwachungsschaltkreis 28 geliefert, der ein NAND-Tor 29, eine lichtemittierende Diode (LED) 30 und einen Widerstand r umfasst
Fig. 6 ist die Zeitkarte des Betriebs des in Fig. 5 dargestellten Bestimmungsmittels für das Feststellen einer über den Spalt auftretenden abnormalen elektrischen Entladung. Fig. 6 zeigt das analoge Signal SM, das die Zählung des Zählers 25 anzeigt, das Gefahrensignal SA, die Stromsignale und das Spaltspannungssignal Vg.
Der Betrieb zum Überwachen und Anzeigen des Spaltzustands erfolgt auf Grund der Zählung des Zählers 25, wie nachfolgend beschrieben wird.
Von der während der Ruheperioden über dem Spalt liegenden Wechselspannung mit der Wellenform Vg wird ein Strom SD abgeleitet. Wenn keine Isolationsverschlechterung vorliegt, wird während jeder Ruhezeit das Signal V1-V2 erzeugt und die Zählung des Zählers 25 verringert. Die Zählung des Zählers 25 wird als analoger Wert SM ausgegeben, der auf einem Voltmeter beobachtet wird. Wenn die beobachtete Spannung nieder ist, wird der Spaltzustand als normal beurteilt
Wenn eine Isolationsverschlechterung auftritt, wird in einer Ruheperiode das Vt< Signal erzeugt, wodurch die Zählung des Zählers 25 zunimmt Die entsprechende analoge Spannung SM ist vergrössert und damit wird ein abnormaler Spaltzustand angezeigt. Wenn die Spannung SM einen vorgeschriebenen Pegel übersteigt, wird, wie oben beschrieben, das Gefahrensignal SA erzeugt. Dadurch kann der Spaltzustand durch Beobachten der Spannung SM auf dem Voltmeter überwacht werden.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise eines Steuermittels beschrieben, welches auf Grund der Zählung des Zählers 25 bei Auftreten eines abnormalen Spaltzustands den normalen Spaltzustand wiederherstellt und dadurch Defekte verhindert, die zu einem Bruch der Drahtelektrode führen können. Die Aus-Zeit der Schaltvorrichtung 15b (Fig. 2) der Bearbeitungsenergieeinheit 15 kann in Abhängigkeit vom Ausgang des Fühlermittelschaltkreises vergrössert werden, wodurch auch die Zeit zwischen den elektrischen Entladungen grösser wird, so dass durch bessere Entionisierung eine Ursache für Entladungskonzentrationen eliminiert wird. Ein Steuerschaltkreis und seine Arbeitsweise zur Vergrösserung der Aus-Zeit der Schaltvorrichtung 15b wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Wenn der Ausgang Q einer RS Flip-Flopschaltung 118 «1» ist, wird dieser über einen Verstärker 119 der Schaltvorrichtung 15b zugeführt, um diese zum Starten einer Ein-Zeit einzuschalten. Wenn der Ausgang Q der RS Flip-Flopschaltung 118 «0» wird, beginnt eine Aus-Zeit der Schaltvorrichtung 15b. Bei Q=1 liefert ein UND-Tor 120 einen Ausgang «0» bis ein die Ein-Zeit setzender Ausgang ip eines Ein- und Aus-Zeit setzenden Zählers 121 «1 » wird. Wenn der Ausgang tp «1 » wird, wird die Flip-Flopschaltung 118 rückgesetzt, so dass der Ausgang Q «0» wird, wodurch eine Aus-Zeit der Schaltvorrichtung 15b gestartet wird. Zur gleichen Zeit tritt der Ausgang des UN D-Tores 120 am Ausgang eines ODER-Tores 122 auf, wodurch ein Oszillator OSC und der Zähler 121 rückgesetzt werden, welcher dann wieder mit einem Zählzyklus beginnt. Wenn der Ausgang Q der Flip-Flopschaltung 118 «0» wird, wird sein an einem UND-Tor 123 liegender Ausgang q «1 ». Jedoch erzeugt das UND-Tor 123 erst dann einen Ausgang «1» wenn sein mit dem Ausgang eines ODER-Tores 124 verbundener Eingang «1 » wird. Das ODER-Tor 124 dient zusammen mit den UND-Toren 125, 126 zum wahlweisen bewirken von zwei Aus-Zeiten, d.h. Wahl von n wenn das Signal SA «0» ist und Wahl von tz wenn das Signal SA «1» ist Dadurch wird das Werkstück während einer normalen Entladung mit der Aus-Zeit n und während einer abnormalen Entladung mit der Aus-Zeit xz bearbeitet. Bei Auftreten einer abnormalen Entladung wird die Ruheperiode plötzlich vergrössert um den Spalt zu entionisieren, so dass eine Entladurgskonzentration und damit ein Drahtbruch verhindert wird.
Neben der Wahl von zwei Aus-Zeiten ti, vz kann die Aus-Zeit kontinuierlich geändert werden entsprechend der Zählung des Zählers 25, welcher die Anzahl von Entladungskonzentrationen feststellt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 wird die Ruhezeit der Impulsspannung vergrössert zur Erzielung eines Entionisierungseffekts um eine Ursache für Entladungskonzentrationen zu eliminieren. Fig. 8 zeigt den Steuerschaltkreis eines zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem die über dem Spalt liegende Spannung in Abhängigkeit vom Ausgang des Zählers 25 geändert wird um die Startspannung für die Entladungen zu verringern, wodurch das Auftreten von Entladungen erschwert und damit Entladungskonzentrationen verhindert werden und, wenn keine Entladungskonzentration vorhanden ist, die über den Spalt liegende Spannung zu vergrössern, so dass Entladungen leichter stattfinden können.
Ein in Fig. 8 dargestellter invertierender Verstärker 100 invertiert die analoge Spannung SM vom D/A-Wandler 27 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Zählers 25 und liefert die invertierte Spannung an die Basis eines PNP-Transistors 151. Die über dem Spalt liegende Spannung Vg ist gegeben durch:
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Vg = —le - RI (1)
Der Strom Ic ist im wesentlichen gleich (zu 99%) dem Strom, der durch den Emitterwiderstand R2 des Transistors 151 fliesst. Der Strom Ic ist gegeben durch:
VE _VB (2)
Ic ~ R2
Durch die Gleichungen (1) und (2) ist die Spannung Vg gegeben durch:
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Yg=-|l TB (3)
Wenn R1 = 30 kß, R2 = 1 kn und E = 300 Volt ist, dann ändert sich die Spannung Vg von 0 bis 300 V wenn sich VB von 0 bis 10 V ändert.
Wenn Entladungskonzentrationen auftreten, nimmt die Zählung des Zählers 25 zu, wodurch das Ausgangssignal des Verstärkers 100 abnimmt. Dadurch wird die Spannung Vg verringert um die Entladungskonzentration zu beseitigen.
Die über dem Spalt liegende Spannung wird in Abhängigkeit von der Zählung des Zählers 25 kontinuierlich geändert, welcher Zähler bei dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel die Entladungskonzentration feststellt.
Die Zählung des Zählers und die Spaltspannung müssen einander nicht proportional sein sondern können zueinander auch in Seriebeziehung stehen um einen Drahtbruch zu verhindern. Bei obigem Ausführungsbeispiel werden Entladungskonzentrationen und schlechte Spaltbedingungen voneinander unterschieden und die über dem Spalt liegende Spannung gesteuert um die Entladungen zu streuen, wodurch unerwünschte Zustände verhindert werden, die zu einem Drahtbruch führen könnten.
Fig. 9 und 10 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel bei dem ein Mittel zum Wiederherstellen des normalen Spaltzustands auf Grund der Zählung des Zählers 25 gesteuert wird um unerwünschte Zustände, die zu einem Drahtbruch führen könnten, zu beseitigen.
Zu diesem Zweck wird der Gradient pro Zeit der über dem Spalt liegenden Spannung (dV/dt) auf Grund des Ausgangssignals der Fühlermittel geändert. Wenn der Spaltzustand schlecht ist, wird die Spaltspannung langsam vergrössert wodurch das Auftreten von Entladungen im Spalt erschwert wird. Wenn der Spaltzustand gut ist, wird die Spaltspannung rasch erhöht, wodurch Entladungen leichter stattfinden können, so dass der Bearbeitungswirkungsgrad grösser wird. Fig. 9 zeigt eine Steueranordnung für diese Arbeitsweise und Fig. 10 zeigt die Zeitkarte nach der die Anordnung nach Fig. 9 arbeitet. Ein in Fig. 9 dargestellter invertierender Verstärker 100 invertiert die analoge Spannung SM vom D/A-Wandler 27 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Zählers 25 und liefert die invertierte Spannung an die Basis eines PNP-Transistors 101.
Die über dem Spalt liegende Spannung Vg ist gegeben durch:
Vg = lcxt/C(1)
wobei Ic der Kollektorstrom des Transistors 101 ist, t die Zeit, die vergangen ist nachdem die Impulsspannung angelegt wurde und C die Kapazität eines Kondensators 102 ist. Der Strom Ic ist im wesentlichen gleich (zu etwa 99%) dem Strom, der durch den Emitterwiderstand 103 des Transistors 101 fliesst. Der Strom Ic ist gegeben durch:
TC = ZÈ « ™ W
-LC RE RE
wobei RE der Widerstandswert des Widerstands 103, VE die Emitterspannung des Transistors 101 und VB die Basisspannung dieses Transistors ist. Aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt sich die über den Spalt liegende Spannung Vg zu:
Tg = 7B x t (3)
g RE x C
Wenn Re = 5Q, C = 0,01 jiF unf VB sich von 0 bis 10 V ändert, ändert sich der Spannungsgradient dV/Dt von 0 bis 200 V/jis. Der invertierende Verstärker 100 ist so ausgelegt, dass, wenn die Eingangsspannung 0 V ist, seine Ausgangsspannung 10 V ist und wenn die Eingangsspannung 10 V ist, ist die
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Ausgangsspannung 0 V. Deshalb wird wenn Vo (siehe Fig. 10) grösser ist, d.h. der Spaltzustand schlechter wird, der Gradient der angelegten Spannung dV/dt verringert. Ein Widerstand 104 dient zum Entladen des Kondensators 102 ohne dass der Bearbeitungsvorgang beeinflusst wird und eine Diode 105 verhindert das Zurückfliessen eines Bearbeitungsstroms vom Schalttransistor 15b zum Kondensator 102. Der Transistor 15b bleibt nach dem Auftreten einer Entladung im Spalt für eine vorbestimmte Zeit eingeschaltet. Das innere Tor des Verstärkers 100 wird auch durch ein Steuersignal S3 gesteuert, das von einem inneren Schaltkreis 15d geliefert wird, der die Ruhezeiten der Spannungsimpulsfolge überwacht, wodurch verhindert wird, dass der Spalt während einer Ruhezeit an Spannung gelegt wird. Die Zeitkarte von Fig. 10 erläutert diese Arbeitsweise und zeigt die Beziehung zwischen der Spannung SM, dem Kondensatorladestrom Ic und den Ein/Auszuständen des Transistors 15b, welche Zustände durch die Pegel von 0 und 1 bezeichnet sind.
Wenn Entladungskonzentrationen auftreten oder ein Drahtbruch bevorsteht nimmt die Zählung des Zählers 25 des Fühlerkreises zu, wodurch das Ausgangssignal des invertierenden Verstärkers und damit auch der über dem Spalt auftretende Spannungsgradient verringert wird. Elektrische Entladungen können nun weniger leicht auftreten, so dass eine Entladungskonzentration verhindert und der normale Spaltzustand wiederhergestellt wird.
Bei obigem Ausführungsbeispiel wird der Gradient der am Spalt liegenden Spannung in Abhängigkeit von der Zählung des Zählers 25 kontinuierlich gesteuert. Der Spannungsgradient muss jedoch nicht kontinuierlich geändert werden, sondern kann längs einer Kurve von polygonalen Linien oder Stufen oder in Seriebeziehung zur Zählung des Zählers geändert werden.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird der Spalt auf das Auftreten von abnormalen Zuständen überprüft und der Gradient der angelegten Spannung entsprechend dem Prüfresultat geändert (d.h. die Leichtigkeit des Auftretens von Entladungen gesteuert) um den normalen Spaltzustand wieder herzustellen. Dadurch werden Konzentrationen von Entladungen an einer Stelle oder das kontinuierliche Anlegen einer hohen Spannung verhindert, wenn der Spalt nicht entionisiert ist und die Wiederherstellung des normalen Spaltzustands erzielt.
Basierend auf dem Ausgangssignal des Fühlerkreises kann gleichzeitig die Impulsdauer des Impulsstroms und der Spitzenwert des Impuisstroms gesteuert werden um durch diese kombinierte Steuerung einen Bruch der Drahteiektrode zu verhindern. Eine Schaltungsanordnung für diesen Zweck wird als viertes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 11 nachfolgend beschrieben.
Wenn der Ausgang Q einer RS Flip-Flopschaitung 118 «0» ist oder ihr Ausgang q «1» ist, wird die Schaltvorrichtung 15b zum Starten einer Ein-Zeit eingeschaltet. Wenn Q = 1 ist, wird eine Aus-Zeit gestartet. Wenn der Ausgang Q der RS Flip-Flopschaltung 118 «1 » ist, erzeugt ein UND-Tor 120 einen Ausgang «0» bis ein eine Ein-Zeit setzender Ausgang zr eines Ein- und Aus-Zeit setzenden Zählers 121 «1» wird. Wenn der Ausgang -tr «1» wird, wird die Flip-Flopschaitung 118 rückgesetzt, so dass der Ausgang Q «0» wird, wodurch eine Aus-Zeit der Schaltvorrichtung 15b gestartet wird. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal des UND-Tores 120 über ein ODER-Tor 122 zum Rücksetzen eines Oszillators OSC und des Zählers 121 verwendet, welcher dann wieder mit einem Zählzyklus beginnt. Wenn der Ausgang Q der Flip-
Flopschaitung 118 «0» wird, wird ihr Ausgang q, der an einem UND-Tor 123 liegt, «1 ». Jedoch erzeugt das UND-Tor 123 solange keinen Ausgang «1» bis sein mit dem Ausgang eines ODER-Tores 124 verbundener Eingang «1» wird. Das ODER-Tor 124 dient zusammen mit den UND-Toren 125,126 zum wahlweisen Bewirken von zwei Aus-Zeiten, d.h. Wahl von 12, wenn das Signal SA «0» ist und Wahl von tj, wenn das Signal SA «1» ist. Dadurch wird das Werkstück während einer normalen Entladung mit der Aus-Zeit tz und während einer abnormalen Entladung mit der Aus-Zeit ?i bearbeitet. Bei Auftreten einer abnormalen Entladung wird die Impulsdauer plötzlich verringert und gleichzeitig auch der Stromspitzenwert verringert, wodurch die Entladungsenergie so verringert wird, dass die Drahteiektrode durch die Entladungen nicht angegriffen wird und nicht bricht.
Der Spitzenstrom Ip einer Entladung ist gegeben durch:
Ip = E~YP (1-exp L )
wobei E die Spannung der Energieversorgungseinheit, R der Wert des strombegrenzenden Widerstands und L die Induktanz der Speiseleitung ist. Die Spannung Vg über dem Spalt ist normalerweise im Bereich von 20 bis 35 V. Der Entladungsspitzenstrom lp wird grösser wenn die Impulsdauer t zunimmt. Die Induktanz liegt gewöhnlich im Bereich von 0,5 bis 1 fiH. Bei obigem Ausführungsbeispiel sind zwei Impulsdauerzeiten t1 und t2 wählbar. Die Auszeit kann entsprechend der Zählung des Zählers 25 variiert werden, der die Anzahl der Entladungskonzentrationen feststellt
Fig. 12 und 13 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel, bei dem der Spitzenwert der Stromimpulse durch Ändern der Spannung eines Hauptstromkreises in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Fühlerkreises gesteuert wird.
In Fig. 12 ist eine Zuführeinrichtung 9 mit zwei Stromimpulsquellen verbunden. Die eine Quelle umfasst eine feste Spannungsquelle 1500, eine Schaltvorrichtung 1501, ein Strombegrenzungselement 1502 und
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eine Rückstrom verhindernde Diode 1503. Die Zuführeinrichtung wird durch das Ausgangssignat eines Schaltsteuerkreises 1504 gesteuert, so dass die Spaltspannung angelegt wird bis eine bestimmte Ruhezeit und eine Entladung erreicht sind und nachdem eine Entladung eine bestimmte Zeit stattgefunden hat wieder die Ruhezeit abgewartet ist Die Dauer und die Ruheperiode der Impulsströme werden durch den Schaltsteuerkreis 1504 gesteuert. Die andere Stromimpulsquelle umfasst eine regelbare Spannungsquelle 1505, eine Schaltvorrichtung 1506, ein Strombegrenzungselement 1507 und eine Rückstrom verhindernde Diode 1508, Wenn ein Strom über den Spalt fliessen soll wird der Strom vom Schaltsteuerkreis 1504 geliefert und wenn dieser in eine Ruheperiode kommt wird der Strom abgeschaltet Die von der regelbaren Spannungsquelle 1505 gelieferte Spannung wird durch einen Spannungssteuerkreis 1510 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des einen abnormalen Zustand feststellenden Zählers 25 gesteuert. Der Spitzenstrom Ip der Entladung wird wie folgt gesteuert: Der Spitzenstrom Ip ist gegeben durch:
T. _ B1-VE . S2-Vg ~ 7,1 7,9
Z1 Z2
wobei E1 die Spannung der festen Spannungsquelle 1500, Z1, Z2 die Impedanzen der Strombegrenzungselemente 1502, 1507 und E2 die Spannung der regelbaren Spannungsquelle 1505 sind. Die Spaltspannung Vg liegt im Bereich von 20 bis 35 V. Wenn vom Zähler 25 infolge eines schlechten Spait-zustands ein Signal erzeugt wird, spricht der Spannungssteuerkreis 1510 auf dieses Signal an und verringert die Spannung E2 der regelbaren Spannungsquelle 1505 und damit den Wert des Spitzenstroms. Wie in der Zeitkarte der Fig. 13 gezeigt, liegt die Spannung E1 der festen Spannungsquelle 1500 über dem Spalt und nur der Spitzenwert Ip des Entladungsstromimpulses wird durch die regelbare Spannungsquel-le E2 gesteuert. Wenn das einen abnormalen Zustand anzeigende Signal SA «0» ist, d.h. wenn der Bearbeitungszustand gut ist, hat die Stromspitze Ip einen hohen Spitzenwert Ip1. Wenn ein abnormaler Zustand auftritt und das Signal SA «1» wird, nimmt die Stromspitze Ip einen niederen Spitzenwert Ip2 an. Bei Flunkenerosionsmaschinen, die mit einer Drahtelektrode arbeiten, ist die Bearbeitungsgeschwindigkeit hoch wenn Ip hoch ist, jedoch ist dann auch die Materialmenge, die von der Drahtelektrode verbraucht wird, ebenfalls gross, so dass die Drahtelektrode leichter bricht. Wenn Ip nieder ist, wird der Verbrauch an Drahtmaterial proportional zum Stromspitzenwert verringert, wodurch ein Drahtbruch verhindert wird. Dass nur der Stromspitzenwert gesteuert wird hat seinen Grund darin, dass experimentell festgestellt wurde, dass die Oberfläche des Werkstücks weniger angegriffen wird wenn nur der Strom-spitzenwert geändert wird. Die Änderung des Stromspitzenwerts beeinflusst jedoch die Bearbeitungsgeschwindigkeit und den Verbrauch an Drahtmaterial sehr stark.
Anstelle des Steuerns des Stromspitzenwerts Ip durch Ändern der Spannung wie bei obigem Ausführungsbeispiel kann dieser Wert auch durch Ändern der Impedanz des Strombegrenzungselements 1507 gesteuert werden.
Fig. 14 zeigt ein Steuermittel gemäss einem sechsten Ausführungsbeispiel, das festlegt ob eine Impulsspannung kontinuierlich oder intermittierend an den Spalt angelegt werden soll.
Wenn der Bearbeitungszustand über den Spalt normal ist, wird die Schaltvorrichtung 15b zum Vermeiden einer unerwünschten Ruhezeit am Ausschalten gehindert bis durch Anlegen der Impulsspannung an den Spalt eine Entladung erzielt ist Wenn der Bearbeitungszustand schlecht wird, wird eine Ruhezeit erzwungen auch wenn keine Entladung auftritt, so dass der Spalt völlig entionsiert wird und die Ursache für eine Entladungskonzentration beseitigt ist.
Wenn der Ausgang Q einer RS Flip-Flopschaitung 118 «1» ist, bewirkt dies über einen Verstärker 119 das Einschalten der Schaltvorrichtung 15b. Wenn Q = 1 ist, liefert ein UND-Tor 120 einen Ausgang «0» bis ein eine Ein-Zeit setzender Ausgang tp eines Zählers 121 «1 » wird. Wenn der Ausgang tp «1» wird, wird die Flip-Flopschaitung 118 rückgesetzt, wodurch der Ausgang Q «0» wird und den Beginn einer Aus-Zeit der Schaltvorrichtung 15b bewirkt. Gleichzeitig setzt der Ausgang des UND-Tores 120 über ein ODER-Tor 122 einen Oszillator OSC und den Zähler 121 zurück, welcher dann wieder mit einem Zählzyklus beginnt
Wenn der Ausgang Q der Flip-Flopschaitung 118 «0» wird, wird ihr Ausgang q «1». Der Aus-Zustand der Flip-Flopschaitung 118 dauert an bis einer der Eingänge eines UND-Tores 123 oder ein eine Aus-Zeit setzender Anschluss tr «1» wird. Dadurch ist die Zeitperiode bis der die Aus-Zeit setzende Anschluss tr «1» wird eine Aus-Zeit.
Bei der in Fig. 14 gezeigten Schaltungsanordnung erlaubt ein mit dem Zähler 121 verbundenes Ein-gangstor 206 dem Ausgangssignal des Oszillators OSC den Durchgang für die Bestimmung ob die obige Ein-Aus-Steuerung wirksam sein soll oder nicht Der Eingang zum Eingangstor 206 wird durch ein NAND-Tor 207 gesteuert. Wenn das Signal SA vom Zähler 25 «1 » ist, d.h. wenn der Bearbeitungszustand schlecht oder die Spaltspannung Vg nieder ist infolge eines Kurzschlusses, einer Entladung oder einer Ruhezeit wird das Ausgangssignal des Oszillators OSC durch den Zähler 121 gezählt.
Die Spaltspannung Vg wird über einen Spannungsteilerkreis RI, R2 angelegt. Ein Spannungskompara-tor 208 vergleicht eine Anschlusspannung V2 vom Spannungsteilerkreis mit einer Bezugsspannung VI, die von einer Energiequelle 209 und einem variablen Widerstand VR erzeugt wird. Wenn die Anschluss-
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Spannung V2 höher als die Bezugsspannung V1 ist, liefert der Spannungskomparator 208 einen Ausgang «1 ». Wenn das Signal SA «0» ist, ist der Ausgang des NANDTores 207 «0», so dass der Zähler 121 das Ausgangssignal des Oszillators OSC nicht zählt.
Dadurch wird, wenn die Spaltspannung Vg hoch ist, keine Zählung durch den Zähler 121 bewirkt. Bei einem Kurzschluss, einer Entladung, einem Ruhezustand oder einem anderen schlechten Bearbeitungszustand zählt der Zähler 121 das Ausgangssignal des Oszillators zur Wiederholung des Ein-Aus-Betriebs der Schaltvorrichtung 15b.
Fig. 15 zeigt ein siebentes Ausführungsbeispiel bei dem der Spalt durch das Signal SA überwacht wird um Zustände, die zu einem Drahtbruch führen könnten, zu beseitigen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Bezugswert Vr für eine Spaltservospannung geändert, so dass, wenn ein abnormaler Zustand auftritt, die Bezugsspannung vergrössert wird um die mittlere Spaltspannung zu vergrössern, wodurch die Spaltgrösse zunimmt und das Auftreten von Entladungen erschwert wird, so dass eine Entladungskonzentration verhindert wird. Ein Steuermittel zum Steuern der Servobezugsspannung ist in Fig. 15 dargestellt.
Wenn das Signal SA «1» ist, d.h. wenn im Spalt ein abnormaler Zustand herrscht, erzeugt ein Wandler 300 einen Ausgang «0», wodurch ein Analogschalter 301 eingeschaltet und ein Analogschalter 302 ausgeschaltet wird. Eine Eingangsspannung ei = -e gelangt dadurch zu einem Integrator, bestehend aus einem Operationsverstärker 303, einem Widerstand R10, einem Kondensator G10 und einer Zenerdiode ZD. Eine Servobezugsspannung Vr ist gegeben durch:
71 = T-+ irnröro *
wobei V einen Anfangswert bei t = 0 angibt. Sofern das Signal SA «1 » ist, nimmt nach (1) die Bezugsspannung Vr mit t zu, wodurch die über dem Spalt liegende mittlere Spannung Vs negativ zunimmt. Dadurch wird das Ausgangssignal eines Ausgangskreises 306, bestehend aus einem Operationsverstärker 30 und Widerständen r1, r2, geändert, um den Spalt zwischen den Elektroden zu vergrössern.
Wenn das Signal SA «0» ist, d.h. wenn keine Entladungskonzentration oder abnormaler Zustand im Spalt vorhanden ist, wird die Eingangsspannung ei «0» und der integrierkondensator C10 wird entladen. Dadurch wird die Bezugsspannung Vr zum Verringern des Spalts verkleinert, mit dem Ergebnis, dass häufiger elektrische Entladungen im Spalt auftreten und die Bearbeitungsgeschwindigkeit steigt. Die Werte des Widerstands R10 und des Kondensators C10 sind so gewählt, dass die dadurch bestimmte Integrationszeitkonstante mehrere 10 Sekunden beträgt. Wenn die Bezugsspannung in zu kurzer Zeit geändert würde, würde der Spalt so abrupt geändert, dass die Elektroden beschädigt werden könnten oder ins Schwingen geraten.
Die Bezugsspannung Vr ist durch die Zenerdiode ZD auf einen Bereich begrenzt zwischen einer Zenerspannung (positive Richtung) und «0» (negative Richtung). Eine Energiequelle VE und ein Widerstand RB ermöglichen eine manuelle Einstellung, über welche der Spalt automatisch kontrolliert wird. Ein Operationsverstärker 304 und Widerstände r3, r4 dienen als Inverter und Teiler um die über den Spalt liegende mittlere Spannung Vs zur Bezugsspannung Vr hinzuzufügen.
Obgleich bei obigem Ausführungsbeispiel das Signal SA zum Ändern der Bezugsspannung Vr integriert wird, kann auch die Zählung des Zählers 25 für eine feinere Steuerung von ihrem digitalen Wert in einen analogen Wert umgesetzt werden, der dann durch ein Verzögerungsglied erster Ordnung mit grosser Zeitkonstante geht.
Anstelle der Steuerung der Servobezugsspannung wie in Fig. 15 dargestellt, wird bei einem achten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 16 dargestellt ist, der Servoverstärkungsgrad gesteuert, d.h. die Empfindlichkeit eines Mittels zum Beeinflussen des Spalts für die Erholung von einem Kurzschluss, einem offenen Zustand oder einem Zustand unmittelbar vor einem Bruch der Drahtelektrode. Dabei wird, wenn der Spaltzustand schlecht ist, der Servoverstärkungsgrad vergrössert zur Vergrösserung der Geschwindigkeit mit der der Spalt reduziert wird und für die rasche Vermeidung eines schlechten mechanischen Zustands, so dass rasch ein gewünschter Spaltzustand wieder hergestellt werden kann.
Wie in Fig. 16 dargestellt, wird der Servoverstärkungsgrad durch einen Digital/Analogwandler 27 vom Multiplikationstyp vergrössert wenn der Spaltzustand schlecht wird. Mit dem Ausgang des Wandlers 27 ist ein Verstärker 401, bestehend aus einem Operationsverstärker 404 und Widerständen 402, 403, verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Verstärkers 405 in der Steuereinheit 14 verbunden ist, welcher Verstärker zum Antrieb eines Motors Mx dient. Andrerseits kann eine Geschwindigkeitssteuerspannung Fx direkt an den Eingang des Motorantriebsverstärkers 405 angelegt werden. Dadurch kann die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors Mx zum Antrieb eines Tisches geändert werden.
Der Servoverstärkungsgrad wird im wesentlichen linear in Proportion zu dem schlechten Spaltzustand vergrössert.
Jedoch ist es nicht notwendig den Servoverstärkungsgrad linear zu ändern. Der Servoverstärkungsgrad kann auch als quadratische Funktion des Spaltzustands oder längs einer abgestuften Kurve geändert werden. Unter Verwendung des Ausgangssignals des Zählers 25 kann leicht und ohne grossen Aufwand eine Zwei-Stufen-Steuerung erhalten werden.
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Gemäss einem Experiment wurde gefunden, dass, wenn der Spaltzustand schlecht wird, die Drahteiektrode bricht wenn nicht die den Spalt variierende Geschwindigkeit nicht wenigstens 20 mm/Minute betragt und dass bei einer Ablagerung einer grossen Menge Erosionsschlamm eine den Spalt ändernde Geschwindigkeit von 200 mm pro Minute und grösser benötigt wird. Zur Erzielung eines hohen Bearbeitungswirkungsgrads bei stabilen Bearbeitungsbedingungen wird eine Geschwindigkeit von 5 bis 10 mm/Minute benötigt um bei einer Fertigbearbeitung eine Oberfiächenrauhigkeit von Rmax = 15 firn oder darunter zu erzielen.
Die vorstehend beschriebenen acht Ausführungsbeispiele sind nicht auf die Verwendung einer Drahteiektrode beschränkt, sondern sind auch bei Funkenerosionsmaschinen anwendbar, die mit einer stabförmigen Elektrode arbeiten.
Das neunte und zehnte Ausführungsbeispiel betreffen Steuermittel in Funkenerosionsmaschinen, die Drahtelektroden verwenden.
Fig. 17 zeigt das neunte Ausführungsbeispiel, bei dem die Geschwindigkeit mit der eine Drahteiektrode zugeführt wird in Abhängigkeit vom Ausgangssigna! eines Bestimmungsmittels geändert wird. Ein von einer Vorratsrolle 7 abgewickelter Draht wird durch einen Spannmotor 70 über eine Spannrolle 71 und eine Hilfsrolle 72 gespannt, dann durch Antriebsrollen 73, 74, die durch einen Motor 75 angetrieben werden, durch einen Bearbeitungsspalt gezogen und anschliessend auf einer Aufwickeirolle aufgewickelt.
Wenn als Ergebnis eines schlechten Spaltzustands eine Entladungskonzentration oder ein Zustand kurz vor einem Drahtbruch festgestellt wird, wird von einem Bestimmungsmittel 76 eine Spannung erzeugt, diese durch einen Verstärker 76 verstärkt und als Basisspannung einem Steuertransistor 77 zugeführt. Der durch den Motor fliessende Strom I ist gegeben durch:
V Vs-VBE „ Vs R R ~ R
Wobei R der Widerstandswert eines Emitterwiderstands 78 und Vs eine vom Schaltkreis 25 abhängige Motorsteuerspannung ist. Die Spannung VBE hat einen kleinen Wert von etwa 0,6 V und ist vernachlässigbar. Der Motorstrom wird durch die Motorsteuerspannung Vs gesteuert. Eine Zunahme der Spannung Vs bewirkt eine Zunähme des Motorstroms und damit eine höhere Geschwindigkeit der Drahtzufuhr. Der Draht wird mit hoher Geschwindigkeit zugeführt, wodurch die Entladungssteile zwangsläufig bewegt und verteilt wird, so dass eine Entladungskonzentration verhindert wird. Gleichzeitig wird der Verbrauch an Drahtmaterial pro Längeneinheit verringert, so dass der Draht weniger leicht bricht.
Je grösser die Drahtzufuhrgeschwindigkeit ist, um so grössser ist die Geschwindigkeit mit welcher der Erosionsschlamm abgeführt wird. Dadurch werden Kurzschlüsse verhindert und die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht. Bne hohe Drahtgeschwindigkeit ist jedoch nicht bei allen Betriebszuständen vorteilhaft, da dann ein höherer Verbrauch an Drahtmaterial auftreten kann. Aus diesem Grund wird, wenn der Spaltzustand gefährlich wird, der Draht rasch zugeführt und langsam wenn der Spaltzustand gut ist. Wenn das Werkstück nicht bearbeitet wird, wird bei den bekannten Funkenerosionsmaschinen der Draht mit unveränderter Geschwindigkeit zugeführt, während bei der Maschine nach der Erfindung die Drahtzufuhr in diesem Fall langsam erfolgt. Dementsprechend ergibt sich bei der Maschine nach der Erfindung eine höhere Wirtschaftlichkeit.
Das zehnte Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Fig. 18 beschrieben. Diejenigen Teile, die identisch mit denen der in Fig. 17 dargestellten sind, sind in Fig. 18 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wenn infolge eines schlechten Spaltzustands eine Entladungskonzentration oder ein Zustand kurz vor einem Drahtbruch festgestellt wird, wird vom Fühierkreis 25 eine Spannung ausgegeben, diese durch einen Verstärker 76 verstärkt und einem Steuertransistor 77 als Basisspannung zugeführt. Der durch den Antriebsmotor 75 fliessende Strom I ist gegeben durch:
V vs-VBE ^ Vs 1 " R R R
wobei R der Widerstandswert eines Emitterwiderstands 78 und Vs eine vom Kreis 25 abhängige Motorsteuerspannung ist.
Die Spannung VEB hat einen kleinen Wert von etwa 0,6 V und kann vernachlässigt werden. Der Motorstrom wird durch die Spannung Vs gesteuert. Wenn der Draht infolge eines abnormalen Materialverbrauchs oder Abnützung durch eine Entladungskonzentration zu dünn wird, wird die Spannung Vs und damit der Motorstrom verringert, wodurch die Drahtspannung kleiner wird, so dass der dünne Draht gegen Bruch geschützt ist. Wenn sich der Spaltzustand bessert wird die Drahtspannung wieder erhöht.
Mit zunehmender Drahtspannung nimmt auch die Steifheit des Drahts zu und die Möglichkeit eines Kurzschlusses ab, wodurch eine höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit möglich ist. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Drahtspannung so gesteuert, dass der Draht immer bis zu seiner
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Zugspannungsgrenze gespannt ist. Ein anderer Vorteil ist, dass, wenn die Drahtspannung zum Verhindern eines Drahtbruchs verringert wird, der dann auftretende Kurzschluss eine Rückwärtsbewegung des Drahts und andere Massnahmen (Verringern des Stroms und Bewegen des Drahts nach rückwärts zum Verringern der Belastung) auslöst um eine Entladungskonzentration zu verhindern, wodurch abnormale Bearbeitungszustände leichter vermieden werden können.
Die Fig. 19 zeigt ein elftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie in Fig. 19 dargestellt, wird eine Bearbeitungsflüssigkeit 3 von einer Pumpe 5 aus einem Vorratsbehälter 4 in eine Leitung 500 gepumpt und über Steuerventile V1, V2, V3, V4 einer Düse 6 zugeführt. Die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit zur Düse 6 wird durch Öffnen und Schliessen der Ventile V1, V2, V3, V4 geändert, welche durch die Ausgänge 26 bis 29 des Zählers 25 gesteuert werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ermöglichen die Ventile V1, V2, V3, V4 Durchflussmengen der Flüssigkeit von 100 cm3/min, 200 cm3/min, 400 cm3/min und 800 cm3/min. Dadurch kann die Bearbeitungsflüssigkeit mit einer vom Spaltzustand abhängigen Geschwindigkeit dem Spalt zugeführt werden. Wenn beispielsweise die Zählung des Zählers 25 26 oder 64 ist, ist der Ausgang des Anschlusses 26 «1 », wodurch das Ventil V1 öffnet und die Zufuhr der Bearbeitungsflüssigkeit zur Düse 6 mit einer Geschwindigkeit von 100 cm3/min erlaubt. Wenn die Zählung des Zählers 25 27 oder 192 ist, sind die Ausgänge der Anschlüsse 26, 27 «1 » wodurch die Ventile V1, V2 öffnen und die Zufuhr der Flüssigkeit zur Düse 6 mit einer Geschwindigkeit von 300 cm3/min erlauben.
Wenn die Zählung des Zählers 25 einen sehr hohen Wert hat, z.B. 21° oder 1024 oder grösser, wird von einem ODER-Tor 501 ein Ventil V5 geöffnet, wodurch die Bearbeitungsflüssigkeit mit einer Geschwindigkeit von einigen 1000 cm3/min der Düse 6 zugeführt wird. Wenn die Zählung sehr klein ist, wird die Flüssigkeit mit der für die normale Bearbeitung verwendeten kleinen Geschwindigkeit über ein manuell betätigbares Ventil V0 dem Spalt zugeführt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 19 kann, wie die Ausführungsbeispiele eins bis acht, auch bei einer Funkenerosionsmaschine mit stabförmiger Elektrode verwendet werden.
Bei dem in Fig. 20 dargestellten zwölften Ausführungsbeispiel wird die Strömungsgeschwindigkeit der Bearbeitungsflüssigkeit vom Ausgängssignal des Zählers 25 gesteuert. Wie dargestellt, wird eine Düse 6 über Pumpen 5a, 5b mit Bearbeitungsflüssigkeit versorgt. Die Pumpe 5a ist mit einem Abteil eines Vorratsbehälters 4 verbunden, welches eine Flüssigkeit 3a mit niedrigem spezifischen Widerstand enthält, wogegen die Pumpe 5b mit einem anderen Abteil des Behälters 4 verbunden ist, welches eine Flüssigkeit 3b mit hohem spezifischen Widerstand enthält. Die Pumpen 5a, 5b werden durch zugeordnete Pumpen-steuerkreise 502, 503 selektiv gesteuert, welche Steuerkreise das Ausgangssignal SA des Zählers 25 erhalten. Wenn SA = 0, d.h. wenn die Entladungen normal sind, wird der Pumpensteuerkreis 503 von einem Inverter 504 eingeschaltet, worauf die Pumpe 5b Flüssigkeit mit hohem spezifischen Widerstand an den Spalt liefert. Wenn der Bearbeitungszustand abnormal wird und ein Zustand unmittelbar vor einem Drahtbruch erreicht ist, wird das Signal SA «1», wodurch der Pumpensteuerkreis 502 und damit die Pumpe 5a eingeschaltet wird, welche nun Flüssigkeit mit niedrigem spezifischen Widerstand an den Spalt liefert, wodurch Entladungen leichter stattfinden können, auch wenn der Spalt breit ist. Früher wurde der spezifische Widerstand im Spalt durch eine lokale Schlammablagerung im Spalt verringert, wodurch eine lokale Entladungskonzentration auftrat. Mit dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, wird der spezifische Widerstand in allen Entladungsbereichen gleichmässig verringert, wodurch die Entladungen verteilt werden, so dass ein Brechen des Drahts verhindert wird. Die Leichtigkeit, mit der Entladungen stattfinden können wird gesamthaft erhöht, so dass Entladungen auch über einen breiten Spalt auftreten können und Kurzschlüsse vermieden werden, so dass ein stabiler Bearbeitungszustand erhalten wird (ein breiter Spalt ermöglicht eine Vergrösserung der Schwingungsweite des Drahts von 20 zu 50 jim). Wenn das Werkstück dauernd mit der Flüssigkeit mit niederem spezifischen Widerstand bearbeitet wird, ist der Bearbeitungsspalt zu breit, so dass keine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erzielt wird. Deshalb wird, wenn das Signal SA wieder «0» wird, wieder die Bearbeitungsflüssigkeit mit hohem spezifischen Widerstand verwendet um mit einem schmalen Bearbeitungsspalt eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit zu erzielen.
Anstelle von zwei spezifischen Widerständen wie bei obigem Ausführungsbeispiel kann auch eine grössere Anzahl von spezifischen Widerständen verwendet werden, wodurch in Abhängigkeit vom Signal des Zählers 25 eine kontinuierliche Wahl der spezifischen Widerstände möglich ist.
Der Spaltzustand kann auch durch Ändern des Drucks, mit dem die Bearbeitungsflüssigkeit dem Spalt zugeführt wird, wiederhergestellt werden, wobei die Druckänderung davon abhängt ob der Zähler ein Signal SA liefert oder nicht liefert. Fig. 21 zeigt ein dreizehntes Ausführungsbeispiel, das nach diesem Prinzip arbeitet. Wie dargestellt, fliesst eine, von einer Pumpe 5 aus einem Vorratsbehälter 4 gepumpte Bearbeitungsflüssigkeit durch ein durch ein Solenoid betätigbares Ventil 505 und ein manuell betätigbares Ventil 506 und wird dann durch eine Leitung 507 einer Düse 6 zugeführt. Der Druck, mit dem die Bearbeitungsflüssigkeit durch die Leitung 507 fliesst, wird mit einem Druckfühler 509 gemessen. Wenn der Flüssigkeitsdruck grösser ist als ein vorgeschriebener Druckpegel, liefert der Druckfühler 509 ein Signal SB an einen Ventilsteuerkreis 508, welcher das Magnetventil 505 zum Aufrechterhalten eines geeigneten Drucks in der Leitung 507 steuert. Das manuell betätigbare Ventil 506 dient zum Aufrechterhalten eines Druckminimums im Fall dass das Magnetventil 505 versagt. Wenn der Bearbeitungszustand schlecht wird und sich Schlamm im Spalt ansammelt, wird das Signal SA erzeugt und an den Ventilsteuer11
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kreis 508 angelegt. Dadurch wird das Magnetventil 505 geöffnet und offengehalten bis der Druckfühler 509 das Signal SB an den Ventilsteuerkreis 508 liefert. Durch den starken Druck, mit dem die Flüssigkeit aus der Düse 6 strömt, wird dabei der Schlamm aus dem Spalt entfernt und der normale Spaltzustand wiederhergestellt. Wenn dies der Fall ist, wird das Signal SA nicht mehr länger erzeugt, wodurch das Magnetventil geschlossen wird und die Flüssigkeit unter dem durch das manuell betätigbare Ventil 506 bestimmten Druck abgegeben wird. Diese beiden verschiedenen Flüssigkeitsdrücke sind aus den folgenden Gründen notwendig: Im allgemeinen hat die Spaltimpedanz ein Optimum wenn der Druck etwa 0,05 kg/cm2 beträgt (Entladungen können leicht stattfinden und die Bearbeitungsstabilität ist gut auch wenn der Spalt relativ schmutzig ist). Bei einem Druck von 0,5 kg/cm2 oder höher, wird die Spaltimpedanz zu hoch und die Spaltbreite zu klein damit Entladungen auftreten können. Dies bewirkt eine stärkere Tendenz zu Kurzschlüssen und eine unstabilere Bearbeitung. Erwünscht ist die Bearbeitung des Werkstücks unter einem Druck von 0,05 kg/cm2 oder weniger. Die unter einem höheren Druck stehende Flüssigkeit ist nur nötig wenn der Spalt zu schmutzig ist oder eine lokale Schlammablagerung vorhanden ist.
Bei obigem Ausführungsbeispiel wird der Druck, mit dem die Bearbeitungsflüssigkeit in den Spalt gelangt, in Abhängigkeit davon gesteuert ob der Spaltzustand gut oder schlecht ist um den Schlamm wirksam aus dem Spalt zu entfernen, wodurch der Bearbeitungswirkungsgrad stark vergrössert wird. Wenn sich im Spalt eine Schiammablagerung befindet, werden auf einem Weg von der Elektrode zur Schlammablagerung und weiter zum Werkstück Funkenentladungen erzeugt. Dadurch wird ein beträchtlicher Teil der Entladungsenergie für die thermische Zersetzung des Schlamms und der Bearbeitungsflüssigkeit verbraucht, wodurch die Bearbeitungsgeschwindigkeit herabgesetzt wird. Dieses Phänomen wird bei diesem Ausführungsbeispiel vermieden. Femer wird verhindert, dass der Draht lokal angegriffen oder abgenützt wird oder infolge von Entladungskonzentration bricht. Wenn somit ein ahnormaler Entladungszustand durch den Fühlerkreis festgestellt wird, wird auf Grund dieser Feststellung der Druck der Be-arbeitungsflüssigkeit geändert um den Schlamm aus dem Spalt zu entfernen und den gewünschten Spaltzustand wieder herzustellen.
Fig. 22 zeigt ein vierzehntes Ausführungsbeispiel, bei dem auf der Basis der Zählung des Zählers 25 ein Mittel zum Wiederherstellen des gewünschten Spaltzustands gesteuert wird, wenn ein Spaltzustand auftritt, der zu einem Drahtbruch führen könnte.
Bei der Anordnung nach Fig. 22 wird, wenn ein Kurzschluss zwischen Drahtelektrode und Werkstück auftritt, die Drahteiektrode auf dem Weg nach rückwärts bewegt, auf dem vorher das Werkstück bearbeitet wurde und dabei die Geschwindigkeit dieser Rückführung variiert.
Die Mittel zum Bewirken dieser Rückführung werden nachfolgend beschrieben. Die X- und Y-Positionen des Wegs der Drahtelektrode werden in Speichern 600X bzw. 600Y in Form von Impulsfolgen gespeichert, die bei der Bewegung der Drahtelektrode längs der X-Achse und der Y-Achse erzeugt wurden. Die Speicher 600X und 600Y haben gewöhnlich eine Speicherkapazität für einen Weg von 1 bis 5 mm. Die Speicher 600X, 600Y sind mit einem Adressenzähler 601 verbunden. Wenn der Adressenzähler 601 Adressen hinzufügt, werden von den Speicherausgängen xp, yp X-Weg- und Y-Wegpositionen für einen Rückwärtsweg erzeugt. Wenn der Adressenzähler 601 -Adressen abzieht, werden Speicherausgänge Xp, Yp erzeugt um die Drahtelektrode wieder längs des Rückwärtswegs nach vorwärts zu bewegen. Die Häufigkeiten der Addition und Subtraktion des Adressenzählers 601 bestimmen die Geschwindigkeit der Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen. Mit den Speichern 600X und 600Y ist eine Adressenschiene 602 verbunden. Wenn jeder der Speicher eine Kapazität von 2045 m (1 m ist eine Speichereinheit) hat, hat die Adressenschiene eine 12-bit Konfiguration. Ein Zähldiskriminatorkreis 603 stellt fest, ob als Ergebnis einer Subtraktion die Zählung des Adressenzählers «0» ist, wodurch eine eine Rückwärtsbewegung auslösende Position angezeigt wird. Der Schaltkreis 603 kann ein digitaler Kom-parator sein. Im Betrieb werden, bis ein Kurzschluss auftritt, Wegimpulse Xp und Yp für X und Y Wegpositionen erzeugt und nacheinander in den Speichern 600X und 600Y gespeichert. Wenn ein Kurzschluss auftritt, wird ein Kurzschlusssignal «1», wodurch ein Impulsgenerator 606 ein Additionssignal erzeugt. Die Frequenz des Generators 606 wird vom Spaltzustandssignal, das vom Schaltkreis 23 geliefert wird, gesteuert, so dass die Frequenz des Additionssignals vom Spaltzustand abhängt. Das Additionssignal wird über UND-Tore 604 und 605 dem Adressenzähler 601 zugeführt, wobei die Frequenz des Adressensignals hoch ist wenn der Spaltzustand unstabil ist und nieder wenn der Spaltzustand stabil ist. Wenn der Kurzschluss beseitigt ist und SB «0» wird, zählt der Zähler zurück bis zu «0», wodurch die ursprüngliche Position auf dem Rückwärtsweg erreicht ist.
Dadurch wird, wenn der Bearbeitungszustand unstabil wird, d.h. der Spaltzustand schlecht wird und ein Kurzschluss auftritt, die Geschwindigkeit mit der die Drahtelektrode längs des Rückwärtswegs bewegt wird von Zeit zu Zeit geändert. Wenn ein Kurzschluss auftritt, wird die Drahtelektrode mit einer Geschwindigkeit zurückbewegt, die vom Bearbeitungszustand unmittelbar vor dem Kurzschluss abhängt. D.h., wenn der Bearbeitungszustand sehr schlecht ist, wird die Drahteiektrode mit hoher Geschwindigkeit zurückbewegt, d.h. über einen grossen Weg pro Zeiteinheit, wenn der Bearbeitungszustand nicht so schlecht ist, wird die Drahtelektrode über einen kleineren Weg zurückbewegt.
Ein Kurzschluss tritt auf, wenn sich Erosionsschlamm im Spalt sammelt und die Spaltimpedanz kleiner wird und wenn die Drahtelektrode das Werkstück berührt. Ein Kurzschluss tritt auch auf, wenn eine Entladung stattfindet bei der infolge Entladungskonzentration keine Zeitperiode ohne Belastung vorhanden ist. D.h., der Kurzschlusszustand und der Zustand unmittelbar vor einem Drahtbruch sind sehr nahe mit12
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einander verwandt. Wenn solche Zustände auftreten, muss die Drahtelektrode so rasch als möglich zurückbewegt werden um einen Drahtbruch zu verhindern. Mit der vorliegenden Erfindung kann Drahtbruch wirksam verhindert werden.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 22 ist durch Hardware gebildet, wobei die vom Bearbeitungszustand abhängige Geschwindigkeit der Rückwärtsbewegung der Drahtelektrode von einer Software abhängt. Diese Geschwindigkeit kann als berechneter F Wert (Geschwindigkeitsbefehl) eines NC Befehls gegeben sein, da die heutigen NC (numerische Steuerungen) fast ausschliesslich CNC (rechnergestützte NC) sind.
Wie bereits erwähnt, sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele mit Ausnahme der nach den Fig. 17 und 18 sowohl bei Funkenerosionsmaschinen mit Drahtelektrode als auch solchen mit stabförmigen Elektroden anwendbar.

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Elektrische Funkenerosionsmaschine, gekennzeichnet durch eine gegenüber einem Werkstück angeordnete drahtförmige Elektrode mit einer elektrisch isolierenden Bearbeitungsflüssigkeit in einem Spalt zwischen Werkstück und Elektrode, Mittel zum Anlegen einer impulsförmigen Gleichspannung zwischen der Elektrode und dem Werkstück um zwischen Elektrode und Werkstück elektrische Entladungen zu erzeugen, Mittel um in den Ruhezeiten der impulsförmigen Gleichspannung eine hochfrequente Wechselspannung zu überlagern, Fühlermittel zum Feststellen des Isolationsgrades der im Spalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück befindlichen Bearbeitungsflüssigkeit mittels der hochfrequenten Wechselspannung, Vergleichsmittel zum Vergleichen des durch die Fühlermittel festgestellten Isolationsgrades im Spalt mit einem vorbestimmten Bezugswert und zum Bereitstellen eines entsprechenden Ausgangssignales, Bestimmungsmittel zum Bestimmen des Zustandes im Spalt und zum Abgeben mindestens eines Signales, das in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Vergleichsmittel den Zustand des Spaltes anzeigt und Steuermittel zum Ändern des Spaltzustandes zwischen der Elektrode und dem Werkstück aufgrund des mindestens einen Signales der genannten Bestimmungsmittel.
    2. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel Mittel umfassen, die auf das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ansprechen um die Ruhezeiten der an den Spalt angelegten impulsförmigen Gleichspannung zu steuern.
    3. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel Mittel umfassen, die auf das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ansprechen um einen Spannungswert der an den Spalt angelegten impulsförmigen Gleichspannung zu steuern.
    4. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel Mittel umfassen, die auf das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ansprechen um den nach positiv gehenden Zustand der an den Spalt angelegten impulsförmigen Gleichspannung zu steuern.
    5. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel Mittel umfassen, die auf das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ansprechen um die Impulsdauer der an den Spalt angelegten impulsförmigen Gleichspannung zu steuern.
    6. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel Mittel umfassen, die auf das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ansprechen um einen Spitzenstrom-wert des durch den Spalt fliessenden Impulsstromes zu steuern.
    7. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel Mittel umfassen, die auf das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ansprechen um zu ermitteln, ob die impulsförmige Gleichspannung bis zum Auftreten einer elektrischen Entladung über dem Spalt kontinuierlich oder intermittierend an den letzteren angelegt worden ist.
    8. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel Mittel umfassen, die auf das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ansprechen um eine Servobezugsspannung für eine Servosteuerung für die Grösse des Spaltes zwischen der Elektrode und dem Werkstück zu steuern.
    9. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel Mittel umfassen, die auf das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ansprechen um die Servoverstär-kung für eine Servosteuerung für die Grösse des Spaltes zu steuern.
    10. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode eine Drahteiektrode ist und dass die Steuermittel Mittel umfassen, die auf das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ansprechen um die Geschwindigkeit, mit der ein als die Elektrode dienender Draht dem Spalt zugeführt wird, zu steuern.
    11. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode eine Drahtelektrode ist und dass die Steuermittel Mittel umfassen, die auf das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ansprechen, um die auf die Drahteiektrode ausgeübte Zugspannung zu steuern.
    12. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel Mittel umfassen, die auf das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ansprechen um die Geschwindigkeit, mit der die Bearbeitungsflüssigkeit dem Spalt zugeführt wird, zu steuern.
    13. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel Mittel
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    umfassen, die auf das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ansprechen um den spezifischen Widerstand der Bearbeitungsflüssigkeit zu steuern.
    14. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel Mittel umfassen, die auf das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ansprechen um den Druck, unter welchem die Bearbeitungsflüssigkeit dem Spalt zugeführt wird, zu steuern.
    15. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel Mittel umfassen, die auf das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ansprechen um im Falle eines Kurzschlusses zwischen der Elektrode und dem Werkstück die Geschwindigkeit einer Rückwärtsbewegung der Elektrode und die Geschwindigkeit ihrer Rückkehrbewegung zu steuern.
    16. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hochfrequente Wechselspannung eine Frequenz von 100 kHz bis 20 MHz, vorzugsweise 1 MHz aufweist.
    17. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ein Gefahrensignal umfasst, welches auf eine Isolationsverschlechterung im Spalt hinweist.
    18. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel ein Signal umfasst, das einer analogen Spannung entspricht und auf Isolationsbedingungen im Spalt hinweist.
    19. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel im weiteren ein Ausgangssignal umfasst, das einer analogen Spannung entspricht und auf die Isolationsbedingung im Spalt hinweist.
    20. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Signal der Bestimmungsmittel im weiteren ein Ausgangssignal umfasst, welches ein Gefahrensignal ist, das auf eine Isolationsverschlechterung im Spalt hinweist.
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Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5410117A (en) * 1989-01-13 1995-04-25 Charmilles Technologies S.A. Device and control process for EDM machining with an electrode-wire
JPH02284820A (ja) * 1989-04-24 1990-11-22 Mitsubishi Electric Corp 放電加工方法
JP2698718B2 (ja) * 1991-09-19 1998-01-19 ファナック株式会社 ワイヤカット放電加工機の短絡解除方法
ES2062641T3 (es) * 1991-10-09 1994-12-16 Mark Otto Procedimiento para el control automatico del proceso de mecanizacion por electroerosion de metales y aleaciones.
JP2983139B2 (ja) * 1994-04-26 1999-11-29 株式会社ソディック 放電加工用電源回路及び放電加工装置
JP3223723B2 (ja) * 1994-09-20 2001-10-29 三菱電機株式会社 ワイヤ放電加工装置及びその制御方法
DE19516990C2 (de) * 1995-05-09 1998-09-17 Agie Ag Ind Elektronik Verfahren zum funkenerosiven Nachschneiden mittels drahtförmiger Elektrode und hierfür ausgelegte Funkenerosionsmaschine
JP3731224B2 (ja) * 1995-08-18 2006-01-05 三菱電機株式会社 研削砥石成形装置および方法
CH692279A5 (de) * 1997-09-09 2002-04-30 Charmilles Technologies Verfahren und Messvorrichtung zur Bestimmung der Länge einer Elektrode.
US6310312B1 (en) 1999-07-02 2001-10-30 United Technologies Corporation Method and apparatus for testing electrodes in an EDM process
CH693529A5 (fr) * 1999-11-05 2003-09-30 Charmilles Technologies Procede et dispositif d'usinage par electroerosion.
WO2002058874A1 (fr) 2001-01-23 2002-08-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Usinage par decharge electrique a fil et alimentation electrique pour l'usinage par decharge electrique a fil
JP2003165031A (ja) * 2001-11-29 2003-06-10 Mitsubishi Electric Corp ワイヤ放電加工装置
JP4255634B2 (ja) * 2001-11-29 2009-04-15 三菱電機株式会社 ワイヤ放電加工装置およびワイヤ放電加工方法
US7038158B2 (en) * 2002-08-30 2006-05-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Wire electrical discharge machining apparatus
US6737602B2 (en) * 2002-09-24 2004-05-18 Brian Stelter EDM apparatus and method incorporating combined electro-erosion and mechanical sawing features
US9579742B2 (en) * 2006-01-09 2017-02-28 Lincoln Global, Inc. Series arc welder
US8895896B2 (en) 2004-01-12 2014-11-25 Lincoln Global, Inc. Modified series arc welding and improved control of one sided series arc welding
DE102004049967A1 (de) * 2004-10-14 2006-04-20 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Senken von Werkstücken
TWI301699B (en) * 2005-10-18 2008-10-01 Sunplus Technology Co Ltd Transmitting circuit, receiving circuit, interface switching module and interface switching method for sata and sas interface
ES2401594T3 (es) * 2006-08-11 2013-04-22 Agie Charmilles Sa Dispositivo y método para mecanizado por descarga eléctrica de alta frecuencia
CN101125385A (zh) * 2006-08-15 2008-02-20 上海大量电子设备有限公司 一种兼具高/低速走丝的电火花线切割机
US20090120911A1 (en) * 2007-11-12 2009-05-14 Fanuc Ltd Wire break detecting device for wire electric discharge machine
JP5077433B2 (ja) * 2008-07-03 2012-11-21 三菱電機株式会社 ワイヤ放電加工装置、及びワイヤ放電加工方法
US9168603B2 (en) * 2009-07-07 2015-10-27 Mitsubishi Electric Corporation Wire electric discharge machining apparatus
JP5073797B2 (ja) * 2010-08-26 2012-11-14 ファナック株式会社 加工状態を検出するワイヤ放電加工機
JP5220179B2 (ja) * 2011-12-09 2013-06-26 株式会社ソディック ワイヤ放電加工機
US20130168380A1 (en) * 2012-01-04 2013-07-04 Ching-Chuan Wang Heating structure and method for preventing the overheat of heating line
JP5204321B1 (ja) * 2012-02-01 2013-06-05 ファナック株式会社 加工状態を検出し極間の平均電圧を求めるワイヤ放電加工機
JP5414864B1 (ja) * 2012-09-18 2014-02-12 株式会社ソディック ワイヤカット放電加工装置の加工電源装置
JP6235531B2 (ja) * 2014-08-11 2017-11-22 ファナック株式会社 任意の退避位置から放電状態で移動し中断位置に復帰する機能を有するワイヤ放電加工機
JP6325392B2 (ja) 2014-08-12 2018-05-16 ファナック株式会社 短絡状態から加工開始可能なワイヤ放電加工機
TWI571339B (zh) * 2014-11-05 2017-02-21 國立臺灣科技大學 線導體放電加工用於切割半/非導體的裝置及其方法
WO2017072976A1 (ja) * 2015-10-30 2017-05-04 三菱電機株式会社 ワイヤ放電加工機、ワイヤ放電加工機の制御装置の制御方法及び位置決め方法
EP3702084A1 (de) * 2016-03-11 2020-09-02 Daihen Corporation Lichtbogenschweisssystem und drahtzuführungsvorrichtung
JP6517847B2 (ja) * 2017-01-18 2019-05-22 ファナック株式会社 ワイヤ放電加工機および加工方法
US10589370B2 (en) * 2017-05-08 2020-03-17 General Electric Company Automatic blocked hole identification

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2979639A (en) * 1958-06-09 1961-04-11 Firth Sterling Inc Pilot pulse spark machining methods and apparatus
US3459916A (en) * 1965-09-01 1969-08-05 Gen Motors Corp Method of machining and hardening workpieces with electrical discharge machining apparatus
US3609281A (en) * 1969-12-15 1971-09-28 Cincinnati Milacron Inc Method and apparatus for detecting short circuits in the machining gap in an edm process
US3699303A (en) * 1970-10-15 1972-10-17 Cincinnati Milacron Inc Edm process a method and apparatus for controlling the flow rate of dielectric as a function of gap impedance
IT1031674B (it) * 1974-02-19 1979-05-10 Niwa Yoshiei Procedimento ed apparecchiatura per la sagomatura a scarica ad alta frequenza
JPS521797A (en) * 1975-06-24 1977-01-07 Inoue Japax Res Inc Device of wire-cut discharge working
FR2399892A1 (fr) * 1977-08-11 1979-03-09 Agemaspark Holdings Ltd Appareil d'etincelage detectant des composantes a radiofrequence de l'etincelle pour usiner une piece metallique
GB2041574B (en) * 1978-12-08 1983-03-09 Inoue Japax Res Microprocessor - controlled edm method and apparatus
SU827286A1 (ru) * 1979-06-28 1981-05-07 Ордена Трудового Красного Знамениэкспериментальный Научно-Исследовательскийинститут Металлорежущих Ctahkob Способ автоматического управлени пРОцЕССОМ элЕКТРОэРОзиОННОйОбРАбОТКи
SU860976A1 (ru) * 1979-08-13 1981-09-07 Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе Способ защиты от коротких замыканий при размерной электрохимической обработке
WO1981002127A1 (fr) * 1980-01-22 1981-08-06 Mitsubishi Electric Corp Dispositif d'usinage a decharge electrique pouvant detecter l'ecartement entre l'electrode et la piece a usiner
US4322595A (en) * 1980-07-29 1982-03-30 National Research Development Corporation Arc monitor for electrical discharge machining
SU998077A1 (ru) * 1981-02-25 1983-02-23 Уфимский авиационный институт им.С.Орджоникидзе Устройство дл регулировани межэлектродного зазора
CH648230A5 (fr) * 1982-06-23 1985-03-15 Charmilles Sa Ateliers Procede pour surveiller les conditions d'usinage au cours du decoupage par decharges electriques erosives.
DE3327470A1 (de) * 1982-08-02 1984-02-16 Mitsubishi Denki K.K., Tokyo Elektrische entladungs-schneidvorrichtung mit drahtelektrode
JPS6274531A (ja) * 1985-09-27 1987-04-06 Naotake Mori ワイヤカツト放電加工におけるワイヤ電極断線予知方法

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Publication number Publication date
KR880000183A (ko) 1988-03-24
DE3718624A1 (de) 1987-12-17
US4798929A (en) 1989-01-17
KR920006506B1 (ko) 1992-08-07

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