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Verfahren zur Abschaltung der Arbeitsspannung an
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Funkenerosionsmaschinen beim Vorliegen erosionsunwirksamer Impulse
und Funkenerosionsmaschine mit einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sperren der Arbeitsimpulsspannung
am Arbeitsspalt von Funkenerosionsmaschinen beim Vorliegen erosionsunwirksamer Impulse
am Arbeitsspalt mittels eines von der Arbeitsimpulsspannung beaufschlagten Fehlerdetektors
zur Erkennung erosionsunwirksamer Impulse, dessen Ausgangssignal die Impulsspannung
für den Arbeitsspalt sperrt, bei dem die einen Rand des Arbeitsspalt bildende Bearbeitungselektrode
der Funkenrosionsmaschine gegen das zu bearbeitende Werkstück mittels eines Motors
verstellbar gelagert ist und der Motor Bestandteil eines den Abstand zwischen der
Bearbeitungselektrode und dem Werkstück regelnden Regelkreises ist, dessen die Regelabweichung
bildendes Differenzsignal aus der Arbeitsimpulsspannung und einer Vergleichsspannung
gebildet ist und eine Funkenerosionsmaschine mit einer Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
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An Funkenerosionsmaschinen ist es allgemein üblich, an den Arbeitsspalt
einen Detektor anzuschließen, der von der Spaltspannung beaufschlagt ist und erosionsunwirksame
Impulse indiziert. Es kann sich dabei um sogenannte Kurzschlußimpulse, die sich
durch das Unterschreiten eines bestimmten Spannungspegels kennzeichnen,oder um Impulse
handeln, deren Spannungsniveau das Niveau der normalen Brennspannung unterschreitet.
Auch Leerlaufimpulse, die eine Nichtzündung des Impuls es am Arbeitsspalt anzeigen,
werden indiziert. In jedem Fall wird die Arbeitsspaltspannung, die einem Impulsegenerator
entnehmbar ist, über entsprechende, von dem Ausgangssignal des Detektors gesteuerte
Schaltmittel augenblicklich nterdrückt. Die Arbeitsimpulse werden abgeschaltet,
wodurch im Regelkreis des Abstandsreglers eine zu geringe Arbeitsspaltweite simmuliert
und über das zugehörige Signal der Regelabweichung der Arbeitsspalt motorisch durch
Verstellen der Bearbeitungselektrode aufgeweitet und die Arbeitsspaltspülung verbessert
wird. Hat der Arbeitsspalt eine gewisse (gegebenenfalls einstellbare) Aufweitung
erfahren, wird die Arbeitsimpulsspannung dem Arbeitsspalt erneut zugeführt und die
Spaltweitenregelung setzt erneut ein. Die Bearbeitungselektrode'wird wieder in ihre
ursprüngliche Position vorgefahren, wodurch gegebenenfalls erneut ein Kurzschlußimpuls
oder ein anderweitig erosionsunwirksamer Impuls am Arbeitsspalt entsteht. Dieses
ist z.B. dann der Fall, wenn durch die verbesserte Spülung des Arbeitsspaltes ein
vorliegender Kurzschluß nicht behoben worden war. Das Resultat ist ein Pendeln der
Stellung der Bearbeitungselektrode am Arbeitsspalt und ein sich wiederholendes Ein-
und Ausschalten der Arbeitsimpulse.
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Diese Wirkungsweise, die sich aus der relativ großen Zeitkonstante,
die in dem Kreis der Spaltweitenregelung gelegen ist, ergibt, führt beim Auftreten
erosionsunwirksamer Impulse zu einer Unterbrechung des Arbeitsvorganges an der Funkenerosionsmaschine.
Die Bearbeitungszeiten können erheblich heraufgesetzt und die Wirtschaftlichkeit
des Be-
arbeitungsvorgangs gemindert werden. Eine Verringerung der
Zeitkonstante im Regelkreis der Bearbeitungselektrode führt schnell zu einer instabilen
Arbeitsweise des im allgemeinen integral bzw. proportional-integral wirkenden Regelkreises.
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Die Erfindung befaßt sich deshalb mit einem Verfahren der eingangs
näher bezeichneten Art und bezweckt eine Verbesserung der Arbeitsweise der Funkenerosionsmaschine
beim Auftreten erosionsunwirksamer Impulse am Arbeitsspalt durch Verkürzung der
oben erwähnten Pendelungen des Vorschubs der Bearbeitungselektrode und damit durch
Verbesserung bzw. Verkürzung der Bearbeitungszeiten.
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Erfindungsgemäß wird dazu ein Verfahren der eingangs näher bezeichneten
Art vorgeschlagen, das sich durch die im anliegenden Anspruch 1 angegebenen Merkmale
kennzeichnet.
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Die Länge des Zeitintervalls entspricht etwa der Periode der Arbeitsimpulsperiode
oder einem mehrfachen dieser Periode.
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Die Zuführung des Hilfsimpulses bzw. weiterer Hilfsimpulse erfolgt
zweckmäßig und in Ausgestaltung der Erfindung im Takt der normalen Arbeitsimpulsfolge.
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Das Verfahren nach der Erfindung wird dabei bevorzugt derart getroffen,
daß der Generator zur Erzeugung der Arbeitsimpulse auch zur Erzeugung des Hilfsimpulses
bzw. der Hilfsimpulse benutzt wird.
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Das Verfahren kann jedoch auch derart getroffen sein, daß zur Erzeugung
der Hilfsimpulse bzw. des Hilfsimpulses ein gesonderter Hilfsimpuls-Generator vorgesehen
wird.
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Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß nach
der Abschaltung der Arbeitsimpulse am Arbeitsspalt im Kurzschlußfall bzw. im Fall
des Auftretens
erosionsunwirksamer Impulse (es kann sich auch um
quasistationär brennende Impulse handeln) und beim Einsetzen der Aufweitung des
Arbeitsspaltes durch motorische Verstellung der Bearbeitungselektrode infolge des
den Arbeitsimpulsen nachgeschickten 'Ausräumimpulses" die die Fehlimpulse am Arbeitsspalt
verursachende Verschmutzung durch "Ausbrennen" mittels des Ausräumimpulses reduziert
bzw. beseitigt wird. Bei der sofort wieder einsetzenden Verengung des Arbeitsspaltes
ist dieser schneller "sauber" und die Anzahl der erneuten Abschaltungen der Arbeitsimpulsspannung
wird vermindert. Wie die Erfahrung gezeigt hat, läßt sich durch die vorgeschlagene
Maßnahme die für die Durchführung eines Arbeitsvorganges erforderliche Bearbeitungszeit
erheblich reduzieren.
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Das Verfahren nach der Erfindung wird bevorzugt derart benutzt, daß
ein Teil des normalen Arbeitsimpulses, der dem Impulsgenerator entnehmbar ist, dem
Arbeitsspalt nach der Abschaltung der Impulsspannung noch zugeführt wird.
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Die Arbeitsweise kann auch derart getroffen werden, daß der Impuls
mit seiner gesamten Leistung, d.h. mit seiner gesamten Impulslänge, dem Arbeitsspalt
zugeführt wird.
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Auch ist es möglich, dem Arbeitsspalt noch zwei, drei, vier und mehr
Impulse zuzuführen.
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Eine Funkenerosionsmaschine, die mit einem Impulsgenerator zur Erzeugung
der Arbeitsimpulse und einer mittels eines Stellmotors gegen das zu bearbeitende
Werkstück verstellbaren Bearbeitungselektrode, deren Stellmotor Bestandteil eines
mit der Arbeitsimpulsspannung beaufschlagten Abstandsregelkreises ist, und einem
Fehlerdetektor zur Erkennung erosionsunwirksamer Impulse und zur Abschaltung der
Arbeitsimpulsspannung am Arbeitsspalt ausgerüstet ist, zeichnet sich erfindungsgemäß
zur Lösung der eingangs erwähnten Aufgabenstellung dadurch aus, daß eine an einen
Impulsgenerator angeschlossene Vorrichtung zur verzögerten Zuführung mindestens
eines Teilimpulses zum Arbeitsspalt nach Sperrung der Arbeitsimpulse vorgesehen
ist.
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Die Anordnung ist dabei bevorzugt derart getroffen, daß die Weiterleitung
der einem Generator über eine Torschaltung entnehmbaren und an den Arbeitsspalt
führbaren Impulse beim Auftreten eines Fehlersignals am Ausgang des Fehlerdetektors
über einen im Takte der Generatorimpulse rücksetzbaren Fehlersignalspeicher augenblicklich
unterbrochen wird. Ein verzögerter Fehlerimpuls schließt das geöffnete Tor erneut,
so daß lediglich innerhalb der Verzögerungszeit dem Arbeitsspalt Arbeitsimpulse
oder ein Teil eines Arbeitsimpulses zuführbar sind.
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Die anliegende Zeichnung dient zur Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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In der Zeichnung bezeichnen 1 ein auf einem (nicht dargestellten)
Maschinenständer angeordnetes, mit einer dielektrischen Flüssigkeit, z.B. Petroleum,
gefülltes Gefäß, in dem ein zu bearbeitendes metallenes Werkstück 2 mittels (nicht
dargestellter) Lagerung- und Einspannmittel eingespannt und über eine elektrische
Verbindungsleitung 3 mit einem Pol einer (nicht dargestellten) Gleichstromquelle
verbunden ist. Der andere Pol der Gleichstromquelle ist über eine Zuleitung 4 mit
einer gegen das Werkstück 2 mittels eines Stellmotors 5 verstellbaren Bearbeitungselektrode
6 verbunden. Die Oberfläche der Bearbeitungselektrode 6 und das Werkstück 2 schließen
den mit dem flüssigen Dielektrikum gefüllten Arbeitsspalt 7 der Maschine ein.
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Parallel zum Arbeitsspalt 7 ist an die Verbindungsleitung 4 eine elektronische
Leistungsstufe 8 angeschlossen, die den Arbeitsspalt 7 periodisch und im Takte einer
Steuerspannung kurzschließt. Die Steuerspannung ist einem Impulsgenerator 9 entnehmbar,
der eine z.B. rechteckförmige Impulsspannung einstellbarer Frequenz von z.B. f=1.
.120 kHz erzeugt. Die zugehörige Spannung gelangt über ein schaltbares Tor 1o zur
Leistungsstufe 8.
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Mit 11 ist eine an dcn Arbeitsspalt 7 angschlosscne ?4eßleitung bezeichnet,
die die am Arbeitsspalt anliegende Impulsspannung einer Vergleichervorrichtung 12
zuführt.
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Der Vorrichtung 12 ist gleichzeitig aus einer Vergleichsspannungsquelle
13 eine impulsförmige Vergleichsspannung zugeführt, die synchron zur Arbeitsspaltspannung
erzeugt wird und in der Vorrichtung 12 mit der Spannung der Leitung 11 einem Differenzbildner
zugeführt ist. Die resultierende Differenzspannung wird über die Leitung 14 als
Maß für die Abweichung der Weite des Arbeitsspaltes 7, die durch die Sollwertspannung
der Vorrichtung 13 vorgegeben wird, einem Leistungsverstärker 15 zugeführt, dessen
Ausgangssignal den Motor 5 nach Drehzahl und Drehrichtung steuert. Die Weite des
Arbeitsspaltes 7 wird so im normalen Betriebsfall im wesentlichen auf eine konstante
Weite geregelt, die mit einer beträchtlichen Zeitkonstante im Störungsfall, d.h.
bei Veränderungen des Signals der Leitung 11, entsprechend vergrößert oder verkleinert
wird.
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Mit 20 ist ein an den Arbeitsspalt 7 angeschlossener und mit der Arbeitsimpulsspannung
über die Meßleitung 11 beaufschlagter Komperator bezeichnet. Dem Komperator ist
über einen zweiten Eingang eine einstellbare und einer Vergleichsspannungsquelle
21 entnehmbare Gleichspannung zugeführt. Die Vergleichsspannung der Quelle 21 ist
so gewählt, daß sie etwa gleich der Brennspannung der am Arbeitsspalt 7 wirksamen
Arbeitsimpulse ist oder geringfügig darunterliegt. Unterschreitet die Spannung der
Meßleitung 11 bzw. die Arbeitsimpulsspannung am Arbeitsspalt7 die Vergleichsspannung
der Spannungsquelle 21, so schaltet der Komperator 20 auf seine Ausgangsleitung
22 sprunghaft ein normiertes Einheitssignal, das als Fehlersignal einen erosionsunwirksamen
Impuls am Arbeitsspalt 7 anzeigt. Das impulsförmige Signal der Leitung 22 wird einem
Eingang eines logischen Gatters 23 zugeführt, dessen zweiter Eingang über die Leitung
24 mit der Impulsspannung des Generators 9 beaufschlagt ist. Die Vorrichtung, die
nach Art eines logischen Und-Gatters arbeitet, erzeugt
beim Vorliegen
sleFchartiG-r Signete an ihrem Eingang auf ihrs Ausgangsleitung 25 ein Fehlersignal,
das über die Leitung 26 einem als Flip-Flop-Schaltung ausgebildeten Speicher 27
zugeführt ist. Das gespeicherte Signal der Vorrichtung 27 schließt über die Schaltleitung
28 das Tor lo und sperrt die Weiterleitung der Impulse des Generators 9 zum Arbeitsspalt
7.
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Die Speichervorrichtung 27 ist gleichzeitig durch Impulse des Generators
9 über die Leitung 24 periodisch rücksetzbar, so daß die Sperrung des Tors 1o im
gleichen Takt wieder behoben wird.
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Das Fehlersignal der Leitung 25 wird gleichzeitig mit einstellbarer
Verzögerung über eine Verzögerungsvorrichtung 40 und der Signalleitung 41 der Speichervorrichtung
27 zugeführt, wo er diese Vorrichtung in die zur Sperrung des Tores lo erforderliche
Speicherstellung setzt. Die Verzögerung der Vorrichtung 40 beträgt Bruchteile der
Periode der Frequenz des Generators 9.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Im normalen Betriebsfall,
daß heißt dann, wenn der Fehlerdetektor 20 keinen erosionsunwirksamen Impuls indiziert,
führt die Leitung 22 kein Fehlersignal und die Speichervorrichtung 27 befindet sich
in einer Speicherstellung, in der das Tor 1o geöffnet ist. Die Ausgangsimpulse des
Generators 9 gelangen zur Leistungsstufe 8, die eine entsprechende Impulsspannung
an den Arbeitsspalt 7 schaltet. Die Vorschubregelung der Bearbeitungselektrode 6
verläuft in normaler Weise.
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Indiziert der Fehlerdetektor 20 am Arbeitsspalt 7 z.B.
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einen Kurzschlußimpuls, der ein Absinken der Brennspannung dieses
Impulses unter die durch die Vergleichsspannung der Quelle 21 vorgegebene Schwelle
zur Folge hat, so wird auf die Leitung 22 ein entsprechendes Fehlersig nal geschaltet,
das über das Fehlersignal der Leitung 25 die Speichervorrichtung 27 in ihre "Fehler"-Stellung
schaltet.
Das Tor lo wira entsprechend geschlossen und die dem Arbeitsspalt 7 zugeführte Spannung
wird gesperrt.
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Der zum Motor 5 gehörige Regelkreis steuert die Bearbeitungselektrode
6 in die den Arbeitsspalt 7 erweiternde Richtung.
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Die Durchspülung des Arbeitsspaltes 7 wird dadurch - und gegebenenfalls
durch zusätzliche Spülvorrichtungen - vergrößert.
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Der nächstfolgende Generator impuls öffnet über die Leitung 24 und
die Speichervorrichtung 27 das Tor 1o mit großer Geschwindigkeit, so daß der Öffnungsimpuls
gleichzeitig in das Tor 1o gelangt, weitergeleitet und als "Ausräumimpuls" der Schaltstufe
8 und damit dem Arbeitsspalt 7 zugeführt wird. Die Anordnung ist jedoch derart getroffen,
daß über die Verzögerungsvorrichtung 40 die Speichervorrichtung 27 erneut im Sinne
der Schließung des Tors 1o betätigt und damit der das Tor 1o vom Ausgang des Generators
9 durcheilende Impuls augenblicklich unterbrochen wird. Es gelangt demzufolge lediglich
ein Teil des Impulses an den Arbeitsspalt. Die Schaltgeschwindigkeiten der Speichervorrichtung
27 und die Verzögerung der Verzögerungsvorrichtung 40 sind entsprechend gewählt.
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Infolge des beschriebenen Vorganges wird dem Arbeitsspalt 7 nach jeder
Sperrung der Arbeitsimpulsspannung noch ein Impuls zugeführt, der am Arbeitsspalt
7 Verschmutzungen elektrisch ausräumt und damit Schwingungen der Belegung der Arbeitselektrode
6 am Arbeitsspalt reduziert.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Anordnung z.B. durch Untersetzung
der Frequenz der Rücksetzimpulsfolge am Speicher 27 derart zu treffen, daß über
das Tor 1o ein ganzer oder mehrere Impulse nach der Kurzschlußabschaltung geführt
werden. Die Verzögerungszeit an der Vorrichtung 40 muß entsprechend gewählt sein.
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4 Ansprüche 1 Zeichnung