Verbesserung der Prozeßführungssysteme für funkenerosive Senkanlagen unter Einbeziehung von Fuzzy-Technologien

von Michael Paul Witzak

Hamburg 11.1997
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Inhaltsverzeichnis

I.EINLEITUNG1
II.STAND DER TECHNIK3
2.1. Aufbau und Funktion einer funkenerosiven (FE) Senkanlage 3
2.2.Automatisierungsstruktur funkenerosiver Senkanlagen6
2.3.Fertigungswirtschaftliche Gesichtspunkte der FE-Bearbeitung 8
2.3.1.FE-Bearbeitung innerhalb der Prozeßkette9
2.3.2.Kostenfaktoren und Einsparpotentiale in der Senkerosion12
2.3.3. Konkurrierende Bearbeitungsverfahren14
III.ZIELSETZUNG UND VORGEHENSWEISE15
IV.FUNKENEROSIVER ABTRAGSPROZESS17
4.1. Physikalische Einordnung des funkenerosiven (FE)-Abtragens17
4.1.1.Elektrische (Einzel-) Entladung in Gasen17
4.1.1.1Bildung von Ladungsträgern im Gasraum18
4.1.1.2Vorkommende Entladungsformen für Gase19
4.1.2.Besonderheiten der funkenerosiv genutzten Entladungen21
4.1.2.1Energietragende Größen des FE-Abtragens22
4.1.2.2Dielektrikum in der Funkenerosion23
4.1.3.Entladephasen und Werkstoffabtrag27
4.2. Funkenerosives Energieübertragungssystem31
4.2.1. Energieverteilung in den Entladephasen33
4.2.2.Energieverteilung im Arbeitsspalt33
4.3.Steuerung und Regelung des funkenerosiven Abtragssystems35
4.3.1.Funkenerosives Übertragungssystem35
V. GRUNDLAGEN DER ENERGIEÜBERTRAGUNG UND FOLGERUNGEN41
5.1.Energiequellen für die Senkerosion41
5.2. Wirkungsanalyse der pulsförmigen Energiegrößen im Entladekreis 46
5.2.1.Wirkung der impulsförmigen Energiegrößen im Funkenspalt46
5.2.2.Leitungsgebundene Energieübertragung49
5.2.3.Schwingkreismodell52
5.3. Prozeßentartungen infolge fehlerhafter Energieübertragung56
5.3.1.Ursache und Wirkung von Prozeßentartungen56
5.3.2.Methoden zur Erkennung und Vermeidung von Prozeßentartungen61
VI.KONZEPTION DER HIERARCHISCHEN PROZEßFÜHRUNG65
6.1.Anforderungen an die FE-Prozeßführung65
6.1.1.Technische Spezifikation des Prozeßführungssystems65
6.1.2.Steuerungs- und regelungstechnischer Systementwurf67
6.2.Zeitliche Analyse und Entwurf des Prozeßführungssystems70
6.3.Neue regelungstechnische Konzepte: Fuzzy Logic - Fuzzy Control73
6.3.1.Grundlagen der Fuzzy-Mengen/Logik Theorie74
6.3.2.Integration der Fuzzy-Technologie in die FE-Prozeßführung77
VII.UMSETZUNG DER HIERARCHISCHEN PROZEßFÜHRUNG85
7.1.Prozeßstabilisierung85
7.1.1.Lichtbogen-, und Kurzschlußbehandlung85
7.1.2.Spaltweitenregelung89
7.1.3.Bewegungsspülung als Micro-Oszillations-Spülung96
7.1.4.Wirkungsanalyse der kombinierten Prozeßstabilisierung99
7.1.4.1Einzelwirkungen der Elemente der Prozeßstabilisierung101
7.1.4.2Betrachtung der überlagerten Wirkungen103
7.2.Prozeßoptimierung 104
7.2.1.Kriterien und Parameter der Optimierungsaufgabe104
7.2.2.Die Architektur der Prozeßoptimierung107
7.2.2.1Eingangsgrößen der Prozeßoptimierung108
7.2.2.2Datenverdichtung110
7.2.2.3Zeitliche Steuerung der Optimierung110
7.2.2.4Fuzzy-Parameter Klassifikation112
7.2.2.5Gedächtnisbasierte prozeßangepaßte Einstellstrategie117
7.2.2.6Ausgangsgrößen der Prozeßoptimierung119
7.2.3.Fuzzy-Adaption des Spaltweitenreglers120
7.3.Technische Beschreibung der Realisierung122
7.3.1.Prozeßrechnerarchitektur und Kommunikationsstrukturen122
7.3.2.Programmarchitektur und Multi-Tasking Organisation128
7.3.3.Antriebssteuerung für die Spaltweitenregelung131
7.3.4.Spaltsensorik zur Lichtbogendetektion133
VIII.DIE ENTWICKELTEN VERFAHREN IN DER ANWENDUNG135
8.1.Definition der Spezialbearbeitungsaufgabe135
8.2.Spezialerodieraufgabe mit Variation der grundlegenden Einstellparameter136
8.3.Standarderodieraufgabe mit automatischer Prozeßoptimierung141
IX.ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK149
X.SCHRIFTTUM153
.FORMELZEICHEN.