DE112008003599B4

DE112008003599B4 - Entladungsgerät

Info

Publication number: DE112008003599B4
Application number: DE200811003599
Authority: DE
Inventors: Takashi Hashimoto; Koichiro Hattori; Takashi Yuzawa; Yoshikazu Ukai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2028-02-01
Also published as: JP5220036B2; CN101932402B; CN101932402A; WO2009096027A1; US20100294743A1; DE112008003599A5; JPWO2009096027A1; DE112008003599T5

Abstract

Entladungsgerät (1), das eine Bearbeitung mit elektrischer Entladung ausführt in einem Spalt zwischen einer Bearbeitungselektrode (12) und einem Werkstück (11) durch Anlegen eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses, ausgegeben durch abwechselndes Schalten von Polaritäten von einer zwischen der Bearbeitungselektrode und dem Werkstück angelegten Spannung und eines elektrischen Hauptentladungsimpulses, ausgegeben nach einem Induzieren einer elektrischen Entladung durch den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls, wobei, wenn ein Bearbeiten ausgeführt wird durch Bereitstellen von Pausenzeiten (S1, S2) nach einem Anwenden der elektrischen Hauptentladungsimpulse, eine erste Pausenzeit (S1), bereitgestellt nach einem Anlegen eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses (A) mit einer positiven Polarität, ausgegeben durch Setzen des Werkstücks (11) als positive Elektrode und der Bearbeitungselektrode (12) als negative Elektrode, und eine zweite Pausenzeit (S2), bereitgestellt nach einem Anlegen eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses (B) mit umgekehrter Polarität, ausgegeben durch Setzen des Werkstücks (11) als negative Elektrode und der Bearbeitungselektrode (12) als positive Elektrode, voneinander unterschiedlich eingestellt werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Entladungsgerät, das ein Werkstück durch elektrische Entladung bzw. Funkenerosion bearbeitet, und insbesondere ein Elektrische-Entladungsgerät, das eine Bearbeitung ausführt durch Kombinieren von zwei Arten von elektrischen Entladungsimpulsen enthaltend einen elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls und einen Elektrische-Haupt-Entladungsimpuls, die alternierend angelegt werden.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Ein Entladungsgerät ist ein Gerät, das ein Werkstück bearbeitet durch Erzeugen einer Bogenentladung durch Anlegen einer Spannung zwischen einer Bearbeitungselektrode und dem Werkstück. Als Elektrische-Entladungsgerät gibt es ein Elektrische-Draht-Entladungsgerät, das ein Werkstück bearbeitet unter Verwendung einer Bogenentladung, die erzeugt wird in einer Lücke/Spalt zwischen einer Drahtelektrode und dem Werkstück in einer Bearbeitungsflüssigkeit durch Verwenden eines dünnen Metalldrahts für die Bearbeitungselektrode.
In dem Entladungsgerät wird ein Bearbeitungsimpuls angelegt an einen Spalt zwischen einer Elektrode und einem Werkstück (hier im Folgenden wird der Spalt auch bezeichnet als ”Interelektrode”) zum Erzeugen einer Bogenentladung bzw. Lichtbogenentladung. Dieser Bearbeitungsimpuls ist manchmal konfiguriert durch einen elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls zum Induzieren und Detektieren einer elektrischen Entladung, die erzeugt wird durch eine Schaltungskonfiguration mit hoher Impedanz, und einen Elektrische-Haupt-Entladungsimpuls, der Hauptsächlich angelegt wird zum Bearbeiten des Werkstücks, nachdem die erzeugte elektrische Entladung detektiert wird. Der Elektrische-Haupt-Entladungsimpuls wird erzeugt durch eine Schaltungskonfiguration mit einer niedrigen Impedanz. Beispielsweise offenbart Patentdokument 1 eine herkömmliche Technik eines Ausführens einer elektrischen Entladungsbearbeitung durch Kombinieren eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses und eines elektrischen Hauptentladungsimpulses.
Patentdokument 1 beschreibt ein Elektrische-Drahtentladungsgerät, das in einer Schaltung bereitgestellt wird mit einer ersten Gleichstrom-Energiequelle als Elektrische-Hauptentladungs-Energiequelle zum Anlegen eines elektrischen Hauptentladungsimpulses, und zweite und dritte Gleichstrom-Energiequellen als elektrische Vorbereitungsentladungs-Energiequellen zum Anlegen eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses: eine Elektrische-Hauptentladungsschaltung mit einer ersten Schaltung und eine erste Gleichstrom-Energiequelle, die in Reihe verbunden ist, und eine positive Elektrodenseite der ersten Gleichstrom-Energiequelle aufweist, die mit einem Werkstück verbunden ist, und eine negative Elektrodenseite aufweist, die mit einer Elektrode verbunden ist; eine Elektrische-Vorbereitungsentladungsschaltung einer negativen Polarität mit einem zweiten Schalter und einer zweiten Gleichstrom-Energiequelle, die in Reihe verbunden ist, und eine positive Elektrodenseite der zweiten Gleichstrom-Energiequelle aufweist, die mit einer Elektrode verbunden ist, und eine negative Elektrodenseite aufweist, die mit dem Werkstück verbunden ist; und eine Elektrische-Vorbereitungsentladungsschaltung einer positiven Polarität mit einem dritten Schalter, und eine dritte Gleichstrom-Energiequelle, die in Reihe verbunden ist, und eine positive Elektrodenseite der dritten Gleichstrom-Energiequelle aufweist, die mit dem Werkstück verbunden ist, und eine negative Elektrodenseite aufweist, die mit der Elektrode verbunden ist. Die Elektrische-Vorbereitungsentladungsschaltungen der positiven Polarität und der negativen Polarität werden alternierend geschlossen, und ein elektrischer Hauptentladungsstrom der Elektrische-Hauptentladungsschaltung wird überlagert mit einem elektrischen Entladungsstrom einer positiven Polarität, der zwischen Elektroden fließt, durch Anschalten der ersten Schaltung in beiden Fällen.
In diesem herkömmlichen Elektrische-Entladungsgerät wird ein elektrischer Vorbereitungsentladungsimpuls erzeugt durch abwechselndes Verwenden der zweiten Gleichstrom-Energiequelle und der dritten Gleichstrom-Energiequelle, wodurch ein gegenseitiges Ersetzen von Polaritäten, die angewandt werden auf die Drahtelektrode, und das Werkstück ausgeführt wird. Dies weist den Effekt eines Verhinderns einer elektrischen Korrosion zur Zeit eines Verwendens von Wasser als eine Bearbeitungsflüssigkeit auf. Dies bedeutet, dass zu der Zeit eines Ausführens einer Bearbeitung in einem Gleichstrom, wenn ein durchschnittlicher Wert einer Interelektrodenspannung nicht Null ist, und eine Polarität aufweist, ein elektrischer Feldstrom über die Bearbeitungsflüssigkeit fließt, und eine Oberfläche eines Werkstücks weich macht. Jedoch kann durch abwechselndes Verwenden der zweiten Gleichstrom-Energiequelle und der dritten Gleichstrom-Energiequelle ein Absolutwert einer durchschnittlichen Spannung zwischen Elektroden nahe Null gesetzt werden, wodurch es verhindert wird, dass die Oberfläche des Werkstücks beschädigt wird. Indessen ist von einer Bogenentladung bekannt, dass sie unterschiedliche Bearbeitungscharakteristika zwischen einer Kathode und einer Anode aufweist. Dies bedeutet, dass Bearbeitungscharakteristika unterschiedlich sind abhängig davon, ob ein Werkstück als Kathode oder ein Werkstück als eine Anode bearbeitet wird. Deshalb wird ein elektrischer Hauptentladungsimpuls, der sehr beiträgt zur Bearbeitung, erzeugt auf Grundlage einer ”positiven Polarität” unter Verwendung eines Werkstücks als positive Elektrode, und einer Drahtelektrode als negative Elektrode. In den folgenden Beschreibungen wird eine Polarität, wenn ein Werkstück eine positive Elektrode darstellt, und eine Elektrode eine negative Elektrode darstellt, ”positive Polarität” genannt, und eine Polarität wird, wenn ein Werkstück eine negative Elektrode darstellt, und eine Elektrode eine positive Elektrode darstellt, ”umgekehrte Polarität (oder negative Polarität)” genannt.
In Patentdokument 1 fließt, wenn der zweite Schalter angeschaltet ist, ein Strom zu der Elektrische-Vorbereitungsentladungsschaltung einer negativen Polarität, und ein elektrischer Vorbereitungsentladungsimpuls oder ladungsinduzierender Impuls wird angelegt an einen Spalt zwischen den Elektroden. Als Nächstes fließt, wenn der zweite Schalter ausgeschaltet ist, und der erste Schalter angeschaltet ist, zu einer Zeit, wenn eine elektrische Entladung detektiert wird, ein Strom zu der Elektrische-Hauptentladungsschaltung, und ein elektrischer Hauptentladungsimpuls wird angelegt in einem Spalt zwischen Elektroden. Eine Pulsbreite des elektrischen Hauptentladungsimpulses wird als Periode t2 hier angenommen. Eine Pausenzeit wird dann bereitgestellt, während der ein Strom, der basierend auf einer schwebenden Induktanz fließt, neu erzeugt wird, und ein Strom ist zwischen den Elektroden zur gleichen Zeit unten, wenn der elektrische Hauptentladungsimpuls gestoppt ist. Danach fließt, wenn der dritte Schalter angeschaltet wird, ein Strom in die Elektrische-Vorbereitungsentladungsschaltung einer positiven Polarität, und ein elektrischer Vorbereitungsentladungsimpuls einer Polarität, die unterschiedlich ist von einer vorherigen Polarität, wird angelegt an einen Spalt zwischen den Elektroden. Wenn der dritte Schalter ausgeschaltet ist zu der Zeit, wenn eine elektrische Entladung detektiert wird, und auch wenn der erste Schalter in der An-Stellung aufrechterhalten wird, während der Periode t2, wird ein elektrischer Hauptentladungsimpuls angelegt in einem Spalt zwischen Elektroden. Dieser Betrieb wird wiederholt, bis die Bearbeitung endet.
Eine Bearbeitung wird im Allgemeinen ausgeführt durch sequentielles Verringern von Energie, hauptsächlich in der Reihenfolge einer Grobbearbeitung, einer Zwischenfeinbearbeitung, einer Feinbearbeitung und einer Superfeinbearbeitung. Dies bedeutet, dass die Pulsbreite t2 eines elektrischen Hauptentladungsimpulses die größte ist zu der Zeit eines groben Prozesses bzw. einer Grobbearbeitung, und nachfolgend kleiner wird in der Reihenfolge einer Zwischenfeinbearbeitung und einer Feinbearbeitung. Alternativ kann in einer Feinbearbeitung und einer Super-Feinbearbeitung eine Bearbeitung manchmal ausgeführt werden unter Verwendung von nur eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses ohne Anlegen eines elektrischen Hauptentladungsimpulses.
Patentdokument 1: Japanisches Patent mit der Nummer 3436019
Dokument US 6,169,261 B1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung einer elektrischen Entladung in alternierender Richtung auf einem Werkstück zum linearen Schneiden des Werkstücks. Die Vorrichtung beinhaltet eine negative Zündspannungsquelle, eine positive Zündspannungsquelle, eine Entladungsspannungsquelle und einen Pulsgenerator.
Dokument JP 2004-050298 A offenbart ein Verfahren aufweisend Schritte des Bearbeitens eines Werkstücks durch einen Entladungsbearbeitungsprozess. Dieses Dokument offenbart Auslösen einer Vorbereitungsentladung durch Anwenden einer Detektionspulsspannung zwischen dem Werkstück und einer Elektrode, Detektieren der Vorbereitungsentladung, Auslösen einer Hauptentladung die im Wesentlichen zur Bearbeitung beiträgt durch Anwenden einer Hauptentladungspulsspannung.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DAS DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEM
In Patentdokument 1 wird unabhängig von der Polarität zu einer Anlegezeit des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses ein elektrischer Hauptentladungsimpuls, der nach einem elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls, angelegt wird, während der Periode t2 aufrechterhalten, wenn der Impuls die gleiche Impulsbreite hat. Da jedoch elektrische Entladungscharakteristika zwischen einer Kathode und einer Anode unterschiedlich sind, kann eine elektrische Entladung zu einer Anlegezeit eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses auch erachtet werden in einem anderen elektrischen Entladungsmodus zu sein. Beispielsweise hat, wenn ein Werkstück als Kathode arbeitet, die elektrische Entladung einen kleinen Ausbreitungsdurchmesser mit einer hohen Stromdichte mit einem Kathodenpunkt, und wenn das Werkstück als Anode arbeitet, hat die elektrische Entladung eine Form eines großen Durchmessers mit einer geringen Stromdichte. Obwohl der elektrische Hauptentladungsimpuls nach einem Anlegen des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses standardisiert ist, kann deshalb bei einer positiven Polaritätsbearbeitung in einer Anfangsperiode des elektrischen Hauptentladungsimpulses, wenn der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls angelegt wird, der elektrische Hauptentladungsimpuls erachtet werden, eine elektrische Entladungscharakteristik zu schieben. Insbesondere wird, wenn ein elektrischer Entladungsstrom eines elektrischen Hauptentladungsimpulses in einer Feinbearbeitung und ähnlichem kleiner wird, der Unterschied zwischen einem elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls und einem Bearbeitungsstrom (Bearbeitungsenergie) auch kleiner. Deshalb kann aufgrund des Unterschieds ein Einfluss eines elektrischen Entladungszustands zu einer Elektrische-Vorbereitungsentladungszeit als signifikant zu bleiben erachtet werden. Auf diese Art und Weise, wenn der Unterschied der elektrischen Entladungscharakteristika zu der Elektrische-Vorbereitungsentladungszeit die Anlegezeit des elektrischen Hauptentladungsimpulses beeinflusst, macht es ein Anlegen eines herkömmlichen Bearbeitungsverfahrens unmöglich, eine optimale Bearbeitung auszuführen.
Nicht nur eine Bogenentladungscharakteristik ändert sich abhängig von einer Polarität, die an eine Elektrode angelegt wird, aber auch eine elektrische Entladungsstartspannung ändert sich abhängig von einem Material der Elektrode. Dies bedeutet, dass, wenn Materialien der Elektroden unterschiedlich sind, elektrische Entladungsstartspannungen auch als unterschiedlich betrachtet werden können. Der Unterschied von elektrischen Entladungsstartspannungen resultiert in einem Unterschied zwischen Zeiten, bis eine elektrische Entladung gestartet wird. Obwohl eine Interelektrodenspannung ein wichtiger Index zum Verständnis eines Interelektrodenabstands ist, kann der Interelektrodenabstand nicht mit hoher Präzision aufrechterhalten werden, wenn ein Unterschied in der Interelektrodenspannung abhängig von einem Material einer Elektrode auftritt. Deshalb führt dies zu einer Verschlechterung in einer Bearbeitungsqualität, wie zum Beispiel einer Drahttrennung oder einem Bearbeitungspräzisionsfehler.
Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich der obigen Probleme durchgeführt, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Elektrische-Entladungsgerät bereitzustellen, das in der Lage ist, einen optimalen Prozess oder optimale Bearbeitung auszuführen, wie zum Beispiel eine Bearbeitung einer hohen Qualität mit hoher Bearbeitungspräzision zu realisieren.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Das Problem wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche.
Beispielsweise wird ein Elektrische-Entladungsgerät bereitgestellt, das eine elektrische Entladungsbearbeitung ausführt durch Anlegen in einem Spalt zwischen einer Bearbeitungselektrode und einem Werkstück eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses, der ausgegeben wird durch abwechselndes Umschalten von Polaritäten und eines elektrischen Hauptentladungsimpulses, der ausgegeben wird nach einem Detektieren einer elektrischen Entladung durch den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls; wobei das Elektrische-Entladungsgerät elektrische Hauptentladungsimpulse ausgibt durch Setzen voneinander unterschiedlicher Stromwellenformen auf einen elektrischen Hauptentladungsimpuls, der angewandt wird nach einem elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls in einer positiven Polarität, ausgegeben durch Setzen des Werkstücks als positive Elektrode und der Bearbeitungselektrode als negative Elektrode, und auf einen elektrischen Hauptentladungsimpuls, der angelegt wird nach einem elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls in einer umgekehrten Polarität, ausgegeben durch Setzen des Werkstücks als negative Elektrode und der Bearbeitungselektrode als positive Elektrode.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einem Elektrische-Entladungsgerät, das eine Bearbeitung ausführt durch Kombinieren eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses und eines elektrischen Hauptentladungsimpulses, wobei die Polaritäten der Vorbereitungsentladungsimpulse abwechselnd umgeschaltet werden, eine optimale Bearbeitung entsprechend einer elektrischen Entladungscharakteristik ausgeführt werden, und eine Hochpräzisionsbearbeitung kann ausgeführt werden. Die optimale Bearbeitung kann ausgeführt werden durch Ändern einer Stromwellenform eines elektrischen Hauptentladungsimpulses, der angelegt wird nach der elektrischen Vorbereitungsentladung und gemäß Polaritäten der Elektrische-Vorbereitungsentladungsimpulse und durch Setzen von Stromwellenformen der elektrischen Hauptentladungsimpulse, so dass jede der Stromwellenformen unterschiedlich ist voneinander.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Konfiguration eines Elektrische-Entladungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Beispiel einer sich ändernden Signalwellenform, ausgegeben von einer Steuereinheit, und zeigt eine Zwischenelektrodenspannungs-Wellenform und eine Interelektrodenstrom-Wellenform in diesem Beispiel.
3 zeigt eine Tabelle eines Vergleichs zwischen Charakteristika einer Bearbeitung mit positiver Polarität und einer Bearbeitung mit umgekehrter Polarität.
4 zeigt ein Schaltungskonfigurationsdiagramm eines Elektrische-Drahtentladungsgeräts, das in Patentdokument 1 beschrieben wird.
5 zeigt eine sich ändernde bzw. schaltende Signalwellenform, die in Patentdokument 1 beschrieben wird.
Bezugszeichenliste

1: Elektrische-Entladungsgerät
3: Energiequelleneinheit-und-Elektrische-Entladungseinheit
4: Steuereinheit
7: erste Gleichstrom-Energiequelle
8: zweite Gleichstrom-Energiequelle
9: dritte Gleichstrom-Energiequelle
11: Werkstück
12: Bearbeitungselektrode
30: Bearbeitungsparameter
31: Operations-Identifikations-Bearbeitungseinheit
32: Controller einer oberen Ebene
101: Elektrode
102: Werkstück
103: erster Schalter
104: erste Gleichstrom-Energiequelle
105: elektrischer leitender Chip
106: Stoßspannungs-Absorptionsschaltung
107, 124, 125, 126: Diode
108: zweiter Schalter
109: zweite Gleichstrom-Energiequelle
110, 114, 122: Widerstand
112: Kondensator
113: Induktanz bzw. Spule
115: Steuerschaltung
116, 117, 123: Antriebsschaltung
120: dritter Schalter
121: dritte Gleichstrom-Energiequelle
127, 128: Signalleitung

BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Beispielhafte Ausführungsformen eines Elektrische-Entladungsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten im Einzelnen erklärt mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen. Die vorliegende Erfindung ist nicht begrenzt auf die Ausführungsformen.
Ausführungsformen
1 zeigt eine schematische Konfiguration eines Elektrische-Entladungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist ein funktionales Blockdiagramm, das im Zentrum eine Energiequelleneinheit aufweist. In 1 enthält ein Elektrische-Entladungsgerät 1 die Energiequelleneinheit, eine elektrische Entladungseinheit 3 und eine Steuereinheit 4.
Die Energiequelleneinheit-und-Elektrische-Entladungseinheit 3 enthält eine Energiequelleneinheit, und die Energiequelleneinheit enthält speziell eine Elektrische-Vorbereitungsentladungs-Energiequelle 5, auch genannt ”Teilenergiequelle”, und eine Elektrische-Entladungsenergiequelle 6 (auch genannt ”Hauptenergiequelle”. Die Elektrische-Vorbereitungsentladungs-Energiequelle 5 und die Elektrische-Hauptentladungs-Energiequelle 6 legen einen elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls und einen elektrischen Hauptentladungsimpuls, die später beschrieben werden, entsprechend zwischen Elektroden eines Werkstücks 11 und einer Elektrode 12 an als Bearbeitungselektrode. Diese Zeitgebungen werden durch die Steuereinheit 4 gesteuert.
Speziell enthält die Elektrische-Vorbereitungsentladungs-Energiequelle 5 eine erste Energiequelle 7 als Gleichstrom-Energiequelle, eine zweite Energiequelle 8 als Gleichstrom-Energiequelle, Schaltelemente SW1 und SW2 eines FET oder ähnliches, Dioden D1, D2, D3 und D4 und Strombegrenzungswiderstände R1 und R2.
Ein +(plus)-Anschluss der ersten Energiequelle 7 ist verbunden mit einer Anode der Diode D1 und ein –(minus)-Anschluss ist verbunden mit einem +-Anschluss der zweiten Energiequelle 8. Eine Kathode der Diode D1 ist verbunden mit einem Drain des Schaltelements Sw1, und ein Source des Schaltelements SW1 ist verbunden mit dem Strombegrenzungswiderstand R1. Ähnlich ist der Strombegrenzungswiderstand R2 verbunden mit einer Anode der Diode D2, und eine Kathode der Diode D2 ist verbunden mit einem Drain des Schaltelements SW2. Eine Source des Schaltelements SW2 ist verbunden mit –(minus)-Anschluss der zweiten Energiequelle 8. Der –(minus)-Anschluss der zweiten Energiequelle ist verbunden mit einer Anode der Diode D3, und eine Kathodenseite der Diode D3 ist verbunden mit dem Strombegrenzungswiderstand R1. Ähnlich ist der Strombegrenzungswiderstand R2 verbunden mit einer Anode der Diode D4, und eine Kathode der Diode D4 ist verbunden mit einem +-Anschluss der ersten Energiequelle 7.
Ein Verbindungspunkt, der einen –(minus)-Anschluss der ersten Energiequelle 7 und den +(plus)-Anschluss der zweiten Energiequelle verbindet, ist verbunden mit der Elektrode 12. Ein Endteil des Strombegrenzungswiderstands R1 an einer Seite, nicht verbunden mit dem Schaltelement SW1, ist verbunden mit dem Werkstück 11, und ein Endteil des Strombegrenzungswiderstands R2 an einer Seite, nicht verbunden mit der Diode D2, ist auch verbunden mit dem Werkstück 11.
Die erste Energiequelle 7 legt einen elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls A an, der eine positive Polarität hat, an das Werkstück 11 über das Schaltelement SW1, und an die Elektrode 12. Die zweite Energiequelle 8 legt einen elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls B, der eine umgekehrte Polarität aufweist, an das Werkstück 11 an über das Schaltelement SW2 und an die Elektrode 12. In diesem Fall können, weil die erste Energiequelle 7 und die zweite Energiequelle 8 getrennte Energiequellen sind, eine Spannung des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses A und eine Spannung des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses B willkürlich angepasst werden.
Weil ein Strom durch den Strombegrenzungswiderstand R1 und den Strombegrenzungswiderstand R2 fließt, wenn der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls A und der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls B angelegt werden, können Höhen dieser Ströme angepasst werden durch Entwerfen von Widerständen des Strombegrenzungswiderstands R1 und des Strombegrenzungswiderstands R2 mit getrennten Werten.
Indessen ist die Elektrische-Hauptentladungs-Energiequelle 6 konfiguriert, eine dritte Energiequelle 9 zu enthalten als Gleichstrom-Energiequelle, Schaltelemente SW3 und SW4 und Dioden D5 und D6. Ein Drain des Schaltelements SW3 ist verbunden mit einem +-Anschluss der dritten Energiequelle 9. Eine Source des Schaltelements SW3 ist verbunden mit einer Kathode der Diode D5, und ein Verbindungspunkt der Source und der Kathode ist verbunden mit dem Werkstück 11. Eine Source des Schaltelements SW4 ist verbunden mit einem –(minus)-Anschluss der dritten Energiequelle 9. Ein Drain des Schaltelements SW4 ist verbunden mit einer Anode der Diode D6, und ein Verbindungspunkt des Drains und der Anode ist verbunden mit der Elektrode 12. Auf Grundlage dieser Konfigurierung wird ein elektrischer Hauptentladungsimpuls, der eine positive Polarität aufweist, ausgegeben von der Elektrische-Hauptentladungs-Energiequelle 6 durch AN/AUS-Schalten der Schaltelemente SW3 und SW4.
Andererseits wird ein Controller einer oberen Ebene bzw. Stufe 32, der einen Bearbeitungsparameter 30 und eine Operations-Identifikations-Bearbeitungseinheit 31 enthält, bereitgestellt außerhalb des Elektrische-Entladungsgeräts 1. Der Prozessparameter bzw. Bearbeitungsparameter 30 enthält Information kennzeichnend eines Bearbeitungsbetrieb und eine Bearbeitungsbedingung. Die Operations-Identifikations-Bearbeitungseinheit 31 identifiziert Steuerinformation, hier im Folgenden ”Bearbeitungsinformation”, die notwendig ist zum Ausführen einer elektrischen Entladungsbearbeitung auf Grundlage von Information des Bearbeitungsparameters 30 und überträgt die Steuerinformation an die Steuereinheit 4. In diesem Fall enthält die Steuerinformation Information hinsichtlich welches von Elementen, welcher der Parameter, wie zum Beispiel Bearbeitungsgeschwindigkeit, Oberflächenrauhigkeit, Elektrodenverbrauch und Geradheit, zu priorisieren sind.
Die Steuereinheit 4 bestimmt eine Bearbeitungsenergie, die anzulegen ist an einen Spalt zwischen dem Werkstück 11 und der Bearbeitungselektrode 12 unter Verwendung einer Bearbeitungsinformation, die ausgegeben wird von der Operations-Identifikations-Bearbeitungseinheit 31. Die Steuereinheit 4 bestimmt auch eine Impulsbreite (eine Impulsanwendungszeit), eine Impulspausenbreite (eine Impulspausenzeit) und ein Kombinationsmuster derselben zum Ausführen einer Schaltsteuerung der Schaltelemente SW1 bis SW4. Die Schaltelemente SW1 bis SW4 werden gesteuert auf Grundlage eines Schaltsignals, das ausgegeben wird von der Steuereinheit 4, und eine gewünschte Interelektrodenspannung und ein Interelektrodenstrom werden zugeführt zwischen das Werkstück 11 und die Bearbeitungselektrode 12 mit frei wählbarer Wellenform-Zeiteinteilung.
2 zeigt ein Beispiel einer Schaltsignalwellenform, die ausgegeben wird von der Steuereinheit 4 und zeigt eine Interelektroden-Spannungswellenform und eine Interelektroden-Stromwellenform in diesem Beispiel. Speziell (a) bis (d) in 2 repräsentieren Schaltsignale, die angewandt werden auf die Schaltelemente SW1 bis SW4.
Wenn das Schaltelement SW1 angeschaltet wird bei einer Zeit t0, fließt ein Strom durch einen Weg der ersten Energiequelle 7 → der Diode D1 → des Schaltelements SW1 → des Strombegrenzungswiderstands R1 → des Werkstücks 11 → der Elektrode 12 → der ersten Energiequelle 7, und ein elektrischer Vorbereitungsentladungsimpuls wird ausgegeben zwischen Elektroden. Der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls in diesem Fall ist ein elektrischer Vorbereitungsentladungsimpuls mit positiver Polarität, wenn das Werkstück 11 eine positive Elektrode wird, und die Elektrode 12 eine negative Elektrode wird. Dieser elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls wird der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls A genannt, um ihn von einem elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls mit umgekehrter Polarität zu unterscheiden, was später beschrieben wird. Wenn das Werkstück 11 und die Elektrode 12 in einem isolierten Zustand (einem nicht-elektrischen Entladungszustand) sind, tritt der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls A mit positiver Polarität zwischen Elektroden als Spannungsimpuls auf. Der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls A zwischen Zeiten t0 und t1 wird derart eingestellt, dass ein Spannungswert dieser Interelektrodenspannung V1 wird.
Wenn eine elektrische Entladung detektiert wird zu einer Zeit t1, werden das Schaltelement SW3 und das Schaltelement SW4 simultan angeschaltet mit einem Ausschalten des Schaltelements SW1. Eine elektrische Entladung kann detektiert werden durch Detektieren eines Stroms, der dem Start der elektrischen Entladung folgt, wobei ein Stromdetektor (nicht gezeigt), bereitgestellt ist in der Energiequelleneinheit-und-Elektrische-Entladungseinheit 3 beispielsweise. Folglich fließt ein Strom durch einen Weg der dritten Energiequelle 9 → des Schaltelements SW3 → des Werkstücks 11 → der Elektrode 12 → des Schaltelements SW4 → der dritten Energiequelle 9, und ein elektrischer Hauptentladungsimpuls wird ausgegeben zwischen Elektroden. Ein elektrischer Hauptentladungsimpuls, von dem eine elektrische Entladung induziert wird durch den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls A, und der angewandt wird nach dem elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls A, wird ein elektrischer Hauptentladungsimpuls A genannt. Während eines Anlegens des elektrischen Hauptentladungsimpulses A, wenn das Schaltelement SW3 ausgeschaltet wird zu einer Zeit t2, wird ein Strom, der durch das Werkstück 11 und die Elektrode 12 fließt, zurückfließen durch einen Weg des Werkstücks 11 → die Elektrode 12 → das Schaltelement SW4 → der Diode D5 → des Werkstücks 11 auf Grundlage einer schwebenden Induktanzkomponente. Wenn das Schaltelement SW4 auch ausgeschaltet ist sofort vor einer Zeit t3, wird ein Strom neu erzeugt auf einer Energiequellenseite durch einen Weg des Werkstücks 11 → der Elektrode 12 → der Diode D6 → der dritten Energiequelle 9 → der Diode D5 → des Werkstücks 11. Der elektrische Hauptentladungsimpuls A bleibt angelegt während einer Periode T1, wie gezeigt durch die Zwischenelektrodenstrom-Wellenform in 2.
Das Schaltelement SW2 wird angeschaltet zu einer Zeit t4 nach einer Pausenperiode S1 von der Zeit t3. Folglich fließt ein Strom durch einen Weg der zweiten Energiequelle 8 → der Elektrode 12 → des Werkstücks 11 → des Strombegrenzungswiderstands R2 → der Diode D2 → des Schaltelements SW2 → der zweiten Energiequelle 8, und der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls B wird ausgegeben zwischen Elektroden. Wenn das Werkstück 11 und die Elektrode 12 in einem isolierten Zustand (einem nicht-elektrischen Entladungszustand) sind, tritt der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls B mit umgekehrter Polarität zwischen Elektroden als ein Spannungsimpuls auf. Der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls B zwischen Zeiten t4 und t5 wird derart eingestellt, dass ein Spannungswert dieser Interelektrodenspannung V2 wird. V2 kann eingestellt werden auf einen Wert unabhängig von oben beschriebenen V1, das heißt, V2 und V1 können eingestellt werden auf verschiedene Werte im Allgemeinen.
Als Nächstes werden, wenn die elektrische Entladung detektiert wird bei einer Zeit t5, das Schaltelement SW3 und das Schaltelement SW4 simultan angeschaltet mit einem Ausschalten des Schaltelements SW2. Folglich startet ein Strom sein Fließen zwischen Elektroden auf eine ähnliche Art und Weise, zu der des elektronischen Hauptentladungsimpulses A. Ein elektrischer Hauptentladungsimpuls, von dem eine elektrische Entladung induziert wird durch den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls B, und der angelegt wird nach dem elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls B, wird ein elektrischer Hauptentladungsimpuls B genannt. Der elektrische Hauptentladungsimpuls B bleibt angelegt während einer Periode T2, wie durch die Interelektrodenstrom-Wellenform in 2 gezeigt.
Eine Rückflussperiode wird nicht bereitgestellt in dem elektrischen Hauptentladungsimpuls B. Demgemäß wird das Schaltelement SW3 und das Schaltelement SW4 simultan ausgeschaltet zu einer Zeit t6. Ein Strom, der zwischen Elektroden fließt, wird neu erzeugt für eine Energiequellenseite durch einen Weg des Werkstücks 11 → der Elektrode 12 → der Diode D6 → der dritten Energiequelle 9 → der Diode 5 → des Werkstücks 11, und eine ungefähr dreieckige Wellenform wird erhalten als eine Zwischenelektrodenstrom-Wellenform während Zeiten t5 und t7 (die Periode T2).
Wenn das Schaltelement SW1 angeschaltet wird zu einer Zeit t8 nach einer Pausenperiode S2 von einer Zeit t7, wird der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls A angelegt, und eine Folge von Schritten wird wiederholt. S2 kann unabhängig eingestellt werden von S1, was oben beschrieben wird.
Wie oben beschrieben fließt ein elektrischer Hauptentladungsstrom durch ein Anlegen eines elektrischen Hauptentladungsimpulses weiter für einige Zeit während einer Periode, während eine Stromneuerzeugungszeit vorliegt, selbst wenn die Schaltelemente SW3 und SW4 ausgeschaltet werden. Folglich werden die Pausenzeiten S1 und S2, zu Steuer-Zeitpunkten an denen die Schaltelemente SW3 und SW4 simultan ausgeschaltet werden, um einen elektrischen Hauptentladungsstrom zu stoppen, bis der nächste elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls angelegt wird. Im Wesentlichen (physikalisch) bedeuten die Pausenzeiten S1 und S2 eine Zeit, in der ein elektrischer Hauptentladungsstrom endet (das heißt, von der ein elektrischer Hauptentladungsstrom Null wird), bis dann, wenn der nächste elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls angelegt wird (siehe Perioden S1 und S2 in 2). In diesem Fall wird eine Zeit, von der ein elektrischer Hauptentladungsstrom (der elektrische Hauptentladungsstrom A) von dem elektrischen Hauptentladungsimpuls A endet, bis dahin, wenn der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls B angelegt wird, gesetzt als die Pausenzeit S1, und eine Zeit, von der ein elektrischer Hauptentladungsstrom (der elektrische Hauptentladungsstrom B) von dem elektrischen Hauptentladungsimpuls B endet, bis dahin, wenn der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls angelegt wird, als die Pausenzeit S2 gesetzt.
Die erste Energiequelle 7 zum Erzeugen des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses A und die zweite Energiequelle 8 zum Erzeugen des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses B sind unabhängig. Deshalb wird der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls A auf den Spannungswert V1 gesetzt, und der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls B wird auf den Spannungswert V2 gesetzt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind, obwohl der elektrische Hauptentladungsimpuls A eine Rückflusswellenform aufweist und der elektrische Hauptentladungsimpuls B eine dreieckige Wellenform aufweist, die Formen und Stromspitzenwerte, die oben erwähnt wurden, Beispiele, und diese können willkürlich gesetzt werden.
Die Bedeutungen des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses A, des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses B, des elektrischen Hauptentladungsimpulses A, des elektrischen Hauptentladungsimpulses B und die Pausenzeiten S1 und S2 werden unten erklärt.
3 zeigt eine Tabelle eines Vergleichs zwischen Charakteristika einer positiven Polaritätsbearbeitung und denen einer umgekehrten Polaritätsbearbeitung. In 3 kennzeichnet ein Kreis, dass diese Charakteristik besser ist als die eines Dreiecks, und umgekehrt, dass eine Charakteristik eines Dreiecks schlechter ist als die eines Kreises. Wie aus 3 klar wird, ist ein Ausführen einer Bearbeitung mit positiver Polarität eine bevorzugte Bedingung zum Ausführen einer Bearbeitung, die eine Priorität legt auf eine Bearbeitungsgeschwindigkeit, Elektrodenverbrauch (Drahttrennung) und Geradheit. Andererseits wird ein Ausführen einer Bearbeitung mit umgekehrter Polarität eine bevorzugte Bedingung sein zum Ausführen einer Bearbeitung, die eine Priorität legt auf eine Oberflächenrauhigkeit bzw. eine Oberflächenrauhigkeit priorisiert. Eine normale elektrische Hauptentladungs-Energiequelle verfolgt eine Hochgeschwindigkeitsausführung, und deshalb wird eine Bearbeitung ausgeführt mit einer positiven Polarität. Es ist bevorzugt auch für eine Elektrische-Vorbereitungsentladungs-Energiequelle, eine Bearbeitung mit nur einer positiven Polarität auszuführen, um eine Hochgeschwindigkeits-Leistungsfähigkeit zu erhalten. Jedoch ist es bekannt, dass, wenn Wasser verwendet wird als Bearbeitungsflüssigkeit, ein Ausführen einer Bearbeitung in nur einer Polarität eine elektrische Korrosion hervorruft. Demgemäß wird im Allgemeinen eine Anpassung ausgeführt durch Anlegen einer wechselnden Stromwellenform, so dass eine durchschnittliche Spannung zwischen Elektroden 0 Volt wird durch Verwenden einer Elektrische-Vorbereitungsentladungs-Energiequelle mit einer zusätzlichen Rolle in der Bearbeitung.
Der Grund, warum eine Bearbeitungscharakteristik mit einer positiven Polarität unterschiedlich ist, zu dem einer umgekehrten Polarität wird darin vermutet, dass die Art einer Ausbreitung einer elektrischen Entladung in einer Anode anders ist als in einer Kathode. Dies bedeutet, dass die Tatsache, dass bei dem Unterschied in Stromdichten angenommen wird, dass dies einen Unterschied in einem Bearbeitungszustand erzeugt. Ein elektrischer Hauptentladungsimpuls hat einen größeren Stromwert, als der eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses im Allgemeinen, und gibt einen größeren Einfluss auf die Bearbeitung. Dies bedeutet, dass ein Effekt einer Bearbeitung mit positiver Polarität hauptsächlich in dem gesamten Prozess auftritt. Jedoch wird ein Einfluss eines elektrischen Vorbereitungsentladungsstroms relativ groß in dem Fall einer Bearbeitung (beispielsweise eine Feinbearbeitung und eine Bearbeitung einer dünnen Linie), in dem eine Bearbeitungsenergie eines elektrischen Hauptentladungsimpulses (bestimmt durch eine elektrische Ladungsmenge, einen Stromspitzenwert, eine Anlegespannung und eine Stromimpulsbreite) klein ist. Dies bedeutet, dass die Bearbeitungscharakteristika die oben beschrieben werden, wie zum Beispiel Bearbeitungsgeschwindigkeit, Geradlinigkeit bzw. Geradheit, Elektrodenverbrauch (Drahttrennung) und Oberflächenrauhigkeit sich ändern entsprechend einem Anlegezustand eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses. In dem Fall einer positiven Polarität ist eine Bearbeitung vorteilhaft zu Bearbeitungsgeschwindigkeit, Elektrodenverbrauch (Drahttrennung) und Geradheit, wobei in dem Fall einer umgekehrten Polarität, eine Bearbeitung vorteilhaft ist zur Oberflächenrauhigkeit.
Ferner wird ein Strom eines elektrischen Hauptentladungsimpulses mit positiver Polarität auch beeinflusst durch Charakteristika eines genau vorherigen elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses. Beispielsweise ist, in dem Fall des elektrischen Hauptentladungsimpulses A, wenn ein elektrischer Vorbereitungsentladungsimpuls eine positive Polarität aufweist, und auch wenn ein elektrischer Hauptentladungsimpuls eine positive Polarität aufweist, eine Form (eine Stromdichte) einer Elektrodenoberfläche, bestimmt durch eine elektrische Vorbereitungsentladung, direkt die eines elektrischen Hauptentladungsimpulses. Deshalb kann angenommen werden, dass die elektrische Vorbereitungsentladung selbst Charakteristika aufweist, ähnlich zu denen eines elektrischen Hauptentladungsimpulses. Jedoch verschiebt sich in dem Fall eines elektrischen Hauptentladungsimpulses B, wenn ein elektrischer Vorbereitungsentladungsimpuls eine umgekehrte Polarität aufweist, und auch wenn ein elektrischer Hauptentladungsimpuls eine positive Polarität aufweist, eine Form einer Elektrodenoberfläche mit umgekehrter Polarität, zu einer Form einer Elektrodenoberfläche mit einer positiven Polarität. Deshalb kann angenommen werden, dass Charakteristika einer umgekehrten Polarität des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses B während einer Anfangsperiode eines Anlegens des elektrischen Hauptentladungsimpuls B bleiben.
Obwohl jede elektrische Entladung unabhängig ist, wird sie leicht beeinflusst durch vorhergehende elektrische Entladungen. Wenn der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls A und der elektrische Hauptentladungsimpuls A angelegt werden vor einem Anlegen des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses B mit umgekehrter Polarität, und auch wenn die Pausenzeit S1 danach nicht ausreichend ist, wird eine elektrische Entladung leicht induziert bei der gleichen Position. Ferner ist es, weil eine Form einer Elektrodenoberfläche mit positiver Polarität bleibt, nicht möglich, ausreichend einen Vorteil aus einer primären Charakteristik einer umgekehrten Polarität zu ziehen.
Aus den obigen Punkten ist es bevorzugt, um ausreichend einen Vorteil von Charakteristika einer umgekehrten Polarität bei der Bearbeitung zu ziehen, anstatt eines einfachen Setzen einer elektrischen Hauptentladungscharakteristik mit einer positiven Polarität, (1) ausreichend einen Vorteil einer elektrischen Entladungscharakteristik eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses selbst zu ziehen, (2) einen elektrischen Hauptentladungsimpuls zu ändern, der angelegt wird nach einem elektrischem Vorbereitungsentladungsimpuls entsprechend der Charakteristika des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses, und (3) eine richtige Pausenzeit einzustellen zwischen einem elektrischen Hauptentladungsimpuls und einem elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls, um einen Vorteil aus Charakteristika eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses zu ziehen, der angelegt wird nach einem elektrischen Hauptentladungsimpuls.
<Einen ausreichenden Vorteil aus einer Bearbeitung mit positiver Polarität ziehen>
Weil nur der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls B mit umgekehrter Polarität arbeitet und auch weil der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls A, der elektrische Hauptentladungsimpuls A und der elektrische Hauptentladungsimpuls B positive Polaritäten aufweisen, ist es möglich, einen ausreichenden Vorteil aus einer Bearbeitung mit positiver Polarität zu ziehen durch Ändern der Parameter des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses B und vor und nach dem elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls B. (1) Wenn ein elektrischer Entladungsstrom, der durch den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls B elektrisch induziert wird, und ein elektrischer Entladungsstrom, der durch den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls A elektrisch induziert wird, verglichen werden, ist der elektrische Entladungsstrom, der durch den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls B induziert wird, kleiner eingestellt als der elektrische Entladungsstrom, der elektrisch entladen wird durch den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls A. Beispielsweise kann der Widerstand des Strombegrenzungswiderstands R2 größer eingestellt werden, als der des Strombegrenzungswiderstands R1, oder die Energiequellenspannung V1 der ersten Energiequelle 7 kann höher eingestellt werden als die Energiequellenspannung V2 der zweiten Energiequelle 8. Jedoch muss, wenn eine Energiequellenspannung sich erhöht, ein Einfluss einer elektrischen Entladungsstartspannung, die später zu beschreiben ist, auch betrachtet werden. (2) Eine Anfangsperiode einer elektrischen Entladung des elektrischen Hauptentladungsimpulses B wird leicht beeinflusst durch eine umgekehrte Polarität. Deshalb ist es bevorzugt, um einen Vorteil aus Charakteristika einer positiven Polarität zu ziehen, eine große elektrische Entladungsenergie einzustellen durch Einstellen eines Stromspitzenwerts, der größer ist als der elektrische Hauptentladungsimpuls A und durch Setzen eines großen elektrischen Entladungsbetrags. Dies bedeutet, dass für den elektrischen Hauptentladungsimpuls A und den elektrischen Hauptentladungsimpuls B ein Stromspitzenwert des elektrischen Hauptentladungsimpulses B größer eingestellt wird, und Stromwellenformen werden beispielsweise gegenseitig unterschieden. Wenn eine Eingabeenergie erhalten werden kann durch Anlegen des elektrischen Hauptentladungsimpulses A, kann eine Energie des elektrischen Hauptentladungsimpulses B, beeinflusst durch eine umgekehrte Polarität, beträchtlich klein eingestellt werden. Jedoch kann, weil dies abhängt von der Bearbeitungsumgebung, wie zum Beispiel einem Bearbeitungsmaterial, einem Drahtdurchmesser, Schichtdichte, und so von dem Entwurfsverfahren, nicht eindeutig bestimmt werden. (3) Wenn die Pausenzeit S1 kurz eingestellt wird, kann ein Einfluss des elektrischen Hauptentladungsimpulses A einer Bearbeitung mit positiver Polarität sich erstrecken auf den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls B. Charakteristika der umgekehrten Polarität können nämlich verringert werden. Die Dauer der Pausenzeit ändert sich auch gemäß der Bearbeitungsumgebung, und so kann sie nicht eindeutig bestimmt werden. Jedoch ist es bevorzugt, mindestens die Pausenzeit S1 kürzer einzustellen als die Pausenzeit S2.
<Einen Ausreichenden Vorteil ziehen aus der Bearbeitung mit umgekehrter Polarität>
Im Gegensatz zu dem Obigen, ist es möglich, einen ausreichenden Vorteil aus einer Kapazität einer Bearbeitung mit umgekehrter Polarität zu ziehen durch Ändern von Parametern, so dass Beiträge des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses A und des elektrischen Hauptentladungsimpulses A danach groß werden. (1) Ein elektrischer Entladungsstrom, der elektrisch durch den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls B entladen wird, wird größer gesetzt als ein elektrischer Entladungsstrom, der elektrisch durch den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls A entladen wird. Beispielsweise kann der Widerstand des Strombegrenzungswiderstands R2 kleiner eingestellt werden als der des Strombegrenzungswiderstands R1, oder die Energiequellenspannung V1 der ersten Energiequelle 7 kann geringer eingestellt werden als die Energiequellenspannung V2 der zweiten Energiequelle 8. Jedoch muss ein Einfluss einer elektrischen Entladungsstartspannung, der später beschrieben wird, auch in Betracht gezogen werden in einer ähnlichen Art und Weise, wie der oben beschriebenen. (2) Eine Anfangsperiode einer elektrischen Entladung des elektrischen Hauptentladungsimpulses B wird beeinflusst durch eine umgekehrte Polarität. Deshalb ist es bevorzugt, einen Stromspitzenwert des elektrischen Hauptentladungsimpulses B niedrig zu setzen. Zum Sichern einer Bearbeitungsenergie kann eine Bearbeitungsenergie nahe einer Elektrodenoberfläche einer umgekehrten Polarität in einer Anfangsperiode einer elektrischen Entladung durch Verwenden eines Rückflussstroms erhöht werden. (3) Im Gegensatz zu der Bearbeitung mit positiver Polarität ist es bevorzugt, die Pausenzeit S1 länger einzustellen als die Pausenzeit S2. Mit dieser Anordnung kann ein Einfluss des elektrischen Hauptentladungsimpulses A mit einer positiven Polarität, gegeben an den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls B mit umgekehrter Polarität, unterdrückt werden.
Jedoch ist die oben beschriebene Steuerung ein Beispiel und entsprechende Charakteristika sind unterschiedlich gemäß einer Pausenzeit und einem Bearbeitungsmaterial. Deshalb hängt eine bevorzugte Steuerung von jedem Fall ab.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann, wenn eine elektrische Entladungsbearbeitung ausgeführt wird durch abwechselndes Schalten zwischen zwei elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulsen mit positiver Polarität und umgekehrter Polarität, eine bessere Bearbeitung ausgeführt werden durch Unterscheiden eines Anwendungsmodus eines elektrischen Hauptentladungsimpulses, der angelegt wird nach jedem elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls. Dies bedeutet, dass durch Ändern einer Stromwellenform eines elektrischen Hauptentladungsimpulses entsprechend einer Polarität eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses zum gegenseitigen Unterscheiden von Stromwellenformen, eine Bearbeitungsstromform optimiert werden kann, um mit einer elektrischen Entladungscharakteristik überein zu stimmen, und eine Hochpräzisionsbearbeitung kann ausgeführt werden. Wie oben beschrieben wird, zum Ändern einer Stromwellenform entsprechend einer Polarität eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses, eine Eingabeenergie geändert gemäß einer elektrischen Entladungscharakteristik durch Ändern einer elektrischen Ladungsmenge, und ein Stromspitzenwert wird beispielsweise geändert.
Ferner kann durch starkes Unterscheiden der Menge des elektrischen Vorbereitungsentladungsstroms selbst, eine optimale Bearbeitung ausgeführt werden durch deutlicheres Hervorbringen der Charakteristika einer positiven Polarität und einer umgekehrten Polarität.
Ferner können durch passendes Einstellen einer Pausenzeit, von der an ein elektrischer Hauptentladungsimpuls abgeschaltet wird, bis dahin, wenn ein elektrischer Vorbereitungsentladungsimpuls angewandt wird, Charakteristika einer positiven Polarität und einer umgekehrten Polarität eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses effizienter herausgestellt werden. Dies bedeutet, dass eine Hochpräzisionsbearbeitung ausgeführt werden kann durch Einstellen einer Pausenzeit entsprechend einer elektrischen Entladungscharakteristik, beispielsweise durch Einstellen der Pausenzeiten S1 und S2 auf unterschiedliche Werte.
Die oben beschriebenen Parameter, die zu ändern sind entsprechend einer elektrischen Entladungscharakteristik, sind unabhängig voneinander und nicht notwendiger Weise benötigen sie, kombiniert zu werden, um alle Parameter zu erfüllen. Beispielsweise kann die Pausenzeit S1 kürzer eingestellt werden als die Pausenzeit S2 (Einfluss einer positiven Polarität ist größer), während ein Einstellen des Widerstands des Strombegrenzungswiderstands R2 kleiner ausgeführt werden kann als der des Strombegrenzungswiderstands R1 (Einfluss einer umgekehrten Polarität ist größer).
Charakteristika einer elektrischen Entladungsstartspannung werden als nächstes beschrieben.
Ein primäres Ziel eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses ist es, eine elektrische Entladung zu induzieren. Charakteristika einer positiven Polarität und einer umgekehrten Polarität sind Charakteristika in einer Bearbeitung, das heißt, Charakteristika eines elektrischen Entladungsstroms, der nachdem eine elektrische Entladung gestartet wurde, fließt, und sind unterschiedlich von einem Phänomen eines Isolierungszusammenbruchs (Durchschlag), das ein Auslöser einer elektrischen Entladung ist. Ein Moment eines Startens einer elektrischen Entladung hat unterschiedliche Charakteristika zwischen einer Kathode und einer Anode, und deshalb liegt ein optimaler Wert vor. Ein Spalt einer elektrischen Entladung ändert sich auf Grundlage eines Drahtes und eines Bearbeitungsverhaltens und verändert sich innerhalb einer Größenordnung von mehreren Dutzend von Millisekunden zu mehreren hundert Millisekunden. Ein Spalt einer elektrischen Entladung kann angenommen werden, sich nur wenig zu ändern hinsichtlich eines Intervalls zwischen elektrischen Entladungen, die in der Größenordnung von mehreren Mikrosekunden bis mehreren Dutzend von Mikrosekunden angelegt werden. In diesem Fall ist, wenn eine elektrische Entladungsstartspannung unterschiedlich ist abhängig von einem Material, eine Zeit bevor eine elektrische Entladung startet (eine elektrische Entladungsverzögerungszeit) unterschiedlich, wenn die Spannungen V1 und V2 des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses A und des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses B die gleichen sind.
Wenn eine Drahtelektrode eine Substanz ist, die leicht elektrisch entladen werden kann, und die eine Bearbeitung mit positiver Polarität als Kathode aufweist (der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls A), wird dieser Fall erklärt mit Bezug auf 2. Wenn V1 = V2, tendiert eine Zeit, von der der elektrische Vorbereitungsentladungsimpuls A angelegt wird, bis dann, wenn eine elektrische Entladung detektiert wird, und der Impuls stoppt (t1–t0), dazu, kürzer zu sein als eine Anlegezeit (t5–t4) des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses B. Umgekehrt ist eine Anlegezeit des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses B nicht notwendiger Weise lang. Dies führt zu einer Verringerung einer elektrischen Entladungsfrequenz, und deshalb nimmt die Bearbeitungsgeschwindigkeit ab. Zum richtigen Aufrechterhalten einer Bearbeitungseffizienz, ist es bevorzugt, dass eine elektrische Entladungsverzögerungszeit im Wesentlichen konstant ist für den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls B und für den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls A. Anwendungsspannungen müssen demgemäß nicht unterschieden werden. In dem obigen Fall können Spannungen als V2 > V1 gesetzt werden, um eine elektrische Entladungsverzögerungszeit des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses B zu verkürzen.
Durch Verwenden unterschiedlicher Spannungen, um die gleiche elektrische Entladungswahrscheinlichkeit zu setzen, wird ein Bearbeitungsspalt stabil, eine elektrische Entladungseffizienz kann verbessert werden, und die Bearbeitungsgeschwindigkeit kann verbessert werden.
Weil eine Beziehung zwischen V1 und V2 unterschiedlich ist abhängig von einem Material, kann es nicht mit Sicherheit gesagt werden, ob es besser ist, es so zu entwerfen, dass V2 > V1 ist durch Auswählen eines Materials einer befriedigenden elektrischen Entladungscharakteristik (eines Materials einer geringen elektrischen Entladungsstartspannung) für eine Drahtelektrode, weil eine Drahtelektrode relativ frei für ein Werkstück ausgewählt werden kann. Ein Material einer niedrigen elektrischen Entladungsstartspannung ist Zn und ähnliches beispielsweise.
<Probleme herkömmlicher Technik>
4 zeigt ein Schaltungskonfigurationsdiagramm des in Patentdokument 1 beschriebenen Elektrische-Entladungsdrahtgeräts. 5 zeigt eine Schaltsignalwellenform, die in Patentdokument 1 beschrieben wird. Wie in 4 gezeigt, enthält ein herkömmliches Elektrische-Drahtentladungsgerät eine Elektrode 101, ein Werkstück 102, einen ersten Schalter 103, eine erste Gleichstrom-Energiequelle 104, einen elektrisch leitenden Chip 105, eine Stoßspannungs-Absorptionsschaltung 106, eine Diode 107, einen zweiten Schalter 108, eine zweite Gleichstrom-Energiequelle 109, einen Widerstand 110, einen Kondensator 112, eine Induktanz 113, einen Widerstand 114, eine Steuerschaltung 115, Antriebsschaltungen 116 und 117, einen dritten Schalter 120, eine dritte Gleichstrom-Energiequelle 121, einen Widerstand 122, eine Antriebsschaltung 123, Dioden 124, 125 und 126, und Signalleitungen 127 und 128.
In 4 sind die zweite Gleichstrom-Energiequelle 109 und die dritte Gleichstrom-Energiequelle 121 Elektrische-Vorbereitungsentladungs-Energiequellen zum Anlegen eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses, und die erste Gleichstrom-Energiequelle 104 ist eine Elektrische-Hauptentladungs-Energiequelle zum Anlegen eines elektrischen Hauptentladungsimpulses. Das herkömmliche Elektrische-Drahtentladungsgerät verwendet Wasser als Bearbeitungsflüssigkeit. Deshalb wird ein elektrischer Vorbereitungsentladungsimpuls erzeugt durch Ersetzen von Bearbeitungspolaritäten durch abwechselndes Anlegen der zweiten Gleichstrom-Energiequelle 109 und der dritten Gleichstrom-Energiequelle 121 zum Vermeiden einer elektrischen Korrosion. Andererseits wird ein elektrischer Hauptentladungsimpuls, der stark zu einer Bearbeitung beiträgt, erzeugt in einer Bearbeitung mit positiver Polarität unter Verwendung des Werkstücks 102 als positive Elektrode und der Elektrode 101 als eine negative Elektrode.
In 5 fließt, wenn der Schalter 108 angeschaltet ist, ein Strom in einer Schleife bzw. Stromkreis der zweiten Gleichstrom-Energiequelle 109 – der Elektrode 101 – des Werkstücks 102, der Diode 125 – des Schalters 108 – der zweiten Gleichstrom-Energiequelle 109 – und ein elektrischer Vorbereitungsentladungsimpuls wird angelegt an einen Spalt zwischen Elektroden. Der Schalter 108 wird ausgeschaltet und der Schalter 103 wird angeschaltet nach einer Periode t1, wenn eine elektrische Entladung detektiert wird, wodurch ein elektrischer Hauptentladungsimpuls zugeführt wird in einer Schleife der ersten Gleichstrom-Energiequelle 104 – des Werkstücks 102 – der Elektrode 101 – der Diode 124 – dem Schalter 103 – der ersten Gleichstrom-Energiequelle 104 (die Periode t2). In einer Periode t3 wird eine Pausenzeit bereitgestellt, während der ein Strom, der basierend auf einer schwebenden Induktanz fließt, neu erzeugt wird, und ein Strom ist unten zwischen Elektroden zu der gleichen Zeit, wenn der elektrische Hauptentladungsimpuls gestoppt wird. Danach fließt, wenn der Schalter 120 angeschaltet ist, ein Strom in einer Schleife der dritten Gleichstrom-Energiequelle 121 – des Werkstücks 102 – der Elektrode 101 – der Diode 126 – des Schalters 120 – der dritten Gleichstrom-Energiequelle 121, und ein elektrischer Vorbereitungsentladungsimpuls mit einer Polarität unterschiedlich von einer vorhergehenden Polarität wird angelegt an einen Spalt zwischen Elektroden. Wenn der Schalter 120 angeschaltet wird nach der Periode t1, wenn die elektrische Entladung detektiert wird, und wenn der Schalter 103 angeschaltet wird während der Periode t2, wird ein elektrischer Hauptentladungsimpuls angelegt an einen Spalt zwischen Elektroden.
In Patentdokument 1 wird ein elektrischer Hauptentladungsimpuls, angelegt nach einem elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls, während der Periode t2 aufrecht erhalten, wenn der Impuls die gleiche Impulsbreite aufweist unabhängig von seiner Polarität. Jedoch kann, weil elektrische Entladungscharakteristika unterschiedlich sind zwischen einer Kathode und einer Anode, eine elektrische Entladung zu einer Anlegezeit eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses auch betrachtet werden, einen unterschiedlichen elektrischen Entladungsmodus aufzuweisen. Beispielsweise hat, wenn ein Werkstück als Kathode arbeitet, die elektrische Hauptentladung einen kleinen Durchmesser mit einer hohen Stromdichte mit einem Kathodenpunkt, und wenn das Werkstück als Anode arbeitet, hat die elektrische Hauptentladung einen größeren Durchmesser mit geringerer Stromdichte. Obwohl ein elektrischer Hauptentladungsimpuls nach einem Anlegen des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses standardisiert wird in einer Bearbeitung mit positiver Polarität, wird in einer Anfangsperiode des elektrischen Hauptentladungsimpulses, der elektrische Hauptentladungsimpuls betrachtet, eine elektrische Entladungscharakteristik aufzuweisen bei der Anlegezeit des elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses. Insbesondere wird, wenn ein elektrischer Entladungsstrom eines elektrischen Hauptentladungsimpulses in einer Feinbearbeitung und ähnlichen klein wird, der Unterschied zwischen einem elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls und einem Bearbeitungsstrom (Bearbeitungsenergie) auch klein. Deshalb kann ein Einfluss eines elektrischen Entladungszustands mit einer Elektrische-Vorbereitungsentladungszeit betrachtet werden, groß in der Größe zu bleiben. Gemäß dem herkömmlichen Elektrische-Entladungsgerät wird ein elektrischer Hauptentladungsimpuls ähnlich angelegt unabhängig von der Polarität zu einer elektrischen Vorbereitungsentladungs-Anlegezeit. Ohne ausreichend einen Vorteil aus einer Kapazität einer Bearbeitung mit positiver Polarität oder einer Bearbeitung mit umgekehrter Polarität zu ziehen ergibt sich das Problem, dass es schwierig ist, eine Hochpräzisionsbearbeitung auszuführen. Die vorliegende Ausführungsform löst dieses Problem der herkömmlichen Technik.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Wie oben beschrieben, ist das Elektrische-Entladungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich als Erfindung, die in der Lage ist, einen Hochpräzisions- und hochfunktionalen Prozess auszuführen durch Auswählen eines optimalen Verfahrens, wie es benötigt wird, entsprechend Elementen, wie zum Beispiel Hochgeschwindigkeit, niedriger Verbrauch, hohe Oberflächengenauigkeit und hohe Geradlinigkeitsgenauigkeit.

Claims

Entladungsgerät (1), das eine Bearbeitung mit elektrischer Entladung ausführt in einem Spalt zwischen einer Bearbeitungselektrode (12) und einem Werkstück (11) durch Anlegen eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses, ausgegeben durch abwechselndes Schalten von Polaritäten von einer zwischen der Bearbeitungselektrode und dem Werkstück angelegten Spannung und eines elektrischen Hauptentladungsimpulses, ausgegeben nach einem Induzieren einer elektrischen Entladung durch den elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls, wobei, wenn ein Bearbeiten ausgeführt wird durch Bereitstellen von Pausenzeiten (S1, S2) nach einem Anwenden der elektrischen Hauptentladungsimpulse, eine erste Pausenzeit (S1), bereitgestellt nach einem Anlegen eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses (A) mit einer positiven Polarität, ausgegeben durch Setzen des Werkstücks (11) als positive Elektrode und der Bearbeitungselektrode (12) als negative Elektrode, und eine zweite Pausenzeit (S2), bereitgestellt nach einem Anlegen eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses (B) mit umgekehrter Polarität, ausgegeben durch Setzen des Werkstücks (11) als negative Elektrode und der Bearbeitungselektrode (12) als positive Elektrode, voneinander unterschiedlich eingestellt werden.
Entladungsgerät (1), das eine Bearbeitung mit elektrischer Entladung ausführt durch Anlegen in einem Spalt zwischen einer Bearbeitungselektrode (12) und einem Werkstück (11) eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses, ausgegeben durch abwechselndes Schalten von Polaritäten von einer zwischen der Bearbeitungselektrode und dem Werkstück angelegten Spannung, und eines elektrischen Hauptentladungsimpulses, ausgegeben nach einem Induzieren einer elektrischen Entladung von dem elektrischen Vorbereitungsentladungsimpuls, wobei hinsichtlich einer Anlegespannung eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses mit einer positiven Polarität, ausgegeben durch Setzen des Werkstücks (11) als positive Elektrode und der Bearbeitungselektrode (12) als negative Elektrode, und einer Anlegespannung eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses mit einer umgekehrten Polarität, ausgegeben durch Setzen des Werkstücks (11) als negative Elektrode, und der Bearbeitungselektrode (12) als positive Elektrode, die Anlegespannung eines elektrischen Vorbereitungsentladungsimpulses mit einer umgekehrten Polarität betragsmäßig größer eingestellt wird.