DE19540352C2 - Einrichtung zum funkenerosiven Senken mit einer großflächigen Elektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum funkenerosiven Senken mit einer großflächigen Elektrode nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung ist aus JP 58-155 126 A bekannt, bei der eine segmentierte Elektrode vorgesehen ist, deren einzelne Segmente elektrisch voneinander isoliert und von einem gemeinsamen Impulsgenerator separat beaufschlagt sind. Da jedoch aufeinanderfolgende Entladungen häufig am gleichen Ort einer Elektrode auftreten, führt dies zu einer Anhäufung von Abtragungspartikeln im Bearbeitungsspalt zwischen Elektrode und Werkstück benachbart zu einem derartigen Ort, wodurch sich dort die Eigenschaften des Dielektrikums lokal stark ändern können. Dies hat dann wiederum Rückwirkungen auf das Entladungs- und Zündverhalten der Bearbeitungsimpulse, so daß es beispielsweise zu Bogenentladungen kommen kann. Dieses Problem wird normalerweise durch eine Bearbeitungspause zwischen zwei. Bearbeitungs­ impulsen oder durch einen momentanen Elektrodenrückzug behoben. Beides beeinträchtigt aber letztendlich die benötigte Bearbeitungszeit.

Diese Problematik wird auch nicht durch die Segmentierung der Elektrode behoben, wie sie in König, W.; Jörres, L.: Glänzende Idee. In: Maschinenmarkt, 1990, Band 96, Heft 15, S. 38-44, beschrieben ist.

Auch aus CH 349 717 ist eine segmentierte Elektrode bekannt, wobei die Elektrodensegmente von einem Kunststoffkörper aufgenommen werden und die Segmente einzeln maximalstrombegrenzt sind. Hier sind ebenfalls keine Maßnahmen vorgesehen, um eine günstige und gleichmäßige Bearbeitung eines Werkstücks zu ermöglichen.

Aus CH 464 385 ist eine segmentierte Elektrode bekannt, deren Segmente durch einen Oxid oder einen Kunststoff getrennt sind, wobei die Segmente an den Ausgang eines oder mehrerer Impulsgeneratoren parallel angeschlossen sind. Die einzelnen Segmente werden hierbei nicht individuell unterschiedlich angesteuert, so daß sich auch hier keine Vergleichmäßigung der Bearbeitung eines Werkstücks ergibt.

Gemäß US 3 740 519 A ist eine segmentierte Elektrode vorgesehen, deren Segmente durch zurückversetzte Isolationsstücke voneinander getrennt sind, so daß sich bearbeitungsseitig dielektrikumgefüllte Spalten zwischen den Segmenten befinden. Die Segmente werden nacheinander durch einen Impulsgenerator beaufschlagt. Auch hierbei ergibt sich keine zufriedenstellend günstige und gleichmäßige Bearbeitung eines Werkstücks.

Die Anordnung von Elektrodensegmenten gemäß JP 58-186 531 A ist ähnlich der vorstehend genannten, wobei alle Segmente gleichzeitig strom­ kontrolliert elektrisch beaufschlagt werden. Auch hierdurch wird keine günstigere und gleichmäßigere Bearbeitung ermöglicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum funkenerosiven Senken mit großflächigen Elektroden nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die eine günstigere und gleichmäßigere Bearbeitung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.

Durch elektrisches Isolieren der Segmente der großflächigen Elektrode mittels Kunststoffolie können die Segmente sehr genau zueinander justiert werden, so daß sich auch eine entsprechend genau justierte, dem zu bearbeiten­ den Werkstück zugewandte Stirnfläche ergibt. Zugleich besteht nicht das Problem, daß im Verlauf des funkenerosiven Senkens die Elektrode auf dem Werkstück aufsetzt bzw. herausragende Kunststoffolie die Deionisierung des Arbeitsspaltes und dessen Reinigung beeinträchtigt. Letzteres wird zusätzlich dadurch be­ günstigt, daß über eine Meßeinheit Kenngrößen erfaßt werden, die den Zustand des Bearbeitungsvorgangs am jeweiligen Segment widerspiegeln, um dement­ sprechend die Ansteuerung der einzelnen Segmente zu steuern, d. h. die Zünd­ verzögerungszeiten, Zünddauern und Strombeaufschlagungen entsprechend indi­ viduell und damit auch die Abfolge der Auswahlsequenz der Segmente unter Berücksichtigung vorheriger Entladungen abzustimmen, um Anhäufungen von Abtragungspartikeln im Bearbeitungsspalt und deren schädliche Folgen, wie Bogenentladungen oder dergleichen, möglichst auszuschalten. Ein entsprechen­ der Wechsel von einem Segment zum anderen erlaubt die Deionisierung und Reinigung von Abtragungspartikeln zu einer Zeit, zu der an einem anderen Segment die Bearbeitungsimpulse eingebracht werden. Daraus resultiert zusätz­ lich ein Vermeiden von lokalen Überhitzungen und daraus resultierendem Verschleiß.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Ab­ bildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Einrichtung zum funkenerosiven Senken mit einer großflächigen, segmentierten Elektrode.

Fig. 2 zeigt schematisch, perspektivisch eine großflächige segmentierte Elektrode mit zugehörigem Werkstück.

Fig. 3 zeigt schematisch die Stromversorgung für die Einrichtung von Fig. 1 einschließlich dem zugehörigen Steuer- und Regelkreis.

Fig. 4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der Stromver­ sorgung mit zugehörigem Steuer- und Regelkreis.

Gemäß Fig. 1 ist eine aus Segmenten 1 bestehende Elektrode, deren Segmente 1 zur Erzielung geringer Oberflächenrauhigkeiten normalerweise aus Kupfer gefertigt sind, zusammen mit einem zu bearbeitenden Werkstück 2 aus einem leitenden Material zumindest in dem Bereich, in dem ein funkenerosives Senken durchgeführt werden soll, in einem nicht dargestellten Dielektrikum angeordnet. Die Segmente 1 sind durch eine Folie 3 elektrisch voneinander isoliert. Eine Stromquelle 6 liefert die zur Erzeugung von Funkenentladungen notwendigen elektrischen Impulse, welche zwischen den verschiedenen Segmenten 1 der Elektrode und dem Werkstück 2 in dem mit Dielektrikum gefüllten Arbeitsspalt 4 stattfinden.

Wie in Fig. 2 dargestellt, wird mittels der Elektrode die entsprechende Negativform in das Werkstück eingebracht. Die Segmentierung der Elektrode in Längsrichtung erfolgt entsprechend verfahrenstechnischen Vorteilen bei der Herstellung der Elektrodenform. Im rechts dargestellten Bereich ist zur Erzielung gleich großer Segmentflächen dieser Abschnitt nochmals in Querrichtung in zwei Segmente 1 unterteilt. Insgesamt ergeben sich bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Elektrode vier etwa gleich große, durch Folien 3 gegen­ einander isolierte Segmente 1, wobei die Kapazität eines Segmentes 1 dement­ sprechend einem Viertel derjenigen der gesamten Elektrode entspricht.

Gemäß Fig. 3 kann die Stromquelle 6 mit jedem Segment 1 der Elektrode mit Hilfe von einem von mehreren Schaltern 8 und über einen seriellen Widerstand 5 verbunden werden, während eine zugehörige Steuerung 9 dabei das anzu­ steuernde Segment 1 auswählt und die Pulsparameter kontrolliert. Dabei werden mittels einer Meßeinheit 7 ermittelte Pulseigenschaften berücksichtigt.

Die Meßeinheit 7 kann so ausgestaltet sein, daß die aus vorhergehenden Pulsen ermittelten Eigenschaften abgespeichert werden und die Steuerung 9 durch daraus erfolgten Berechnungen die Folge und Auswahl der anzusteuernden Segmente 1 bestimmt. Beispielsweise ist es möglich, daß benachbarte Segmente 1 nacheinander in festgelegter Anzahl und Reihenfolge Stromimpulse erhalten. Ebenso kann beispielsweise aufgrund der an einem Segment 1 gemessenen Eigenschaften eines Pulses, wie etwa eine zu kurze oder eine zu lange Zündverzögerungszeit, auf ein anderes Segment 1 umgeschaltet werden.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform können mehrere Segmente 1 gleichzeitig stromversorgt werden. Hierbei besteht die Stromquelle 6 aus mehreren unabhängigen Einzelquellen, bauartbedingt meist aus vier Einzel­ quellen. Jede Einzelquelle wird über eine zugehörige Steuerung 9 und eine Kontrolleinheit 7 mit Segmenten 1 der Elektrode verbunden. Dabei ist es, wie zum vorherigen Ausführungsbeispiel erläutert, möglich, daß jede Einzelquelle über die entsprechende Steuerung 9 mittels eines Schalters 8 mehrere Segmente 1 ansteuert. Im rechten Bildbereich ist der Fall der Ansteuerung eines einzelnen Segmentes 1 durch eine Einzelquelle dargestellt, während im linken Bildbereich mehrere Segmente 1 mittels eines der Schalter 8 von einer Einzelquelle wechsel­ weise versorgt werden.

Hinsichtlich der Segmentierungsschnitte der Elektrode, der Anzahl der Segmente 1 pro Stromquelle, sowie der Ansteuerungssequenz und -regelung der Segmentansteuerung sind vielfältige Modifikationen möglich.

Claims (5)

1. Einrichtung zum funkenerosiven Senken mit einer großflächi­ gen Elektrode, die in gegeneinander elektrisch isolierte Segmente (1) unterteilt ist, wobei die einzelnen Segmente (1) über eine Steuereinheit (9) getrennt mit Bearbeitungsimpulsen einer Stromquelle (6) beaufschlag­ bar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinheit (7) für den Zustand des Bearbeitungsvorgangs widerspiegelnde Eigenschaften von an den durch eine flexible Kunststoffolie (3) voneinander getrennten Segmenten (1) auftretenden Bearbeitungsimpulsen vorgesehen ist, durch deren Meßwerte Folge, Dauer und Stärke des Entladestroms jedes einzelnen Segments (1) unter Berücksichtigung vorangegangener Bearbeitungsimpulse steuerbar sind, wobei die Kunststoffolie (3) aus einem Kunststoff be­ steht, der einem dem Elektrodenmaterial entsprechenden Verschleiß beim funkenerosiven Senken unterliegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Segment (1) eine eigene Meßeinheit (7) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Kunststoffolie (3) < 200 µm ist, vorzugsweise zwischen 7,5 und 100 µm liegt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kunststoffolie (3) aus nicht schmelzendem, hoch temperaturbelastbarem Kunststoff besteht.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie (3) eine Polyimidfolie ist.