DE2029123C3 - Schaltungsanordnung für die elektroerosive Bearbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsan-Ordnung zur Erzeugung von Entladungen für elektroerosive Bearbeitung, wobei eine erste Quelle verhältnismäßig hohen Stromes und niedriger Spannung mit einer zweiten Quelle niedrigeren Stromes und höherer Spannung und mit dem Arbeitsspalt in Reihe geschaltet ist, wobei die erste Quelle mit ihrer der zweiten Quelle abgewandten Klemme unmittelbar mit einer Elektrode des Arbeitsspaltes verbunden ist, und wobei jeder Quelle eine von einem Impulsgenerator gesteuerte«· elektronischer Schalter zugeordnet ist.

Bei einer solchen aus der schweizerischen Patentschrift 471 630 bekannten Schaltungsanordnung sind den beiden Spannungsquellen Schalteinrichtungen zugeordnet, deren Steuerorgane gleichzeitig mit Ein- und Ausschaltsignalen beaufschlagt werden. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung werden also* beide Schalteinrichtungen jeweils gleichzeitig angesteuert, so daß auch der Arbeitsspalt gleichzeitig mit beiden Spannungsquellen verbunden oder aber von beiden Spannungsquellen abgetrennt ist.

Mit einer als deutsche Offenlegungsschrift 1 022 76S veröffentlichten alleren Anmeldung wurde auch beireits eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, die mit Hilfe einfacher Umschaltmöglichkeiten verschiedenen Bearbeitungsweisen angepaßt werden kann. Zu diesem Zweck ist bei der bekannten Schaltungsanordnung eine Arbeitsstromquelle über einen Polwender wahlweise vertauschbar mit dem Werkstück und einer den Arbeitsstrom führenden Schaltvorrichtung verbindbar, wobei diese Schaltvorrichtung je nach Stellung des Polwenders durch zwei unterschiedlichen Stronirichtungen zugeordnete Leistungsschalter gegeben ist. Auch diese Schaltungsanordnung verfügt dabei zusätzlich über eine Zündimpulse synchron mit den Arbeitsstromimpulsen abgebende Zündschaltung, die jedoch je nach der Betriebsweise auch abschaltbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Bearbeitung mit drei unterschiedlichen Betriebsweisen, nämlich mit normalen Stromstärken lnipuisen ohne und mit überlagerten Hochspannungsimpulsen sowie mit Hochspannungsimpulsen allein erlaubt, wobei eine möglichst einfache Umschaltung zwischen diesen einzelnen Betriebsweisen vorzusehen ist.

Bei einer Schaltungsanordnung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Leistungselektroden des ersten elektronischen Schalters am Verbindungspunkt beider Stromquellen bzw. an der anderen Elektrode des Arbeitsspaltes angeschlossen sind, daß die Leistungselektroden des zweiten elektronischen Schalters an die dem Verbindungspunkt abgewandte Klemme der zweiten Quelie bzw. ebenfalls an die andere Elektrode des Arbeitsspaltes angeschlossen sind und daß die Steuerelektroden der beiden elektronischen Schalter über weitere Schalter mit der Steuereinrichtung verbunden sind.

Durch die erfindungsgemäße Schaltung der jeder Speisequelle zugeordneten elektronischen Schalter sowohl zueinander als auch mit den Elektroden des Arbeitsspaltes ist bereits allein mit Hilfe der weiteren Schalter, die die Steuerelektroden der beiden elektronischen Schalter mit einer oder mehreren Steuereinrichtungen verbinden, ein wahlweiser Betrieb beider elektronischer Schalter gleichzeitig oder aber jeweils eines der beiden elektronischen Schalter für sich allein möglich. Dieses geschieht bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in einfachster Weise dadurch, daß lediglich die weiteren Schalter die Steuerelektrode der elektronischen Schalter von der Steuereinrichtung abtrennen oder aber mit dieser verbinden.

Bei dieser neuen Schaltungsanordnung wurde von der Erkenntnis ausgegangen, daß es bei der Herstellung tiefer Löcher und insbesondere von Löchern, deren Tiefe wesentlich größer als 2,5 cm ist, besonders vorteilhaft ist, dem normalen Arbeitsspannungsimpuls einen Zündimpuls mit hoher Spannung zu überlagern. Durch die Verwendung solcher überlagerter Spannungen kann bekanntlich auch für einen breiteren Arbeitsspalt eine stabile Bearbeitung erreicht werden, wodurch es weiter möglich ist, die Aufschlämmung der von einem Kühlmittel mitge-

führten erodierten Teilchen rascher und in größerer Werkzcugelektrode 16 verbunden. Wenn das für den Menge aus dem Arbeitsspalt abzuführen. Auf diese beim Arbeiten mit hoher Spannung benötigten Strom Weise kann auch ein Kurzschluß im Arbeitsspalt, wünschenswert ist, können eine Mehrzahl Transistodureh den das Werkstück oder die Werkzeugelek- ren, so wie es für die Transistoren 30, 30' gezeigt ist, trüde beschädigt werden könnten, wirkungsvoll vor- 5 parallel geschaltet werden. Wenn der Schalter 32 gemieden werden. Weiter kann die neue Sclialtungsan- schlossen ist, sind die Kollektoren der Transistoren Ordnung auf einfache Weise zwischen den Betriebs- 30, 30' über die Widerstände 34, 34' und einen den bedingungen für eine Grobbearbeitung bzw. für eine Strom im Arbeitsspalt begrenzenden Widerstand 36 Feinbearbeitung umgeschaltet werden. mit der negativen Werkzeugelektrodc 16 verbunden.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform io Weiter sind Widerstände 38, 38' vorgesehen, um die kann ein Paar von in Reihe geschalteten Spannungs- Basis-Emitter-Strecke der entsprechenden Transistoquellcn durch einzelne oder mehrere Transistoren an ren gegen eine zu hohe Abschaltspannung zu schütden Arbeitsspalt geschaltet werden. Die Spannungs- zen.

quellen werden während des Betriebs zur Feinbear- Die Triggerimpulse zum Ein- und Ausschalten der

beitung über einen Transistor für relativ hohe Span- 15 Transistoren 30, 30' werden durch eine Steuerspannung zusammengeschaltet. Zur Grobbearbeitung nungsquelle 28 a, die Transistoren 40, 42, 44 und die wird die Spannungsquelle für relativ niedrige Span- ihnen zugeordneten Schaltungsstufen erzeugt. Die nung und hohen Strom über einen oder mehrere Steuerspannungsquellen 28 a und 28 können durch Transistoren entsprechenden Typs mit dem Arbeits- ein und dieselbe oder durch getrennte, gemeinsam spalt verbunden. Zur Herstellung tiefer Löcher wer- ao betriebene Steuerspannungsquellen verwirklicht werden beide Transistoren gleichzeitig durch entspre- den. Emitter und Kollektor des Transistors 40 sind chende Impulse in ihren leitenden Zustand gesteuert. über einen Serienwiderstand 48 mit einer Gleich-Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in Spannungsquelle 46 verbunden. Über den Schalter 50 den Unteransprüchen angegeben. und den Widerstand 52, dem ein Kopplungskonden-

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeich- 25 sator 54 und eine Diode 56 parallel liegen, ist der nune dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu- Kollektor des Transistors 40 mit der Basis des Tränte sistors 42 verbunden. Ein Widerstand 58 schützt die Der Stromkreis enthält eine Gleichspannungs- Basis-Emitter-Strecke des Transistors 42 gegen zu quelle 10, die eine verhältnismäßig hohe Spannung hohe Abschaltspannungen. Wenn der Transistor 40 bei geringem Strom, und eine Gleichspannungsquelle 30 in den leitenden Zustand geschaltet ist, wird durch \t die eine verhältnismäßig niedrige Spannung bei die Diode 56 sichergestellt, daß der Transistor 42 hohem Strom abgibt. Die beiden Spannungsquellen durch die am Widerstand 60 abgegriffene Vorspansind in Serie geschaltet, wobei die positive Klemme nung im nichtleitenden Zustand bleibt. Die Vorspander Spannungsquelle 12 mit einem Werkstück 14 nung für die verschiedenen Schaltungsstufen wird verbunden ist. Das Werkstück 14 und eine Werkzeug- 35 durch eine Spannungsquelle 62 und über ^{die eme}n elektrode 16 begrenzen einen Arbeitsspalt, durch Spannungsteiler bildenden Widerstände 60, 64, 65 den während der Bearbeitung ein dielektrisches bzw. 66 geliefert.

Kühlmittel fließt. Eine nicht gezeigte Vorschubein- Der Transistor 44 wird während des nichtleitenden

richtung verschiebt während der Bearbeitung die Zustande des Transistors 42 in den leitenden Z.u-Elektrode 16 in Richtung auf das Werkstück 14. 40 stand geschaltet, um eine negative Vorspannung von

Die für die elektroerosive Bearbeitung erforderli- der Spannungsquelle 68 durch den Kollektor-Widcrchen Impulse niedriger Spannung werden durch den stand 70 und die Widerstände 72 , 72, 38 , 38 an üie als Schalteinrichtung verwendeten Transistor 18, der entsprechenden Basis-Emitter-Strecken der Transivorteilhafterweise ein PNP-Transistor ist und dessen stören 30', 30 zu leiten und diese zu sperren. Die Kollektor mit der negativen Klemme der Spannungs- 45 zum Einschalten des Transistors 44 notige Vorspanauelle 12 verbunden ist, erzeugt. Zwischen dem nung wird von der Vorspannungsquelle 68 durch den Emitter des Transistors 18 und der Werkzeugelek- Widerstand 74 geliefert. Während des nichtleitenden trode 16 sind ein einstellbarer, den Strom im Ar- Zustands des Transistors 44 begrenzt eine Diode /o beitsspalt begrenzender Widerstand 20 und eine den Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter. Diode 22 in Serie geschaltet. Die Diode soll den für 50 Der Wert des Widerstands 78 ist so gewählt, dali die ■vedriec Spannungen vorgesehenen Transistor 18 Basis des Transistors 44 gegen den Emitter positiv während des Betriebs des Stromkreises mit hoher und damit der Transistor 44 gesperrt ist, wahrend Spannung gegen hohe Spannungsspitzen schützen. der Transistor 42 im leitenden Zustand ist. bin Weiter ist eine Parallelschaltung eines Gleichrichters Widerstand 80 dient zum Begrenzen des Meuer-24 und eines Kondensators 26 vorgesehen, um den 55 Stroms für die Leistungstransistoren 30, 30. Y/mttr Emitter des Transistors 18 mit einer Vorspannung zu ist eine Diode 82 vorgesehen, die den KoiieKtorverbinden und gegen hohe Spannungsspitzen zu Kreis des Transistors 42, wenn dieser im n'^cntl?^ltenschützen den Zustand ist, entkoppelt. Um die Schaltgeschwin-

Die Steuerspannungsquellc 28 zum Ein- und Aus- digkeit zu erhöhen, ist weiter ein Widerstand 84 mit schalten des Transistors 18 ist nur schematisch ge- 60 dem Kollektor des Transistors 42 in Serie geschal ct. zciet Sie kann in bekannter Weise ausgeführt sein, Im folgenden soll die Betriebsweise des oben be-

z B nach F i g. 1 der USA.-Patentschrift 3 439 145. schriebencn Stromkreises bei drei verschiedenen Ar-

' Eine zweite transistorisierte Schalteinrichtung, die beitsbedingungen erläutert werden, zum Erzeugen hoher Spannungsimpulse vorgesehen Bei der normalen Betriebsweise der Vornchtunt,

ist wird durch ein Paar NPN-Transistoren 30, 30' 6₅ wird der .»1s Niedcrspannungs-Ausgangsstufe verwengebildet. Die Leistungselektroden, Emitter und KoI- dete Transistor 18 nut verander ,eher F™quenz c,nlektor diener Transistoren sind mit der negativen und ausgeschaltet. Der Transistor 18 ist fur cine Klemme der Gleichspannungsquelle 10 bzw. der verhältnismäßig hohen Strom bei geringer Spannung

vorgesehen, und die Spannungsquelle 12 liefert diese reils beschrieben, das Bearbeiten tiefer Löcher wcverhältnismäßig geringe Spannung von beispielsweise sentlich erleichtert wird. Während dieser Arbeits-70 Volt. Wenn der Transistor 18 durch einen Impuls weise mit überlagerter hoher Spannung sind die von der Stcuerspannungsquelle 28 in den leitenden Schalter 50 und 32 geschlossen.
Zustand geschaltet wird und der Abstand des Ar- 5 Bei der Betriebsweise mit Impulsen hoher Spanbeitsspalts richtig eingestellt ist, wird im Arbeitsspalt nung wird die Ausgangsleitung von der Signatspanein Funken erzeugt, der Material vom Werkstück ab- nungsquelle 28 zur Basis des Transistors 18 mit Hilfe trägt. Diese Arbeitsweise ist insbesondere, für die eines geeigneten, nicht gezeigten, Schalters unterbro-Grobbearbeitung mit einer maximalen Metallabtrag- chen. Die Steuerimpulse von der Steuerspannungsgeschwindigke.it geeignet. Bei dieser Bearbeitungs- io quelle 28 α werden dem Transistor 40 zugeleitet, um weise sind die Schalter 50 und 32 geöffnet, um den die für die hohe Spannung vorgesehenen Transisto-Hochspannungsteil des Stromkreises vom Arbeits- ren 30, 30' zu steuern, wie bereits beschrieben, und spalt zu trennen. so am Arbeitsspalt elektrische Entladungen mit der Bei der Betriebsweise mit überlagerten Spannun- Spannung der beiden in Serie geschalteten Gleichgen werden die Niederspannungs-Ausgangsstufe mit 15 Spannungsquellen 10, 12 zu erzeugen. Bei dieser Bedem Transistor 18 und die Hochspannungs-Aus- triebsweise sind die Schaller 50 und 32 geschlossen, gangsstufe mit den Transistoren 30, 30' gleichzeitig während der Transistor 18 abgeschaltet ist. Diese Bedurch die Steuerspannungsquellen 28 und 28 α ein- triebsweise mit hoher Spannung erleichtert die Feinbzw, ausgeschaltet. Wenn der Transistor 40 im nicht- bearbeitung, auch wenn diese mit verhältnismäßig leitenden Zustand ist, wird der Transistor 42 durch ao schwachem Strom durchgeführt wird. Die Verwendie von der Spannungsquelle 46 über die strombe- dung des Stromkreises mit hoher Spannung ermöggrenzenden Widerstände 48 und 52 gelieferte nega- licht die elektroerosive Bearbeitung auch mit einem tive Signalspannung in den leitenden Zustand ge- Arbeitsspalt, der zwei- bis dreimal größer als bei schaltet. Der Transistor 42 liefert dann durch den normaler Arbeitsspannung ist.

Gleichrichter 82, die Widerstände 80, 72' und 72 an 35 Der Stromkreis kann ohne Schwierigkeiten von der die Basen der Transistoren 30' und 30 einen positi- einen Betriebsweise auf die andere umgeschaltet werven Strom, wodurch auch diese in den leitenden Zu- den bei minimalem Einstellungs- und Geräteaufstand geschaltet werden und einen Impuls hoher wand. Die Verwendung von Impulsen mit hoher Spannung an den Arbeitsspalt leiten. Während der Spannung und großer Leistung ermöglicht wegen der Transistor 42 im nichtleitenden Zustand ist, werden 30 dadurch bewirkten höheren induktiven Spannungswie schon gesagt der Transistor 44 im leitenden und spitze ein besseres Abschalten am Ende jedes Impuldie Transistoren 30, 30' im nichtleitenden Zustand ses. Außerdem wird durch den neuen Stromkreis eine gehalten. Bei dieser Arbeitsweise werden Impulse mit stabile Spannungsdifferenz zwischen den Leerlaufniedrigem Strom und hoher Spannung den Impulsen und den Bearbeitungsimpulsen sichergestellt, was mit hohem Strom und niedriger Spannung bei glei- 35 einen relativ konstanten Entladungsstrom im Archer zeitlicher Dauer überlagert, wodurch, wie bc- beitsspalt zur Folge hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Entladungen für elektroerosive Bearbeitung, wobei eine erste Quelle verhältnismäßig hohen Stromes und niedriger Spannung mit einer zweiten Quelle niedrigeren Stromes und höherer Spannung und mit dem Arbeitsspalt in Reihe geschaltet ist, wobei die erste Quelle mit ihrer der zweiten Quelle abgewandten Klemme unmittelbar mit einer Elektrode des Arbeitsspaltes verbunden ist, und wobei jeder Quelle ein von einem Impulsgenerator gesteuerter elektronischer Schalter zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Leislungselektroden des ersten elektronischen Schalters (18) am Verbindungspunkt beider Stromquellen (10, 12) bzw. an der anderen Elektrode (16) des Arbeitsspaltes angeschlossen sind, daß die Leistungselektroden des zweiten elektronischen Schalters (30, 30') an die dem Verbindungspunkt abgewandte Klemme der zweiten Quelle (10) bzw. ebenfalls an die andere Elektrode (16) des Arbeitsspaltes angeschlossen sind und daß die Steuerelektroden der beiden ^5 elektronischen Schalter (18, 30 30') über weitere Schalter (50) mit der Steuereinrichtung (28, 28«) verbunden sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Schalter (32) zwischen die Leistungselektroden des zweiten elektronischen Schalters (30, 30') und dem Arbeitsspalt eingefügt ist, welcher im geschlossenen Zustand eine hohe Bearbeitungsspannung und im offenen Zustand eine normale Bearbeitungsspannung liefert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Sperrgleichrichter (22), der zum Schutz des ersten elektronischen Schaliers (18) gegen hohe Spannungen von den in Serie geschalteten Spannungsquellen (10, 12) während der Bearbeitung mit hoher Spannung zwischen der ersten Spannungsquelle (12) und dem Bearbeitungsspalt angeschlossen ist.

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