DE2030658A1 - Vorrichtung zum elektrolytischen Aetzen eines Werkstucks - Google Patents
Vorrichtung zum elektrolytischen Aetzen eines WerkstucksInfo
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Description
ME - 6 (P- 1008)
IA - 173
Mitsubishi Electric Corporation, Tokio, Japan
Vorrichtung zum elektrooptischen Ätzen
einea Werkstücks
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum eiektrolytischen
Atzen und insbesondere eine Steuereinrichtung für
eine Vorrichtung zum elektrolytischen Ätzen.
Vorrichtungen zum elektrolytischen Ätzen sind im allgemeinen so konstruiert, daß eine Arbeitselektrode derart
in Bezug auf ein zu ätzendes Werkstück angeordnet ist, daß zwischen dem Werkstück und der benachbarten Arbeitselektrode ein schmaler Arbeitsspalt verbleibt. Durch den
Arbeitsspalt t»ird mit hoher Geschwindigkeit ein Slektrol^yt
geleitet und ein elektrischer Arbeitsetrom wdrd durch
den Spalt geschickt. Der Elektrolyt wird unter der Ein-(tdrkung
des Arbeitsstromes elektrolysiert, so daß das
Werkstück unter der Wirkung der JSlektrolyse in gewünschter
Weise geätzt wird· Dabei findet an dem als positive
Elektrode geschalteten Werkstück eine Auflösung von >/erkstückmaterial
in ausgewählten Bereichen statt. Falls
das Werkstück und die Arbeiteelektrode stationär angeordnet sind, vergrößert sich der Arbeitsspalt während
der Elektrolyse. JSs ist daher notwendig, eine Einrichtung vorzusehen, um den Arbeitsspalt auf seiner ursprünglichen
.Veite zu halten, indem die Arbeitselektrode und
da^s Werkstück sich mit fortschreitender Ätzung stetig
annähern·
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~ 2~
Zur Erreichung dieses Zieles -urden bisher z^ei Grundt./pen
von Vbrschuheinrichtungen für elektrol./tische Ätzvorrichtungen
verwendet. Der erste Typ soll 'T/p konstanter Stromstärke'1
genannt werden und bewirkt, daß der Elektrolyse- - oder Arbeitsstrom, welcher durch den Arbeitsspalt fließt,
auf einem vorbestimmten .-.ert gehalten fird, so daß die
Spannungsänderungen am Arbeitsspalt oder die Arbeitsspannung
bestimmt ^erden kann und zur Steuerung der Vorschubgesch^indig
keit der Arbeitselektrode oder des Werkstückes verwendet
werden kann, 7»obei die Arbeitsspannung ständig mieder auf
einen vorbestimmten viert eingestellt «"ird. Der andere bekannte
T?p soll 'Typ konstanter Stromdichte * genannt "erden und bewirkt, daß die Arbeitsspannung auf einen vorbestimmten
'.Vert gehalten ^ird, so daß die Arbeitselektrode
oder das .Verkstück eine konstante Geschwindigkeit beibehält.
Diese Vorschubs;)·sterne sollen im folgenden anhand der Figur
1 näher erläutert »esdea. In dieser Figur sind ein yerkstück
10, eine Arbeitselekfcrod© 12 und ©iß arbeitsspalt
dargestellt. Die ArbeiläseleWrod© 12 neigt elaem
rotationss;/mmetrisclieii Arbeitsbereich 16 auf, dessen
variabler Durchmesser in Biclituag auf das sum. .-vrbeits«
spalt 14- benachbarte Snde allmählich abnimmt* In dem in
Figur 1 a dargestellten Itzstaäium findet eine Ätzung nur
in dem durch die strichpunktierte''Linie A bezeichneten' Bereich der Arbeitselektrode 12 statt» Ia dem in figur 1 b
dargestellten Ätsstadium findet die Ätzung in dem durch die
strichpunktierte Linie B bezeichneten Bereich"der Elektrode
statt und in dem durch Figur 1 c dargestellten itzstadium
findet die Ätzung in dem durch die strichpunktierte Linie C bezeichneten Bereich der Elektrode 12 statte Der gesäumte
Itzvorgang durchläuft der Beihe nach ate in -des- Figuren '
1 a, 1b und 1 c dargestellten Itastadien·
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• 3- 2030858
Die Querschnittoflachen (S) an den Stellen A (Sa), B (Sh)
und C (Sc) gehorchen der Beziehung Sa<Sh<Sc. Die It*-
f Iac he niauBt daher während dee Ätzverfahrens zu.
Palls ein Vorschub vom T/p konstanter Stromstärke verwendet
-'irdt so nimmt die Arbeitsstromdichte bei allmählich «tanehmendem Ätzbereich nach und nach ab und die Ät»geschwindigkeit verringert sich mit abnehmender Stromdichte..
Die Bedienungsperson «uß sodann daa Gerat manuell einstellen, um in dem MaBe, '"ie der Ätzbereich zunimmt, die
irbeitsstromstärke tu erhöhen. Bei einem Vorschubsystem
mit konstanter Stromdichte -?ird die Arbeltsgeschwindigkeit
konstant gehalten, so daß dia Stromdichte ebenfalls konstant
gehalten ^lrd und eine konstante itzgescbrindigkeit er- (
reicht «*ird· Falls mit fortschreitender Atzung der Ätzbereich zunimmt, muB die Arbeitsstromotärke allmählich
erhöht werden, um die Stromdichte konstant zu halten.
Dabei besteht Jedoch die Gefahr, daS die Stromstärke die
maximal zulässige obere Stromstärkengrenze überschreitet. Daher "ird dabei die maximal ätzbare Fläche durch die
maximale Arbeitafläche und die maximal zulässige Stromstirkengrense der Kraftquelle bestimmt. Diese Faktoren bestimmen
wiederum die i^beitsgeschwindigkeit· Aus den Figuren
1 a und 1 b geht nun hervor, daß selbst bei kleiner Atzfläche zu Beginn des Ätzverfahrens eine höhere Torschubgeech^indiskeit nicht erzielt werden kann.
Bs ist daher iufgabe der vorliegenden Srfindung, eine
Vorrichtung zum elektrolytischen Ätzen eines Werkstückes
zu schaffen, "-eiche mit hoher Ätzgenauigkeit arbeitet und
deren Arbeitsspalt-^elte auf einfache «/eise konstant
gehalten werden kann-·
D ese Aufgabe wird erfindungegemäfi durch eine Vorrichtung
zum elektrolytisches Ätzen eines ««rkstückes gelöst,
welche eine Arbeiteelektrode und benachbart dazu ein
Werkstück und dazwischen dnen sdsaXes Arbeitsspalt aufveist, TPObei eine Kraftnuelle zur ausbildung einer
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BAD
Arbeitsspannung am Arbeitsspalt vorgesehen ist,- so daß durch
einen durch den irbeitsspalt fließenden Elektrolyten ein
^rbeitsstrom geschickt werden kann und es ist ferner ein
Vorschub zur Annäherung der ArbeitsGlektr,odesan das .i/erkstück
mit fortschreitender Ätzung vorgesehen, der über eine erste Dteutrfunktion zur Aufrechterhaltung eines vorbestimmten
.«crtes der vrbeitsütroradiehte in dem /Arbeitsspalt
und über eine zweite -teuerfunktion zur Aufrechterhaltung
eines vorbestimmten wertes der Arbeitεstromstärke
in dem Arbeitsspalt gesteuert werden kann.
Ln folgenden -ird die Erfindung anhand von Zeichnungen
näher erläutert.
Es zeilen:
Figuren 1 Ca), (b) und (c) Schnitte durch eine Anordnung
von Elektrode und .»orkstück ' ährend des elektro !-"tischen
Ätzverfahrens,
Figur 2 eine Schemadarstellung einer »usführungsfonn
der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Figur 3 eine" itehemazeichnung einer ''eiteren ^usführungaform
der vorliegenden Erfindung.
F'gur 2 zei^t ein /erkstück 10® eine Arbeitselektrode 12
und daz ischen einen Arbeitsspalt 14 mit einer .icite von
et"'a 0,1 bis 0,5 mm. Es ist eine Kraftquelle 20 vorgesehen,
-eiche eine dreiphasige Stromquelle 22 von kon»
stanter Spannung, einen dreiphasigen Transformator 24-,
einen dreiphasigen Voll'-'eggleichrichter 26 und eine
Sättigungsdrossel 23 aufseijt. Der dreiphasige Transformator
24 umfasst eine B?imäir'icklung 30 in Dreieck»
schaltung und eine Sekundärwicklung 32 in Sternschaltung. Die ,Anschlüsse der Primärwicklung 30 sind mit
den Anschlüssen der Kraftquelle 22 über einen
34 dreiphasigen Freigabeschützschalter verbuolen«, Me
wechselstrom- Anschlüsse des dreiphasigen.Voll^eggleichrichters
26 sind mit den entsprechenden
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Anschlüssen der Sekundärspule 32 verbunden. Dr
gleichrichter 25 erzeugt an den Leitungen 36 und 38 eine
Gleichspannung. Die Leituns 36 ist mit dem positiven Anschluß des Voll^eggleichrichters 26 verbunden. Die Leitung 38 ist mit dem negativen
Anschluß verbunden. Die Leitung 36 ist andererseits mit
dem Werkstück 10 und die L itung 33 ist andererseits mit
der Itzelektrode 12 verbunden. Die Verbindung zwischen
den . Anschlüssen der Primärwicklung 30des Transformators und dem Dreiphasenschalter 54 ist durch die Leitungen
40, 41 und 42 hergestellt. Die Outputspulen 46» 47 und 43 der
Drossel 44 liegen in den Verbindungeleitungen 40, 41 und
42 und die Reaktanz der Drossel wird durch die gemeinsame
Steuerspule 50 gesteuert. Auf diese -leise ^ird mittels der K aftcuelle 20 die Arbeitsspannung V zwischen
den Leitungen 36 und 38 bereitgestellt· Gute Ergebnisse
werden bei einer ArbeitsspannungV von 5 bis 20 Volt erzielt.
Es ist eine nicht dargestellte Vorrats- und Zuführeinrichtung
für den in den Arbeitsspalt 14 einzuleitenden Elektrolyten
vorgesehen. Die ISlektralj/tzufuhr umfasst z.B. eine Pumpe
zum Fördern des Tlektrolyten aus dem Vorratstank durch
eine öffnung in der Arbeitselektrode und in den Arbeitsspalt 14 hinein. Dr Elektrolyt soll mit einer hohen Geschwindigkeit durch den Arbeitsspalt 14 fließen.
Dem Arbeitsspalt 14 "^ird ein Arbeitsstrom I aufgedrückt,
welcher von der Arbeitsspanming V abhängt. Dieser Arbeitsstrom I fließt durch die Leitungen 36, 38 und durch den
Voll^eggleichrichter 26. Gute Ergebnisse werden bei einer
Stromstärke I von 1.000 bis 5.000 A erzielt. Dr Arbeitsstrom I elektrolysiert den Elektrolyten, so daß aus dem
ein positives Potential aufweisenden Werkstück 10 ein der Gehalt der Arbeitselektrode 12 endsprechendes Teilstück
herausgelöst
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Die Sättigungsdrossel 28 ^irkt als eine Steuerungseinrichtung
für die ,Arbeitsspannung V, '-obei dia Reaktanz
der Output-.-icklunsen 46, 47 und 40 in abhängigkeit von
der durch die Steuerspule 50 fließenden Stromstärke Ic eingestellt r-ird. Hierdurch * ird wiederum die Spannung
für den Dreiphasentransformator 24 eingestellt.
Ss ist ferner ein Vorschub 60 vorgesehen, welcher einen
21ektromotor 62 zur Biegung der Arbeitselektrode 12 zu
dem ierlcstück 10 hin oder von diesem '«eg umfasst. Dieser
tiotor 62 ist ein Hauptschluß-Näbenschluß-Motor und umfasst
einen Hotor 64 und eine Feldspule 66. iöine Gleichspannungsc
uelle 63 von konstanter Spannung ist über einen
variablen iiderstand oder über ein Potentiometer 70 mit
der Feldspule 66 verbünde η r um dem Motor 62 einen üärregerstrom
zuzuführen. F rner sind ein Gleichrichter 76 und Lcitungen 72 und 74 vorgesehen, welche zu den -Inschlüssen
des Hotors oder Ankers 64 führen«, Der Gleichrichter 76
besteht aus zviei Dioden 78a und 73^3 so^ie z*"ei lyristoren
80a und 30b zum Gleichrichten des i/- chselstromo, ^elchc?.r
der einphasigen ./echselstrom-Rraf te uelle 82 von konstanter
Spannung entnommen ™ird. In dem Gleichrichter 76 sind
der Thyristor 30a und die Diode 73a so^ie der Thyristor 30b
und die Diode 78b in Reihe geschaltet. Die der Kräfteuelle
32 entstammende 5pannung -.-'ird in die Anschlüsse 72
und 74 eingegeben. Die Kathoden der Thyristoren 80a und
80b sind gemeinsam mit der Leitung 72 verbunden, v.-ährend
lie Anoden der Dioden 78a und 780 gemeinsam mit der
Leitung 74- verbunden sind« Die Thyristoren 30a und 80b
stellen eine Stromstärke Ia bereit, -.'eiche der Zündphase
der Thyristoren proportional ist. Dieser Strom "i^d in
die Leitungen 72 und 74 und sodann in den Hotor oder Anker
64 eingegeben. Die Zündphase der Thyristoren 80a unJ 30b
ist einstellbar, womit auch die 3tromstärke Ia variiert "
werden kann, "Odurch schließlich, die Drehgeschwindigkeit
des Motors 82 oder die forschuhgesclrrrinäigkeit der Arbeitselektrode
12 eingestellt «ird»
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Der Vorschub 60 i3t mit der Aibeitselektrodc 12 über den
Motor 62 verbunden. Alternativ kann auch das werkstück 10 in ähnlicher K/eise bewegt herden.
Im folgenden soll die Steuereinrichtung näher beschrieben
•erden. D e ./teuereinrichtung umfasst ein Vorschubsteuersystem
100 zur steuerung des Vorschubs 60 und einArbeitsspannung-Steuers
ystem 200 zur Steuerung der'. Arbeitsspannung- V,
Im ..folgenden soll zunächst das Vorschubsystem 100 beschrieben
''erden. Das Steuersystem 100 umfasst drei Signalgeber 102, 104 und 106. Der Signalgeber 102 erzeugt ein
Signal Uf, '-elches proportional der IJotorgesclr-iindigkeit
62 bz*-. der Vorschubgeschrdndigkeit ist. Der Signalgeber
102 umfasst einen Generator 100, '-elcher mit dem Botor 64
des Motors 62 verbunden ist, so daß richtige Signal Uf eingegeben ^ird. Der Signalgeber 104 -Irkt hauptsächlich als ein System zur Aufrechterhaltunß einer konstanten Stromdichte und erzeugt ein konstantes Bezugssignal
Ufs. Der Signalgeber 104 umfasst eine Gleichstromquelle
110 konstanter Spannung so'?ie ein Potentiometer 112 in
Parallelschaltung dazu. Das oignal Ufs <ird an dem
Anschluß 114 des Potentiometers 112 erzeugt· Der öignalgeber 106 "irkt in der Hauptsache als ein System
zur Aufrechterhaltung einer konstanten Stromstärke und
erzeugt ein Signal Ui, "elches proportional der Arbeitsstromstärke I ist. Der Signalgeber 106 umfasst einen
Stromtransformator 116, welcher induktiv mit der Leitung
42 gekoppelt ist. Dieser Transformator 116 stellt nicht auf direktem ./ege den Arbeitsstrom I bereit. Da jedoch
die Amplitude des durch dio Leitung 42 fließenden ./echselstroms
proportional der Arbeitsstromstärke I ist, "ird
auch eineder Arbeitsstromstärke I proportionale Spannung
erzeugt. Zwischen Jen Outputanschlüssen des Stromtransformators
116 ist ein Potentiometer 118 vorgesehen. Ein einphasiger Vollr'eggleichrichter 120 dient zur Gleichrichtung
der am Potentiometer 122 liegenden Wechselspannung.
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-S-
Dieses Potentiometer 122 liegt zwischen den Gleichstrom-
Jnschlüssen des Voll^eggleichrichters 120, Zur
Glättung der am Potentiometer 122 liegenden Outputspannung
ist ein Glättungs- oder Beruhigungskreis 124 vorgesehen
welcher Widerstände 126 und 128 so^?ie Kondensatoren
150 und 132 umfasst. An den . Anschlüssen des
Glättungskreises 124 liegt ein Potentiometer 134, welches
einen Outputanschluß 136 für das Signal Ui aufweist.
Der Signalgeber 106 umfasst ein Schaltelement I38*mit dem
die'Umschaltung vom System 'konstante Stromdichte' zum
System "konstante Stromstärke' bewirkt ''erden kann,Das
Schaltelement 138 kann eine Zenerdiode sein* "-eiche zwischen
dem Glättungskreis 124 und dem Potentiometer 134 liegt. Die Zündspannung der Zenerdioie soll mit Us bezeichnet
•erden* Venn die ' spannung des Glättungskreises 124
die Spannung Uz überschreitet, erscheint am Outputanschluß 136 des Potentiometers 134 das Signal Ui. Solange die
spannung des Glättungskreises 124 unterhalb der Zenerspannung Uz liegt i hat das /Signal Ui den ./ert
In dem Vorschubsteuers:/stern 100 werden Signale Ufs und Ui
in dem Vergleichsstromkreis 140 verglichen und die Differenz ζ ischen den Signalen Ufs - Ui nird sodann in dem Vergleichsstromkreis 142 mit dem Signal Uf verglichen. Ss ist ferner
ein Verstärker 144 zur Verstärkung des Signals •les Vergleichsstromkreises 142 vorgesehen, so-'ie eine Zündeinrichtung
146 zur Aufnahme des Outputs aus dem Verstärker und schließlich ein Stromkreis zur Bereitstellung eines
Zündsignals für die Thyristoren 60a und 30b und ein Stromkreis
zum Einstellen der Phase zwischen den Zündungen der Thyristoren 80a und 80b durch Variation der Phase der
Zündsignale.
.venn das Signal Ui=O ist, ^erden die Signale Ufβ und Uf . in
dem Vergleichstromkreis 142 verglichen und der Motor 62 dreht sich mit einer konstanten Geschwindigkeit gemäß
dem Signal Ufs. Venn das Signal Uf größer ist als das Signal
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Ufs, so bewirkt die Differenz derselben eine Verzögerung
der ;phase des Zündsignals in der Zündeinrichtung 146 und über den Verstärker 144, Hierbei "ird die Phase
der Zündung der Thyristoren 30a und 80b erhöht, so daß
sich die Stromstärke Ia, welche durch den itotor 64 des
Motors 62 fließt, erniedrigt und die ilotorgesch^indigkeit
abnimmt, ^as zui· Folce hat, daß das Signal ILf dem Signal
Ufs äquivalent \ ird. .^enn andererseits das Signal Uf
kleiner ist als das Signal Ufs, sorgt das der Differenz
entsprechende Outputsignal am Vergleichsstromkreis 142 dafür, daß die Phase des Zündsignals der Zündeinrichtung "
146 über den Verstärker 144 beschleunigt wird, so daß
die Phase für die Zündung der Thyristoren SOa und 80b
abnimmt und die Stromstärke Ia f "'eiche durch den Botor
des Motors 62 fließt, zunimmt. Dies hat zur Folge,' daß
dio Kotorgesch"indigkeit nunmehr zunimmt un.l daß das Signal
Uf dem Signal Ufs ä^ivalent ^ird und die Motorgeschtdndigkeit
konstant vird, «-uf diese ,./eise rird eine konstante
Vorschubgesch dndigkeit erhalten.
Falls das Signal Ui vorhanden ist, hat das Signal Ufs - Ui
einen kleineren .i/ert als das Signal Uf allein und die Motor—
gesch'/indigkeit nimmt ab, ^as eine ,--bnabme der Vorschub-
gesch^indigkeit zur Folge hat. Durch die abnähme der Vor- "
schubgesch'indigkeit '^ird der Arbeitsspalt 14 größer
und der dem arbeitsspalt 14 äruivalente .i/iderstand nimmt
zu, wodurch die /lrbeitsstromstärke I abnimmt. Xs ^ird
somit die irbeitsstromstärke I erniedrigt und am iibersteigen
eines vorbestimmten Wertes gehindert, ^enn das Signal Ui
auftritt.
Im folgenden wird das Steuersystem 200 für die Steuerung
der Arbeitsspannung V beschrieben. Dieses Steuersystem
umfasst ZTrei Signalgeber 202 und 204. Der 3ignalgeber
umfasst ein Potentiometer 206, welches zwischen den Leitungen
36 und 38 liegt und einen Outputanschluß 208 aufweist,
en dem ein Signal U auftritt, das der Arbeitsspannung V
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- 10 proportional ist.
Der Signalgeber 204 erzeugt ein konstantes Bezugssignal Us
und umfasst eine Gleichstromquelle 210 konstanter Spannung,
3O'?ie ein parallel dazu geschaltetes Potentiometer 212.
\n dem . /Anschluß 214 des Potentiometers 212 "ir& ein
Signal Us erzeugt. Die Signale U und HJs werden in dem
Vergleichsstromkreis 216 verglichen, welcher ein Signal
erzeugt, das der Differenz U-Us entspricht. Es ist ebenfalls eine einphasige wechselstrom^uelle 218 von konstanter
Spannung vorgesehen, "eiche mit einer üblichen Freruenz arbeitet, so^ie ein einphasiger Voll^eggleichrichter 220,
'•'elcher aus der /echsolatromquelle 218 ./schselstrora bezieht.
Der Λη30^11^ ^es Gleichrichters 220 ist mit der
Steuerspule 50 der Sättigungsdrossel der Kraftquelle 20 verbunden und erzeugt in dieser oteuerspule 50 einen Strom
Ic. s sind Thyristoren 222A und 222B vorgesehen, ·-siehe
parallel zueinander und entgegengesetzt gerichtet ζ ischen Jen A nschlüssen des Voll·/eggleicbrichtera 220 und der
K aftnuelle 213 liegen» Die Th. ristoren 222A und 222B stellen
den Strom Ic in Abhängigkeit von der Zündphose Jerselben
ein, -'odurch ixe Spannung der 3ättigungsdrosi?el eingestellt
'ird. JSin Verstärker 224 verstärkt das Signal U-Us,
welches von dem oignalvergleichsschaltkreis 215 kommt un-1
der Output des Verstärkers "ird einer Zün;einrichtung 226
zugeführt. Die Zündeinrichtung 226 umfasst einen Stromkreis zur Erzeugung von Zündsignalen für die Thyristoren 222A und
222B unJ zum 3in teilen der Phase der Zündungen der Thyristoren
222A und222B. ■
Das Steuersystem 200 dient zur JiLn teilung der Arbeitsspannung V auf einen vorbestimmten wert. Falls das Signal U
größer ist als das Signal Us9 sobewirkts der Output des
Verstärkers 224 eine Verzögerung der Zündphase in der Zündeinrichtung
226, so daß der Fhasen^inkel für die Zündung .
der Thyristoren 222A und 222B vergrößert ^ird. Hierdurch
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nimmti vlit; . Spannung des Vollveggleichrichters 220 ab..
Der jtrom I, »elcher durch die Steuerspule 50derSättigungsdrossel
Hießt, nimmt ab, 'ährend die Reaktanz der
>pulrn 46, 47 un-1 43 erhöht -ird. Bies führt zur Verringerung
der rbeitsapannuns V bis schließlich das Signal U dem .Signal
Us äruivalent 'ird. F-IIs das signal U kleiner ist als das
Signal Us, so bewirkt die Steuereinrichtung,'daß die Arbeitsspannung V solange erhöht »-'ird, bis das Signal U dem Signal
Us äquivalent ist. Die "rbeitsspannung V kann somit auf eine
vorbestimmte, dem Bezugssignal Us entsprechende Spannung
eingestellt -erden. Die Regelung der Arbeitsspannung V
"ird ständig durch das Spünnungrteuersystem 200 be-irkt,
ob nun das Signal Ui vorhanden ist öler nicht* I
Bei der in Figur 2 gezeigten ^usführungsforra erhöht sich
die Arbeitsstromstärke I niemals über den erwünschten vorbestimmten Grenz«-ert hinaus unl die iitzgesch'-'inaigkeit kann
dabei sehr vorteilhaft gesteuert ·erden. Falls die Arbeitsspannung I den vorbestimmten ..ert erreicht, erscheint das
Signal Ui, -Odurch be>drkt ;ird, daß die /irbeitsstromstarke I
nicht '-eiter an-ächst. ..enn das Signal Ui erscheint, «-ird
der Arbeitsstrom I auf den maximal zulässigen Strom^ert der
Strom uelIe 22 beschränkt. Die Ärbeitsstromstärke I kann
auf einfache .eeise dadurch auf, den gewünschten vorbeotimmten
Jert eingestellt "erden, indem die Potentiometer 116 und
122 in dem Signalgeber 106 einstellt.
Es muß betont werden, daß die Zündspannung der Zenerdiode
138 variiert '"»erden kann.
.*enn die Stromstärke I nicht über den vorbestimmten .«ert
erhöht -ird, "ird das Signal Ui nicht benötigt. Unter solchen
Bedingungen be.'irkt das Signal Ufs der Signalouelle den
gewünschten konstanten Vorschub. Falls die Vorschübgesch«indigkeit
groß genug ist, kann der Ätzvorgang in wirksamer ./eise bei einer größeren Stromdichte durchgeführt ■ erden.
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BAD ORiGiNAL.
In diesem Pall ist es nicht erfo derlich, die Vorschubgesclr-indigkeit
in Abhängigkeit von der maximalen Ätzfläche zu verringern. Zum Beispiel kann as bei der in Figur 1
gezeigten /lusführungsform möglich sein, eine derart hohe
Vorschubgeschv/indigkeit einzustellen, «laß der Arbeitsstrom I den maximal zulässigen Stromstärken-'ert der Kraftfiuelle
22 erreicht, .ui diese .jeice kann dann die Ätzeffektivität
gesteigert 'erden.
Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform eine Zenerdiode
als direktes -schaltelement in Bezug auf den Signalgeber
106 umfasst, so muß doch bemerkt - erden, da': die
vorliegende 2rfinJung nicht auf diesen Fall beschränkt ist P und daß 3er gleiche Effekt mit einer Vorrichüung erzielt
'"erden kann, welche oin dem Arbeitsstrom proportionales
Signal feststellt un.l dabei sicherstellt, daß,''enn
immer der Arbeitsstrom I sich dem gewünschten vorbestimmten
wert nähert, diese Einrichtung den .Stromkreis öffnet
oder schließt und dabei die Bildung des Signals Ui am
Signalgeber 106 bewirkt. Das
so bereitgestellte Signal Ui -drd sodann der SignalvergleichsGchaltung
14-0 eingegeben.
Figur 3 zeigt eine alternative A_sführungsform der vorliegenden
Erfindung.
Wk Es soll zuvor bemerkt "erden, daß die .<eite g de3 Arbeitsspaltes 1^ oder der Abstand Z"ischen dem ./erkstück 10 und
der Arbeitselektrode 12 relativ zueinan.ler gemessen
aus folgender Formel erhalten -.verden kann:
-obei y den spezifischen Widerstand des in den Arbeitspalt
* eingeführten Elektrolyten bedeutet und vobei
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J die Arbeitsstromdichte im Arbeitsspalt 14- und
V die lrbeitsspannung
bedeuten»
Der ibstand g des Arbeitsspaltes sollte vorzugsweise so
konstant vie möglich gehalten '-erden, damit eine hohe Arbeitsgenauigkeit erzielt ™ird. Bei der Ausführungsform
gemäß Figur 2 ist nach Gleichung (1) die Stromdichte J
konstant, ^enn das Signal Ui nicht vorhanden ist und rrgnn
der spezifische widerstand γ und die Arbeitsspannung V
konstant sind. Sodann ist die Größe g des Vrbeitsspaltes konstant. Falls jedoch das Signal Ui vorhanden ist, so
v?ird die Arbeitsstromstärke auf einen vorbestimmten Wert eingestellt. Falls dann jedoch die Ä'tzflache erhöht
T^ird, so verringert sich die ^stromdichte J, so daß selbst
für den F 11, daß der spezifische v/iderstand ο und die
Arbeitsspannung 7 konstant sind, die «teite g des _rbeitsspaltes
erhöht ^ird.
Die lusführungsforra gemäß Figux' 3 umfasst oin-j Steuereinrichtung zur Steuerung der Arbeitespannung V derart, daß
Änderungen der Stromdichte kompensiert --erden. Der öignalvergleichsatromkreis
300 in Figur 3 erhält das Signal Us minus U von dem Signalvergleichsstromkreis 216 am Output
des Kontroll systems 200 für die Irbe.itsspannung und erzeugt
das Signal (Us-U) - Ui nach Eingabe des öignales Ui.
Dieses Signal ^ird sodann den Verstärker 224· eingegeben.
Falls bei der "'<■ sführungsform gemäß Figur 3 das Signal Ui
auftritt, 30 -^ird die Arbeitsspannung T in dem gleichen
Maße verringert, .vie das Signal U größer Tiird als das
Signal Us, so daß die -urbeitsstromdichfce J konstant gehalten
"•ird. Jcnn ein konstanter Vorschub verwendet '~ird, erscheint
kein Signal Ui. Die3es Signal Ui "ird jedoch erzeugt, renn
die ArbeitsstromstärkeI ' maxlfnft^j ist, naö eine bnahme
der Stromdichte eintritt. Da das Signal Ui umgekehrt.
proportional zur Stromdichte i3t, kann es somit zur Be-
»
- 14 009883/U93
BAD ORIGINAL
schräokung der Variation der eitc des irbeitsspaltes dienen.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Arbeitsgesch'rindigkeit
und die Arbeitseffektivität erhöht werden.
Es muß ferner noch einmal betont 'erden, daß die erfindungs
gemäße Vorrichtung so gebaut ist, daß sie ein Signal zur Beschränkung der Arbeitsstromstärke bereitstellt, venn die
Stromstärke einen vorbestimmten Vert erreicht. Ferner kann auch die Variation der Arbeitsspannung beschränkt -.erden,
vodurch die Ätzgenauigkeit gesteigert vird.
-Ansprüche-
009883/U93
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE1. Vorrichtung zum elektrolytisches! Ätzen mit einer Arbeitselektrpdet welche durch einen schmalen Arbeitsspalt von einem Werkstück getrennt ist, mit einer Spnnnungsquelle zum Elektrolysleren des durch den Arbeitsspalt fließenden Elektrolyten und mit einem Vorschub zur Bewirkung einer Relativbewegung von Arbeitselektrode und Werkstück unter Verengung des Arbeitsspaltes, gekennzeichnet durch eine Vorschubsteuereinrichtung (100) zur selekt iven" Steuerung des Vorschubs (60) unter Konstanthaltung I der Arbeitsstromdichte im Arbeitsspalt (14) oder zur selektiven Steuerung des Vorschubs (60) unter Konstanthaltung der Arbeitsstromstärke im Arbeitsspalt (14).2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,dadurchge ke η η ze ichne t , daß die Vorschubsteuereinrichtung (100) ein Schaltelement (138) aufweist, welches bei Anwachsen der ArbeiteStromstärke auf einen vorbestimmten Maximalwert von der Steuerung unter Stromdichte-konstant auf die Steuerung unter Stromstärkekonstanz umschaltet.3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I oder 2 f a a durch gekennzeichnet, daß die Vorschubsteuereinrichtung (100) einen ersten Signalgeber (102) zur Erzeugung eines ersten der Vorschubgeschwindigkeit proportionalen Signals, einen zweiten Signalgeber (104) Zur Erzeugung eines Standardsignals und einen dritten Signalgeber (106) zur Erzeugung eines der Arbeitsstromstärke proportionalen dritten Signals umfaßt, wobei bei Steuerung unter Konstanz der Arbeitsstromdichte das erste Signal und das Standardsignal gleich■ . . * ■ ■■ ■ - 2 -009883/U93ORIGINALsind und wobei bei Steuerung unter Konstanthaltung der Arbeitsstromstärke das erste Signal gleich der Differenz von Standardsignal und drittem Signal ist.A- Vorrichtung nach Anspruch 3 , dadurch gekenn' zeichnet, daß das Schaltelement (138) eine Zenerdiode ist, in welche aas dritte Signal eingegeben wird und die bei Erreichen einer vorbestimmten maximalen Arbeitsstromstärke durchbricht, wodurch der Wert des Standardsignals um den Wert des dritten Signals verringert wird.5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Spannungssteuer ungs einrichtung (200) zur Konstanthaltung der Arbeitsspannung.6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen vierten Signalgeber (202) zur Erzeugung eines vierten, der Arbeitespannung proportionalen Signals und einen fünften Signalgeber (204) zur Erzeugung eines Standardsignals, wobei die Spannungssteuerungseinrichtung das vierte Signal und das zweite Standardsignal dee fünften Signalgebers (204) auf gleichem Wert hält.7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , g β k e η η zeichnet durch eine Steuereinrichtung (300) zur Steuerung der Arbeitespannung zur Kompensation von Änderungen des Arbeitsspaltes (14) aufgrund von Änderungen der Arbeitsstromdichte bei konstanter Arbeitsetromstärke.00988 3/ U93f. Vorrichtung nach Anspruch 7 ,dad u r ο h g e k en η ze i ch η et, daß die Steuereinrichtung (300) zur Verringerung des Wertes des Standardsignals des fünften Sig nalgebers (204) durch das dritte Signal dient»009883/1493Leerseite
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |