DE2407017B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Elektroerosionsbearbeitung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur ElektroerosionsbearbeitungInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
- B23H1/02—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges
- B23H1/022—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges for shaping the discharge pulse train
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren /ur Elektroerosionsbearbeitung
unter Verwendung von Entladungsstroniimpulsen mit schräger Ansticgsflanke sowie eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bereits bekannt (CHPS 4 95 812 und Annals of
the C.I.R.P., Band 16, 1968, S. 183-191), bei der Elektroerosionsbearbcilung den Elektroden verschleiß
durch Beaufschlagung mit Impulsen mit schräger Anstiegsflanke zu senken. Dieses Verfahren führt
jedoch /u einer Senkung der mittleren Stromstärke. Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren /ur Elektroerosionsbearbeitung zu schaffen, bei dem einerseits der Elektrodenverbrauch herabgesetzt
ist und andererseits eine hohe mittlere Stromstärke erreicht wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man Entladungsstrominipulse
mit Rcchteckwellenform verwendet, solange die Zündverzögerungszeit nicht größer als ein Bezugszcitintervall
und dementsprechend die Entladungsdauer lang ist, während man Entladungsstrominipulse mit
schräger Ansticgsflanke verwendet, solange die Zündverzögerungszeit größer als das Be/.ugs/.eitintervall und
dementsprechend die Entladungsdauer kurz ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von
Zeichnungen näher erläutert; es zeigt
F i g. 1 Impulsformen des erfindungsgemiißen Verfahrens,
F i g. 2 Impulsformen der im praktischen Betrieb beim
crfindungsgcmäßcn Verfahren und bei einem hcrkömm
liehen Verfahren gebildeten Impulse,
F i g. i eine graphische Darstellung der lle/ii'hung
/wischen dem Elektrodenverbrauch und der Anstiegs
/eil di'r Stromimpuls«.* bi'i verschiedenen Inipulsbi ι ilen.
Fig.4 ein Schaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 5 ein Schaltbild eines Teils der Vorrichtung gemäß F i g. 4 und
Fig.6 und 7 Impulsdiagramme zur Erklärung der
Arbeitsweise der Schaltung gemäß F i g. 4 und 5.
Fig. la zeigt die Form des Spannungsimpulses, mit dem der Arbeitsspalt beaufschlagt wird, wobei ro die
Zeitdauer der Beaufschlagung mit einem Spannungsimpuls, Γι das Zeitintervall zwischen Beginn der Beaufschlagung
mit dem Spannungsimpuls und Beginn der Entladung (Zündverzögerurigszeit) und r>
die Entladungsdauer bedeuten. Es gilt die Beziehung Tu = T\ + r>
= konstant. Ferner ist ein vorbestimmtes Zeilintervall r, festgelegt. Falls die Beziehung η S r»
erfüllt ist, hat der Stromimpuls gemäß Fig. Ib eine Rechteckform. Wenn die Behiehung ri
> τ·, erfüllt ist, wird gemäß Fig. Ic ein Stromimpuls mit Dreieckwellenform
gebildet. Hierdurch wird der Elektrodenverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren stark
herabgesetzt.
Fig. 2a zeigt die Iinpulsformen verschiedener Spannungsimpuls'.*,
mit welchen der Arbeitsspalt im praktischen Betrieb des erfindungsgeniäßen Verfahrens
beaufschlagt wird. Fig. 2b zeigt die Stromimpulsform
des erfindungsgeniäßen Verfahrens, und F i g. 2c zeigt die Stromimpulsformen eines herkömmlichen Verfahrens.
Die Iinpulsformen 19 und 21 der Etitladungsspannung gehorchen der Beziehung τί S r„ und demgemäß
haben die Impulsformen 2 J und 27 bzw. 25 und 29 Rechteckform. Falls die linpulsformcn 20 und 22
vorliegen, so treten anstelle der rechteckigen Iinpulsformen 28 und 30 beim herkömmlichen Verfahren die
Dreieckimpulsformen 24 und 26 beim erfindungsgemäßen Verfahren. Wenn die Entladiingsdauer kürzer wird,
d.h. die Inipulsbreite geringer wird, so wird der Unterschied der Elektrodenvcrbruuchsgeschwindigkeit
/wischen Bearbeitung mit Rechteekimpulsformen und einer Bearbeitung mit Dreieckimpulsformen gemäß
Fig. 3 größer. Daraus ergibt sich, daß bei einer Bearbeitung nach dem erlindungsgetnäßen Verfahren
der Elektrodenverbrauch im Vergleich /um herkömmlichen Verfahren mit stets rechteckigen Impulsformen
gesenkt werden kann. Die Kurven in Fig. 3 beziehen sich auf eine Elektrode aus Kupfer und ein Werkstück
aus SK-1) und auf einen Stronispit/.enwert von 38
Ampere.
Es ist ferner auch möglich, Stromimpulsformen mit einer abgeschrägten Linie in Trapezform vorzusehen,
wobei ebenfalls der Elektrodenverbrauch gesenkt wird. Vorzugsweise haben die Spannungsimpulse, mit welchen
der Arbeitsspalt beaufschlagt wird, eine konstante Breite. Die Breite der Spannungsimpulse kann jedoch
auch geändert werden.
F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung /ur Elektroerosionsbearbeitung durch Beaufschlagung eines Arbeitsspalts zwischen
einem Werkstück 5 und einer Elektrode 4 mit Spanniingsimpulsen, wobei der Impulsstrom von einer
Gleiehspannungsquelle I entsprechend dem Ein- und Ausschalten von Schalttransistoren 2n, 2b, ... 2n
bereitgestellt wird und durch Widerstände In, \h.... )n
begren/l wird. Die .Schalll'rec'uen/ der I raiisisioren
kanu mit Hilfe eines Ausgaiigssignals einer Steilerem
heit b gesteuert v\ erden. Andererseits wird die Sp.illbreite duicli einen Servomechanismus mit einem
h\ilraulischeii />linder 7 und einem .Servoventil 8 /ur
des (»volumcns konstant ueh.illen Eine
Steuerspannung e(V), welche gemäß der Spannungsteilung an Widerständen 9 und 10 der Spannung /wischen
Elektrode 4 und Werkstück 5 gewählt ist, wird mit einer Vergleichsspannung Eo (V) verglichen und die Spaltbreite derart geregelt, daß die Differenz zwischen den
beiden Spannungen Null ist. Ferner ist ein Kondensator il zur Bildung eines Filters vorgesehen und ein
veränderlicher Widerstand 12 zur Einstellung der Servoempfindlichkeit.
Ein Detektor 31 dient zur Feststellung des Zeitpunktes,
zu dem die Entladung beginnt Eine Einrichtung 32 dient zum Vergleich der Zündverzögerungszeil mit dem
vorbestimmten Zeilintervall rv Ferner ist ein unabhängiger,
üblicher Oszillator 6 für Rechteckimpulsforinen sowie ein Oszillator 33 zur Bildung von Dreieckinipulsformen
der Stroinimpulse vorgesehen. Wenn der Beginn der Entladung durch den Detektor Jl festgestellt
wird, so wird die Zündverzögerungszeit η mit dem
vorbestimmten Zeitintervall rs verglichen. F..Ils rι S r,
gilt, so wird der Arbeitsspalt durch Betätigung des
Oszillators 6 mit Rechteckimpulsen beaufschlagt. Wenn ri
> rs gilt, so wird der Arbeitsspalt durch Betätigung
des Oszillators 33 mit Stromimpulsen von Dreieckini pulsformen beaufschlagt. Der Oszillator 53 erzeugt
diese Stromimpulse mit Dreieckwellenfonn durch aufeinanderfolgendes Einschalten der Transistoren 2a.
2b, ... 2n, wobei mit fortschreitender Zeit ine! r und
mehr der Transistoren eingeschaltet werden.
Eine Ausführungsform des Oszillators 51 fiir die
Bereitstellung von Dreieckinipulsformen ist in I i g. >
gezeigt. Er umfallt |-K-Flip-Flops 44;f, 44b. 44t.... 44n.
Zunächst haben alle Ausgänge Qa, Qb. Qc. . . Qn den Wert 0, und der Eingang Ja hat den Wert I. Wenn in
diesem Zustand ein Taktimpuls CP von einem nicht dargestellten Taktgeber den Eingängen 7 a. lh. Ic...
Tu zugeführt wird (1 Impuls), so ergibt sich ί,λ; = I,
Qb = 0, Qc = 0, ... Qn = 0. Das Ausgangssign.il Qr,
liegt an der Basis des Schalttransistors 2.7 au, so daß dieser leitend wird. Wie Fig. 5 zeigt, ist der Ausgangsiinschluß
ζ?«ϊ mit dem Eingang Ib verbunden, so dall auch
dieser Eingang /bucn Wert 1 erhält. Wenn nachfolgend
der Taktimpuls CP (1 Impuls) angelegt wird, so erhält man Qa = 1, Qb = I, Qc = 0,... Qn = 0, so dall auch
der Schalttransistor 2b leitend wird und im leitenden Zustand gehalten wird. In gleicher We-se werden die
Schalttransistoren 2c bis 2n nacheinander ebenfalls leitend. F i g. b zeigt die Schaltzustände der einzelnen
Flip-Flops F i g. 7 zeigt den Verlauf des die Schalttransi-, stören 2a. 2b.... 2n durchfließenden Stroms, wobei der
Strom im Punkt A bei eingeschaltetem Transistor 2a durch die Kurve A in F i g. 7 angegeben ist. Die
Stromverläufe, welche sich ergeben, i.achdem die
Transistoren 2b, 2c,... 2« nach einer Vcr/ögerungszeit
in von fi bzw. /_>
bzw. f„_ ,,gerechnet vom Einschaltzeit-
punkt des Transistors 2a, eingeschaltei wurden, sind
durch die Kurven in I i g. 7, B. C... Λ/angegeben. Wenn
der durch den Punkt .V in F i g. 4 fließende Strom mit /v
bezeichnet wird und die durch die Punkte \. B, C ... N
ι , fließenden Ströme mit /Λ. Ib. U,-■■ Is bezeichnet werden,
so ergibt sich die folgende Gleichung:
l\ = Ia +Iu+Ic+ ■■■ +In-
Die Stromwellenform im Punkt X ist durch Fig. 7X
". wiedergegeben. Die Art des Stromansriejrs kann in
weitem Bereich variiert werden, indem man die Zeitintervalle t\, i>, ... /„_,, vom Zeilpunkt der
Einschaltung des Transistors 2a an gerechnet, verändert.
Um anschließend die Transistoren durch die Schal-
•. lung gemäß I" i g. 5 wieder zu sperren, muH
Li = Jb= Ic=... //; = ()
gelten und Ka wird mit Qb verbunden; Kb wird mil Qc
verbunden und A.Vwird mit Qd verbunden u-.w., und die
an Transistoren 2,i, 26, 2c. ... 2/1 sind mit den Xusgängen
Q.i, Qb, Qc, ... Qn verbunden. Durch bestimmte
Kombinationen des aufeinanderfolgenden Linsehaltens und des aufeinanderfolgenden Aussch.ilicns können
beliebige Impulsformen verwirklicht weiden. Es ist
:< ferner möglich, /ur Bildung einer Dreieckimpulsform
od. dgl. eine Vorrichtung zu verwenden, durch weiche
die Rechteckimpulsform verzerrt wird Hierzu kann eine Drossel oder ein Kondensator dienen. Bei den
bisher beschriebenen Ausführungsformeri bleibt bei
i'i einer Änderung der Impulsform von einer rechteckigen
Form zu einer anderen Form der Stromspitzenwert gleich. Es ist jedoch ei findungsgemäß auc Ii möglich, bei
einer Veränderung der Impulsform eine Veränderung des Slromspitzenwerts herbeizuführen.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zur Elektroerosionsbearbeitung
unter Verwendung von Entladungsstromimpulsen mit schräger Anstiegsflanke, dadurch gekennzeichnet,
daß man Entladungsstromimpulse mit Rechteckwellenform verwendet, solange die Zündverzögerungszeit
nicht größer als ein Bezugszeitintervall und dementsprechend die Enladungsdauer lang ist, während man Entladungsstrominipulse mit
schräger Anstiegsflanke verwendet, solange die Zündverzögerungszeit größer als das Bezugszeitintervall
und dementsprechend die Entladungsdauer kurz ist.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine erste
Steuereinheit (6) zur Bildung von Entladungsstromimpuisen mit Rechteckform, eine zweite Steuereinheit
(33) zur Bildung von Entladungsstromimpulsen mit schräger Anstiegsflanke sowie durch eine
Einrichtung (32) zum Vergleich der Zündverzögerungszeit mit einem Bezugszcitintervall und zum
selektiven Ansteuern einer der beiden Steuereinheiten (6, 13) je nach der Länge der Zündver/ögemngszeit.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von parallclgcschaltutcn, selektiv
durch die zweite Steuereinheit (11) einsehaltbaren
Transistoren.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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