DE3902191A1 - Vorrichtung zum funkenerosiven bearbeiten von werkstuecken - Google Patents
Vorrichtung zum funkenerosiven bearbeiten von werkstueckenInfo
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- 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
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- 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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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum funkenerosiven Bearbeiten von Werkstücken, bei denen
die aus Werkstück und Elektrode bestehende
Bearbeitungseinheit impulsförmig mit einer von einer
Versorgungsquelle abgegebenen Gleichspannung beaufschlagt
wird.
Es ist bekannt, hierfür die Versorgungsspannungsquelle mit
einem Anschluß, beispielsweise dem Minus-Anschluß, an das
Werkstück anzuschließen und den Plus-Anschluß über einen
Schalter mit der Bearbeitungselektrode zu verbinden. Durch
Öffnen bzw. Schließen des Schalters läßt sich somit die
Bearbeitungseinheit impulsweise mit Gleichspannung
beaufschlagen. Zusätzlich zu dem im Laufe des
Bearbeitungsvorganges erzielten gewünschten Abtrag kommt
es bei jedem Beginn eines neuen Zündimpulses infolge der
Funkenbildung zu einem Verschleiß an der auf positivem
Potential liegenden Elektrode. Dieser wirkt sich zum einen
ungünstig auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens aus,
da der Elektrodenverschleiß einen hohen Kostenfaktor
darstellt. Zum anderen ist es für bestimmte Anwendungen,
beispielsweise zum Touchieren von Stahlformen,
erforderlich, einen möglichst gleichen Abtrag von Elektrode
und Werkstück zu erreichen. Mit dem herkömmlichen Verfahren
bzw. der herkömmlichen Vorrichtung lassen sich solche in
unterschiedliche Richtung gehenden Anforderungen bei der
funkenerosiven Bearbeitung von Werkstücken nur
unbefriedigend erreichen.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Art
derart weiterzuentwickeln, daß sich die Vielfalt der
Bearbeitungsmöglichkeiten erhöhen läßt.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß vier, jeweils paarweise
gemeinsam von einer Steuereinrichtung steuerbare Schalter
vorgesehen sind, die in den Brückenzweigen einer
Wheatstone′schen Brückenschaltung liegen, wobei die
Bearbeitungseinheit den Querzweig der Brücke bildet.
Für ein Verfahren der eingangs genannten Art wird diese
Aufgabe dadurch gelöst, daß die Polaritäten der an
Werkstück bzw. Elektrode anliegenden Spannungspotentiale
umschaltbar sind.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß in Erweiterung
des Standes der Technik nunmehr die an Werkstück bzw.
Elektrode anliegenden Potentiale beliebig umschaltbar sind.
Durch entsprechende Ansteuerung der vier Schalter in der
Brückenschaltung läßt sich einerseits bei unterschiedlicher
Polarität von Werkstück und Elektrode die Polarität
gemeinsam umschalten, während es andererseits auch möglich
ist, Werkstück und Elektrode auf ein gemeinsames Potential
zu legen. Hierdurch wird mit nur geringfügigem Mehraufwand
die Vielfalt der Bearbeitungsmöglichkeiten erhöht.
Eine vorteilhalte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ergibt sich, wenn eine den Spannungsabfall an
der Bearbeitungseinheit ermittelnde Detektoreinheit
vorgesehen ist, deren Ausgangssignal eine Eingangsgröße
der Steuereinrichtung bildet. Wenn der Spanungsabfall über
dem Bearbeitungsspalt ständig überwacht wird, kann anhand
des Spannungsverlaufes der für die Umschaltung der
Potentiale günstigste Zeitaugenblick festgestellt werden.
Diese Umschaltung kann beispielsweise mittels einer in der
Steuereinrichtung vorhandenen Vergleichsschaltung
automatisch erfolgen.
Wenn als steuerbarer Schalter
Leistungs-Feldeffekttransistoren (Power FET) verwendet
werden, besteht der besondere Vorteil darin, daß sich diese
nahezu als ideale Schalter verhalten. Besonders die hohe
Schaltgeschwindigkeit dieser Bauelemente wirkt sich
vorteilhaft auf den Bearbeitungsvorgang aus. Dabei können
die Schalter auch modulweise in Baugruppen von mindestens
zwei Leistungs-Feldeffekttransistoren zusammengefaßt sein,
so daß sich der Bauteileaufwand in Grenzen hält.
Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße
Verfahren einsetzen, wenn Werkstück und Elektrode auf
unterschiedlichen Potentialen liegen. So können
beispielsweise die Polaritäten der Potentiale während der
Dauer des Gleichspannungsimpulses gemeinsam umgeschaltet
werden. Da der Verschleiß beim Anschwingen des Zündimpulses
stets an der positiven Elektrode erfolgt, kann durch die
Möglichkeit der Auswahl der Potentiale bestimmt werden,
ob zu Beginn des Impulses der Verschleiß an Werkstück oder
an Elektrode stattfinden soll. Legt man beispielsweise zu
Beginn des Impulses zunächst negatives Potential an die
Elektrode, so kann der am Werkstück erfolgende Verschleiß
als zusätzlicher Abtrag die Wirtschaftlichkeit des
Verfahren deutlich erhöhen. Wird nach dem Ende des
verschleißintensiven Anfangsbereichs des Zündimpulses die
Polarität gemeinsam umgeschaltet, so kann jetzt der Abtrag
in gewohnter Weise erfolgen, ohne daß die Elektrode noch
wesentlich verschleißt.
Eine andere Variante der erfindungsgemäßen funkenerosiven
Bearbeitung besteht darin, im Anschluß an eine vorgegebene
Anzahl von Impulsen die Polaritäten der Potentiale für die
nachfolgenden Impulse gemeinsam umzuschalten. Während im
Verlaufe der ersten Impulsgruppe beispielsweise die
Elektrode dem Hauptverschleiß infolge des anschwingenden
Zündfunkens unterworfen ist, wird dies während der
nachfolgenden Impulse durch die Polaritätenumkehr wieder
ausgeglichen, indem jetzt beispielsweise das Werkstück dem
Hauptverschleiß unterliegt. Auf diese Weise läßt sich bei
geeigneter Wahl des Umschaltmomentes erreichen, daß
Elektrode und Werkstück nahezu den gleichen Abtrag haben.
Diese Anwendung eignet sich vorteilhaft zum Touchieren von
Stahlformen.
Schließlich läßt sich als weitere Variante des
erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglichen, daß Werkstück
und Elektrode in der Pause zwischen den Impulsen auf
gleichem Potential liegen. Da die Impulspause auch der
Entionisierung bzw. Entladung des zwischen Elektrode und
Werkstück befindlichen Funkenspaltes dient, ist es von
Vorteil, wenn Werkstück und Elektrode zwangsweise während
dieses Zeitraums auf gleichem Potential liegen. In diesem
Zusammenhang ist es auch denkbar, zu Beginn der Impulspause
bzw. zum Ende des vorhergehenden Impulses die vorher
geltende Polarität kurz umzupolen, um somit die Entladung
des Funkenspaltes weiter zu fördern.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung
näher erläutert.
Dabei zeigen
Bild 1 die Anordnung einer herkömmlichen Vorrichtung zum
funkenerosiven Bearbeiten von Werkstücken,
Bild 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten von
Werkstücken,
Bild 3 den Ablauf des erfindungsgemäßen
Bearbeitungsverfahrens unter Verwendung der
Vorrichtung nach Bild 2.
Wie aus Bild 1 hervorgeht, zeigt die aus dem Stand der
Technik bekannte Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten
von Werkstücken ein zu bearbeitendes Werkstück 1 b, die
Bearbeitungselektrode 1 a und eine
Gleichspannungsversorgungsquelle 3. Das Werkstück 1 b ist
fest mit dem Minus-Anschluß der Versorgungsquelle 3
verbunden, während das positive Potential der
Versorgungsquelle 3 über einen Schalter 2 und eine nicht
näher zu erläuternde Widerstandsbaugruppe an der
Bearbeitungselektrode 1 a anliegt. Durch Öffnen bzw.
Schließen des Schalters 2 lassen sich
Gleichspannungsimpulse an die Bearbeitungseinheit 1 a, 1 b
anlegen. Die Polarität dieser Gleichspannungsimpulse ist
jedoch gleichbleibend, so daß die beim Anschwingen des
Zündimpulses entstehenden verschleißbedingten Abträge stets
an der auf positivem Potential liegenden
Bearbeitungselektrode 1 a anfallen.
Eine erfindungsgemäße Variante für eine
Funkenerosionsvorrichtung ist in Bild 2 dargestellt. Vier
von einer Steuereinrichtung 4 steuerbare Schalter 2 a-d sind
in Form einer Wheatstone′schen Brückenschaltung angeordnet.
Den Querzweig der Wheatstone′schen Brückenschaltung bildet
die aus Elektrode 1 a und Werkstück 1 b bestehende
Bearbeitungseinheit (Brückenzweig e). Die
Versorgungsspannung für die Brücke wird durch die
Gleichspannungsversorgungsquelle 3 geliefert. Jeweils zwei
der in den Brückenzweigen a-d angeordneten steuerbaren
Schalter 2 a-d sind gemeinsam von der Steuereinrichtung 4
umschaltbar. Hierdurch läßt sich die Polarität der an
Werkstück 1 b bzw. Elektrode 1 a anliegenden
Gleichspannungsimpulse umschalten. Sind beispielsweise die
Schalter 2 a und 2 d geschlossen, während die Schalter 2 c
und 2 b geöffnet sind, liegt am Werkstück 1 b positives und
an der Elektrode 1 a negatives Potential an. Umgekehrte
Verhältnisse ergeben sich, wenn die Schalter 2 a, 2 d geöffnet
und die Schalter 2 c, 2 b geschlossen sind. Sind hingegen die
Schalter 2 a und 2 c geöffnet und die Schalter 2 b und 2 d
geschlossen, so liegt positives Potential sowohl an
Werkstück 1 b als auch an Elektrode 1 a.
Um den Spannungsabfall entlang der Bearbeitungsstation zu
messen, ist eine Detektoreinrichtung 5 vorgesehen, die
jeweils mit einem Potential der Bearbeitungselektrode 1 a
bzw. des Werkstücks 1 b verbunden ist. Das Ausgangssignal
der Detektoreinrichtung 5 stellt somit die Spannung über
dem Bearbeitungsspalt (U sp) dar. Dieses Ausgangssignal der
Detektoreinrichtung 5 kann als Eingangssignal für die
Steuereinrichtung 4 verwendet werden und ermöglicht somit
eine beispielsweise automatisierte Umschaltung eines
gewünschten Schalterpaares.
Die Schalter 2 a-d sind vorzugsweise sog. Power FETs, die
sich durch eine hohe Schaltgeschwindigkeit verbunden mit
hoher schaltbarer Leistung auszeichnen. Hinsichtlich ihrer
Schalteigenschaften kommen sie somit einem idealen Schalter
sehr nahe. Verluste bzw. Umschaltvorgänge bedingt durch
endliche Schaltzeiten der Schalter werden daher weitgehend
ausgeschlossen.
Eine erfindungsgemäße Verfahrensvariante ist in Bild 3
dargestellt. Sie zeigt eine funkenerosive Bearbeitung von
Werkstücken, welche hinsichtlich eines maximalen Abtrags
optimiert ist.
Dabei setzt sich der Abtrag aus dem im Verlaufe der
Bearbeitung erfolgenden ständigen Abtrag und dem durch
Elektrodenverschleiß bedingten Abtrag zusammen. Der
Elektrodenverschleiß findet überwiegend zu Beginn des
Zündimpulses an der Elektrode mit positivem Potential
statt. Um diesen zündfunkenbedingten Verschleiß auszunutzen
wird gemäß Bild 3 zunächst bei Beginn des Impulses durch
die in Bild 3a gezeigte Schalterstellung die
Bearbeitungselektrode auf negatives Potential und das
Werkstück auf positives Potential gelegt. Während dieser
mit "S 1" gekennzeichneten Schalterstellung erfolgt somit
der verschleißbedingte Abtrag am Werkstück. Nach Abklingen
dieser mit hohem Verschleiß behafteten Phase des Impulses
erfolgt eine Polaritätsumkehr durch Umwechseln in die
Schalterstellung "S 2", die in Bild 3b dargestellt ist. Der
zugehörige Spannungsverlauf ist dem Spannungsdiagramm
entnehmbar. In dieser Phase ist der zündfunkenbedingte
Verschleiß nur noch unwesentlich und der Abtrag erfolgt
nunmehr durch den "normalen Abtrag".
Gegen Ende des Impulses (nach Ablauf der Zeit T 1) erfolgt
eine weitere Änderung im Schalterzustand (Zustand "S 3",
vgl. Bild 3c). Durch die in diesem Bild gezeigte
Schalterstellung liegen Werkstück und Elektrode nunmehr
auf gleichen Potential, wie auch aus dem Spannungsdiagramm
hervorgeht. Da das Ende des Impulses ohnehin nur noch wenig
zum Abtrag beiträgt, wird dies erfindungsgemäß dadurch
genutzt, daß die Entionisierung und Entlasung des
Funkenspaltes, für den normalerweise nur der Zeitraum
zwischen den Impulsen zur Verfügung steht, bereits in
diesem Zeitabschnitt eingeleitet wird, so daß die Zeitdauer
zwischen den Impulsen entsprechend kürzer gewählt sein
kann. Durch diese Zwangsvorgabe der Spannung 0 am
Bearbeitungsspalt läßt sich somit der Wirkungsgrad der
Bearbeitung noch weiter erhöhen.
Claims (10)
1. Vorrichtung zum funkenerosiven Bearbeiten von
Werkstücken bestehend aus einer Bearbeitungseinheit aus
Werkstück (1 b) und Elektrode (1 a), an die jeweils ein
Potentialanschluß einer Gleichspannungsquelle (3)
anschaltbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß vier,
jeweils paarweise gemeinsam von einer
Steuereinrichtung (4) steuerbare Schalter (2 a-2 d)
vorgesehen sind, die in den Brückenzweigen a-d einer
Wheatstone′schen Brückenschaltung liegen, wobei die
Bearbeitungseinheit (1 a, 1 b) den Querzweig e der Brücke
bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine
den Spannungsabfall an der Bearbeitungseinheit (1 a, 1 b)
ermittelnde Detektoreinheit (5) vorgesehen ist, deren
Ausgangssignal U sp eine Eingangsgröße der
Steuereinrichtung (4) bildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die
steuerbaren Schalter (2 a-d)
Leistungs-Feldeffekttransistoren sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
steuerbaren Schalter (2 a-d) in Baugruppen von mindestens
zwei Leistungsfeldeffekttransistoren zusammengefaßt sind.
5. Verfahren zum funkenerosiven Bearbeiten von
Werkstücken, bei dem die aus Werkstück (1 b) und
Elektrode (1 a) bestehende Bearbeitungseinheit
impulsweise mit Gleichspannung beaufschlagt wird,
insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach
einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Polaritäten der an Werkstück (1 b) bzw. Elektrode (1 a)
anliegenden Spannungspotentiale umschaltbar sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
Werkstück (1 b) und Elektrode (1 a) auf unterschiedlichen
Potentialen liegen.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Polaritäten während der Impulsdauer gemeinsam
umgeschaltet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Umschaltung unmittelbar im Anschluß an den
verschleißintensiven Anfangsbereich des Zündimpulses
erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß im
Anschluß an eine vorgegebene Anzahl von Impulsen die
Polaritäten der Potentiale für die nachfolgenden Impulse
gemeinsam umgeschaltet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
Werkstück (1 b) und Elektrode (1 a) in der Pause zwischen
den Impulsen auf gleichem Potential liegen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893902191 DE3902191A1 (de) | 1989-01-26 | 1989-01-26 | Vorrichtung zum funkenerosiven bearbeiten von werkstuecken |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893902191 DE3902191A1 (de) | 1989-01-26 | 1989-01-26 | Vorrichtung zum funkenerosiven bearbeiten von werkstuecken |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3902191A1 true DE3902191A1 (de) | 1990-08-02 |
DE3902191C2 DE3902191C2 (de) | 1993-03-11 |
Family
ID=6372783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893902191 Granted DE3902191A1 (de) | 1989-01-26 | 1989-01-26 | Vorrichtung zum funkenerosiven bearbeiten von werkstuecken |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3902191A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5359169A (en) * | 1990-08-14 | 1994-10-25 | Sodick Co., Ltd. | Electric discharge machining method and apparatus |
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-
1989
- 1989-01-26 DE DE19893902191 patent/DE3902191A1/de active Granted
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3902191C2 (de) | 1993-03-11 |
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Legal Events
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