DE4011752C2 - Energiequelle zur elektrischen Entladungsbearbeitung - Google Patents

Energiequelle zur elektrischen Entladungsbearbeitung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Energiequelle für eine elektrische Entladungsbearbeitung, in der eine Spannung über eine Elektrode und ein zu bearbeitendes Werkstück angelegt wird, um in einem zwischen der Elektrode und dem Werkstück gebildeten Arbeitsspalt eine elektrische Entladung zu bewirken, um dabei das Werkstück zu bearbeiten, wie aus der JP 61-260 915 A bekannt.
Aus der SU 657 945 A ist eine Energiequelle für eine elektrische Entladungsbearbeitung bekannt, bei welcher vorgeschlagen wird, über eine Wechselspannungsquelle eine Wechselspannung an den Arbeitsspalt anzulegen, um die elektrolytische Wirkung der angelegten Spannung zu verringern.
Eine ähnliche Energiequelle für eine elektrische Entladungsbearbeitung ist aus der DE 25 07 053 A1 bekannt. Um eine gleichmäßige Oberfläche bei der Bearbeitung des Werkstücks zu erhalten wird dort vorgeschlagen, eine Wechselspannungsquelle zu verwenden, die an den Arbeitsspalt eine positiv-negative bipolare Impulsspannung anlegt.
Weiterhin hat die Anmelderin bereits in der JP 61-260 915 A eine Energiequelle für eine elektrische Entladungsbearbeitung vorgeschlagen, die nachstehend anhand von Fig. 1 erläutert wird.
In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 eine Gleichspannungsquelle (DC); 2 einen strombegrenzenden Widerstand; 6 einen Arbeitsspalt zwischen einer Elektrode und einem Werkstück, die einander gegenüberliegen; 3 eine Streukapazität, die in einer Stromzufuhrleitung und dem Arbeitsspalt 6 vorhanden ist; und 4 eine Streuinduktivität, die in der Stromzuführungsleitung und dem Arbeitsspalt 6 vorhanden ist; 7 ein schaltendes Element; 8 einen Treiberschaltkreis zum Treiben des schaltenden Elements 7; und 9 und 10 einen Koppelkondensator und eine Koppelspule, wobei der Koppelkondensator 9 und die Koppelspule 10 eine Serienschaltung bilden, die zwischen dem schaltenden Element 7 und dem Arbeitsspalt 6 angeschlossen ist.
Fig. 2 und 3 sind gleichwertige Schaltkreise der in Fig. 1 gezeigten elektrischen Energiequelle für eine elektrische Entladungsbearbeitung zur Beschreibung der Arbeitsweise des Schaltkreises.
Nun wird die Arbeitsweise dieser elektrischen Energiequelle beschrieben. In dem Fall, daß die Induktivität der Koppelspule 10 hinreichend größer als die Streuinduktivität 4 ist, während das schaltende Element 7 abgeschaltet ist, ist die Schaltung als eine Serienschaltung aus R1, C1, L1, C2 und der Gleichspannungsquelle (DC) wie in Fig. 2 gezeigt, zu sehen, so daß C1 und C2 durch einen Strom wie durch einen Pfeil in Fig. 2 angezeigt geladen werden. Wenn bei dieser Bedingung das schaltende Element 7 eingeschaltet wird, wird der Schaltkreis in eine Serienschaltung aus C2, L1 und C1 wie in Fig. 3 gezeigt geändert, so daß C1 und C2 wie durch einen Pfeil in Fig. 3 angezeigt entladen werden. Das schaltende Element 7 wird durch den Treiberschaltkreis 8 bei einigen Megahertz (MHz) ein- und ausgeschaltet, so daß eine Hochfrequenzspannung über dem Arbeitsspalt 6 ausgebildet wird, um eine elektrische Entladungsbearbeitungsoperation zu vollziehen.
Allgemein ist
wobei L die Streuinduktivität, C eine Streukapazität, Ep eine Stromspitze, T eine Strompulsbreite, E0 eine Arbeitsspaltspannung und Ea eine Lichtbogenspannung ist.
Es ist daher aus dem Stand der Technik gut bekannt, daß die Entladungsenergie geringer wird, wenn L und C verkleinert werden.
Die Streukapazität 3 ist die Summe der oben beschriebenen Kapazität, die in der Stromzufuhrleitung besteht, und der Kapazität der Arbeitsspalts 6 (zwischen der Elektrode und dem Werkstück). Eine bearbeitete Oberfläche von hervorragender Qualität, von 1 µm Rmax oder weniger Oberflächenrauhigkeit, kann durch eine Streukapazität von 3 bis 1000 pF oder weniger erreicht werden.
Die konventionelle elektrische Energiequelle für eine elektrische Entladungsbearbeitung ist wie oben beschrieben aufgebaut. Es ist daher erforderlich, die Streukapazität 3 zu verringern, um eine bearbeitete Oberfläche von hervorragender Qualität zu erreichen. Jedoch ist es in der Praxis außerordentlich schwer, die Streukapazität auf weniger als 500 pF zu reduzieren und entsprechend ist es unmöglich, eine bearbeitete Oberfläche mit einer Oberflächenrauhigkeit von 0,5 µm Rmax oder weniger zu erreichen.
Aus der DE 33 26 582 A1 ist eine Energiequelle für eine elektrische Entladungsbearbeitung mit einem induktiven Bauteil bekannt, welches in Reihe in den Entladungskreis der Streukapazität eines Elektrodenhalters geschaltet ist, um die schädliche Wirkung der Streukapazität des Elektrodenhalters wesentlich zu verringern. Zu diesem Zweck ist ein magnetischer Kreis mit einer Induktivität vorgesehen, die mit einer Elektrode in Reihe geschaltet ist und die Wirkung der Streukapazität verringert.
Weiterhin hat die vorliegende Anmelderin bereits über die in der JP-61-260 915 A bekannten Maßnahmen hinaus in der JP 61-260 923 A vorgeschlagen, über ein Relais einen Kondensator parallel zum Arbeitsspalt gegebenenfalls zuzuschalten.
Aus der DE 29 08 696 C2 ist bei einer Stromversorgungseinrichtung für eine Funkenerosionsmaschine bekannt, die Leistungsverluste aufgrund von Streuwiderständen und Streuinduktivitäten zu vermindern, die aufgrund eines langen Speisekabels zwischen der Stromversorgungseinrichtung einerseits und der Werkzeugelektrode und dem Werkstück andererseits auftraten. Hierzu wird vorgeschlagen, einen Abwärtstransformator und einen Gleichrichter ganz in der Nähe des Arbeitsspaltes anzuordnen, und in der Primärwicklung des Abwärtstransformators mehrere wahlweise betätigbare Resonanz- Netzwerke aus Kondensatoren und Spulen vorzusehen. Hierdurch wird jeweils eine Resonanz in dem Kreis eingestellt, der aus der Primärwicklung des Transformators und der jeweiligen Kombination aus Spule und Kondensator besteht; diese Resonanzfrequenz wird auf die eingestellte Betriebsfrequenz eines Treiberoszillators eingestellt. Die bekannte Resonanzeinstellung in dem Bereich zwischen einem Oszillator und der Primärwicklung eines Transformators dient daher zur Verminderung von auf der Leitung zwischen dem Oszillator und dem Transformator auftretenden Verlusten, beeinflußt ansonsten jedoch die Verhältnisse am Arbeitsspalt nicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energiequelle für eine elektrische Entladungsbearbeitung zur Verfügung zu stellen, welche eine stabilere, besser reproduzierbare elektrische Entladung zur Verfügung stellt.
Die Aufgabe wird durch eine Energiequelle für eine elektrische Entladungsbearbeitung mit den im Patentanspruch 1, im Patentanspruch 6 oder im Patentanspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In den begleitenden Zeichnungen ist
Fig. 1 ein Schaltplan, der eine konventionelle elektrische Entladungsbearbeitungs- Energiequelle zeigt;
Fig. 2 und 3 sind Schaltpläne, die entsprechende Schaltungen zur Beschreibung der Arbeitsweise der konventionellen elektrischen Entladungsbearbeitungs- Energiequelle, gezeigt in Fig. 1, zeigen;
Fig. 4 ein Schaltplan, der eine elektrische Entladungsbearbeitungs-Energiequelle, welche eine erste Ausführungsform der Erfindung ist, zeigt;
Fig. 5 ein erklärendes Diagramm, das einen Arbeitsspalt zwischen einer Elektrode und einem Werkstück, in der in Fig. 4 gezeigten Energiequelle zeigt;
Fig. 6 eine graphische Darstellung, die mit verschiedenen Energiequellen-Frequenzen die Beziehung zwischen den Induktivitäten eines L-förmigen Schaltkreises und Resonanzbearbeitungs-Arbeitsspalten zeigt;
Fig. 7 ein Schaltbild, das eine elektrische Entladungsbearbeitungs-Energiequelle zeigt, die eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 8 ein erklärendes Diagramm, welches einen Arbeitsspalt zwischen einer Elektrode und einem Werkstück, in der in Fig. 7 gezeigten Energiequelle zeigt;
Fig. 9 eine graphische Darstellung, die die Beziehungen zwischen Wechselstromfrequenzen und auftretenden Resonanz-Arbeitsspaltkapazitäten in der in Fig. 7 gezeigten elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle zeigt;
Fig. 10 eine graphische Darstellung, die Wechselstromfrequenzen mit Resonanzbearbeitungs-Arbeitsspalten in der in Fig. 7 gezeigten elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle zeigt;
Fig. 11 ist ein Diagramm, welches eine Spannungs/Strom-Lissajous-Wellenform bei Arbeitsspaltresonanz in der in Fig. 7 gezeigten Energiequelle zeigt;
Fig. 12 ist ein Schaltplan, der eine elektrische Entladungsbearbeitungs-Energiequelle zeigt, welche eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 13 ein erklärendes Diagramm, welches einen Arbeitsspalt zwischen einer Elektrode und einem zu bearbeitenden Werkstück, in der in Fig. 12 gezeigten Energiequelle zeigt;
Fig. 14 eine graphische Darstellung, die mit verschiedenen Energiequellenfrequenzen die Beziehungen zwischen den Induktivitäten der zweiten Windungen eines Koppeltransformators und Resonanzbearbeitungsarbeitsspalten in der in Fig. 12 gezeigten Energiequelle zeigt;
Fig. 15 ein Schaltplan, der eine elektrische Entladungsbearbeitungs-Energiequelle zeigt, die eine vierte Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 16 ein Schaltplan, der die interne Anordnung einer Ausgangserfassungseinheit in der in Fig. 15 gezeigten Energiequelle zeigt;
Fig. 17 ein Schaltplan, der eine elektrische Entladungsbearbeitungs-Energiequelle zeigt, die eine fünfte Ausführungsform der Erfindung ist; und
Fig. 18 ein Schaltplan, der die interne Anordnung einer automatischen Impedanzanpassungseinheit in der in Fig. 17 gezeigten Energiequelle zeigt.
Die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 4 ist ein Schaltplan, der eine elektrische Entladungsbearbeitungs-Energiequelle zeigt, welche eine erste Ausführungsform der Erfindung ist. In Fig. 4 bezeichnet die Bezugsziffer 11 eine Wechselstromquelle (AC); 12 einen strombegrenzenden Widerstand; 13 eine Streukapazität, die in einer Stromversorgungsleitung (Zufuhrleitung) und dem Schaltkreis besteht; 14 eine Streuinduktivität (verteilte Induktivität Lm), die in der Stromversorgungsleitung und einer mechanischen Struktur (sowie ein Stromzufuhrabschnitt) besteht; 15 einen Arbeitsspaltkondensator (Arbeitsspaltkapazität Cg), ausgebildet zwischen einer Elektrode und einem zu bearbeitenden Werkstück; 16 einen Arbeitsspalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück; 17a einen in der Nähe des Arbeitsspalts 16 parallel geschalteten Kondensator; und 17b eine in der Nähe des Arbeitsspalts 16 seriengeschaltete Spule. Der Kondensator 17a und die Spule 17b bilden einen L-förmigen Schaltkreis 17.
Fig. 5 ist ein erklärendes Diagramm, das den Arbeitsspalt 16 zwischen der Elektrode und dem Werkstück in der in Fig. 4 gezeigten elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle zeigt. Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die für mehrere Induktivitäten des L-förmigen Schaltkreises die Resonanzbearbeitungs-Arbeitsspaltbreite in Abhängigkeit von der Frequenz zeigt.
Nun wird die Arbeitsweise der in Fig. 4 gezeigten elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Wie in Fig. 5 gezeigt, hängen die Streuinduktivität 14 (verteilte Induktivität Lm), die in der mechanischen Struktur vorhanden ist, und die Arbeitsspaltelektrodenkapazität 15 (Cg) zwischen der Elektrode und dem Werkstück sehr von der Breite des Arbeitsspalts 16, d.h. der Bearbeitungsentfernung e, ab. Wo die Spule 17b an den Arbeitsspalt 16 mit dem kürzesten Draht angeschlossen ist, kann die verteilte Kapazität der zweiten Zufuhrleitung, die einige pF beträgt, außer Betracht gelassen werden. Falls zur Vereinfachung der Erklärung die Induktivität einer Spule des L-förmigen Schaltkreises 17 durch L dargestellt wird, wird ein Resonanzschaltkreis ausgebildet. Die Resonanzfrequenz f0 des Resonanzschaltkreises wird wie folgt ausgedrückt:
Wenn daher die Induktivität des L-förmigen Schaltkreises 17 ansteigt, während die Arbeitsspaltkapazität Cg unverändert bleibt, sinkt die Resonanzfrequenz. Wenn in diesem Fall die Resonanzfrequenz f0 unverändert bleibt, sinkt die Arbeitsspaltkapazität 15 (Cg). Dann tritt die Resonanz mit bei einer größeren Arbeitsspaltbreite e ein.
Wie oben beschrieben zeigt Fig. 6 die Beziehungen zwischen der Induktivität L des L-förmigen Schaltkreises 17 und Resonanzbearbeitungs-Arbeitsspalten mit verschiedenen Energiequellenfrequenzen. Wie aus Fig. 6 offensichtlich ist, wird der Arbeitsspalt größer, bei welchem Resonanz eintritt, wenn die Induktivität L größer wird. Das bedeutet, daß es möglich ist, eine Arbeitsspaltresonanz mit Leichtigkeit zu bewirken, und die Resonanz kann stabil gehalten werden, auch wenn der Arbeitsspalt geändert wird (die Arbeitsspaltkapazität 15 (Cg) ändert sich mit der Veränderung der Arbeitsspaltbreite e weniger). Daher sind die Bearbeitungsstabilität und die Bearbeitungskapazität (Entladungsfrequenz) bemerkenswert verbessert.
Weiterhin ist die Wirkung (verteilte Kapazität) der ersten Zufuhrleitung beseitigt. Dies wird im praktischen Gebrauch vorteilhaft sein. Wenn allerdings die Induktivität L extrem ansteigt, dann steigt die Arbeitsspaltbreite e, die Resonanz erlaubt, ebenfalls zu sehr an, so daß als Ergebnis kein dielektrischer Durchbruch hervorgerufen wird, und daher wird es schwierig, die Bearbeitung mit Arbeitsspaltresonanz durchzuführen. Daher ist es notwendig, die Induktivität L des L-förmigen Schaltkreises 17 gemäß der Energiequellenfrequenz auszuwählen. Zum Beispiel in dem Fall einer Wechselstromfrequenz von 10 MHz kann durch Setzen der Induktivität L auf 0,5 bis 1,0 µH die Resonanz-Arbeitsspaltbreite e auf 5 bis 10 µm gesetzt werden (in dem Fall, daß die Dicke eines Werkstückes 20 mm t ist), wobei die Bearbeitungsoperation stabil durchgeführt werden kann.
In der Hochfrequenzbearbeitung kann ein Verschiebungsstrom durch den zwischen der Elektrode und dem Werkstück ausgebildeten Arbeitsspaltkondensator 15 fließen, und daher wird der Strom in dem Arbeitsspalt 16 durch die Summe des Entladungsstromes und den vorher erwähnten Verschiebestrom dargestellt. Entsprechend tatsächlich durchgeführter Messungen eilt der Verschiebestrom der Spannung vor, wenn keine elektrische Entladung auftritt; und beim Auftreten einer elektrischen Entladung ist der Strom im wesentlichen in Phase mit der Spannung, und der Schaltkreis kann in den Resonanzustand gebracht werden. Der Verschiebestrom, der die zeitliche Veränderung des elektrischen Feldes in dem Arbeitsspalt ist (nicht sich in dem Arbeitsspalt bewegende Elektronen), trägt nicht direkt zur Bearbeitungsoperation bei. Der Wert des Verschiebestromes und die Phasendifferenz hängen von der Spannungsfrequenz und der Kapazität des Arbeitsspalts 16 ab.
Die oben beschriebene elektrische Entladungsbearbeitungsoperation mit Arbeitsspaltresonanz ist vollständig verschieden in der Charakteristik von der hochfrequenzelektrischen Entladungsbearbeitungsoperation, die in der zuvor erwähnten JP 61-260 915 A veröffentlicht ist. In der elektrischen Entladungsbearbeitungsoperation mit Arbeitsspalt- Resonanz ist die über dem Arbeitsspaltkondensator 15 (Cg) auftretende Spannung hoch genug gesteigert, um einen dielektrischen Durchbruch zu bewirken; jedoch wird nach dem Auftreten einer elektrischen Entladung die Induktivität L den plötzlichen Strom im Arbeitsspalt 16 verhindern, so daß die elektrische Entladungsbearbeitungsoperation mit einer extrem kleinen Stromkapazität ausgeführt wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der L-förmige Schaltkreis 17 in der Nähe des Arbeitsspaltes 16 vorgesehen, und daher kann die Bearbeitungsoperation mit der bei einer Frequenz niedriger als 10 MHz bewirkten Arbeitsspaltresonanz ausgeführt werden. In diesem Fall ist die resultierende bearbeitete Oberfläche hervorragend in der Oberflächenrauhigkeit, mit 0,2 µm Rmax. Die bearbeitete Oberfläche ist eine glänzende Halbspiegeloberfläche; wogegen die Oberfläche, die durch das gewöhnliche Hochfrequenz-elektrische-Entladungsbearbeitungsverfahren ausgebildet wird, eine matte Oberfläche ist.
In der oben beschriebenen Ausführungsform kann die Bearbeitungsoperation durch Veränderung der Frequenz der Wechselstromquelle 11 gemäß einem gegebenen Bearbeitungsbereich oder einer Dicke stabiler ausgeführt werden.
Weiterhin erlaubt in der oben beschriebenen Ausführungsform die Veränderung der Reaktanz des L-förmigen Schaltkreises 17 eine gegenüber der Veränderung der Arbeitsspaltkapazität 15 stabile elektrische Entladungsbearbeitungsoperation.
Fig. 7 ist ein Schaltplan, der eine elektrische Entladungsbearbeitungs-Energiequelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In der Fig. bezeichnet die Bezugsziffer 21 eine Wechselstromquelle; 22 einen stromsteuernden Widerstand; 23 eine Streukapazität, die in der Stromzufuhrleitung (Versorgungsleitung) besteht; 24 eine Streuinduktivität, die in der Stromzufuhrleitung und einer mechanischen Struktur (z. B. einem Stromzufuhrabschnitt) besteht; 25 einen Arbeitsspaltkondensator (Arbeitsspaltkapazität Cg), ausgebildet durch eine Elektrode und ein zu bearbeitendes Werkstück; 26 einen Arbeitsspalt zwischen der Elektrode und dem Werkstück; 27 einen zwischen dem Arbeitsspaltkondensator 25 und der Wechselstromquelle 21 vorgesehenen Schaltkreis, wobei der Schaltkreis so entworfen ist, daß die Reaktanz induktiv ist.
Fig. 8 ist ein erklärendes Diagramm, das den zwischen der Elektrode und dem Werkstück in der elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle ausgebildeten Arbeitsspalt zeigt. Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Wechselstromfrequenz und der Arbeitsspaltkapazität bei Resonanz bei der elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle, gezeigt in Fig. 7, zeigt. Fig. 10 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen Wechselstromfrequenzen der elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle, gezeigt in Fig. 7, und der Resonanz-Arbeitsspaltbreite zeigt. Fig. 11 ist eine Spannungs/Strom-Lissajous-Wellenform zur Zeit der Arbeitsspalt- Resonanz in der in Fig. 7 gezeigten elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle.
Die Arbeitsweise der elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle wie in Fig. 7 gezeigt wird beschrieben. In einer elektrischen Entladungsbearbeitungsoperation mit einer hohen Frequenz höher als 7 MHz fließt Verschiebestrom über die Arbeitsspaltkapazität 15, ausgebildet (am Arbeitsspalt 26) durch die Elektrode und das Werkstück, und daher ist der Strom, der in dem Arbeitsspalt 26 fließt, die Summe aus dem Entladungsstrom und dem Verschiebestrom. Entsprechend zu aktuellen Messungen eilt, wenn keine elektrische Entladung auftritt, der Verschiebestrom der Spannung vor; und beim Auftreten einer elektrischen Entladung ist der Strom im wesentlichen in Phase mit der Spannung, und der Schaltkreis kann in einem Resonanzzustand gehalten werden. Der Verschiebestrom, der die zeitliche Veränderung des elektrischen Feldes in dem Arbeitsspalt darstellt (Elektronen bewegen sich dort nicht), wird nichts direkt zur Bearbeitungsoperation beitragen. Der Wert des Verschiebestromes und der Phasenunterschied hängen von der Kapazität des Arbeitsspalts 26 und der Spannungsfrequenz ab.
Die oben beschriebene elektrische Entladungsbearbeitungsoperation mit Arbeitsspaltresonanz ist in ihren Eigenschaften vollständig verschieden von dem Hochfrequenz-elektrischen-Entladungsbearbeitungsverfahren, das in der vorher erwähnten JP 61-260 915 A veröffentlicht ist.
In Fig. 7 wird der Arbeitsspaltkondensator 25 (die Kapazität Cg) vergrößert, wenn der Arbeitsspalt schmäler wird, und der Arbeitsspaltkondensator 25 (Cg) und die verteilte Induktivität 24 (Lm) (oder der induktive Schaltkreis 27) bilden einen Resonanzschaltkreis. Der Resonanzschaltkreis ist eine Serienresonanzschaltung, und die Resonanzfrequenz ist wie folgt:
In dem Fall eines elektrischen Drahtschneide- Entladungsbearbeitungsverfahren, hängt die Kapazität Cg des Arbeitsspaltkondensators 25, ausgebildet zwischen der Drahtelektrode und dem Werkstück, stark von der Arbeitsspaltbreite e wie in Fig. 8 gezeigt ab. Gemäß dem elektrischen Bildverfahren ist die Kapazität Cg des Arbeitsspaltkondensators 25 wie folgt:
wobei r der Elektrodenradius in mm ist, e die Arbeitsspaltbreite in mm, ε0 die Dielektrizitätskonstante der Bearbeitungslösung, und t die Elektrodenlänge. Wenn die oben beschriebene Gleichung (a) nach e aufgelöst wird, dann ergibt sich
Die Kapazität Cg des Arbeitsspaltkondensators 25, bei welcher Resonanz bei der gegebenen Frequenz f auftritt, und die Arbeitsspaltbreite e werden zu diesem Zeitpunkt gemäß der oben beschriebenen Gleichungen (a) und (b) berechnet. Die Ergebnisse der Berechnungen sind in den Fig. 9 und 10 gezeigt.
Wie durch diese Figuren deutlich wird, ist im Bereich von niedrigen Frequenzen die Arbeitsspaltkapazität Cg für Resonanz groß, und die Resonanz tritt nur bei einem kleinen Arbeitsspalt auf; während im Bereich von hohen Frequenzen die Arbeitsspaltkapazität Cg (25) klein ist, und die Resonanz bei einem relativ großen Arbeitsspalt auftritt. Zum Beispiel ist im Fall einer Frequenz (f) von 2 MHz die Kapazität Cg 0,03 µF, und die Resonanz-Arbeitsspaltbreite e ist sehr klein, 0,07 µm, und daher tritt keine Resonanz bei einem gewöhnlichen Arbeitsspalt auf. Wenn auf der anderen Seite f=20 MHz ist, dann beträgt Cg = 320 pF und die Arbeitsspaltbreite e für Resonanz ist relativ groß, 8 µm, und daher kann eine elektrische Entladungsbearbeitungsoperation mit Arbeitsspaltresonanz ausgeführt werden.
Aufgrund der obigen Beschreibung und experimenteller elektrischer Entladungsbearbeitungsoperationen wird es bestätigt, daß es mit hohen Frequenzen höher als 7 MHz möglich ist, die Arbeitsspaltresonanz in einem relativ großen Bereich von Arbeitsspalten (einige Mikrometer (µm)) zu bewirken, so daß die Entladungscharakteristik sich stark von jener des gewöhnlichen Hochfrequenz-elektrischen- Entladungsbearbeitungsverfahrens unterscheidet.
Fig. 11 zeigt eine Lissajous-Wellenform (Volt-Ampere-Charakteristik) für den Fall, daß keine elektrische Entladung eintritt, oder zu einer Kurzschlußzeit, oder beim Auftreten von elektrischer Entladung (oder zur Zeit der Arbeitsspaltresonanz). Wie aus Fig. 11 offensichtlich ist, eilt, wenn keine elektrische Entladung eintritt, der Strom der Spannung vor um einen Phasenwinkel von 90° (reiner Verschiebestrom); wohingegen bei dem Auftreten einer elektrischer Entladung der Strom in Phase mit der Spannung ist, und eine elektrische Entladung mit Resonanz auftritt. Im Bereich von hohen Frequenzen höher als 7 MHz tritt elektrische Entladung nur ein, wenn eine Arbeitsspaltresonanz auftritt.
In der elektrischen Entladungsbearbeitungsoperation mit Arbeitsspaltresonanz steigt die Spannung, die am Arbeitsspaltkondensator 25 auftritt, so hoch an, daß ein dielektrischer Durchbruch hervorgerufen werden kann, jedoch nach dem Auftreten einer elektrischen Entladung wird die Induktivität L verhindern, daß ein Strom abrupt in den Arbeitsspalt 26 fließt, so daß die elektrische Entladungsbearbeitungsoperation mit einer extrem kleinen Stromkapazität ausgeführt wird. Weil der Schaltkreis 27 zwischen der Kapazität 25 und der Wechselstromquelle 21 induktiv wird, wird die Energie der Streukapazität 23, die in der Stromzufuhrleitung usw. vorhanden ist, nicht als Entladungsenergie dienen.
Die elektrische Entladungsbearbeitungsoperation, die mit einer Arbeitsspaltresonanz in einem Hochfrequenzbereich höher als 7 MHz ausgeführt wird, führt zu einer bearbeiteten Oberfläche mit einer extrem hervorragenden Oberflächenrauhigkeit, 0,2 µm Rmax. Die bearbeitete Oberfläche ist eine glänzende Halbspiegeloberfläche, wohingegen die mit einer Frequenz von 2 MHz mittels Entladung bearbeitete Oberfläche eine matte Oberfläche ist.
In der oben beschriebenen Ausführungsform kann die Bearbeitungsoperation stabiler ausgeführt werden, indem die Frequenz der Wechselstromquelle 11 gemäß dem Arbeitsspalt 26 und einer gegebenen Bearbeitungsdicke geändert wird, um hierdurch die Arbeitsspaltbreite e auf Resonanz einzustellen.
Weiterhin erlaubt im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Veränderung der Reaktanz des Schaltkreises 27 eine stabile elektrische Entladungsbearbeitungsoperation bezüglich einer Veränderung der Arbeitsspaltkapazität 25.
Fig. 12 ist ein Schaltplan, der eine elektrische Entladungsbearbeitungs-Energiequelle gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In der Fig. 12 bezeichnet die Bezugsziffer 31 eine Wechselstromquelle; 32 einen stromsteuernden Widerstand; 33 eine Streukapazität, die aus einer Stromzufuhrleitung (Versorgungsleitung) und dem Schaltkreis besteht; 34 eine Streuinduktivität (verteilte Induktivität Lm), die in der Stromzufuhrleitung und einer mechanischen Struktur (etwa einem Stromzufuhrabschnitt) besteht; 35 einen Arbeitsspaltkondensator (Arbeitsspaltkapazität Cg), ausgebildet durch eine Elektrode und ein zu bearbeitendes Werkstück; 36 den zwischen der Elektrode und dem Werkstück ausgebildeten Arbeitsspalt; und 37 einen Koppeltransformator, oder einen induktiv gekoppelten Schaltkreis, der in der Nähe des Arbeitsspalts 36 vorgesehen ist.
Fig. 13 ist ein erklärendes Diagramm, das den zwischen der Elektrode und dem Werkstück gebildeten Arbeitsspalt in der elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle gezeigt in Fig. 12 zeigt. Fig. 14 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehungen, bei verschiedenen Energiequellenfrequenzen, zwischen den Sekundär-Induktivitäten des Koppeltransformators und Resonanzbearbeitungs-Arbeitsspalten zeigt.
Die Arbeitsweise der in Fig. 12 gezeigten elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle wird beschrieben. In dem Koppeltransformator ist eine erste Spule 37a (Induktivität L1) an eine zweite Spule 37b (Induktivität L2) zur Energieübertragung gekoppelt (mit gegenseitiger Induktivität M). Die verteilte Induktivität Lm (34) der mechanischen Struktur und die Arbeitsspaltkapazität Cg (35) des Arbeitsspalts hängen stark von der Arbeitsspaltbreite e, wie in Fig. 13 gezeigt, ab. Wenn die Sekundär-Spule 37b des Kopplungstransformators 37 an den Arbeitsspalt 36 mit dem kürzesten Draht angeschlossen ist, dann kann die verteilte Kapazität der Zufuhrleitung auf der Sekundärseite mit einigen zehn pico-Farad (pF) im wesentlichen außer acht gelassen werden. An der Sekundärseite des Koppeltransformators wird ein Resonanzschaltkreis durch Lz, Lm und Cg gebildet. Die Resonanzfrequenz f0 des Resonanzschaltkreises ist wie folgt:
Wenn daher die Selbstinduktivität Lz der Sekundär-Spule 37b ansteigt, sinkt die Resonanzfrequenz ab, während die Arbeitsspaltkapazität Cg unverändert bleibt. Falls in diesem Fall die Resonanzfrequenz f₀ unverändert bleibt, dann sinkt die Arbeitsspaltkapazität Cg für Resonanz. Daher ist es möglich, Resonanz mit einem breiteren Arbeitsspalt hervorzurufen.
Wenn die verteilte Induktivität Lm (34) der mechanischen Struktur viel kleiner ist als jene (L2) der Sekundär-Spule 37b, dann ist die Spannung VL 2 über der Spule 37b entgegengesetzt in Phase zu der Spannung VCg über der Arbeitsspaltkapazität 35 zu jeder Zeit, und die beiden Spannungen sind in der Amplitude gleich zur Zeit der Resonanz. Das bedeutet, daß bei hinreichend hoher Spannung über der Spule 37b eine Spannung im wesentlichen gleich zur Spannung über der Arbeitsspaltkapazität 35 zur Zeit der Resonanz entwickelt wird.
Fig. 14 zeigt die Beziehungen, bei verschiedenen Energiequellenfrequenzen, zwischen einer Induktivität Lz und der Resonanz-Arbeitsspaltbreite. Wie aus Fig. 14 offensichtlich ist, steigt die Arbeitsspaltbreite für Resonanz, wenn die Induktivität Lz ansteigt. Das bedeutet, daß nicht nur die Arbeitsspaltresonanz mit Leichtigkeit bewirkt werden kann, sondern auch die Resonanz gegenüber Variationen der Arbeitsspaltbreite stabil gehalten werden kann (die Arbeitsspaltkapazität Cg (35) ist weniger verändert im Hinblick auf die Verschiebung einer Drahtelektrode wie in Fig. 13 gezeigt). Demgemäß sind die Bearbeitungsstabilität und die Bearbeitungskapazität (Entladungsfrequenz) stark verbessert. Weiterhin ist die Wirkung (verteilte Kapazität) der ersten Zufuhrleitung beseitigt. Dies wird in praktischem Gebrauch vorteilhaft sein. Falls jedoch die Induktivität Lz stark gesteigert wird, dann steigt die Arbeitsspaltbreite für Resonanz ebenfalls stark an, so daß als Ergebnis kein dielektrischer Durchbruch hervorgerufen wird und es demgemäß schwierig wird, die Bearbeitung mit Arbeitsspaltresonanz durchzuführen. Daher ist es notwendig, die Induktivität der zweiten Spule 37b gemäß der Energiequellenfrequenz zu wählen. Zum Beispiel kann durch Setzen der Induktivität Lz auf 0,5 bis 1,0 µH bei einer Wechselstromfrequenz von 10 MHz die Resonanzbearbeitungsbreite auf 5 bis 10 µm gesetzt werden (in dem Fall, daß die Dicke t 20 mm ist), wodurch die Bearbeitungsoperation stabil ausgeführt werden kann.
Bei der Hochfrequenzbearbeitung fließt ein Verschiebestrom durch den Arbeitsspaltkondensator 35, gebildet durch die Elektrode und das Werkstück (am Arbeitsspalt 36), und daher ist der Strom im Arbeitsspalt 36 die Summe des Entladungsstromes und des vorher erwähnten Verschiebestromes. Gemäß konkreter Messungen eilt der Verschiebestrom der Spannung vor, falls keine elektrische Entladung auftritt; und bei dem Auftreten von elektrischer Entladung ist der Strom im wesentlichen in Phase mit der Spannung, und der Schaltkreis kann im Resonanzzustand gehalten werden. Der Verschiebestrom, der die zeitliche Veränderung des elektrischen Feldes im Arbeitsspalt darstellt (während Elektronen sich nicht in der Bearbeitungslücke bewegen), wird nichts direkt zur Bearbeitungsoperation beitragen. Der Wert des Verschiebestromes und die Phasendifferenz hängen von der Kapazität des Arbeitsspalts 36 und der Spannungsfrequenz ab.
Die oben beschriebene elektrische Entladungsbearbeitungsoperation mit Arbeitsspaltresonanz ist in der Charakteristik von der elektrischen Hochfrequenz- Entladungsbearbeitungsoperation, veröffentlicht in der vorher erwähnten JP 61-2 60 915 A, verschieden. In der elektrischen Entladungsbearbeitungsoperation mit Arbeitsspaltresonanz steigt die Spannung des Arbeitsspaltkondensators 35 hoch genug an, um einen dielektrischen Durchbruch zu bewirken; jedoch wird nach dem Auftreten der elektrischen Entladung die Induktivität Lz einen abrupten Stromfluß in dem Arbeitsspalt 36 verhindern, so daß die elektrische Entladungsbearbeitungsoperation mit einer extrem niedrigen Stromkapazität ausgeführt wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Koppeltransformator 37 in der Nähe des Arbeitsspalts 36 vorgesehen, und daher kann die Bearbeitungsoperation mit der Arbeitsspaltresonanz bewirkt bei einer Frequenz niedriger als 10 MHz ausgeführt werden. In diesem Fall ist die sich ergebende bearbeitete Oberfläche hervorragend in der Oberflächenrauhigkeit, mit 0,2 µm Rmax. Die bearbeitete Oberfläche ist eine glänzende Halbspiegeloberfläche; wohingegen die Oberfläche, die durch das gewöhnliche elektrische Hochfrequenz-Entladungsbearbeitungsverfahren ausgebildet wird, eine matte Oberfläche ist.
In der oben beschriebenen Ausführungsform kann die Bearbeitungsoperation stabiler ausgeführt werden durch Veränderung der Frequenz der Wechselstromquelle 31 gemäß einem gegebenen Bearbeitungsgebiet oder einer Dicke.
Weiterhin erlaubt in der oben beschriebenen Ausführungsform die Veränderung der Induktivität der Sekundärspule 37b des Koppeltransformators 37 eine stabile elektrische Entladungsbearbeitungsoperation gegenüber Veränderung der Arbeitsspaltkapazität 35.
Fig. 15 ist ein Schaltplan einer elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. In der Fig. bezeichnet die Bezugsziffer 41 eine Wechselstromquelle, 42 eine Ausgangserfassungseinheit; 43 einen Frequenzsteuerschaltkreis; und 45 einen Mikrocomputer.
Fig. 16 ist ein Schaltbild der Ausgangserfassungseinheit 42 in der elektrischen Entladungsbearbeitungs- Energiequelle, gezeigt in Fig. 15. In Fig. 16 bezeichnen die Bezugsziffern 46a und 46b jeweils A/D (analog zu digital) Wandler; 47 eine Koppelkapazität; 48 eine Spule; 49 eine Koppelkapazität; und 50 einen Arbeitsspalt zwischen einer Elektrode und einem zu bearbeitenden Werkstück.
Die Arbeitsweise der elektrischen Entladungsbearbeitungs- Energiequelle, gezeigt in Fig. 15, der vierten Ausführungsform der Erfindung, wird beschrieben. Wenn ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten Fall der konventionellen elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle das schaltende Element 7 durch den Treiberschaltkreis 8 ein- und ausgeschaltet wird, gibt die Wechselstromquelle 41 eine Hochfrequenzspannung aus. Die ausgegebene Spannung wird als Arbeitsspaltspannung auf den Arbeitsspalt 50 über die Stromzufuhrleitung und die Ausgangserfassungseinheit 42 gegeben.
Im allgemeinen gibt es bei der Übertragung von Hochfrequenzwellen eine fortlaufende und eine reflektierte Welle (welche eine am Ausgangsende in der entgegengesetzten Richtung reflektierte Welle ist), und wenn die Bearbeitungsimpedanz in einer korrekten Art und Weise eingestellt ist, verbleibt nur die hinlaufende Welle, so daß die Ausgangsleistung maximal gemacht wird. Es ist mit anderen Worten notwendig, um eine maximale Ausgangs­ leistung zu erhalten, das Verhältnis der hinlaufenden zur reflektierten Welle zu minimieren. In Fig. 16 bezeichnet das Bezugszeichen A einen Schaltkreis zum Erhalten des Signalpegels eines fortlaufenden Signals und eines reflektierten Signals als Spannungen. Der Signalpegel eines hinlaufenden Signals wird über den A/D-Wandler 46a auf den Mikrocomputer 45 gegeben. Gleichzeitig wird der Signalpegel eines reflektierten Signals über den A/D- Wandler 46b auf den Mikrocomputer 45 gegeben.
Ein Hochfrequenzsignal, das auf die Ausgangserfassungseinheit 42 gegeben wird, wird durch einen aus den Koppelkapazitäten 47 und 49 und der Spule 48 bestehenden T-förmigen Bearbeitungsschaltkreis impedanz-angepaßt, und der Ausgang des T-förmigen Anpassungsschaltkreises wird auf den Arbeitsspalt 50 gegeben. Bei dieser Operation arbeitet der Mikrocomputer 45 so, daß die Ausgangsfrequenz eines Frequenzsynthesizers 44 verändert wird; d.h. die Ausgangsfrequenz der Wechselstromquelle 41, so daß das Verhältnis der reflektierten Welle zur hinlaufenden Welle gemäß den Signalpegeln der obigen hinlaufenden Welle und reflektierten Welle minimiert wird. Ein Steuervorgang durch den Mikrocomputer 45 geschieht zum Beispiel wie folgt: Zunächst wird die Frequenz versuchsweise Stück für Stück erhöht, und wenn die Ausgangsleistung bei einem kleinen Anstieg der Frequenz ansteigt, wird die Frequenz weiter erhöht, wenn hingegen die Ausgangsleistung kleiner wird, dann wird die Frequenz erniedrigt. Wenn schließlich die Ausgangsleistung der Wechselstromquelle 41 maximal wird, wird die Frequenz festgehalten. Wenn während der Bearbeitung das Bearbeitungsgebiet oder die Bedingungen verändert werden, wobei die Ausgangsleistung um mehr als einen vorbestimmten Wert verändert wird, wird das Festhalten der Frequenz beseitigt und eine neue Einstellung der Frequenz ausgeführt. Diese Steueroperationen werden ausgeführt, wenn es während der Bearbeitung notwendig ist, oder jederzeit, um so die beste Impedanzanpassung zu erreichen.
Fig. 17 ist ein Schaltplan, der eine elektrische Entladungsbearbeitungs-Energiequelle einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt. In der Fig. 17 bezeichnet die Bezugsziffer 51 eine Gleichstromquelle; 52 einen strombegrenzenden Widerstand; 53 eine Streukapazität, die in der Stromzufuhrleitung (Versorgungsleitung) und einer mechanischen Struktur (etwa einem Stromzufuhrabschnitt) vorhanden ist; 55 eine Arbeitsspaltkapazität gebildet durch eine Elektrode und ein zu bearbeitendes Werkstück; 56 einen Arbeitsspalt zwischen dem Werkstück und der Elektrode; 57 ein schaltendes Element; 58 einen Treiberschaltkreis zum Treiben des schaltenden Elements; 59 einen zwischen das schaltende Element 57 und den Arbeitsspalt 56 geschalteten Koppelkondensator; 60 eine Koppelspule, angeschlossen zwischen dem schaltenden Element 57 und der Zwischenelektrodenlücke 56; 61 eine Wechselstromquelle, insbesondere eine Hochfrequenzbearbeitungs-Energiequelle; und 62 eine automatische Impedanzanpassungseinheit.
Fig. 17 ist ein Schaltplan, der die interne Anordnung der automatischen Impedanzanpassungseinheit 62 in der elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle von Fig. 17 zeigt. In der Fig. bezeichnet die Bezugsziffer 63 einen Koppelkondensator; 64 eine Spule; 65 einen variablen Kondensator; 66 einen Aktuator (oder Motor) zur Veränderung der Kapazität des variablen Kondensators 65; 67 einen Treiberschaltkreis zum Treiben des Aktuators 66; 68 eine Steuereinheit; und 69a und 69b A/D- (analog zu digital) Wandler.
Die Arbeitsweise der in Fig. 17 gezeigten elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle der fünften Ausführungsform der Erfindung soll beschrieben werden. Wenn ähnlich der in Fig. 1 gezeigten konventionellen elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle das schaltende Element 57 durch den Treiberschaltkreis 58 ein- und ausgeschaltet wird, gibt die Hochfrequenzbearbeitungs-Energiequelle 61 eine Hochfrequenzspannung aus. Die Ausgangsspannung wird als Arbeitsspaltspannung über die gerade zuführende Leitung und die automatische Impedanzanpassungseinheit 62 an den Arbeitsspalt 56 angelegt. So wird die elektrische Entladungsbearbeitungsoperation gestartet.
Im allgemeinen gibt es wie oben beschrieben eine hinlaufende Welle und eine reflektierte Welle (welche eine am Ausgangsende in der entgegengesetzten Richtung reflektierte Welle ist) bei der Übertragung einer Hochfrequenzwelle, und wenn die Impedanzanpassung gut ist, verbleibt nur die hinlaufende Welle, so daß die Ausgangsleistung maximiert wird. Das bedeutet, daß es um die Ausgangsleistung zu maximieren notwendig ist, das Verhältnis der reflektierten Welle zur hinlaufenden Welle zu minimieren. In Fig. 18 bezeichnet das Bezugszeichen A einen Schaltkreis zum Konvertieren des Signalpegels einer hinlaufenden Welle und einer reflektierten Welle in Signalspannungen. Die Signalspannung eines hinlaufenden Signals wird über den A/D-Wandler 69a auf die Steuereinheit 68 gegeben. Ähnlich wird die Signalspannung einer reflektierten Welle über den A/D-Wandler 69b auf die Steuereinheit 68 gegeben.
Ein Hochfrequenzsignal, das auf die automatische Impedanzanpassungseinheit 62 gegeben wird, erfährt einen T-förmigen Anpassungsschaltkreis, bestehend aus dem Koppelkondensator 63, der Spule 64 und dem variablen Kondensator 65, eine Impedanzanpassung. Das Ausgangssignal des T-förmigen Anpassungsschaltkreises wird auf den Arbeitsspalt 56 gegeben. Bei dieser Operation bringt die Steuereinheit 68 den Aktuator 66 dazu, die Kapazität des variablen Kondensators 65 zu ändern, so daß das Verhältnis der reflektierten Welle zur hinlaufenden Welle gemäß den Signalpegeln der vorigen hinlaufenden Welle und reflektierten Welle minimiert wird. Diese Steueroperationen werden bei Notwendigkeit durchgeführt, während der Bearbeitung oder zu jedem Zeitpunkt, so daß die beste Impedanzanpassung erreicht wird.
Wie oben in dem ersten Beispiel der elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle gemäß der Erfindung beschrieben, weist der L-förmige Schaltkreis die Kapazität parallel geschaltet zum zwischen der Elektrode und dem Werkstück gebildeten Arbeitsspalt und die Spule in Serienschaltung zum Arbeitsspalt auf, und ist in der Nachbarschaft des Arbeitsspaltes vorgesehen, und die Resonanz wird bewirkt mit der Kapazität des Arbeitsspalts und der Induktivität des L-förmigen Schaltkreises, um das Werkstück zu bearbeiten. Daher wird mit der Energiequelle die elektrische Entladung mit einem extrem kleinen Strombetrag hervorgerufen, und die resultierende bearbeitete Oberfläche ist hervorragend; das bedeutet, daß Halbspiegeloberflächen besser als 0,2 µm Rmax in der Oberflächenrauhigkeit erreicht werden können.
Im zweiten Beispiel der elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle gemäß der Erfindung wird Resonanz mit der Kapazität des zwischen der Elektrode und dem Werkstück ausgebildeten Arbeitsspalts und der Induktivität des Schaltkreises vor dem Arbeitsspalt hervorgerufen, um das Werkstück zu bearbeiten. Daher wird mit der Energiequelle eine elektrische Entladung mit einem extrem kleinen Strombetrag hervorgerufen, und die resultierende bearbeitete Oberfläche ist hervorragend; das bedeutet, daß Halbspiegeloberflächen besser als 0,2 µm Rmax in der Oberflächenrauhigkeit erreicht werden können.
Im dritten Beispiel der elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle gemäß der Erfindung ist der Koppeltransformator nahe dem zwischen der Elektrode und dem Werkstück gebildeten Arbeitsspalt vorgesehen, und Resonanz wird mit der Kapazität des Arbeitsspalts und der Induktivität der Sekundärspule des Koppeltransformators bewirkt, um das Werkstück zu bearbeiten. Daher wird mit der Energiequelle elektrische Entladung mit extrem kleinem Strombetrag bewirkt, und die resultierende bearbeitete Oberfläche ist hervorragend; das bedeutet, daß Halbspiegeloberflächen besser als 0,2 µm Rmax in der Oberflächenrauhigkeit erreicht werden können.
In dem vierten Beispiel der elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle gemäß der Erfindung wird, auch wenn die Impedanz des zwischen der Elektrode und dem Werkstück gebildeten Arbeitsspalts bei der Veränderung der Bearbeitungslücke oder des Bereiches geändert wird, die Frequenz der Wechselstromquelle durch den Frequenzsteuerschaltkreis verändert, so daß die Elektrodenentladungsbearbeitungsoperation ausgeführt wird, während eine Impedanzanpassung bewirkt wird. Daher kann die Elektrodenentladungsbearbeitungsoperation mit hoher Wirksamkeit erreicht werden, und Halbspiegeloberflächen können mit hoher Stabilität gebildet werden.
In dem fünften Beispiel der elektrischen Entladungsbearbeitungs-Energiequelle gemäß der Erfindung wird, auch wenn die Impedanz des zwischen der Elektrode und dem Werkstück gebildeten Arbeitsspalts durch Veränderung der Bearbeitungslücke oder des Gebietes geändert wird, die elektrische Entladungsbearbeitungsoperation ausgeführt, während durch die automatische Impedanzanpassungseinheit eine Impedanzanpassung bewirkt wird. Daher kann die Elektrodenentladungsbearbeitungsoperation mit hoher Wirksamkeit erreicht werden, und Halbspiegeloberflächen können mit hoher Stabilität gebildet werden.

Claims (9)

1. Energiequelle für eine elektrische Entladungsbearbeitung, in der eine Spannung über eine Elektrode und ein zu bearbeitendes Werkstück angelegt wird, um in einem zwischen der Elektrode und dem Werkstück gebildeten Arbeitsspalt (16; 26; 36) elektrische Entladung zu bewirken, um dabei das Werkstück zu bearbeiten,
gekennzeichnet durch
  • - eine Wechselstromquelle (11) zum Anlegen einer Wechselspannung an den eine Kapazität aufweisenden Arbeitsspalt (16; 26; 36) und
  • - einen Resonanzschaltkreis (17; 27; 37) zum Bewirken einer Resonanz mit der Kapazität, wobei die elektrische Entladungsbearbeitung mit dem Auftreten der Resonanz ausgeführt wird.
2. Energiequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzschaltkreis (17; 27; 37) ein mit dem Arbeitsspalt (16; 26; 36) parallel geschaltetes Kapazitätsmittel (17a) und ein mit dem Arbeitsspalt (16; 26; 36) in Serie geschaltetes induktives Mittel (17b) aufweist, und der Resonanzschaltkreis in der Nähe des Arbeitsspaltes (16; 26; 36) vorgesehen ist.
3. Energiequelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kapazitive Mittel (17a) ein Kondensator und das induktives Mittel (17b) eine Spule ist.
4. Energiequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzschaltkreis (17; 27; 37) ein in einem Schaltkreis zwischen dem Arbeitsspalt (16; 26; 36) und der Wechselstromquelle (11) vorhandenes induktives Element (24) aufweist, wobei das induktive Element Resonanz mit der Kapazität (25) des Arbeitsspaltes (16; 26; 36) hervorruft.
5. Energiequelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzschaltkreis (17; 27; 37) einen in der Nähe des Arbeitsspaltes (16; 26; 36) vorgesehenen Koppeltransformator (37) aufweist, wobei Resonanz mit der Kapazität (35) zwischen der Elektrode und dem Werkstück und der Induktivität der Sekundärspule (37b) des Koppeltransformators (37) hervorgerufen wird.
6. Energiequelle für eine elektrische Entladungsbearbeitung, in der eine Spannung über eine Elektrode und ein zu bearbeitendes Werkstück angelegt wird, um elektrische Entladung in einer zwischen der Elektrode und dem Werkstück gebildeten Arbeitsspalt (50) zu bewirken, um dadurch das Werkstück zu bearbeiten, gekennzeichnet durch
  • - eine Wechselstromquelle (41) zum Anlegen der Wechselspannung an den Arbeitsspalt (50);
  • - eine Ausgangserfassungseinheit (A, 42) zum Erfassen von Signalpegeln von sich auf der Ausgangsleitung der Wechselstromquelle (41) befindlichen, zum Arbeitsspalt (50) hinlaufenden bzw. rücklaufenden Wellen;
  • - einen Frequenzsteuerschaltkreis (44) zum automatischen Verändern der Frequenz der Wechselstromquelle gemäß der von der Ausgangserfassungseinheit (A, 42) erfaßten Signalpegel; und
  • - ein Hochfrequenzsignal, das auf die Ausgangserfassungseinheit (A, 42) gegeben wird, wobei durch Änderung der Frequenz des Hochfrequenzsignals eine Impedanzanpassung auf die Veränderung einer Impedanz des Arbeitsspaltes (50) hin vorgenommen wird, und von der Ausgangserfassungseinheit (A, 42) auf den Arbeitsspalt (50) gegeben wird.
7. Energiequelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzanpassung bei einem vorgegebenen Arbeitsspalt (50) durch einen T-Typ-Anpassungsschaltkreis bewirkt wird, der erste (47) und zweite (49) Koppelkondensatoren und eine zwischen einen Mittelanschlußpunkt einer Serienschaltung der Kondensatoren (47, 49) und einer Masse angeschlossene Spule (48) enthält.
8. Energiequelle nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mikrocomputer (45) vorgesehen ist, der den Frequenzsteuerschaltkreis (44) steuert.
9. Energiequelle zur elektrischen Entladungsbearbeitung, in der eine Spannung über eine Elektrode und ein zu bearbeitendes Werkstück gelegt wird, um in einem zwischen der Elektrode und dem Werkstück gebildeten Arbeitsspalt (56) elektrische Entladung zu bewirken und dabei das Werkstück zu bearbeiten, gekennzeichnet durch:
  • - eine Wechselstromquelle (61) zum Anlegen von Wechselspannung an den Arbeitsspalt (56);
  • - eine Ausgangserfassungseinheit (A, 42) zum Erfassen von Signalpegeln von sich auf der Ausgangsleitung der Wechselstromquelle (61) befindlichen, zum Arbeitsspalt (56) hinlaufenden bzw. rücklaufenden Welle; und
  • - eine automatische Impedanzanpassungseinheit (62), die zwischen der Wechselstromquelle (61) und dem Arbeitsspalt (56) vorgesehen ist, wobei die Impedanzanpassungseinheit (62) einen T-Typ-Anpassungsschaltkreis aufweist, der erste (63) und zweite (65) Koppelkondensatoren und eine zwischen einen mittleren Punkt einer Serienschaltung der ersten (63) und zweiten (65) Kondensatoren und einer Masse angeschlossenen Spule (64) enthält, und ein Aktuatormittel (66) zum Verändern der Kapazität des zweiten Kondensators (65), um so das Verhältnis der Signalpegel der reflektierten Welle zu der hinlaufenden Welle zu minimieren.
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