DE1008428B - Verfahren und Einrichtung zur Funkenerosion mittels Wechselstroms - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Materialentfernung mittels Funkenerosion unter Verwendung von Wechselstrom.

Es ist dadurch gekennzeichnet, daß von der an der Funkenstrecke liegenden. Wechselspannung eine Halbwelle mindestens teilweise unterdrückt wird zwecks Änderung des Spannungsverlaufs und damit der Spaltausbildung.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode und das Werkstück durch ein. stromrichtungsabhängiges Schaltelement veränderbaren Durchlaßwiderstandes umpolbar überbrückt sind, Es wurde bereits vorgeschlagen, eine solche Überbrückung nicht umpolbar vorzunehmen, jedoch können mit einer solchen Anordnung die unten erläuterten Vorteile, der erfindungsgemäßen. Einrichtung nicht erzielt werden.

An Hand der Zeichnung werden einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild,

Fig. 2 ein Schaltbild der elektrischen Einrichtungen zur Funkenerosion mit einem Kippkreisgenerator,

Fig. 3 ein, Schaltbild der elektrischen. Einrichtungen zur Funkenerosion mit einem Schwingkreis,

Fig. 4 ein Schaltbild der elektrischen. Einrichtungen, zur Funkenerosion mit einem Impulsgenerator,

Fig. 5 ein Schaltbild der elektrischen Einrichtungen zur Funkenerosion mit einem anderen Impulsgenerator,

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein mittels des Verfahrens hergestelltes Werkstück,

Fig. 7 a und. 7 b Querschnitte durch ein weiteres mit dem Verfahren, hergestelltes Werkstück.

Der in Fig. 1 dargestellte Stromkreis besteht aus einem Generator 1, der in üblicher Weise die Erosionsstrecke speist und dessen Spannung und Frequenz verändert werden kann. Bei 2 ist die Erosionsstrecke gezeigt, die in üblicher Weise von einem flüssigen Dielektrikum umgeben sein kann. Bei 3 ist ein. Umpolschalter in den Stromkreis eingeschlossen, der jedoch nicht unbedingt benutzt werden muß. Parallel zu der Erosionsstreeke liegt über einem weiteren Umschalter 5 ein Ventil 4, welches in der einen oder anderen Stromrichtung einen Teil der Gesamtenergie in den Ausgangskreis zurückführt bzw. vernichtet, sowie ein mit dem Ventil in Reihe liegender veränderbarer Widerstand 6, mit welchem die Wirksamkeit des Ventils auf die Funkenstrecke beeinflußt werden kann.

Diese prinzipielle Anordnung läßt sich auf alle bisher üblichen Generatoren zur Elektroerosion, anwenden; so ist der Generator 1 bei der Darstellung der Fig. 2 ein Kippkreisgenerator, in der Fig. 3 ein

zur Funkenerosion mittels Wechselstroms

Anmelder:

AGIE Aktiengesellschaft für industrielle Elektronik, Locarno (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Hoffmann, Patentanwalt, München 22, Widenmayerstr. 34

Beanspruchte. Priorität: Schweiz vom 19. März 1956

Werner Ulimann, Locarno (Schweiz), ist als Erfinder genannt

Schwingkreisgenerator und in den Fig. 4 und 5 ein Impulsgenerator. Zu der Wirkungsweise dieser Generatoren ist Voraussetzung, daß der Verbraucher in beiden Richtungen stromdurchlässig ist; in der beischri ebenen Anordnung ist diese Voraussetzung jedoch erfüllt.

Als Ventile können fast, alle bekannten Gleichrichtertypen verwendet werden, vorzugsweise auch Induktivitäten, mit scharfem, Sättigungsknick und einer Gleichstromvormagnetisierung durch eine weitere Wicklung. ."

Daneben kann auch die Spannung zwischen Werkzeug und Werkstück verändert werden. Je nach der Höhe der Spannung verändert sich die Dimension des Funkenspaltes. . .

Bekanntlich hängt nun bei.einem Funken oder bed einem Lichtbogen die an einer,Elektrode abgetragene Materialmenge von der Polung ab. Ist beispielsweise

bei der Anwendung der F^ig. 1 die Kathode der Funkenstrecke das zu bearbeitende Werkstück und die Anode eine Arbeitselektrode, erfolgt an, dem Werkstück eine im Verhältnis, geringere Materialent-fernung als an der Elektrode. Wird nun Schalter 6

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betätigt und¹ der Gleichrichter damit umgepolt, vertauschen auch Werkstück und Elektrode ihre Polarität, nunmehr wird an dem Werkstück eine größere¹ Materialmetige abgetragen als an der Elektrode. Das Verhältnis der Abtragung pro Stromeinheit in dien, beiden Richtungen ist materialabhängig, es entspricht jedoch ungefähr einem Verhältnis von, 1 :4.

Ein Beispiel für ein mit dem beschriebenen! Verfahren hergestelltes Werkstück zeigt Fig. 6. In ein Werkstück soll eine Bohrung eingebracht werden, die an ihrem Ende erweitert ist. Bei dem vorliegenden Verfahren wird hierbei folgendermaßen vorgegangen,: Die Elektrode 7 wird mit dem positiven Pol der Spannung verbunden!, das Werkstück 8 mit dem negativem und die Elektrode in, bekannter Weise in das Werkstück eingebracht. Bei dieser Schaltung wird,, wie erwähnt, an, der Elektrode mehr Material abgetragen, als an dem Werkstück, wodurch der Hals der Bohrung gewonnen wird. Hat die Elektrode die Knickstelle 9 erreicht, werden beide Schalter umgepolt; nun, wird die größere Materialmenge an, dem Werkstück abgetragen, wodurch die sackartige Erweiterung gewonnen wird.

Je nach Verwendung von verschiedenen Materialien als Werkzeug, z. B. verschiedene Metalle, Halbleiter oder Isolierstoffe mit metallisierten· Oberflächen einerseits und als Werkstück andererseits, ist die Erosionsleistung an Anode und Kathode bekanntlich verschieden.

Durch die Wahl der Polung, der Spannung am Werkstück, des Elektrodenmaterials und des Energieanteils, der durch, den Nebenschluß fließt, kann, die Masse des erodierten Materials in, bekannter Weise verändert werden,.

Liegt beispielsweise die positive Spannung von 220 V am Werkstück, ergibt sich bed einem bestimmten Elektrodendurchmesser eineBohrung von 5,99 mm, bei gleicher Polung einer Spannung von 800 V jedoch eine Bohrung von 6,06 mm, nach einer Umpolung eine Bohrweite von 6,09 mm.

Mittels des veränderlichen und umpolbaren Durchlaßwiderstandes des Ventils können nun· alle Bohrweiten, zwischen, diesen Extremwerten erzielt werden·, gegebenenfalls auch kontinuierliche Übergänge zwischen, diesen Werten.

Bisher war es nur sehr schwer möglich, mittels Funkenerosion, zylindrische Löcher genau herzustellen, da an der Elektrode ein bestimmter Abbrand auftrat, der den, wirksamen Querschnitt der Elektrode verminderte. Die Bohrung war also leicht konisch, was die Anwendung der Funkenerosion für beistimmte Probleme begrenzte. Mittels einer vorteilhaften; Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dieser Machteil umgangen- werden· dadurch, daß die Unterdrückung der Halbwelle kontinuierlich mit dem Fortschreiten der Elektrode in dem Werkstück so verändert wird, daß die durch den Abbrand der Elektrode verursachte Änderung des Bohrungsquerschnittes durch die Erweiterung des Funkenspaltes kompensiert wird, so daß völlig zylindrische Bohrungen entstehen. Die Nachregelung des vorgeschalteten Widerstandes 6 erfolgt dabei vorzugsweise automatisch mit dem Vorschub der Elektrode in das Werkstück, sie kann, jedoch auch von anderen Größen:, wie beispielsweise der Stromstärke in der Funkenstrecke, abhängig gemacht werden.

Eine weitere Anwendung des Verfahrens dient zur Herstellung von Werkstücken, die die Form der Darstellung der Fig. 7 b aufweisen. Es hat sich herausgestellt, daß bei der Bearbeitung von, Werkstücken mittels Funkenerosion hervorspringende Eckend am besten, dann, herausgebildet werden können, wenn das Werkstück der positive Pol und die Elektrode der negative Pol der Funkenstrecke ist. Bei zurückspringenden Ecken B (Fig. 7 a) hingegen ist es vorteilhafter, das Werkstück mit dem negativen Pol und die Elektrode mit dem positiven Pol zu verbinden,.

Bei der Herstellung von z. B. Bohrungen,, mit dem in, Fig. 7 b dargestellten. Querschnitt wird zunächst eine Elektrode mit dem in Fig. 7 a eingezeichneten Querschnitt verwendet, wobei die vorspringenden Ecken, A in der Elektrode nicht ausgebildet sind. Bei Verwendung dieser ersten, Elektrode werden demnach nur die Eckend herausgearbeitet. Wie bereits angegeben;, stellt bei diesem Teil des Bearbeitungsprozesses die Elektrode den positiven, und das Werkstück den, negativen Pol dar. Ist diese erste Elektrode durch das Werkstück durchgeführt, wird die zweite Elektrode angewendet, die im Querschnitt in der Fig. 7 b dargestellt ist. Diesmal sind die Ecken, B von dem Prozeß ausgenommen, während die vorspringenr den Eckend ausgearbeitet werden, wobei die Anschlüsse gegenüber dem ersten Teil des Prozesses umgepolt sind.

Da bei dem eben beschriebenen, Verfahren die Schwierigkeit besteht, die zweite Elektrode genau auf die bereits erzeugte Bohrung zu zentrieren!, kann vorzugsweise nur eine Elektrode verwendet werden, deren, unterer, zuerst in das Werkstück eingeführter Teil den Querschnitt der Elektrode der Fig. 7 a besitzt, während der' obere, zweite Teil den ergänzenden Querschnitt wie in Fig. 7 b aufweist.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren, zur Materialabtragung mittels Funkenerosion unter Verwendung von Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß von, der an der Funkenstrecke liegenden Wechselspannung eine Halbwelle mindestens teilweise unterdrückt wird zwecks Änderung des Spannungsverlaufes und damit der Spaltausbildung.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode und das Werkstück durch ein strom richtungs abhängiges Schaltelement veränderbaren Durchlaßwiderstandes umpolbar überbrückt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von Bohrungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdrückung der Halbwelle kontinuierlich, mit dem Fortschreiten, der Elektrode in dem Werkstück so· verändert wird, daß die durch den Abbrand der Elektrode verursachte Änderung des Bohrungsquerschnittes durch die Erweiterung des Funkenspaltes kompensiert wird, so daß völlig zylindrische Bohrungen entstehen..

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode so ausgebildet ist, daß sie über einen Teil ihrer Länge formmäßig zur Erosion mit positiver Spannung gegenüber dem Werkstück, über einen weiteren' Teil zur Erosion mit negativer Spannung geeignet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß das stromrichtungsabhängige Schaltelement aus einem Gleichrichter und einem mit ihm in Reihe liegenden, veränderbaren Widerstand besteht.

6. Einrichtung nach Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter einen geringeren Durchlaßwiderstand besitzt als die gezündete Funkenstrecke.

7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das stromrichtungsabhängige Schaltelement aus einer mit Gleiohstrom regelbar

vorgesättigtert Drossel mit einem scharfen Knick in der Sättigungscharakteristik besteht.

In Bettracht gezogene Druckschriften: »Schriftenreihe des Verlages Technik«, Berlin, Bd. 177, S. 71.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen