DE2407017C3

DE2407017C3 - Verfahren und Vorrrichtung zur Elektroerosionsbearbeitung

Info

Publication number: DE2407017C3
Application number: DE2407017A
Authority: DE
Inventors: Toshiro Nagoya Aichi Oizumi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1973-02-19
Filing date: 1974-02-14
Publication date: 1981-06-11
Also published as: JPS5854937B2; CH576309A5; JPS49108697A; DE2407017A1; US3892936A; DE2407017B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfah en zur Elektroerosionsbearbeitung unter Verwendung von Entladungsstromimpulsen mit schräger Anstiegsflanke sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bereits bekannt (CH-PS 4 95 812 und Annais of the C.I.R.P, Band 16, 1968, S. 183—191), bei der Elektroerosionsbearbeitung den Elektrodenverschleiß durch Beaufschlagung mit Impulsen mit schräger Anstiegsflanke zu senken. Dieses Verfahren führt jedoch zu einer Senkung der mittleren Stromstärke. Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur 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 Entladungsstromimpulse mit Rechteckweilenform verwendet, solange die Zündverzögsrungszeit nicht größer als ein Bezugszeitintervall und dementsprechend die Entladungsdauer lang ist, während man Eniladungsstromimpulse mit schräger Anstiegsflanke verwendet, solange die Zündverzögerungszeit größer als das Bezugszeilintervall und dementsprechend die Entladungsdauer kurz ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 Impulsföfffien des erfifldüngsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 Impulsformen der im praktischen Betrieb beim erfindungsgemäßen Verfahren und bei einem herkömmlichen Verfahren gebildeten Impulse,

Fig.3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Elektrodenverbrauch und der Anstiegszeit der Stromimpulse bei verschiedenen Impulsbreiten, Fig,4 ein Schaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.5 ein Schaltbild eines Teils der Vorrichtung gemäß F ig, 4 und

ι Fig.6 und 7 Impulsdiagramme zur Erklärung der Arbeitsweise der Schaltung gemäß F ί g. 4 und 5.

Fig. la zeigt die Form des Spannungsimpulses, mit dem der Arbeitsspalt beaufschlagt wird, wobei to die Zeitdauer der Beaufschlagung mit einem Spannwigsim-

lu puls, τ] das Zeitintervall zwischen Beginn der Beaufschlagung mit dem Spannungsimpuls und Beginn der Entladung (Zündverzögerungszeit) und η die Entladungsdauer bedeuten. Es gilt die Beziehung To = Ti + T2 = konstant. Ferner ist ein vorbestimmtes 7eitintervall T₁ festgelegt Falls die Beziehung ti S T₅ erfüllt ist, hat der Stromimpuls gemäß Fig. Ib eine Rechteckform. Wenn die Beziehung τ\ > t_s erfüllt ist, wird gemäß Fig. Ic ein Stromimpuls mit Dreieckwellenform gebildet Hierdurch wird der Elektrodenver-

2(i brauch im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren stark herabgesetzt

F i g. 2a zeigt die Impulsformen verschiedener Spannungsimpulse, mit welchen der Arbeitsspalt im praktischen Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens beaufschlagt wird. F i g. 2b zeigt die Stromimpulsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig.2c zeigt die Stromimpulsfornrsen eines herkömmlichen Verfahrens. Die Impulsformen 19 und 21 der Entladungsspannung gehorchen der Beziehung Ti S τ» und demgemäß

ίο haben die Impulsformen 23 und 27 bzw. 25 und 29 Rechteckform. Fa(Is die Impulsformen 20 und 22 vorliegen, so treten anstelle der rechteckigen Impulsformen 28 und 30 beim herkömmlichen Verfahren die Dreieckimpulsformen 24 und 26 beim erfindungsgemä-

r> ßen Verfahren. Wenn die Entladungsdauer kurzer wird, d. h. die Impulsbreite geringer wird, so wird der Unterschied der Elektrodenverbrauchsgeschwindigkeit zwischen Bearbeitung mit Rechteckimpulsformen und einer Bearbeitung mit Dreieckimptilsformen gemäß Fig.3 größer. Daraus ergibt sich, daß bei einer Bearbeitung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der Elektrodenverbrauch im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren mit stets rechteckigen Impulsformen gesenkt werden kann. Die Kurven in F i g. 3 beziehen sich auf eine Elektrode aus Kupfer und ein Werkstück aus SK-5 und auf einen Stromspitzenwert von 38 Ampere.

Es ist ferner auch möglich, Stromimpulsformen mit einer abgeschrägten Linie in Trapezform vorzusehen,

v) 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 Ausrührungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Elektroerosionsbearbeitung durch Beaufschlagung eines Arbeitsspalts zwischen einem Werkstück 5 und einer Elektrode 4 mit Spannungsimpulsen, wobei der Impulsstrom von einer

μ Gleichspannungsquelle 1 entsprechend dem Ein- und Ausschälten von Schälttränsistaren 2a, Ib, ... In bereitgestellt wird und durch Widerstände3a,3b,...3n begrenzt wird. Die Schaltfrequenz der Transistoren kann mit Hilfe eines Ausgangssignals einer Steuerein· heit 6 gesteuert werden. Andererseits wird die Spaltbreite durch einen Servomechanismus mit einem hydraulischen Zylinder 7 und einem Servoventil 8 zur Regelung des ölvolumens konstant gehalten. Eine

Steqerspannung e(V), welche gemäß der Spannungstel· lung an Widerständen 9 und 10 der Spannung zwischen 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 11 zur Bildung eines Filters vorgesehen und ein veränderlicher Widerstand 12 zur Einstellung der Servoempfindlichkeit

Ein Detektor 31 dient zur Feststellung des Zeitpunk- m tes, zu dem die Entladung beginnt Eine Einrichtung 32 dient ?um Vergleich der Zündverzögerungszeit mit dem vorbestimmten Zeitintervall τ» Ferner ist ein unabhängiger, üblicher Oszillator 6 für Rechteckimpulsformen sowie ein Oszillator 33 zur Bildung von Dreieckimpuls- η formen der Stromimpulse vorgesehen. Wenn der Beginn der Entladung durch den Detektor 31 festgestellt wird, so wird die Zündverzögerungszeit τ\ mit dem vorbestimmten Zeitintervall τ, verglichen. Falls τ\ £ r_s gilt, so wird der Arbeitsspalt durch Betätigung des 2u Oszillators 6 mit Rechteckimpulsen beaufschlagt Wenn τ\ > τ, gilt, so wird der Arbeitsspalt durch Betätigung des Oszillators 33 mit Stromimpulsen von Dreieckimpulsformen beaufschlagt Der Oszillator 33 erzeugt diese Stromimpulse mit Dreieckwellenform durch aufeinanderfolgendes Einschalten der Transistoren 2a, 2b, ... 2n_r wobei mit fortschreitender Zeit mehr und mehr der Transistoren eingeschaltet werden.

Eine Ausführungsform des Oszillators 33 für die Bereitstellung von Dreieckimpulsformen ist in F i g. 5 jo gezeigt Er umfaßt J-K-FIip-Flops 44a, 446, 44c,... 44n. Zunächst haben alle Ausgänge Qa, Qb, Qc, ...Qn den Wert 0, und der Eingang Ja hat den Wert 1. Wenn in diesem Zustand ein Taktimpuls CP von einem nicht dargestellten Taktgeber den Eingängen Ta, Tb, Tc,... js Tn zugeführt wird (1 Impuls), so ergibt sich Qa = 1, Qb — 0, Qc = 0, ... Qn = 0. Das Ausgangssignal Qa liegt an der Basis des Schalttransistors 2a an, so daß dieser leitend wird. Wie Fi g. 5 zeigt ist der Ausgangsanschluß Qp mit dem Eingang Jb verbunden, so daß auch -to dieser Eingang Jb den Wert 1 erhält Wenn nachfolgend der Taktimpuls CP(I Impuls) angelegt wird, so erhält man Qa- \,Qb= 1, Qc = 0,... Qn = 0, so daß auch der Schalttransistor 2b leitend wird und im leitenden Zustand gehalten wird. In gleicher Weise werden die Schalttraniiistoren 2t¹ bis 2n nacheinander ebenfalls leitend. Fig,6 zeigt die Schaltzqstände der einzelnen Flip-Flops. F i g. 7 zeigt den Verlauf des die Schalttransistoren 2a, 2b,... 2ndurchfließenden Stroms, wobei der Strom im Punkt A bei eingeschaltetem Transistor 2a durch die Kurve A in Fig.7 angegeben ist. Die Stromverläufe, welche sich ergeben, nachdem die Transistoren 2b,2c,... 2/j nach einer Verzögerungszeit von t\ bzw. h, ...bzw. t_n-\, gerechnet vom Einschaltzeitpunkt des Transistors 2a, eingeschaltet wurden, sind durch die Kurven in F i g. 7, B, C.. N angegeben. Wenn der durch den Punkt X in F i g. 4 fließende Strom mit Ix bezeichnet wird und die durch die Punkte A, B, C,... N fließenden Ströme mit Ia, Ib, Ic···- In bezeichnet werden, so ergibt sich die folgende Gleichung:

Die Stromwellenform im Punkt X ist durch F i g. 7X wiedergegeben. Die Art des Stromanstiegs kann in weitem Bereich variiert werden, indem man die Zeitintervalle i|, t2, ... t_n-\, vom Zeitpunkt der Einschaltung des Transistors 2a an gerechnet, verändert.

Um anschließend die Transistoren durch die Schaltung gemäß F i g. 5 wieder zu sperren, muß

Ja=Jb=Jc=.. Jn=O

gelten und Ka wird mit Qb verbunden; Kb wird mit Qc verbunden und Kc wird mit Qd verbunden usw., und die Transistoren 2a, 2b,_2c, ...2n sind mit den Ausgängen ^a, Qb, Qc, ... Qn verbunden. Durch bestimmte Kombinationen des aufeinanderfolgenden Einschalten und des aufeinanderfolgenden Ausschaltens können beliebige Impulsformen verwirklicht werden. Es ist ferner möglich, zur Bildung einer Dreieckimpulsform od. dgl. eine Vorrichtung zu verwenden, durch welche die Rechteckimpulsform verzerrt wird. Hierzu kann eine Drossel oder ein Kondensator dienen. Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen bleibt bei einer Änderung der Impulsform von einer rechteckigen Form zu einer anderen Form der Stromspitzenwert gleich. Es ist jedoch erfindungsgemäß auch möglich, bei einer Veränderung der Impulsform eine Veränderung des Stromspitzenwerts herbeizuführen.

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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 Entladungsstromimpulse 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 1, gekennzeichnet durch eine erste Steuereinheit (6) zur Bildung von Entladungsstromimpulsen mit Rechteckform, eine zweite Steuereinheit (33) zur Bildung von Entladungsstromimpulsen mit schräger Anstiegsflanke sowie durch eine Einrichtung (32) zum Vergleich der Zündverzögerungszeit mit einem Bezugszeitintervall und zum selektiven Ansteuern einer der beiden Steuereinheiten (6,33) je nach der Länge der Zündverzögerungszeit.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von parallelgeschalteten, selektiv durch die zweite Steuereinheit (33) einschaltbaren Transistoren.