CH695567A5

CH695567A5 - Elektrisches Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung (Funkenerosionsbwarbeitung) und ein Verfahren zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung.

Info

Publication number: CH695567A5
Application number: CH01772/01A
Authority: CH
Inventors: Akihiro Goto; Toshio Moro
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2006-06-30
Also published as: WO2001055481A1; DE10084316T1; DE10084316B4; CN1210128C; TW483948B; CN1344333A

Description

CH 695 567 A5

Beschreibung Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen eines elektrischen Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung (Funkenerosionsbearbeitung) und ebenso bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung, bei welchem eine harte Schicht, die aus Elektrodenmaterial besteht, oder eine harte Schicht, die aus Elektrodenmaterial, welches durch elektrische Entladungsenergie reagiert hat, besteht, durch Energie der elektrischen Entladung auf der Oberfläche des Werkstückes gebildet wird, wenn elektrische Entladung zwischen der Elektrode für elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung und dem Werkstück erzeugt wird.

Stand der Technik

[0002] Was den Stand der Technik betrifft, bei welchem eine harte Schicht auf einer Oberfläche eines Werkstückes gebildet wird, so dass das Werkstück mit Korrosionswiderstands- und Abnützungswiderstandseigenschaften ausgestattet wird, offenbart z.B. die japanische Offenlegungsschrift No. 148 615/1993 ein Verfahren zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung. Gemäss der Patentpublikation wird dort ein Verfahren zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung von Metall erzeugt, das die folgenden Schritte beinhaltet: Leiten eines primären Prozesses "(Äkkumulationsprozess)7in welchem eine gepresste Pulverelektrode (PûlvërglûhelektrodëôdërSinterelëktrode), welche eine Elektrode zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung ist und die durch das Pressen von WC-(Wolframcarbid) und Co-(Kobalt)Pulver gebildet ist, benutzt wird; und beim Leiten eines sekundären Prozesses (Wiederschmelzprozess), in welchem die Elektrode mit einer Kupferelektrode ersetzt wird, ist der Verbrauch der Elektrode relativ gering. Gemäss diesem Verfahren ist es möglich, eine harte Schicht zu bilden, die eine starke Haftkraft bezüglich des Stahls besitzt, es ist jedoch unmöglich eine harte Schicht zu bilden, die eine starke Haftkraft bezüglich des gesinterten Materials, wie z.B. Hartmetall (cemented carbide) besitzt.

[0003] Gemäss den Forschungen, die durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung gemacht wurden, wurde die folgende Erkenntnis herausgefunden. Wenn eine Elektrode für elektrische Oberflächenentladungsbehandlung, die aus Material, wie z.B. Ti (Titanium) hergestellt wurde, welches Material fähig ist, eine harte Schicht zu bilden, benutzt wird und elektrische Entladung zwischen der Elektrode und dem Metall des Werkstückes erzeugt wird, ist es möglich, eine harte, starke Schicht auf der Metalloberfläche des Werkstückes zu bilden, ohne dass es dem Wiederschmelzprozess unterliegt. Der Grund, warum die harte Schicht auf der Metalloberfläche gebildet wird, ist, dass das Elektrodenmaterial, das durch die elektrische Entladung verbraucht wurde, mit C (Kohlenstoff) reagiert, welches eine Komponente der Verfahrenslösung ist, so dass TIC (Titanium Karbid) erzeugt werden kann. Wenn eine gepresste Pulverelektrode, was eine Elektrode zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung ist und die aus einem Metallhydrid wie z.B. TiH (Titanium Hydrierung) hergestellt ist, benutzt wird und eine elektrische Entladung zwischen der gepressten Pulverelektrode und dem Metall eines Werkstückes erzeugt wird, ist es möglich, eine harte Schicht schneller zu bilden, von welcher Schicht die Hafteigenschaften grösser sind als in dem Fall, in welchem Ti benutzt wird. Weiter wurde die folgende Erkenntnis gefunden. Wenn eine gepresste Pulverelektrode, die eine Elektrode zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung ist und in welcher eine Hydrierungsverbindung, wie z.B. TiH2 mit anderen Metallen oder Keramiken gemischt benutzt wird und eine elektrische Entladung zwischen der gepressten Pulverelektrode und dem Metall eines Werkstückes erzeugt wird, ist es möglich, eine harte Schicht mit verschiedenen Härten und Abnutzungswiderstandseigenschaften schnell zu bilden.

[0004] Das obige Verfahren ist zum Beispiel in der japanischen Offenlegungsschrift No. 192 937/1997 offenbart. Fig. 4 ist die Abbildung einer Anordnung, die ein Beispiel der Vorrichtung zeigt, die zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung wie oben beschrieben benutzt wird. In Fig. 4 ist die Referenznummer 1 eine gepresste Pulverelektrode (Pulverglühelektrode oder Sinterelektrode), die eine Elektrode zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung ist, die aus gepresstem Pulver aus TiH2 zusammengesetzt ist, Referenznummer 2 ist ein Werkstück, Referenznummer 3 ist ein Bearbeitungsbehälter, Referenznummer 4 ist eine Verfahrenslösung, Referenznummer 5 ist ein Schaltelement zum Schalten einer Spannung und eines Stroms, der zwischen der gepressten Pulverelektrode 1 und dem Werkstück 2 wirkt, Referenznummer 6 sind Steuermittel zum Steuern, indem das Schaltelement 5 an- und ausgeschaltet wird, Referenznummer 7 ist ein elektrisches Netzgerät, Referenznummer 8 ist ein Widerstand und Referenznummer 9 ist eine harte Schicht, die gebildet wurde. Gemäss der obigen Struktur, wenn eine elektrische Entladung zwischen der gepressten Pulverelektrode 1 und dem Werkstück 2 erzeugt wird, kann die harte Schicht 9 auf der Oberfläche des Werkstückes 2 gebildet werden, welche Schicht aus Stahl oder Hartmetall durch die elektrische Entladungsenergie gebildet wird. In dieser Struktur entspricht das Schaltelement 5, das Steuergerät 6, das elektrische Netzgerät 7 und der Widerstand 8 einem elektrischen Netzteil zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung, um eine Wellenform eines Pulses eines elektrischen Entladungsstroms zu bestimmen, wenn die elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung durchgeführt wird.

[0005] In dem oben genannten konventionellen elektrischen Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung wird ein elektrischer Entladungsstrompuls, dessen Wellenform rechteckig ist, im Wesentlichen verwendet. Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, wird die Dicke der auf dem Werkstück gebildeten Schicht angepasst, wenn der Spitzenwert Ip des elektrischen Entladungsstroms und die Pulsweite T geändert werden.

[0006] Die Fig. 6A und 6B sind schematische Illustrationen zum Erklären eines Elektrodenmaterials, das einem Werkstück anhaftet. Fig. 7 ist eine Darstellung, die die Änderung der elektrischen Stromdichte und den Durchmesser der elektrischen Bogenentladungssäule zeigt, wenn die Zeit vom Start der elektrischen Entladung vergeht. In den Fig. 6A

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und 6B ist die Referenznummer 1 eine Elektrode für elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung, die Referenznummer 2 ist ein Werkstück, die Referenznummer 10 ist eine Elektrodenkomponente, die durch Verdampfung und Explosion emittiert wird, wenn es schnell erhitzt wird und die Referenznummer 12 ist eine Elektrodenkomponente, die dem Werkstück 2 anhaftet. Wie es in Fig. 6A und 7 gezeigt ist, ist unmittelbar nach der Erzeugung der elektrischen Entladung der Durchmesser der Bogensäule klein und die Dichte des elektrischen Stroms ist sehr hoch. Anders als bei einer normalen elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung zur Durchführung des Entfernungsprozesses werden die Hitzeleitung und die mechanische Stärke der Elektrode zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung absichtlich verringert, um die Produktivität der Oberflächenbearbeitungsarbeit zu erhöhen. Entsprechend wird, wie in Fig. 6A gezeigt, wenn die Dichte des elektrischen Stroms hoch ist, ein Teil der Elektrode 1 für elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung, der nahe bei der elektrischen Bogenentladungssäule 10 ist, schnell erhitzt und der Teil der Elektrode 1 für elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung wird verdampft, explodiert und auf das Umfeld (in die Bearbeitungslösung) zerstreut. In diesem Fall wird die Elektrodenkomponente 11, die schnell erhitzt, verdampft und explodiert wurde, schnell durch die Bearbeitungslösung gekühlt. Folglich kann es nicht zu einer harten Schicht des Werkstückes 2 werden. Anderseits, wenn die Dichte des elektrischen Stroms angemessen gewählt wird, wie es in Fig. 6B gezeigt ist, wird der Durchmesser der elektrischen Bogenentladungssäule 10 ausgedehnt. Folglich wird ein grosser Bereich der Elektrode für elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung erhitzt, so dass eine Menge der Elektrodenkomponente 12, die am Werkstück 2 anhaftet, erhöht wird.

[0007] Wie weiter oben beschrieben ist, wird gemäss dem elektrischen Entladungsstrom mit einer rechtwinkligen Wel-lenform (wie in Fig. 5 gezeigt),-der-durch-ein-konventionelles-elektrisches-Netzgerät für elektrische-Oberflächenentla--dungsbearbeitung erzeugt wird, selbst wenn der Spitzenwert des elektrischen Entladungsstrompulses erhöht wird, um die Produktivität der Oberflächenbearbeitung zu erhöhen, der Anteil der Anhaftung des Elektrodenmaterials an das Werkstück tief. Infolgedessen ist der Anteil der Anhaftung des Elektrodenmaterials an das Werkstück ungefähr 10wt% zu 50wt%. Das heisst, dass das Elektrodenmaterial verschwendet wird, so dass die Kosten der Oberflächenbearbeitung sich erhöhen.

[0008] Gemäss dem Verfahren zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung wird das Elektrodenmaterial durch die Hitze der elektrischen Entladung emittiert und ein Teil des so emittierten Elektrodenmaterials schmilzt und haftet an der Oberfläche des Werkstückes an, so dass eine harte Schicht gebildet werden kann. Demgemäss hat die elektrische Entladungsenergie zwei Funktionen. Eine ist eine Funktion des Emittierens des Elektrodenmaterials und die andere ist eine Funktion des Emittierens des Elektrodenmaterials und des damit Zusammenschmelzens des Werkstückes. Fig. 8A und 8B sind Fotografien, die eine Oberfläche des Werkstückes für den Fall zeigen, dass elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung auf einem Werkstück durch einmaliges Auftreten eines elektrischen Entladungsstrompulses durchgeführt wird, wobei das Werkstück aus Stahl gemacht ist. Die Fotografie, die in Fig. 8A gezeigt ist, zeigt einen Fall, in welchem eine Menge von emittiertem Elektrodenmaterial zu gross ist und Fig. 8B zeigt einen Fall, in welchem eine Menge des emittierten Elektrodenmaterials zu klein ist. In dem Fall, in dem die Menge des emittierten Elektrodenmaterials zu gross ist, wie es in Fig. 8A gezeigt ist, kann das Elektrodenmaterial, welches durch die elektrische Entladungsenergie emittiert wurde, nicht genügend geschmolzen werden und es ist unmöglich, eine feste, harte Schicht auf dem Werkstück zu bilden. In dem Fall, in dem die Menge des emittierten Elektrodenmaterials zu klein ist, wie es in Fig. 8B gezeigt ist, wird das Werkstück übermässig geschmolzen und eine übermässig grosse Menge des Werkstückes wird entfernt, welche Menge die Menge des Werkstückes übersteigt, die angemessen ist für das Anhaften einer harten Schicht. Gemäss der rechteckigen Pulswellenform (z.B. gezeigt in Fig. 5) des konventionellen elektrischen Netzgerätes für elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung wird das Elektrodenmaterial emittiert und gleichzeitig wird das Elektrodenmaterial und das Werkstück durch einen Auftritt einer elektrischen Entladung geschmolzen. Folglich ist es schwierig abzusichern, dass es mit einer angemessenen Menge von Elektrodenmaterial versorgt wird. Demgemäss gibt es Probleme, wie z.B. das Entfernen des Werkstückes, das durch den Mangel an Versorgung mit Elektrodenmaterial verursacht wird, und das ungenügende Verschmelzen der harten Schicht, das durch die übermässige Versorgung durch Elektrodenmaterial verursacht wird.

Offenbarung der Erfindung

[0009] Die Erfindung wird so durchgeführt, dass die oben genannten Probleme gelöst werden. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung zu erzeugen und ein Verfahren zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung, durch welches Verfahren und durch welches Netzgerät die Kosten reduziert werden können und eine feste, harte Schicht auf dem Werkstück gebildet werden kann.

[0010] Die vorliegende Erfindung erzeugt ein elektrisches Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung, bei welchem elektrische Entladung zwischen einer Elektrode zur Oberflächenentladungsbearbeitung und einem Werkstück erzeugt wird, so dass eine harte Schicht auf der Oberfläche des Werkstückes durch die Energie der elektrischen Entladung gebildet wird, welches elektrische Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung Folgendes umfasst: Steuermittel zum Unterteilen eines elektrischen Stromentladungspulses in eine erste Pulsbreite T (erster Spitzenwert Ipi), eine zweite Pulsbreite T? (zweiter Spitzenwert lp2 und eine n-te Pulsbreite Tn (n-ter Spitzenwert Ip ) (mit n > 2, n e N (Menge der natürlichen Zahlen)), Steuermittel zum Setzten der ersten Pulsbreite T und den ersten Spitzenwert Ip^ so dass zwischen den Elektroden eine elektrische Stromdichte in einem vordefinierten Bereich sein kann, um die Emission des Elektrodenmaterials zu unterdrücken, Steuermittel zum Setzen der k-ten Pulsbreite T und eines k-ten Spitzenwertes lpR (mit 2 < k < n, k e N), so dass eine Versorgungsmenge des harten Schichtmaterials während der Emission des Elektrodenmaterials ein vordefinierter Wert sein kann, der bestimmt wird durch eine vordefinierte Verfahrensbedingung.

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[0011] Die vorliegende Erfindung erzeugt ein Verfahren zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung, um eine harte Schicht auf der Oberfläche eines Werkstückes durch elektrische Entladung zu bilden, bei welchem elektrische Entladung zwischen einer Elektrode zur Oberflächenentladungsbearbeitung und einem Werkstück erzeugt wird, so dass eine harte Schicht auf der Oberfläche des Werkstückes durch die Energie der elektrischen Entladung gebildet wird, welches Verfahren zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung Folgendes umfasst: Unterteilen eines elektrischen Stromentladungspulses in eine erste Pulsbreite (erster Spitzenwert lpi), eine zweite Pulsbreite T (zweiter Spitzenwert lp2,..., und eine n-te Pulsbreite Tn (n-ter Spitzenwert lpn) (mit n > 2, n e N (N: Menge der natürlichen Zahlen)); Setzen der ersten Pulsbreite und den ersten Spitzenwert Ip", so dass zwischen den Elektroden eine elektrische Stromdichte in einem vordefinierten Bereich sein kann, um die Emission des Elektrodenmaterials zu unterdrücken; und Setzen der k-ten Pulsbreite T und eines k-ten Spitzenwertes Ip (mit 2 < k < n, k e X), so dass eine Versorgungsmenge des harten Schichtmaterials während der Emission des Elekfrodenmaterials ein vordefinierter Wert sein kann, der bestimmt wird durch eine vordefinierte Verfahrensbedingung.

[0012] Da die Erfindung in der oben genannten Art ausgeführt ist, können die folgenden Vorteile erhalten werden.

[0013] Gemäss dem elektrischen Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung und dem Verfahren zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Elektrodenmaterial wirksamer auf der Oberfläche des Werkstückes anhaften zu lassen. Folglich können die Kosten für die Oberflächenbearbeitung reduziert werden.

[0014]-Weiter-ist es möglichreine-angemessenen-Verser§tmgsmenge an Elektrodenmaterial zu gewährleisten-Folglieh-ist es möglich, eine feste, harte Schicht auf dem Werkstück zu bilden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0015]

Fig. 1A bis 1C sind Ansichten, die eine Anordnung eines elektrischen Netzgerätes zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung zeigen und ebenso eine zwischen den Elektroden angelegte Spannung zeigen und ebenso einen elektrischen Entladungsstrom zeigen;

Fig. 2A bis 2C sind schematische Illustrationen, die die Umstände der Bildung einer harten Schicht auf einem Werkstück durch elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung zeigen, in welcher ein elektrisches Netzgerät zur Oberflächenentladungsbearbeitung einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig. 3 ist eine Ansicht, die einen Vergleich der konsumierten Länge einer Elektrode zwischen einem Fall, in welchem elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung mit einem konventionellen Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung durchgeführt wird, und einem Fall, in welchem elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung mit einem Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung gemäss der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;

Fig. 4 zeigt die Ansicht einer Anordnung, welche ein Beispiel eines Gerätes zur elektrischen

Oberflächenentladungsbearbeitung ist;

Fig. 5 ist eine Ansicht, die eine Spannung zwischen Elektroden zeigt und ebenso einen elektri schen Stromentladungspuls in einem konventionellen Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung zeigt;

Fig. 6A und 6B sind schematische Illustrationen der Anhaftung des Elektrodenmaterials an einem Werkstück;

Fig. 7 ist eine Ansicht, die eine Änderung in der elektrischen Stromdichte zeigt und ebenso ei ne Änderung im Durchmesser einer elektrischen Bogenentladungssäule während des Ablaufs der Zeit von Beginn der elektrischen Entladung zeigt; und

Fig. 8A und 8B sind Fotografien einer Oberfläche eines Stahlwerkstückes, bei welchem elektrische

Oberflächenentladungsbearbeitung durch einen Auftritt eines elektrischen Stromentladungspulses durchgeführt wird.

Die beste Ausführungsvariante der Erfindung

[0016] Fig. 1A bis 1C sind Ansichten eines elektrischen Netzgerätes zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 1A eine Anordnungsansicht ist, Fig. 1B eine Ansicht ist, die eine Spannung zwischen den Elektroden zeigt, und Fig. 1C eine Ansicht ist, die ein anderes Beispiel einer elektrischen Stromentladung zeigt. In Fig. 1A bis 1C ist die Referenznummer 1 eine Elektrode zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung, Referenznummer 2 ist ein Werkstück, Referenznummer 3 ist ein Bearbeitungsbehälter, Referenznummer 4 ist eine Bearbeitungslösung, Referenznummer 13 ist eine Gruppe von Schaltelementen, Referenznummer 14 sind Steuermittel zum Steuern, indem die Gruppe von Schaltelementen 13 an- und ausgeschaltet wird, Referenznummer 15 ist ein elektrisches Netzgerät, Referenznummer 16 ist eine Gruppe von Widerständen, T ist eine erste Pulsbreite, T2 ist eine zweite Pulsbreite, Tr ist eine Pausenzeit (recess time), IP 1 ist ein erster Spitzenwert und lp2 ist

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ein zweiter Spitzenwert. Die Gruppe der Schaltelemente 13, die Steuermittel 14, das elektrische Netzgerät 15 und die Gruppe von Widerständen 16 entsprechen einem elektrischen Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung zum Bestimmen einer Wellenform des elektrischen Stromentladungspulses im Prozess der elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung.

[0017] Als nächstes wird weiter unten die Durchführung (des Verfahrens) erklärt. Die Elektrode 1 zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung und das Werkstück 2 sind einander gegenübergestellt in der Bearbeitungslösung 4 und ein vorbestimmter Abstand wird zwischen ihnen durch eine Antriebseinheit eingehalten, die in der Zeichnung nicht gezeigt ist. Der Spitzenwert des elektrischen Entladungsstroms ist eine Funktion der Spannung des elektrischen Netzgerätes 15 und des Widerstandes eines Widerstandes in der Gruppe von Widerständen 16, welcher in Serie mit einem Schaltelement in der Gruppe von Schaltelementen 13 geschaltet ist, welches Schaltelement angeschaltet ist. Wenn das Schaltelement in der Gruppe von Schaltelementen 13, welches Schaltelement in Serie mit einem Widerstand in der Gruppe von Widerständen 16 mit hohem Widerstand geschaltet ist, angeschaltet wird, kann eine Spannung zwischen der Elektrode 1 zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung und dem Werkstück 2 angelegt werden. Nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, wird eine elektrische Entladung erzeugt (der erste Spitzenwert IP ). Nachdem die Erzeugung der elektrischen Entladung detektiert wurde und die erste Pulsbreite T vorüber ist, wird das Schaltelement, das zuvor angeschaltet wurde, durch die Steuermittel 14 ausgeschaltet und das Schaltelement in der Gruppe von Schaltelementen 13, das in Serie mit einem Widerstand von kleinem Widerstand in der Gruppe von Widerständen 16 geschaltet ist, wird angeschaltet, so dass der elektrische Entladungsstrom erhöht werden kann (der zweite Spitzen--wer-t-lp4 J)ann,-nachdem die-zweite-PulsbreiteJ^-voFübeMStr-wefden-alle-Schaltelemente-in der Gruppe der-Schaltele--mente 13 durch die Steuermittel 14 ausgeschalt«. Weiter, nachdem die Pausenzeit Tr vorüber ist, wird das Schaltelement in der Gruppe von Schaltelementen selektiv durch die Steuermittel 14 wieder angeschaltet. Wenn die obige Operation wiederholt wird, wird die elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung durchgeführt. Wie oben beschrieben, kann der Spitzenwert des elektrischen Entladungsstroms gesteuert werden, indem das Schaltelement in der Gruppe der Schaltelemente 13 durch die Steuermittel 14 selektiv an- und ausgeschaltet wird.

[0018] Der elektrische Stromentladungspuls kann ein Schritt wie in Fig. 1B gezeigt sein. Als Ausführungsvariante kann der elektrische Entladungsstrom auch wie ein Abfall bzw. Anstieg (slope) sein, wie er in Fig. 1C gezeigt ist. Der elektrische Stromentladungspulse kann wie ein Anstieg durch ein Verfahren erhöht werden, in welchem induktiver Widerstand in Serie mit dem elektrischen Netzgerät des elektrischen Netzgeräts der elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung geschaltet wird.

[0019] Fig. 2A bis 2C sind schematische Illustrationen, die die Umstände zur Bildung einer harten Schicht auf einem Werkstück durch elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung zeigen, in welchen ein elektrisches Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In der Zeichnung ist die Referenznummer 1 eine Elektrode, Referenznummer 2 ein Werkstück, Referenznummer 10 eine elektrische Bogenentladungssäule und Referenznummer 17 ist eine harte Schicht, die auf dem Werkstück 2 durch ein Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildet wurde. Fig. 2A zeigt einen Status, der dem ersten Teil der ersten Pulsbreite T entspricht, welcher in Fig. 1B oder 1C gezeigt ist. Fig. 2B zeigt einen Status, der dem letzten Teil der ersten Pulsbreite ^ entspricht, welcher in Fig. 1B oder 1C gezeigt ist. Fig. 2C zeigt einen Status, der der zweiten Pulsbreite T2 entspricht, welche in Fig. 1B oder 1C gezeigt ist.

[0020] In Fig. 1B oder 1C sind die erste Pulsbreite ^ und der erste Spitzenwert lp1 so gesetzt, dass die elektrische Stromdichte in einem vordefinierten Bereich sein kann, um die Emission des Elektrodenmaterials zu unterdrücken (Fig. 2A) und der Durchmesser der elektrischen Bogenentladungssäule 10 ist im Bereich der erste Pulsbreite T genügend erweitert (Fig. 2B). Als Nächstes wird, unter der Bedingung, dass der Durchmesser der elektrischen Bogenentladungssäule 10 erweitert ist, die Gruppe der Schaltelemente 13 durch die Steuermittel 14 so gesteuert, dass die Versorgungsmenge mit Material der harten Schicht durch Emission von Elektrodenmaterial ein vordefinierter Wert gemäss einer vordefinierten Bearbeitungsbedingung in der zweiten Pulsbreite T sein kann und der elektrische Entladungsstrom wird bis zu einem vordefinierten zweiten Spitzenwert lp2 erhöht. Auf diesem Weg kann die harte Schicht 17 wirksam auf dem Werkstück 2 gebildet werden, wie es in Fig. 2C gezeigt ist.

[0021] Betreffend die Einstellungswerte der ersten Pulsbreite T und des ersten Spitzenwertes Ip^ durch welche die elektrische Stromdichte zwischen den Elektroden in einem vorderinierten Bereich sein kann, um die Emission des Elektrodenmaterials zu unterdrücken, und ebenso betreffend die Einstellungswerte der zweiten Pulsbreite T2 und des zweiten Spitzenwertes lp2, durch welche eine Versorgungsmenge von Material der harten Schicht auf das Werkstück ein vordefinierter Wert sein kann, werden die Einstellungswerte vorgängig durch Experimente gefunden. Folglich können die Werte entsprechend einer vordefinierten Prozessgeschwindigkeit, einem Status der Oberfläche der harten Schicht und einer Prozessbedingung, wie z.B. einer Verbrauchsmenge der Elektrode gesetzt werden.

[0022] Zum Beispiel werden Daten, wie eine Verbrauchsmenge der Elektrode für elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung, einem Status der Oberfläche der harten Schicht, die auf dem Werkstück gebildet ist, und einer Produktivität des Oberflächenbearbeitungsvorgangs vorgängig durch Experimente gesammelt für den Fall, wo die Parameter der Elektrode, wie z.B. Material der Elektrode zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung, Zusammensetzung des Elektrodenmaterials und Härte des Elektrodenmaterials und die Parameter des Materials des Werkstückes geändert werden und ebenso für den Fall, wo die Parameter, wie erste Pulsbreite T^ zweite Pulsbreite T , erster Spitzenwert lpi und zweiter Spitzenwert lp2 geändert werden. Unter Verwendung der obigen Daten entsprechend den Prozessbedingungen, wie z.B. eine vordefinierte Prozessgeschwindigkeit, ein Status der Oberfläche der harten Schicht und ein Verbrauch der Elektrode, können die erste Pulsbreite T und der erste Spitzenwert Ip^ durch welche die elektrische Stromdichte zwischen den Elektroden in einem vordefinierten Bereich zur Unterdrückung der Emission des Elektrodenmateri5

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als bestimmt werden kann, gesetzt werden und ebenso können die zweite Pulsbreite T2 und der zweite Spitzenwert Ip , durch welche eine Versorgungsmenge mit hartem Schichtmaterial für das Werkstück ein vordefinierter Wert sein kann, gesetzt werden.

[0023] Fig. 3 ist eine Ansicht, die einen Vergleich der Länge des Verbrauchs der Elektrode zwischen einem Fall, in welchem die elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung mit einem konventionellen Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung durchgeführt wurde, und einem Fall, in welchem die elektrische Oberflächenentladungsbearbeitung mit einem Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde, wobei der Vergleich unter der Bedingung gemacht wurde, dass die Dicke der harten Schicht, die auf dem Werkstück gemacht wurde, die gleiche ist. In diesem Fall ist der elektrische Stromentladungspuls, der durch das konventionelle Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung erzeugt wurde, eine rechteckige Welle, der Spitzenwert Ip ist 8A (A: Ampère) und die Pulsebreite T davon ist 8 ps (s: Sekunde). Gemäss dem elektrischen Stromentladungspuls, der durch das elektrische Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung erzeugt wurde, ist die erste Pulsbreite 8 ps, der erste Spitzenwert Ip^ ist 2A, die zweite Pulsbreite T2 8 ps und der zweite Spitzenwert lp2 ist 8A. In Fig. 3 ist im Fall des konventionellen elektrischen Stromentladungspulses die Verbrauchslänge der Elektrode ungefähr 500 pm und im Fall des elektrischen Stromentladungspulses der vorliegenden Erfindung die Verbrauchslänge der Elektrode ungefähr 200 pm. Das heisst, es kann verstanden werden, dass der Verbrauch der Elektrode für den Fall des elektrischen Netzgerätes zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung gemäss der vorliegenden Erfindung viel kleiner ist als der Verbrauch der Elektrode für den Fall des konventionellen elektrischen Netzgerätes zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitungv-Gemäss-deff^elektrischen-Netzgerät-zur-elektrischen-Oberflächeflept-ladungsbearbeitung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Elektrodenmaterial wirksamer auf der Oberfläche eines Werkstückes anhaften zu lassen. Folglich werden die Kosten für die Oberflächenbearbeitung reduziert. Weiter ist es möglich, eine angemessene Versorgungsmenge mit Elektrodenmaterial zu gewährleisten. Folglich ist es möglich, eine feste, harte Schicht auf dem Werkstück zu bilden.

[0024] In der obigen Erklärung ist der Spitzenwert des elektrischen Entladungsstroms wie zwei Schritte, jedoch sollte bemerkt werden, dass der elektrische Entladungsstrom wie drei oder mehr Schritte ist. In jedem Teil der Pulsbreite kann der elektrische Strom des elektrischen Entladungsstroms nicht konstant sein oder kann nicht wie ein Anstieg bzw. Abfall (slope) sein, jedoch kann der elektrische Strom eine vordefinierte Funktion der Zeit sein.

Industrielle Anwendbarkeit

[0025] Wie weiter oben erklärt, sind das elektrische Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung und das Verfahren zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung der vorliegenden Erfindung geeignet für die Oberflächenbearbeitungsindustrie, in welcher eine harte Schicht auf einem Werkstück gebildet wird.

Claims

Patentansprüche

1. Ein elektrisches Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung, bei welchem elektrische Entladung zwischen einer Elektrode zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung und einem Werkstück erzeugt wird, so dass eine harte Schicht auf einer Oberfläche des Werkstückes durch die Energie der elektrischen Entladung gebildet wird, wobei das elektrische Netzgerät zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung Folgendes umfasst: Steuermittel zum Trennen eines elektrischen Stromentladungspulses in eine erste Pulsbreite T (erster Spitzenwert Ip1), eine zweite Pulsbreite T2 (zweiter Spitzenwert Ip ),..., und eine n-te Pulsbreite T (n-ter Spitzenwert Ip ) (wobei n > 2, n e X), n "

die Steuermittel zum Setzen der ersten Pulsbreite ^ und des ersten Spitzenwertes Ip^ so dass eine elektrische Stromdichte zwischen den Elektroden in einem vordefinierten Bereich ist, um die Emission von Elektrodenmaterial zu unterdrücken, und die Steuermittel zum Setzen der k-ten Pulsbreite Tk und der k-te Spitzenwert lpk (2 < k < n, k e X), so dass die Versorgungsmenge mit Material der harten Schicht durch die Emission von Elektrodenmaterial ein vordefinierter Wert ist, der entsprechend vordefinierten Prozessbedingungen bestimmt wird.

2. Ein Verfahren zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung zum Bilden einer harten Schicht auf einem Werkstück, bei welchem Verfahren elektrische Entladung zwischen einer Elektrode zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung und dem Werkstück erzeugt wird, so dass eine harte Schicht auf der Oberfläche des Werkstückes durch die Energie der elektrischen Entladung gebildet wird, wobei das Verfahren zur elektrischen Oberflächenentladungsbearbeitung folgende Schritte umfasst:

Trennen eines elektrischen Stromentladungspulses in eine erste Pulsbreite T (erster Spitzenwert Ip ), eine zweite Pulsbreite T2 (zweiter Spitzenwert Ip ),..., und eine n-te Pulsbreite T (n-ter Spitzenwert Ip ) (wobei n^2,neS), Setzen der ersten Pulsbreite T1 una des ersten Spitzenwertes Ip , so dass eine elektrische Stromdichte zwischen den Elektroden in einem vordefinierten Bereich ist, um die Emission von Elektrodenmaterial zu unterdrücken, und Setzen der k-ten Pulsbreite T und des k-ten Spitzenwertes lpR (2 < k < n, k e X), so dass die Versorgungsmenge mit Material der harten Schicht durch die Emission von Elektrodenmaterial ein vordefinierter Wert ist, der entsprechend vordefinierten Prozessbedingungen bestimmt wird.

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