DD204060A1 - Stromversorgung fuer anlagen zur elektrischen abtragsbearbeitung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgung fuer Anlagen zur elektrischen Abtragsbearbeitung unter Verwendung einer in Amplitude, Frequenz und Tastverhaeltnis steuerbaren Stromquelle, insbesondere fuer Stroeme im ka-Bereich, vorzugsweise fuer Elektrokontaktbearbeitung wie Elektrokontakt-Schleifen, -Trennen oder -Gussputzen. Das Ziel der Erfindung, guenstigere Energieausnutzung, Einsparung hochwertiger Leiter- und Kernmaterials,verbesserte Bearbeitungsqualitaet sowie verkuerzte Bearbeitungszeit bei geringerem Werkzeugverschleiss wird erreicht durch die Schaffung einer Stromversorgung mit hoeherem elektrischem Wirkungsgrad, verringertem Werkzeugelektrodenabbrand sowie erhoehter Abtragsleistung bei gleichzeitig groesserer Bearbeitungsgenauigkeit und erhoehter Oberflaechenguete der Bearbeitungsflaechen. Hierzu werden die bekannten netztransformatorgespeisten Stromversorgungen so veraendert, dass der Netztransformator entfallen kann und die Stromversorgung entsprechend der Prozessanforderungen steuerbar ist. Dies geschieht durch die Verbindung einer an sich bekannten Stromquelle mit einer universellen Regeleinrichtung auf eine Weise, dass eine prozessoptimale Steuerung der Ausgangsgroessen der Stromquelle moeglich ist.

Description

Titel der Erfindung

Stromversorgung für Anlagen zur elektrischen Abi;ragsbearbeitung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgung für Anlagen zur elektrischen Abtragsbearbeitung unter Verwendung einer in Amplitude, !Frequenz und Tastverhältnis steuerbaren Stromquelle, insbesondere für Ströme im kA-Bereich, vorzugsweise für Elektrokontaktbearbeitung wie Slektrokontakt-Schieifen, ^Trennen oder -G-uBput ζ en .

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Ss ist bekannt, daß bei der Slekcrokontaktbearbeitung ein Abtrag am Werkstück durch die thermische Wirkung eines oder mehrerer sich zwischen Werkzeug und Werkstück bewegenden Lichbögen erfolgt, die von einer Stromversorgung gespeist; werden.

3ei der überwiegenden Zahl der Verfahrensvarianren ist dabei eine Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück erforderlich, durch welche einerseits das aufgeschmolzene Werkstuckmaterial abgetragen und andererseits in einer Abkühlungsphase des Werkzeuges eine Verminderung des Werkzeugverschleiß s erzielt wird«

Beim Elektrokontakt-Trenren bestehe das Werkzeug beispielsweise aus einer Scheibe aus Stahl oder einer speziellen Legierung und wird ähnlich dem Prinzip einer Kreissäge, jedoch mit höherer Umfangsgeschwindigkeit zum Trennen von

Werkstücken benutzt;· Bein Elektrokontakt-Schleif en besitzt; das Werkzeug eine einer Schleifscheibe ähnliche Form und der Abtrag am Werkstück erfolgt durch Lichtbogenentladung in Verbindung mit einem bestimmten Anpreßdruck. Zur Zeit v/erden die Anlagen zur elektrischen Abtragsbearbeitung mit Gleichstrom oder 50-Hz-Wechsel strom versorgt. 3ei beiden Varianten können die verfahrensbedingten Stromstärken bis in den kA-Bereich nicht prozeßangepaßt zur Verfügung gestell" werden«

Infolge der Relativbewegung von Werkzeug und Werkstück wird der abtragswirksame Lichtbogen ständig abgerissen und neu gezündet ·

Ss liegt eine mechanische Pulsung des Stromes vor, der infolge der Prozeßabhängigkeit keinen statistischen Charakter trägt *

So entstehen beim Einsatz von Gleichstrom sowohl sehr kurze als auch sehr lange Lichtbögen, deren Verhalten von außen nicht beeinflußbar ist und die zu keinem optimalen Bnergieeintrag führen. Dieser Nachteil tritt in ahnlicher Perm auch bei der 50-Hz-Stromversorgung auf. Hierbei kann der Bogen nach einer Halbwelle abreißen oder infolge der vorhandenen Ionisation sofort bei der folgenden negativen Halbwelle seine Stromrichtung ändern.

Da beim Einsatz von Gleichstrom oder 50-Hz-Wechselstrom für die 31ektrokontaktbearbeitung im allgemeinen ein -Tetztransformator erforderlich ist, sind die o.g. Stromversorgungen äußerst masseintensiv, nicht mobil und weisen einen ungünstigen Leistungsfaktor cos ψ auf.

Durch den stochastischen Prozeß der Lichtbogenentladung wird die Bearbeitungsgenauigkeit negativ beeinflußt.

Ziel der Erfindung

Ziel ist es, eine Stromversorgung für Anlagen zur elektrischen Abtragsbearbeitung zu schaffen, die bei günstigerer Znergieausnutzung und hoher, gegenüber bisherigen Stromversorgungen entscheidend verbesserter Bearbeitungsqualität

eine Verkürzung der Bearbeitungszeit bei geringerem 7/erkzeugverschlelS ermöglicht.

Darüber hinaus soll eine wesentliche Einsparung an hochwertigem Leiter- und Zernmaterial erzielt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei höherem elektrischen Wirkungsgrad, verminderter Gesamtmasse und verringertem Werkzeugelektrodenabbrand eine höhere Abtragsleistung bei gleichzeitig größerer Bearbeitungsgenauigkeit und erhöhter Oberflächengüte der 3earbeitungsflächen zu erreichen·

Hierzu ist es erforderlich, die bekannten netztransformatorgespeisten Stromversorgungen so zu verändern, daß der Netztransformator entfallen kann und die Stromversorgung entsprechend der Pro ζ ei3anf orderung en steuerbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine an sich bekannte Stromquelle, bestehend aus der Reihenschaltung eines, vorzugsweise an das Drehstromnesz angeschlossenen gesteuerten Gleichrichters, eines Gleichstromzwischenkreises, eines gesteuerten Wechselrichters und eines Mittelfrequenztransformators sowie erforderlichenfalls eines Gleichrichters, so mit einer universellen Regeleinrichtung verbunden ist, daß eine prozeßopsimale Steuerung der Ausgangsgrößen der Stromquelle möglich ist· Hierzu verfügt die universelle Regeleinrichtung, die günstigerweise unter Verwendung eines Mikrorechners aufgebaut ist, über Meßfühler, die ausgewählte Prozeßparameter des Abtragsproζesses, insbesondere Lichtbogenstromstärke, Arbeitsspannung, Relativbewegung von Werkzeug und Werkstück und Anpreßkraft, oder einige dieser Parameter erfassen und an Eingänge der universellen Regeleinrichtung angeschlossen sind.

Ausgangsseitig ist: die universelle Regeleinrichtung zur Steuerung des Ausgangsstromes in Amplitude, Frequenz und Tastverhältnis mit dem gesteuerten Wechselrichter und gegebe-

nenfalls mit dem gesteuerten Gleichrichter verbunden. Die universelle Regeleinrichtung kann auch weitere Ausgänge zur Steuerung beispielsweise von Werkzeug- bzw. Werkstückantrieben der Anlagen zur elektrischen Abtragsbearbeitung besitzen. Weiterhin ist die universelle Regeleinrichtung so ausgelegt, daß eine gleichmäßige Fußpunktνerteilung der Lichtbogenfußpunkte auf der Werkzeugelektrode ermöglicht wird«

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll in einem Ausführungsbeispiel nachstehend näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Figo 1: das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Stromversorgung im Zusammenwirken mit einer Anlage zum SLektrokontakt-Irennen und

Figo 2: einige mit der erfindungsgemäßen Stromversorgung realisierbare Verläufe des Stromes für verschiedene Bearbeitungsanforderungen.

Gemäß Pig. 1 besteht die Stromversorgung für Anlagen zur elektrischen Abtragsbearbeitung beispielsweise aus einer Stromquelle 1, die einen an das Drehstromnetz angeschlossenen gesteuerten Gleichrichter 2, einen Gleichstromzwischenkreis 3» einen gesteuerten Wechselrichter 4, einen Mittelfrequenztransformator 5 und einen Gleichrichter 6 enthält, sowie einer universellen Regeleinrichtung 7, enthaltend einen Mikrorechner S, mit Ausgängen 9 und Eingängen 10, an die Meßfühler 11; 12; 13 und 14 angeschlossen sind. Die Stromversorgung ist mit einer Anlage zur elektrischen Abtragsbearbeitung verbunden, die sich aus einem Werkzeug 15, mit Werkzeugantrieb 16 und Schleifring 17 und einem Werkstückantrieb 18 mit Werkstück 19 zusammensetzt, wobei das Werkzeug 15 bei der beschriebenen Anlagenvariante eine scheibenförmige Werkzeugelektrode ist» Die gemäß Fig. 1 genannten Elemente wirken wie folgt zusammen :

Die Stromquelle 1 speist über den Schleifring 17 ^das vom Werkzeugantrieb 16 angetriebene Werkzeug 15 mit einem

Gleichstrom. Am Werkstück 19, das vom Werkstückantrieb 18 bewegt wird, tritt in bekannter Weise der elektrische Abtragseffekt ein. Dessen Frozeßparameter Stromstärke, Spannung, Anpreßkraft und Relativbewegung von Werkzeug und Werkstück werden von den Meßfühlern 11 bis 14 erfaßt und den Singängen 10 der universellen Regeleinrichtung 7 zugeführt und mit Hilfe des Mikrorechners 8 so verarbeitet, daß an den Ausgängen 9 der universellen Regeleinrichtung 7 Steuersignale zur prozeßoptimalen Steuerung der Stromquelle hinsichtlich Amplitude, Frequenz und tastverhältnis, aber auch zur Steuerung der Werkzeug- bzw. Werkstückantriebe 16; 18 bezüglich Werkzeugdrehzahl, Anpreßkraft und Relativbewegung von Werkzeug 15 und Werkstück 19 zur Verfügung stehen.

Bei Verwendung der Stromversorgung für Verfahrensvarianten, die nur einen prozeßangepaßten Wechselstrom benötigen, kann der Gleichrichter 6 am Ausgang des Mittelfrequenztransformators 5 entfallen.

Ebenso ist es möglich, die Zahl der zu erfassenden Prozeßparameter bzw. der Meßfühler zu verändern wie auch eine andere Weise der Verschaltung der Ausgänge 9 der universellen Regeleinrichtung 7 zu wählen.

In Pig. 2 sind Verläufe für mögliche Ausgangsströme der Stromversorgung gezeigt.

So kann der Ausgangsstrom ein pulsförmiger Gleichstrom 20, ein Gleichstrom aus Pulspaketen 21, ein Wechselstrom mit einstellbarer Pausendauer 22 oder auch kontinuierlicher Wechselstrom 23 sein.

Claims (2)

1. Srfindungsau Spruch

   1. Stromversorgung für Anlagen zur elektrischen Abtragsbearbeitung unter Verwendung einer in Amplitude, Frequenz und TastVerhältnis steuerbaren Stromquelle, insbesondere für Ströme im kA-Bereich, vorzugsweise für Elekrrokontaktbearbeitung wie Elektrokontakt-Schleifen, -Trennen oder -Gußputzen, gekennzeichnet dadurch, daß die Stromversorgung außer der bekannten steuerbaren Stromquelle (1), bestehend aus der Reihenschaltung eines, vorzugsweise an das Drehstromnetz angeschlossenen gesteuerten Gleichrichters (2), eines Gleichstromzwischenkreises (3), eines gesteuerten Wechselrichters (4), eines Mittelfrequenztransformators (5) und erforderlichenfalls eines Gleichrichters (6), eine universelle Regeleinrichtung (7) sowie Meßfühler (11 bis 14) zur Erfassung ausgewählter Prozeßparameter des Abtragsprozesses, vorzugsweise Lichtbogenstrom stärke, Arbeitsspannung, Relativbewegung von Werkzeug (15) und Werkstück (19) sowie Anpreßkraft zwischen Werkzeug (15) und Werkstück (19), besitzt und die Meßfühler (11 bis 14) an Eingänge (10) der universellen Regeleinrichtung (7) angeschlossen sind, deren Ausgänge (9) mit dem gesteuerten Gleichrichter (2) bzw* dem gesteuerten Wechselrichter (4) verbunden sind und weitere Ausgänge (9) zur Steuerung beispielsweise von Werkzeug- bzw. Werkstückantrieben (16; 18) der Anlagen zur elektrischen Abtragsbearbeitung verbunden sind, wobei die universelle Regeleinrichtung (7) so ausgelegt ist, daß durch die Steuerung des Stromes bzw. des Werkzeug- bzw. Werkstückantriebes (16; 18) die TußpunktverteiiLung der Lichtbogenfuß punkte auf deis Werkzeug (15) gleichmäßig ist.
2. 2. Stromversorgung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die universelle Regeleinrichtung (7) einen Meßfühler (12) zur Erfassung der Anpreßkraft zwischen Werkzeug (15) und Werkstück (19) besitzt.

   Stromversorgung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch., daß die universelle Regeleinrichtung (7) einen Mikrorechner (8) enthält.

   Hierzu 2 Seiten Zeichnungen