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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung bei einem Funkenerosions-Stromversorgungssystem,
das bei der Funkenerosion verwendet wird, bei welcher die Bearbeitung
eines Werkstücks durch
Erzeugung einer elektrischen Entladung zwischen der Elektrode und
dem Werkstück
als Elektrode durchgeführt
wird, um Bearbeitungsenergie den Elektroden zuzuführen.
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Bei
der Funkenerosion wird eine elektrische Entladung zwischen Elektroden
dadurch erzeugt, dass eine Gleichspannung zwischen der Elektrode und
dem Werkstück
angelegt wird, von der Gleichspannungsversorgung des Funkenerosions-Stromversorgungssystems,
wobei im Verlauf der Bearbeitung das Werkstück in Bezug auf die Elektrode
bewegt wird.
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Die
Gleichspannung, die zwischen der Elektrode und dem Werkstück angelegt
wird, wird durch Ein/Ausschalten einer Schaltvorrichtung gesteuert. Die
Spannung zwischen den Elektroden sinkt nicht sofort ab, infolge
des Vorhandenseins elektrostatischer Streukapazitäten zwischen
den Elektroden und der Induktivität der Schaltung, usw., nachdem
die Schaltvorrichtung ausgeschaltet wurde, und daher tritt die Situation
auf, dass zwischen den Elektroden eine Spannung zurückbleibt.
Wenn die elektrische Entladung nicht am Ende des Spannungsimpulses erzeugt
wird, ist die zwischen den Elektroden unmittelbar nach dem Ausschalten
der Schaltvorrichtung verbleibende Spannung im wesentlichen gleich
der angelegten Spannung, und es verbleibt zwischen den Elektroden
eine Spannung, die größer ist
als die Startspannung für
die elektrischen Entladung. Daher besteht die Möglichkeit, dass eine elektrische
Entladung hervorgerufen wird.
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Weiterhin ändern sich
die Energiemenge, die durch die elektrostatische Streukapazität zwischen den
Elektroden und durch die Induktivität der Schaltung usw. gespeichert
wird, in Abhängigkeit
von den Abmessungen des Werkstücks,
den Bearbeitungsbedingungen, dem Elektrodenspalt, der Länge der Leitungsdrähte der
Schaltung, usw., und ist nicht konstant. Da sich die Zeit ändert, die
zum Abbau der Energie benötigt
wird, und sich eine unterschiedliche Energie beim Erzeugen der elektrischen
Entladung ergibt, ist das Erzielen einer stabilen Bearbeitung schwierig.
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Die
elektrische Entladung, die infolge der Restspannung zwischen den
Elektroden in der Ruhezeit zwischen dem Ende des Anlegens einer
Spannung zwischen den Elektroden (Schaltvorrichtung ausgeschaltet)
und dem darauffolgenden Anlegen einer Spannung (Einschalten der
Schaltvorrichtung) erzeugt wird, unterscheidet sich von jener elektrischen
Entladung in jenem Zeitraum, in welchem eine ordnungsgemäße elektrische
Entladung gewünscht ist,
und daher liegt eine derartige elektrische Entladung außerhalb
des Steuerbereichs. Diese Restspannung zwischen den Elektroden ändert sich
allmählich
mit absinkender Spannung, so dass die Länge der zugeführten Energie
nicht festgelegt ist. Daher tritt die Schwierigkeit auf, dass die
Bearbeitungsqualität
verringert wird.
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Zusätzlich tritt
das Problem auf, dass dann, wenn die Relativbewegung zwischen der
Elektrode und dem Werkstück
durch die Spannung zwischen den Elektroden ausgeführt wird,
die Funkenerosionsbearbeitung nicht in einem gewünschten Spalt zwischen den
Elektroden durchgeführt
werden kann, infolge des Vorhandenseins der Restspannung zwischen
den Elektroden.
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Darüber hinaus
wird eine elektrostatische Kraft zwischen der Elektrode und dem
Werkstück durch
die Restspannung zwischen den Elektroden hervorgerufen. Insbesondere
bei der Draht-Funkenerosion
tritt die Schwierigkeit auf, dass die Bearbeitungsgenauigkeit des
Werkstücks
durch Schwingungen der Drahtelektrode infolge dieser elektrostatischen
Kraft beeinträchtigt
wird.
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7 ist ein Blockdiagramm
eines Aufbaus eines Funkenerosions-Stromversorgungssystems nach
dem Stand der Technik. In 7 ist
mit 1 eine Elektrode bezeichnet, mit 2 ein Werkstück, mit 3 eine Gleichspannungsversorgung
zum Liefern der Gleichspannung zwischen der Elektrode 1 und
dem Werkstück 2,
mit 4 eine Schaltvorrichtung, mit 5 eine Steuervorrichtung
zum Steuern des Ein/Ausschaltens der Schaltvorrichtung 4,
und mit 6 ein Spaltwiderstand. Es wird eine Anordnung verwendet,
bei welcher die verbleibende Energie zwischen den Elektroden dadurch
verbraucht wird, dass der Spaltwiderstand 6 zwischen der
Elektrode 1 und dem Werkstück 2 hinzugefügt wird.
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8 ist eine Darstellung der
Spannungssignalform zwischen Elektroden in dem Funkenerosions-Stromversorgungssystem
mit dem in 7 gezeigten
Schaltungsaufbau nach dem Stand der Technik. In 8 ist mit V die Spannung zwischen den Elektroden
bezeichnet, mit T1 eine Spannungsimpulsanlegezeit, und mit Tr eine
Ruhezeit. Da die Spannung V zwischen den Elektroden exponentiell absinkt,
nachdem die Schaltvorrichtung 4 ausgeschaltet wurde, ist
es unmöglich,
die Spannung V zu einem schnellen Absinken zu veranlassen.
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Daher
ist es schwierig, wenn die zwischen den Elektroden verbleibende
Energie durch den Spaltwiderstand zwischen Elektroden verbraucht wird,
da zum Verbrauch der Restenergie zwischen den Elektroden eine bestimmte
Zeit benötigt
wird, die Ruhezeit zu verkürzen.
Darüber
hinaus ist immer noch die Möglichkeit
vorhanden, dass eine elektrische Entladung außerhalb des Steuerbereiches
erzeugt wird, bis die Spannung unter die Startspannung für die elektrische
Entladung abgesunken ist.
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In
der japanischen Veröffentlichung
einer ungeprüften
Patentanmeldung Nr. 01-257513A wird ein Funkenerosions-Stromversorgungssystem
beschrieben, welches die Bearbeitungsqualität des Werkstücks verbessern
kann, und auch elektrolytische Korrosion dadurch verhindern kann,
dass die Polarität
des Spannungsimpulses bei jeder vorbestimmten Anzahl von Spannungsimpulsen
geändert
wird. Allerdings wird nicht beschrieben, dass der Spannungsimpuls
zwischen den Elektroden schnell absinkt. Da die zwischen den Elektroden
verbleibende Spannung nach Beendigung des Anlegens der Spannung
nicht schnell absinkt, ist ein Zeitraum vorhanden, in welchem die
Spannung höher
ist als die Startspannung für
die elektrische Entladung. Daher treten Probleme in der Hinsicht
auf, dass die Erzeugung einer elektrischen Entladung in diesem Zeitraum
schwierig zu unterdrücken
ist.
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US 5,416,290 A offenbart
eine Funkenerosions-Stromversorgungsschaltung,
die eine Bearbeitungsspaltspannungs-Anlegeschaltung mit Umschaltschaltungen
enthält,
die in der Lage sind zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung
umzuschalten, wobei die erste Spannung positiv und die zweite Spannung
negativ sein kann. Eine Steuereinheit
26 steuert die Umschaltschaltungen,
und die Bearbeitungsspaltspannung kann verändert werden, so dass eine
durchschnittliche Spannung des Bearbeitungsspalts von null Volt
erreicht werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung wurde zur Überwindung
der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten entwickelt, und die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Funkenerosions-Stromversorgungssystems, welches eine stabile
Funkenerosionsbearbeitung mit hoher Bearbeitungsqualität erzielen
kann, und welches elektrolytische Korrosion des Werkstücks verhindern
kann, und die Bearbeitungszeit verkürzen kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Funkenerosions-Stromversorgungssystem mit den Merkmalen des
unabhängigen
Patentanspruchs 1 gelöst.
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Ein
Funkenerosions-Stromversorgungssystem weist eine Gleichspannungsversorgung
zum Liefern einer Gleichspannung zwischen einer Elektrode und einem
Werkstück
auf, eine Schaltvorrichtung zum Schalten der Gleichspannung, und
eine Steuervorrichtung zum Steuern des Ein/Ausschaltens der Schaltvorrichtung,
wodurch eine Spannung sowohl mit positiver als auch negativer Polarität zwischen den
Elektroden angelegt werden kann, und wobei die Steuervorrichtung
einen ersten Spannungsimpuls zwischen den Elektroden über einen
vorbestimmten Zeitraum anlegt, und dann einen zweiten Spannungsimpuls,
dessen Polarität
entgegengesetzt jener des ersten Spannungsimpulses ist, über einen
vorbestimmten Zeitraum anlegt, bis die Spannung zwischen den Elektroden
auf eine vorbestimmte Spannung abgesunken ist, die kleiner ist als
die Startspannung für
eine elektrische Entladung.
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Weiterhin
weist ein Funkenerosions-Stromversorgungssystem eine Gleichspannungsversorgung
zum Liefern einer Gleichspannung zwischen einer Elektrode und einem
Werkstück auf,
eine Schaltvorrichtung zum Schalten der Gleichspannung, und eine
Steuervorrichtung zum Steuern des Ein/Ausschaltens der Schaltvorrichtung,
wobei eine Spannung sowohl mit positiver als auch negativer Polarität zwischen
Elektroden angelegt werden kann, und die Steuervorrichtung einen
ersten Spannungsimpuls zwischen den Elektroden über einen vorbestimmten Zeitraum
anlegt, und dann einen zweiten Spannungsimpuls, dessen Polarität entgegengesetzt
zu jener des ersten Spannungsimpulses ist, über einen vorbestimmten Zeitraum
anlegt, so dass die Spannung zwischen den Elektroden innerhalb eines
vorbestimmten Spannungsbereiches liegt, der kleiner ist als die
Startspannung für
eine elektrische Entladung.
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Weiterhin
weist ein Funkenerosions-Stromversorgungssystem eine Gleichspannungsversorgung
zum Liefern einer Gleichspannung zwischen einer Elektrode und einem
Werkstück
auf, eine Schaltvorrichtung zum Schalten der Gleichspannung, und eine
Steuervorrichtung zum Steuern des Ein/Ausschaltens der Schaltvorrichtung,
wobei eine Spannung sowohl mit positiver als auch negativer Polarität zwischen
Elektroden angelegt werden kann, und das System weiterhin eine Spannungsdetektorvorrichtung
zur Feststellung der Spannung zwischen den Elektroden aufweist,
eine Spannungsvergleichsvorrichtung zum Vergleichen der Spannung
zwischen den Elektroden, die von der Spannungsdetektorvorrichtung
festgestellt wird, mit einer vorbestimmten Spannung, die niedriger
eingestellt ist als eine Startspannung für eine elektrische Entladung,
sowie eine Steuervorrichtung zum Steuern des Ein/Ausschaltens der
Schaltvorrichtung, die einen zweiten Spannungsimpuls, dessen Polarität entgegengesetzt
jener des ersten Spannungsimpulses ist, anlegt, so dass die Spannung
zwischen den Elektroden innerhalb eines vorbestimmten Spannungsbereiches
eingestellt ist, der kleiner ist als die Startspannung für eine elektrische
Entladung, auf der Grundlage eines verglichenen Wertes, der von
der Spannungsvergleichsvorrichtung erhalten wird, nachdem ein fester
Spannungsimpuls zwischen den Elektroden über einen vorbestimmten Zeitraum
angelegt wurde.
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Weiterhin
wird bei dem Funkenerosions-Stromversorgungssystem nach Beendigung
des Anlegens des ersten Spannungsimpulses der zweite Spannungsimpuls
angelegt, nachdem ein vorbestimmter Zeitraum abgelaufen ist, um
einen Durchbruch der Schaltvorrichtung zu verhindern.
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Weiterhin
weist ein Funkenerosions-Stromversorgungssystem eine Gleichspannungsversorgung
zum Liefern einer Gleichspannung zwischen einer Elektrode und einem
Werkstück
auf, eine Schaltvorrichtung zum Schalten der Gleichspannung, und eine
Steuervorrichtung zum Steuern des Ein/Ausschaltens der Schaltvorrichtung,
wobei eine Spannung sowohl mit positiver als auch negativer Polarität zwischen
Elektroden angelegt werden kann, und das System weiterhin eine Spannungsdetektorvorrichtung
zur Feststellung der Spannung zwischen den Elektroden aufweist,
eine Spannungsvergleichsvorrichtung zum Vergleichen der Spannung
zwischen den Elektroden, die von der Spannungsdetektorvorrichtung
festgestellt wird, mit einer vorbestimmten Spannung, die niedriger
eingestellt ist als die Startspannung für eine elektrische Entladung,
eine Detektorvorrichtung für
eine mittlere Spannung zum Feststellen einer mittleren Spannung
zwischen den Elektroden, eine Vergleichsvorrichtung für die mittlere Spannung
zum Vergleichen der mittleren Spannung zwischen den Elektroden,
die von der Detektorvorrichtung für die mittlere Spannung festgestellt
wird, mit dem Wert von Null Volt, und eine Steuervorrichtung zum
Steuern des Ein/Ausschaltens der Schaltvorrichtung, wobei ein zweiter
Spannungsimpuls, dessen Polarität
entgegengesetzt zu jener des ersten Spannungsimpulses ist, so angelegt
wird, dass die Spannung zwischen den Elektroden auf innerhalb eines
vorbestimmten Spannungsbereiches eingestellt wird, der niedriger
ist als die Startspannung für
eine elektrische Entladung, auf der Grundlage eines verglichenen
Wertes, der von der Spannungsvergleichsvorrichtung erhalten wird,
nachdem ein erster Spannungsimpuls zwischen den Elektroden über einen vorbestimmten
Zeitraum angelegt wurde, wobei das Ein/Ausschalten der Schaltvorrichtung
gesteuert wird, und ein vierter Spannungsimpuls mit derselben Polarität wie jener
des ersten Spannungsimpulses angelegt wird, so dass die Spannung
zwischen den Elektroden innerhalb eines vorbestimmten Spannungsbereiches
eingestellt wird, der kleiner ist als die Startspannung für die elektrische
Entladung, auf der Grundlage des verglichenen Wertes, der von der Spannungsvergleichsvorrichtung
erhalten wird, nachdem ein dritter Spannungsimpuls mit einer Polarität, die jener
des ersten Spannungsimpulses entgegengesetzt ist, zwischen den Elektroden über einen vorbestimmten
Zeitraum angelegt wird, wobei die mittlere Spannung zwischen den
Elektroden in einem vorbestimmten Zeitraum auf Null gesteuert wird,
auf der Grundlage des verglichenen Wertes, der von der Detektorvorrichtung
für die
mittlere Spannung erhalten wird.
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Weiterhin
wird bei dem Funkenerosions-Stromversorgungssystem die vorbestimmte Spannung,
die niedriger ist als die Startspannung für eine elektrische Entladung,
wenn der zweite Spannungsimpuls angelegt wird, oder die vorbestimmte Spannung,
die kleiner ist als die Startspannung für eine elektrische Entladung,
wenn der vierte Spannungsimpuls angelegt wird, auf einen Wert nahe
an der Startspannung für
die elektrische Entladung eingestellt.
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Weiterhin
wird bei dem Funkenerosions-Stromversorgungssystem, nachdem das
Anlegen des ersten Spannungsimpulses beendet wurde, der zweite Spannungsimpuls
angelegt, nachdem ein vorbestimmter Zeitraum abgelaufen ist, um
einen Durchbruch der Schaltvorrichtung zu verhindern, und wird nach
Beendigung des Anlegens des dritten Spannungsimpulses der vierte
Spannungsimpuls angelegt, nachdem ein vorbestimmter Zeitraum abgelaufen
ist, um einen Durchbruch der Schaltvorrichtung zu verhindern.
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Da
das Funkenerosions-Stromversorgungssystem wie voranstehend geschildert
aufgebaut ist, können
folgende Auswirkungen erzielt werden.
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Bei
der Funkenerosion unter Verwendung des Funkenerosions-Stromversorgungssystems kann
die Auswirkung erzielt werden, dass eine stabile Bearbeitung mit
hoher Bearbeitungsqualität
wirksam durchgeführt
werden kann. Insbesondere dann, wenn Draht-Funkenerosion bei dem
Funkenerosions-Stromversorgungsssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird, kann die Anlegungsfrequenz des Spannungsimpulses
erhöht
werden, da Schwingungen der Drahtelektrode infolge elektrostatischer
Kräfte
unterdrückt
werden können, kann
eine elektrische Entladung infolge einer Restspannung zwischen den
Elektroden unterdrückt
werden, kann die Zufuhr der Drahtelektrode stabilisiert werden,
usw. Daher können
die Auswirkungen erzielt werden, dass eine effektivere Draht-Funkenerosion mit
hoher Bearbeitungsqualität
erzielt werden kann.
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Bei
der Funkenerosion unter Verwendung des Funkenerosions-Stromversorgungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann die Auswirkung erzielt werden, dass nicht nur die
elektrolytische Korrosion des Werkstücks verhindert werden kann, sondern
auch die Bearbeitungszeit verkürzt
werden kann.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild des Aufbaus eines Funkenerosions-Stromversorgungssystems gemäß einer
Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung;
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2A und 2B Darstellungen
der Einschalt/Ausschaltsteuerung einer Schaltvorrichtung sowie von
Spannungssignalformen zwischen den Elektroden in dem Funkenerosions-Stromversorgungssystem
gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Darstellung der Ein/Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtung und
der Spannungssignalformen zwischen den Elektroden in dem Funkenerosions-Stromversorgungssystem
gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Darstellung der Einschalt/Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtung
und der Spannungssignalformen zwischen den Elektroden in dem Funkenerosions-Stromversorgungssystem
gemäß der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Darstellung der Einschalt/Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtung
und von Spannungssignalformen zwischen den Elektroden in einem Funkenerosions-Stromversorgungssystem
gemäß Ausführungsformen
2 und 3 der vorliegenden Erfindung;
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6A und 6B Darstellungen
der Einschalt/Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtung und der Spannungssignalformen
zwischen den Elektroden sowie der Stromsignalformen zwischen den Elektroden
in dem Funkenerosions-Stromversorgungssystem
gemäß der Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung, wenn eine elektrische Entladung erzeugt
wird;
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7 ein
Blockschaltbild des Aufbaus des Funkenerosions-Stromversorgungssystems nach dem Stand
der Technik; und
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8 eine
Darstellung der Spannungssignalformen zwischen den Elektroden in
dem Funkenerosions-Stromversorgungssystem
nach dem Stand der Technik.
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(Ausführungsform 1)
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1 ist
ein Blockschaltbild, welches den Aufbau eines Funkenerosions-Stromversorgungssystems
gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt. In 1 ist mit 1 eine
Elektrode bezeichnet, mit 2 ein Werkstück, mit 3 eine Gleichspannungsversorgung
zum Liefern einer Gleichspannung zwischen der Elektrode 1 und
dem Werkstück 2,
mit 7a, 7b, 7c und 7d Schaltvorrichtungen,
beispielsweise Feldeffekttransistoren, zum Schalten der Gleichspannung,
oder dergleichen, mit 8 eine Steuervorrichtung zum Steuern
des Ein/Ausschaltens der Schaltvorrichtungen 7a, 7b, 7c,
und 7d, mit 9 eine Spannungsdetektorvorrichtung
zur Feststellung der Spannung zwischen den Elektroden, mit 10 eine Detektorvorrichtung
für die
mittlere Spannung zum Feststellen der mittleren Spannung zwischen
den Elektroden, mit 11 eine Spannungsvergleichsvorrichtung zum
Vergleichen des von der Spannungsdetektorvorrichtung 9 festgestellten
Spannungswertes mit einem eingestellten Wert, und mit 12 eine
Vergleichsvorrichtung für
die mittlere Spannung, die zum Vergleichen des von der Detektorvorrichtung 10 für die mittlere Spannung
festgestellten Spannungswertes mit einem eingestellten Wert dient.
Auf diese Weise verwendet das Funkenerosions-Stromversorgungssystem
gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung eine Schaltschaltung, die einen Brückenaufbau
aufweist, und Spannungen sowohl positiver als auch negativer Polarität zwischen
der Elektrode 1 und dem Werkstück 2 anlegen kann.
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2 enthält
Darstellungen der Ein/Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtung und
von Spannungssignalformen zwischen den Elektroden in dem Funkenerosions-Stromversorgungssystem
gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung. 2A zeigt
jenen Fall, in welchem keine elektrische Entladung am Ende eines
vorbestimmten Zeitraums T1 erzeugt wird, und 2B zeigt
jenen Fall, in welchem eine elektrische Entladung am Ende eines
vorbestimmten Zeitraums T1 erzeugt wird. In 2 ist mit
V die Spannung zwischen den Elektroden bezeichnet, mit T1 eine Spannungsimpulsanlegezeit (eine
vorbestimmte Zeit, in welcher die Schaltvorrichtungen 7a und 7b eingeschaltet
sind), mit t eine vorbestimmte Zeit, die so eingestellt ist, dass
der Durchbruch der Schaltvorrichtung verhindert wird, mit T2a und
mit T2b vorbestimmte Zeiten, zu welchen die Schaltvorrichtungen 7c und 7d eingeschaltet
werden, nachdem die vorbestimmte Zeit t abgelaufen ist, mit T5 eine
Ruhezeit, und mit Va ein Spannungsbereich zwischen den Elektroden,
der kleiner ist als die Startspannung für die elektrische Entladung.
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Die
Schaltvorrichtungen 7a und 7b werden so eingeschaltet,
wie dies in 2 gezeigt ist, auf der Grundlage
eines Steuersignals von der Steuervorrichtung 8 in 1,
dann werden die Schaltvorrichtungen 7a und 7b ausgeschaltet,
nachdem die vorbestimmte Zeit T1 abgelaufen ist, daraufhin werden
die Schaltvorrichtungen 7c und 7d eingeschaltet,
nachdem die vorbestimmte Zeit t abgelaufen ist, und daraufhin werden
die Schaltvorrichtungen 7c und 7d ausgeschaltet,
nachdem die vorbestimmte Zeit T2a im Falle von 2(a) abgelaufen ist, oder nachdem die vorbestimmte
Zeit T2b im Falle von 2(b) abgelaufen
ist. Als die vorbestimmten Zeiten T2a und T2b kann vorher eine vorbestimmte
Zeit eingestellt werden, in welcher die Spannung V zwischen den Elektroden
einen Spannungswert im Spannungsbereich Va erreicht (im Falle von 2 ist dies die vorbestimmte Zeit, in welcher
die Spannung V zwischen den Elektroden bis auf Null verringert wird).
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In 2 ist der Grund für die Bereitstellung der vorbestimmten
Zeit t jener, dass dann, falls ein Zeitraum vorhanden wäre, in welchem
die beiden Schaltvorrichtungen 7a oder 7b und 7c oder 7d gleichzeitig
eingeschaltet sind, ein Kurzschlußstrom erzeugt würde, und
die Schaltvorrichtungen zerstört würden. Daher
kann eine Zeit wie beispielsweise 500 ns als die vorbestimmte Zeit
t eingestellt werden. Wenn die angelegte Spannung niedrig ist, kann
der Wert für
diese vorbestimmte Zeit t klein sein, also der Zeitraum kurz, da
eine Schaltvorrichtung mit hoher Betriebsgeschwindigkeit eingesetzt
werden kann. Wenn die angelegte Spannung erhöht wird, in Reaktion auf entweder
die Art des Werkstücks
oder auf Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, muß der Wert für diesen
vorbestimmten Zeitraum t lang gewählt werden, da eine Schaltvorrichtung
eingesetzt werden muß,
die eine hohe Durchbruchsspannung aufweist, jedoch eine niedrige
Betriebsgeschwindigkeit.
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Wenn
das Ein/Ausschalten der Schaltvorrichtungen so gesteuert werden
kann, dass kein Zeitraum hervorgerufen wird, in welchem die Schaltvorrichtungen 7a oder 7b und 7c oder 7d gleichzeitig eingeschaltet
sind, ist es nicht erforderlich, die vorbestimmte Zeit t einzustellen.
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Wie
voranstehend geschildert kann, wenn die Schaltvorrichtungen 7c und 7d in
dem vorbestimmten Zeitraum T2 eingeschaltet sind, nachdem das Anlegen
des Spannungsimpulses über
den vorbestimmten Zeitraum T1 beendet war, eine Spannung angelegt
werden, deren Polarität
entgegengesetzt zu jener der Spannung in dem vorbestimmten Zeitraum
T1 ist. Daher kann bei der Schaltschaltung mit dem Brückenaufbau,
welcher eine Spannung sowohl mit positiver als auch negativer Polarität anlegen
kann, wie dies beispielsweise in 1 gezeigt ist,
die Restspannung zwischen den Elektroden dazu veranlaßt werden,
schnell abzusinken, wie dies in 2 gezeigt
ist.
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Auf
diese Weise kann, wenn die Restspannung zwischen den Elektroden
zu einem schnellen Absinken veranlaßt wird und verschwindet, die
elektrostatische Kraft unterdrückt
werden, die zwischen der Elektrode und dem Werkstück durch
die Restspannung hervorgerufen wird. Wenn daher das Funkenerosions-Stromversorgungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung bei Draht-Funkenerosion eingesetzt wird, können Schwingungen
der Drahtelektrode unterdrückt
werden. Hierdurch kann eine Beeinträchtigung der Bearbeitungsgenauigkeit
des Werkstücks
verhindert werden.
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Weiterhin
kann eine elektrische Entladung infolge der Restspannung zwischen
den Elektroden unterdrückt
werden, so dass die elektrische Entladung nur innerhalb des Zeitraums
des Anlegens der steuerbaren Spannung erzeugt wird. Hierdurch kann die
Bearbeitungsqualität
verbessert werden.
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Weiterhin
kann die Ruhezeit T5 in 2 verkürzt werden,
und kann auch die Bearbeitungszeit verringert werden.
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Falls
die Relativbewegung zwischen der Elektrode und dem Werkstück durch
die Spannung zwischen den Elektroden durchgeführt wird, kann darüber hinaus
das Problem überwunden
werden, dass die Funkenerosionsbearbeitung nicht bei einem gewünschten
Elektrodenspalt durchgeführt
werden kann, infolge des Vorhandenseins der Restspannung zwischen
den Elektroden.
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Weiterhin
können
entsprechende Auswirkungen erzielt werden, selbst wenn die Ein/Ausschaltsteuerung
der Schaltvorrichtungen in 2 so durchgeführt wird,
wie dies in 3 dargestellt ist.
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4 zeigt
einen Fall, in welchem die Spannung in dem vorbestimmten Zeitraum
T3 so eingestellt ist, dass ihre Polarität entgegengesetzt jener der
Spannung in dem vorbestimmten Zeitraum T1 ist. Es können ähnliche
Auswirkungen wie in jenem Fall erzielt werden, in welchem die Ein/Ausschaltsteuerung
der Schaltvorrichtung wie in 2 gezeigt durchgeführt wird.
Wenn in 4 der festgestellte mittlere
Wert der Spannung, der von der Detektorvorrichtung 10 für die mittlere
Spannung festgestellt wird, und der Spannungseinstellwert, der auf
Null Volt eingestellt ist, durch die Vergleichsvorrichtung 12 für die mittlere
Spannung verglichen werden, und dann das Ein/Ausschalten der Schaltvorrichtungen 7a, 7b, 7c und 7d durch
die Steuervorrichtung 8 so gesteuert wird, dass dieser
festgestellte Wert der mittleren Spannung auf Null verringert wird
(sogenannte Nullspannungssteuerung), kann die Auswirkung erzielt werden,
dass elektrolytische Korrosion des Werkstücks verhindert werden kann.
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(Ausführungsform 2)
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5 ist
eine Darstellung der Ein/Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtung
und der Spannungssignalform zwischen den Elektroden in einem Funkenerosions-Stromversorgungssystem
gemäß Ausführungsformen
2 und 3 der vorliegenden Erfindung. In 5 bezeichnet
V die Spannung zwischen den Elektroden, Va einen Bereich der Spannung
zwischen den Elektroden, der unterhalb der Startspannung für die elektrische
Entladung liegt, V1 und V2 vorbestimmte Spannungen innerhalb des
Spannungsbereiches Va, T1 die Spannungsimpulsanlegezeit (die vorbestimmte
Zeit, in welcher die Schaltvorrichtungen 7a und 7b eingeschaltet
sind), t die vorbestimmte Zeit, die so eingestellt wird, dass ein
Durchbruch oder eine Zerstörung
der Schaltvorrichtung verhindert wird, T2a' eine vorbestimmte Zeit, in welcher
eine Ein/Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtungen 7c und 7d vorgenommen
wird, nachdem die vorbestimmten Zeiten T1 und t abgelaufen sind,
T3' eine Spannungsimpulsanlegezeit
(die vorbestimmte Zeit, in welcher die Schaltvorrichtungen 7c und 7d eingeschaltet
sind), T4a' eine
vorbestimmte Zeit, in welcher mit den Schaltvorrichtungen 7a und 7b eine Ein/Ausschaltsteuerung
vorgenommen wird, nachdem die vorbestimmten Zeiten T3' und t abgelaufen sind,
und T5' eine Ruhezeit.
Weiterhin ist das Blockschaltbild, welches den Aufbau des Funkenerosions-Stromversorgungssystems
zeigt, ähnlich
jenem in 1, in welcher die Ausführungsform
1 dargestellt ist.
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Da
die Restspannung zwischen den Elektroden geändert wird in Abhängigkeit
von den Bearbeitungsbedingungen, der angelegten Spannung, usw., führt das
Funkenerosions-Stromversorgungssystem gemäß der Ausführungsform
2 eine solche Steuerung durch, dass die Spannung zwischen den Elektroden,
nachdem der Spannungsimpuls abgesunken ist, innerhalb des vorbestimmten
Spannungsbereiches im Spannungsbereich Va, mit Hilfe der Spannungsdetektorvorrichtung 9,
welche die Spannung zwischen den Elektroden in 1 feststellt,
und mit Hilfe der Spannungsvergleichsvorrichtung 11 gehalten
wird, welche die vorbestimmte Spannung mit der Spannung zwischen
den Elektroden mit positiver bzw. negativer Polarität vergleicht.
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Zuerst
wird beispielsweise die Spannung mit positiver Polarität für den vorbestimmten
Zeitraum T1 angelegt, dann wird die Spannung mit entgegengesetzter
Polarität
nach Ablauf des vorbestimmten Zeitraums t angelegt, damit die Schaltvorrichtung
nicht zerstört
wird, dann wird die Spannung zwischen den Elektroden unter Verwendung
der Spannungsdetektorvorrichtung 9 festgestellt, dann werden
die vorbestimmte Spannung V2 und die Spannung zwischen den Elektroden
unter Verwendung der Spannungsvergleichsvorrichtung 11 verglichen,
dann werden die Schaltvorrichtungen 7c, 7d sofort
dann ausgeschaltet, wenn diese Spannung zwischen den Elektroden die
vorbestimmte Spannung V2 erreicht, und dann wird das Ein/Ausschalten
der Schaltvorrichtungen 7c, 7d über den
vorbestimmten Zeitraum T2a' wiederholt,
so dass die Spannung zwischen den Elektroden nicht auf unterhalb
der vorbestimmten Spannung V2 absinkt.
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Weiterhin
wird die Spannung mit entgegengesetzter Polarität für den vorbestimmten Zeitraum T3' angelegt, dann wird
die Spannung mit positiver Polarität nach Ablauf des vorbestimmten
Zeitraums t angelegt, damit die Schaltvorrichtung nicht zerstört wird,
dann wird die Spannung zwischen den Elektroden unter Verwendung
der Spannungsdetektorvorrichtung 9 festgestellt, dann werden
die vorbestimmte Spannung V1, die auf innerhalb des Bereiches Va eingestellt
ist, der unterhalb der Startspannung für die elektrische Entladung,
und die Spannung zwischen den Elektroden durch die Spannungsvergleichsvorrichtung 11 verglichen,
dann werden die Schaltvorrichtungen 7a, 7b sofort
dann ausgeschaltet, wenn die Spannung zwischen den Elektroden die vorbestimmte
Spannung V1 erreicht, und dann wird das Ein/Ausschalten der Schaltvorrichtungen 7a, 7b über den
vorbestimmten Zeitraum T4a' wiederholt,
so dass die Spannung zwischen den Elektroden nicht die vorbestimmte
Spannung V1 überschreitet.
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Das
Ein/Ausschalt-Tastverhältnis
der Schaltvorrichtungen 7c, 7d während der
Zeit T2a' und ein Ein/Ausschalt-Tastverhältnis der
Schaltvorrichtungen 7a, 7b während der Zeit T4a' können vorher
auf einen vorbestimmten Zeitraum eingestellt werden, ohne die Spannungsdetektorvorrichtung 9 und
die Spannungsvergleichsvorrichtung 11 einzusetzen, so dass die
Spannung zwischen den Elektroden auf innerhalb eines vorbestimmten
Spannungsbereiches des Spannungsbereiches Va zwischen den Elektroden erhalten
werden kann, der kleiner ist als die Startspannung für eine elektrische
Entladung.
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Wenn
eine derartige Ein/Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtungen durchgeführt wird,
wie dies voranstehend geschildert wurde, kann nicht nur die Restspannung
zwischen den Elektroden zu einem schnellen Absinken veranlaßt werden,
sondern kann auch der restliche Spannungspegel zwischen den Elektroden
auf unterhalb der Startspannung für eine elektrische Entladung
verringert werden, nachdem die vorbestimmten Spannungsimpulsanlegezeiten (T1
und T3') abgelaufen
sind. Daher können ähnliche Auswirkungen
wie bei der Ausführungsform
1 erzielt werden, nämlich
dass die Bearbeitungsqualität
verbessert werden kann, da eine elektrische Entladung während der
Zeiten T2a' und
T4a' unterdrückt werden
kann, usw.
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Die 6A und 6B sind
Darstellungen der Ein/Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtungen
und der Spannungssignalformen zwischen den Elektroden sowie der
Stromsignalformen zwischen den Elektroden bei dem Funkenerosions-Stromversorgungssystem
gemäß der Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung, wenn eine elektrische Entladung erzeugt
wird. V bezeichnet die Spannung zwischen den Elektroden, I den Strom
zwischen den Elektroden, T1 die Spannungsimpulsanlegezeit (die vorbestimmte
Zeit, in welcher die Schaltvorrichtungen 7a und 7b eingeschaltet
sind), t die vorbestimmte Zeit, die dazu eingestellt wird, um einen
Durchbruch oder eine Zerstörung
der Schaltvorrichtungen zu verhindern, und T2a' und T2b' vorbestimmte Zeiten, während derer
mit den Schaltvorrichtungen 7a und 7b eine Ein/Ausschaltsteuerung
durchgeführt
wird, nachdem die vorbestimmten Zeiten T1 und t abgelaufen sind.
Wie in 6(a) gezeigt ist, erreicht dann, wenn
die elektrische Entladung am Ende des vorbestimmten Zeitraums T1
erzeugt wird, die Spannung die vorbestimmte Spannung V2 in kurzer
Zeit, da die Spannung im Arbeitsspalt innerhalb des Spannungsbereiches
Va liegt. Dies führt
dazu, dass die erste Spannungsimpulsanlegezeit im Zeitraum T2b' verringert werden
kann, jedoch die Spannung in dem vorbestimmten Zeitraum T2b' wie in 5 gezeigt
angelegt werden kann. Weiterhin kann, wie in 6(b) gezeigt,
wenn die elektrische Entladung innerhalb des vorbestimmten Zeitraums
T1 erzeugt wird, jedoch die elektrische Entladung nicht am Ende
des vorbestimmten Zeitraums T1 erzeugt wird, das Anlegen der Spannung
in dem Zeitraum T2a' wie
in 5 gezeigt durchgeführt werden. Weiterhin kann,
wenn eine Gruppenimpulsspannung angelegt wird, die bei der Endbearbeitung
eingesetzt wird, beispielsweise beim dritten, beim vierten, usw.
Schneidvorgang, das Anlegen der Spannung im Zeitraum T2b' oder T2a' in Abhängigkeit
davon durchgeführt
werden, ob die elektrische Entladung gegen Ende der vorbestimmten
Spannungsimpulsanlegezeit erzeugt wird oder nicht, wie dies in 6(a) oder 6(b) gezeigt
ist.
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(Ausführungsform 3)
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5 ist
eine Darstellung der Ein/Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtungen
und der Spannungssignalformen zwischen den Elektroden in dem Funkenerosions-Stromversorgungssystem
gemäß der Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung. Das Blockschaltbild, welches den Aufbau
des Funkenerosions-Stromversorgungssystems
zeigt, ähnelt 1,
welche die Ausführungsform
1 zeigt. Allerdings ist bei dieser Ausführungsform 3 die Spannungsimpulsanlegezeit
T3' nicht eine vorbestimmte Zeit,
sondern eine gesteuerte Zeit.
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Bei
der Ausführungsform
3 ist, um die elektrolytische Korrosion des Werkstücks zu verhindern, die
Steuerung zu dem Zweck, die mittlere Spannung zwischen den Elektroden
im vorbestimmten Zeitintervall auf Null zu bringen, unter Verwendung
der Detektorvorrichtung 10 für die mittlere Spannung und
der Vergleichsvorrichtung 12 für die mittlere Spannung in 1 (sogenannte
Null-Volt-Steuerung) der Ausführungsform
2 hinzugefügt.
Mit anderen Worten wird die mittlere Spannung zwischen den Elektroden
in einem vorbestimmten Zeitraum durch die Detektorvorrichtung 10 für die mittlere
Spannung festgestellt, dann wird der festgestellte Wert dieser mittleren Spannung
mit einem Spannungseinstellwert, der auf Null Volt eingestellt ist,
durch die Vergleichsvorrichtung 12 für die mittlere Spannung verglichen,
und dann wird die Anlegezeit T3' des
Spannungsimpulses mit entgegengesetzter Polarität zu jener der Spannung in
dem vorbestimmten Zeitraum T1 so gesteuert, dass der festgestellte
Wert dieser mittleren Spannung auf Null verringert wird (es wird
also eine ähnliche
Steuerung wie bei der Erläuterung
von 4 bezüglich
Ausführungsform
1 durchgeführt), wodurch
der Effekt erzielt werden kann, elektrolytische Korrosion des Werkstücks zu verhindern.
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Wenn
in 5 die vorbestimmte Spannung V2 so nahe wie möglich an
den Endbereich des Spannungsbereiches Va eingestellt wird (also
die vorbestimmte Spannung V2 innerhalb des Spannungsbereiches Va
und auf die Nähe
der Startspannung für
die elektrische Entladung eingestellt wird), wie dies beispielsweise
durch einen Pfeil A angedeutet ist, kann die mittlere Spannung mit
entgegengesetzter Polarität
zu jener der Spannung in dem vorbestimmten Zeitraum T1 innerhalb
des Zeitraums T2a' erhöht werden.
Wenn daher die Null-Volt-Steuerung durchgeführt wird,
kann die Spannungsimpulsanlegezeit T3' in 5 verkürzt werden,
im Vergleich zur Spannungsimpulsanlegezeit T3 in 4 (so
dass man die Beziehung T3' < T3 erhält). Weiterhin
kann die Spannungsimpulsanlegezeit T3' dadurch noch weiter verkürzt werden,
dass der Zeitraum T2a' verlängert wird.
Da die Bearbeitung einfach bei der Spannungspolarität im vorbestimmten
Zeitraum T1 weitergehen kann, jedoch die Bearbeitung nur schwierig
bei der Spannungspolarität
in dem vorbestimmten Zeitraum T3' weitergehen
kann, wird daher der Bearbeitungswirkungsgrad niemals verringert, selbst
wenn die Spannungsimpulsanlegezeit T3' verkürzt wird.
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Die
Tatsache, dass die Spannungsimpulsanlegezeit T3' verkürzt werden kann, verdeutlicht
die Tatsache, dass die Zeit von der Spannungsimpulsanlegezeit T1
in 5 zur darauffolgenden Spannungsimpulsanlegezeit
T1 verkürzt
werden kann. Anders ausgedrückt
kann, wenn die Ein/Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtung und
die Null-Volt-Steuerung in 5 durchgeführt werden,
nicht nur die elektrolytische Korrosion des Werkstücks verhindert
werden, sondern auch die Bearbeitungszeit verkürzt werden.
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Voranstehend
wurde jener Fall erläutert,
in welchem die Steuerung der Spannungsimpulsanlegezeit für die Null-Volt-Steuerung im Zeitraum
T3' durchgeführt wird.
Diese Steuerung kann jedoch auch beispielsweise im Zeitraum T1 oder
T4a' durchgeführt werden.
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Bei
der voranstehenden Erläuterung
der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wurde der Fall betrachtet, in welchem
die Ausbildung des Funkenerosions-Stromversorgungssystems eine Brückenanordnung
ist, die eine Gleichspannungsversorgung verwendet, wie dies in 1 gezeigt
ist. Jedoch kann jede Anordnung verwendet werden, welche Spannungen
sowohl mit positiver als auch mit negativer Polarität zwischen
der Elektrode und dem Werkstück
anlegen kann, beispielsweise die Anordnung, die in der Veröffentlichung
der ungeprüften
japanischen Patentanmeldung Nr. Hei 1-257513 beschrieben wird, und
bei welcher zwei Gleichspannungsversorgungen verwendet werden.
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Wie
voranstehend geschildert ist das Funkenerosions-Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Einsatz bei der Funkenerosionsbearbeitung geeignet.