DE1032447B - Verfahren zur elektroerosiven Metallbearbeitung - Google Patents

Verfahren zur elektroerosiven Metallbearbeitung

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Publication number
DE1032447B
DE1032447B DEO5150A DEO0005150A DE1032447B DE 1032447 B DE1032447 B DE 1032447B DE O5150 A DEO5150 A DE O5150A DE O0005150 A DEO0005150 A DE O0005150A DE 1032447 B DE1032447 B DE 1032447B
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DE
Germany
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workpieces
workpiece
polarity
frequency
electrode
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Pending
Application number
DEO5150A
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English (en)
Inventor
Werner Arnsdorf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Otnima Werk Guthschlag & Co G
Original Assignee
Otnima Werk Guthschlag & Co G
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Publication date
Application filed by Otnima Werk Guthschlag & Co G filed Critical Otnima Werk Guthschlag & Co G
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Publication of DE1032447B publication Critical patent/DE1032447B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H1/00Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B23H1/02Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges
    • B23H1/022Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges for shaping the discharge pulse train

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

  • Verfahren zur elektroerosiven Metallbearbeitung Die Metallbearbeitung durch elektrische Funken ist bekannt. Sie erfolgt dadurch, daß ein hochfrequent pulsierender Gleichstrom mit seinem Pluspol an das Werkstück und mit seinem Minuspol an die als Werkzeug wirkende Elektrode angelegt ist und beide in einem Behälter mit einer dielektrischen Flüssigkeit so nahe aneinander gebracht werden, daß die dielektrische Flüssigkeit von einer dichten Folge elektrischer Funken durchschlagen wird. Hierbei ist es gleichgültig, auf welche Art der hochfrequent pulsierende Gleichstrom erzeugt wird. Es wird hierbei auf eine möglichst hohe Frequenz Wert gelegt, weil die pro Zeiteinheit erzeugten elektrischen Funken die abgetragene Materialmenge bestimmen.
  • Die Elektrode erleidet bei der erosiven Zerspannung auch einen Materialabtrag, der aber kleiner ist als der Abtrag an dem Werkstück. Trotz des Abtrages an der Elektrode korrespondieren die Formen der Kathode (Elektrode) mit den Formen der Anode (Werkstück).
  • Es hat nun nicht an Versuchen gefehlt, den unerwünschten Materialabtrag an der Elektrode zumin.destens herabzusetzen. Es sind auch verschiedene Mittel bekanntgeworden, die den Abtrag an der Elektrode verringern sollen. Eines dieser Mittel ist, dafür Sorge zu tragen, daß die oszillierenden Schwingungen des Lade- und Entladevorganges am Kondensator stets im positiven Bereich, also oberhalb der Nullinie liegen.
  • Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur elektroerosiven Metallbearbeitung, das auf einfachstem Wege den bisher an der Elektrode unerwünscht erzeugten Werkstoffabtrag für den Bearbeitungsvorgang nutzbar macht.
  • Die Erfindung besteht darin, daß zwei Werkstücke, die gleicher oder ähnlicher Gestalt und aufeinander abwälzbar sind, wechselweise gegenseitig erosiv aufeinander einwirken. Als Beispiel seien zwei Wellen oder zwei Zahnräder genannt. Zwei Werkstücke mit gleichen oder ähnlichen Bohrungen sind dagegen nach diesem Verfahren nicht bearbeitbar, weil die Bohrungen nicht aufeinander abwälzen können.
  • Da die Elektrode als Kathode einen geringeren Materialabtrag aufweist als die Anode, ist es zweckmäßig, jedes Werkstück eine beliebige Zeit als Kathode und dann abwechselnd die gleiche Zeit als Anode auf das andere Werkstück wirken zu lassen.
  • Durch die wechselweise gegenseitige Umschaltung der Polarität an den beiden Werkstücken wird von beiden Werkstücken die gleiche Werkstoffmenge abgetragen. Für die Gleichheit der abgetragenen Mengen ist es ohne Belang, wie groß die Zeitintervalle sind, in denen die Umpolung der Werkstücke erfolgt; sie brauchen immer nur gleich und geradzahlig zu sein. Die Zeitdauer kann wenige Mikrosekunden oder auch beispielsweise 30 Sekunden betragen.
  • Es ist eine Veröffentlichung bekanntgeworden, nach der ebenfalls die Umpolung von Werkstück und Elektrode durchgeführt wird. Es soll damit erreicht werden, daß während des Entladevorganges des Kondensators die anfängliche, in Form eines elektrischen Funkens beginnende Entladung bei der Umpolung der Elektrode von Minus in Plus zum Lichtbogen wird. Hierzu wird die Behauptung aufgestellt, daß durch die Werkstofferwärmung am Werkstück, die durch den Lichtbogen entsteht, die Absprengung von Werkstoffteilchen durch elektrischeFunken erleichtert wird. Hiernach muß der Wechsel der Polarität am Werkstück und an der Elektrode im Verlauf einer Halbwelle erfolgen, wenn erreicht werden soll, daß die anfängliche Funkenstrecke durch einen Lichtbogen überbrückt werden soll.
  • Nach dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Elektro-Erosionsverfahren gibt es keine reine Werkzeugelektrode mehr. Die zwei an den Generator angelegten Werkstücke wirken abwechselnd durch die Umkehr der Polarität einmal als Werkstück (Anode) und einmal als Werkzeug (Kathode) aufeinander ein. Wann und in welchen Intervallen die Umpolung erfolgt, ist nebensächlich; sie darf nur nicht, im Gegensatz zu dem obenerwähnten bekannten Beispiel, während jeder Entladungsschwingung erfolgen. Es muß also eines der bekannten Mittel angewendet werden, um zu vermeiden, daß bei jedem Entladungsfunken die elektrische Spannung vom maximalen positiven Spannungswert über Null in den negativen Bereich pendelt.
  • Leider sind diese Vorgänge, die sich bei der elektroerasiven Werkstoffabtragung abspielen, bis heute nicht restlos erforscht. Der größte Teil der bisherigen Veröffentlichungen bestätigt, daß die Werkstoffabtragungen am größten sind, wenn die Funkenentladung im positiven Bereich erfolgt. Wenn die Schwingungen beim Entladevorgang über die Nullinie in den Minusbereich pendeln, wäre die Bildung von Lichtbogen zu befürchten. Es werden verschiedene Maßnahmen empfohlen, die die Entstehung von Lichtbogen verhindern und damit die größte Zerspannungsleistung garantieren sollen. Nach der bis heute am meisten verbreiteten Theorie über die Vorgänge der Materialabtragung bei der elektrischen Funkenerosion ist die Wirkung der letztgenannten Vorrichtungen verständlich.
  • Nach der Erfindung kann der Ladestromkreis nach einem Ausführungsbeispiel mit Wechselstrom gespeist werden. Der Wechsel der Polarität an den Werkstücken folgt in diesem Falle der Frequenz des angelegten Stromes. Um die größtmögliche Wirkung zu erzielen, ist es vorteilhaft, Vorkehrungen zu treffen, die das Ausschwingen der Entladungen über die Nulllinie und damit die Lichtbogenbildung vermeiden helfen.
  • Die zwei Werkstücke werden nach der Erfindung genauso geschaltet, wie dies heute bei dem Werkstück und bei der Elektrode üblich ist. Da nach einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Ladestromkreis des Hochfrequenzgenerators direkt mit Wechselstrom gespeist wird, wirkt beispielsweise während der positiven Halbwelle des Wechselstromes das Werkstück 8 als Anode. Während der Dauer dieser Halbwelle finden, der abgestimmten Frequenz des Entladestromkreises entsprechend, viele Funkenentladungen statt, die vom Werkstück 8 zum Werkstück 9 wirken. Beim Wirksamwerden der negativen Halbwelle findet der Funkenübergang vom Werkstück 9 zum Werkstück 8 statt. Im Wechsel der Periode des angelegten Stromes wirkt also einmal das Werkstück 8 und dann das Werkstück 9 als Anode. Die Verlustleistung bei den bisher bekannten Erosionseinrichtungen, die in der unerwünschten Elektrodenabnutzung liegt, wird nach dem die Erfindung darstellenden Verfahren für den Arbeitsprozeß nutzbar gemacht.
  • An Hand eines einfachen Schaltplanes sollen der Aufbau und die Wirkungsweise erklärt werden.
  • Die Zeichnung zeigt als ein Ausführungsbeispiel den Schaltplan eines Hochfrequenzgenerators für die Elektroerosion, und zwar die Schaltung des 1902 von P o u 1 s e n gebauten Funkenstreckengenerators. Nur verwandte P-o u 1 s e n für den Ladestromkreis Gleichstrom, während in diesem Fall Wechselstrom an den Klemmen 1 und 2 angelegt wird, beispielsweise die normale Netzspannung. Der Strom wird über die Drosselspulen 3 und 4 zum Schwingungskreis geleitet. Der Schwingungskreis wird aus dem Kondensator 5, der Induktionsspule 6 und dem Regelwiderstand 7 gebildet, der mit der Funkenstrecke, die aus den zwei zu bearbeitenden Werkstücken 8 und 9 besteht, in Reihe geschaltet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirken zwei Hochfrequenzkreise auf die Werkstücke ein, deren Ladestromkreise um 45° phasenverschoben sind.
  • Ein anderes Ausführungsbeispiel eines Generators für die Elektroerosion entsteht, wenn dieselbe Schaltung wie in der Zeichnung beibehalten wird und an Stelle des Wechselstromes ein Gleichstrom an die Klemmen 1 und 2 angelegt wird. Bei diesem mit Gleichstrom gespeisten Generator ist in den Lade-Stromkreis ein Zeitrelais 10 eingeschaltet. Das Zeitrelais kann aber auch durch eine Kommutiereinrichtung, die mechanisch angetrieben wird, ersetzt werden; Die Wirkungsweise des beispielsweise nach der in der Zeichnung gezeigten Schaltung arbeitenden Hochfrequenzgenerators ist folgende: Der an den Klemmen 1 und 2 angelegte Wechselstrom gelangt über die Drosselspule 3 und 4 an den Kondensator 5 und lädt diesen auf. Hat dieAufladung an dem Kondensator 5 den Wert erreicht, daß ein elektrischer Funken die dielektrische Flüssigkeit zwischen den Werkstücken 8 und 9, die vorzugsweise Zahnräder sind, durchschlagen hat, beginnt der Entladestromkreis zu arbeiten. Während der Periode einer Halbwelle erfolgt die Entladung des Kondensators je nach der Abstimmung der Kapazität und Induktivität und des Ohmschen Widerstandes viele Male. Der Kondensator 5, die Induktionsspule 6 und der Regelwiderstand 7 werden so gewählt, daß ein Hochfrequenzstrom im Schwingungskreis fließt, der möglichst viele Funkenentladungen an den Werkstücken hervorruft. Durch die zweite, im negativen Bereich verlaufende Halbwelle des Wechselstromes wird dann eine Minusspannung an das Werkstück 8 angelegt. Das Werkstück 8 wirkt während der Periode dieser Halbwelle als Elektrode.
  • Zwischen dem Schwingungskreis und dem Ladestromkreis sind Drosselspulen 3 und 4 eingebaut, die den Hochfrequenzstrom von dein Ladestromkreis abhalten.
  • Für die Durchführung des Verfahrens ist es nebensächlich, auf welche der vielen bekannten Arten der für die erosive Materialabtragung benötigte Hochfrequenzstrom erzeugt wird. Kennzeichnend für den Gegenstand der Erfindung ist die wechselweise Feeaufschlagung der zu bearbeitenden Werkstücke durch elektrische Funken.
  • Die Mittel, mit denen die Umpolung erreicht wird, können beliebiger Art sein. wenn nur die zeitliche Gleichmäßigkeit der wechselweisen Beaufschlägung bei konstant eingestellten elektrischen Werten gewährleistet wird.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur elektroerosiven Metallbearbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Werkstücke, die gleicher oder ähnlicher Gestalt und aufeinander abwälzbar sind, wechselweise gegenseitig erosiv aufeinander einwirken.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkstücke in beliebigen, aber gleichen Zeitintervallen abwechselnd ihre Polarität ändern.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umpolung an den Werkstücken in der Frequenz des angelegten Wechselstromes erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hochfrequenzstromkreise auf die Werkstücke wirken, deren Ladestromkreise um 45° phasenverschoben sind.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Speisung des Lade= stromkreises mit Gleichstrom die Umkehr der Polarität an den Werkstücken durch ein Zeitrelais oder durch einen mechanisch angetriebenen Kommutator erfolgt.
DEO5150A 1956-10-11 1956-10-11 Verfahren zur elektroerosiven Metallbearbeitung Pending DE1032447B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1126047B (de) * 1959-12-08 1962-03-22 Agie Ag Ind Elektronik Schaltanordnung fuer Funkenerosion mit einstellbarer Impulsform und -frequenz
DE1237713B (de) * 1958-11-10 1967-03-30 Anocut Eng Co Verfahren und Vorrichtung zur Metallbearbeitung mittels Elektro-Erosion

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1237713B (de) * 1958-11-10 1967-03-30 Anocut Eng Co Verfahren und Vorrichtung zur Metallbearbeitung mittels Elektro-Erosion
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