DE1050469B - Anordnung zur Funkenerosion mit Selbststeuerung des Entladungsbeginnes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1 050 AN MELDETAG:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER PATENTSCHRIFT:

kl 21h 30/02

INTERNAT. KL. H 05 b

17. OKTOBER 1957

12. FEBRUAR 1959

11. FEBRUAR 1960

WEICHT AB VON

AUSLEGESCHRIFT

(C 15650 VIIId/21h)

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Funkenerosion, bei der eine Selbststeuerung der Spannung und der Wiederholungsfrequenz der Bearbeitungsentladungen erzielt wird dadurch, daß jede Bearbeitungsentladung zu einem genau bestimmten Zeitpunkt ausgelöst wird, indem plötzlich die Spannung am Funkenspalt mittels eines selbsttätig zu diesem Zeitpunkt erzeugten Spannungsimpulses vergrößert wird, und die Erfindung besteht darin, daß der Spannungs-' impuls zu einem genau bestimmten Zeitpunkt der Ladeperiode des Speichergliedes durch den Ladestrom des Speichergliedes erzeugt wird.

Es ist bereits bekannt, den Beginn des Entladungsvorganges dadurch einzuleiten, daß aus besonderen Stromquellen ein Spannungsimpuls höherer Spannung aufgedrückt wird; bei der Anordnung nach der Erfindung sind hingegen keine besonderen Stromquellen erforderlich, sondern der Spannungsimpuls wird mit ganz einfachen Mitteln und leicht einstellbar erzeugt. Die erfindungsgemäße Anordnung entspricht besser als die bekannten Anordnungen den Erfordernissen der Praxis, indem sie insbesondere einen gleichmäßigeren Oberflächenzustand der Werkstücke und eine größere Genauigkeit der Bearbeitung zu erzielen gestattet, und zwar bei einer größeren Bearbeitungsgeschwindigkeit.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. i zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ausfüihrungsf orm; .

Fig. 2 ist ein Schaubild, welches die zeitliche Veränderung elektrischer, bei der Schaltanordnung gemäß Fig. 1 auftretender Parameter zeigt.

Es sei zunächst daran erinnert, daß ein Apparat zur Bearbeitung durch intermittierende elektrische Entladungen (welche nachstehend einfach »Funken« genannt sind) im wesentlichen eine das Werkzeug bildende Elektrode 1 (Fig. 1) und ein Werkstück 2 aufweisen, welche durch einen mit einem geeigneten Dielektrikum gefüllten Zwischenraum 3 voneinander getrennt und mit den Klemmen einer Einrichtung 5 zur Erzeugung dieser Entladungen, verbunden sind, welche ein Glied 4 zur Aufspeicherung elektrischer Energie (Kondensator, Verzögerungsleitung od. dgl.) enthält. '45

Sobald die Spannung an den Klemmen des Gliedes 4 einen gewissen Wert übersteigt, entlädt sich dieses in den Funkenspalt 3, worauf die Ladung Von neuem beginnt.

Diese Spannung erreicht jedoch ihren Grenzwert nur sehr allmählich, wie dies aus dem Diagramm (a) der Fig. 2 hervorgeht, weldhes die Veränderung der Spannung V_c des Gliedes 4 in der Abhängigkeit von der Zeit t zeigt. Dieses Diagramm zeigt, daß während Anordnung zur Funkenerosion

mit Selbststeuerung des Entladungsbeginnes

Patentiert für:

Centre National de la Recherche Scientifique, Paris

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 19. Oktober 1956

Marc Bruma, Pavillons-sous-Bois, Seine (Frankreich), ist als Erfinder genannt worden

eines Zeitraums θ noch ein Zuwachs der Spannung V_c stattfindet und daß V_c am Ende dieses Zeitraums Θ bei Entladung nach Null strebt.

Da die Entladung zeitlich nicht genau festgelegt und die Wiederholungsfrequenz der Bearbeitungsimpulse nicht konstant ist, kann die Periodendauer' zweier aufeinanderfolgender Impulse um 15% größer oder kleiner als ein Mittelwert sein; dieser Zeitraum Θ (Fig. 2), innerhalb welchem jederzeit die Entladung erfolgen kann, beträgt also größenordnungsmäßig 30% der größten Periodendauer T.

Da aber die Zunahme der Spannung V_c an den Klemmen des Gliedes 4 während dieser Zeit Θ vernachlässigbar ist, ist es zweckmäßig, zur Erzielung einer guten Bearbeitungsleistung die Entladung des Gliedes 4 zu Beginn der Zeit Θ auszulösen, wobei dann die darauffolgende Wiederauf ladung dieses Gliedes früher beginnt, so daß eine größere Zahl von Entladungen in der Zwischenzeit vorgenommen werden kann.

Wenn es außerdem gelingt, die Überschlagsspannung der Entladungen gleichmäßig zu gestalten, wird ,auch die erhaltene Bearbeitung "gleichmäßiger, der Zustand der bearbeiteten Oberfläche homogener und die Genauigkeit der Abmessungen größer.

Um selbsttätig eine Regelung der Spannung und der Überschlagsfrequenz der Entladungen zu erhalten, wird jede Entladung des Speichergliedes 4 zu einem genau bestimmten relativen Zeitpunkt mittels eines Spannungsimpulses eingeleitet, welcher- zu diesem

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Zeitpunkt durch den Ladestrom selbst e
wird.

Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform wird das Speicherglied 4 durch einen Kondensator C gebildet.

Wie es nach den klassischen Formeln Q = C V_c und

worin Q die Ladung des Kondensators

und I_c sein Ladestrom ist, bekannt ist, ist der Wert des Ladestromes I_c proportional zu der Ableitung der Spannung V_c an den Klemmen des Kondensators 4

/ ^dVc \

nach der Zeit /_C = C -r— und hat somit die in dem

\ at ι jj

Diagramm (b) der Fig. 2 angegebene Form.

Wenn eine, ringkörperförmige Wicklung 6 in ihrer Achse von diesem Strom I_c durchflossen wird, ersaheint durch elektromagnetische Induktion an den Klemmen dieser Wicklung eine Spannung V_L, welche ihrerseits proportional zu der Ableitung des induzierenden Stroms I_c nach der Zeit ist, nämlich ententsprechend den wohlbekannten Ausdrücken

V_L ^

άΦ dl„

dt

dt

²5

in welchen »die Windungszahl der Wicklung 6 und Φ den mit den Windungen verketteten induzierenden Fluß bedeutet. Die Veränderungen von V_L haben somit die durch das Diagramm (c) der Fig. 2 dargestellte Form, welche zwei Spitzen entgegengesetzter Polarität besitzt. Der Scheitel 7 einer dieser Spitzen liegt etwa am Beginn der Periode mit der Dauer Θ, innerhalb welcher die Bearbeitungsentladung zu einem beliebigen Zeitpunkt beginnen kann.

Wenn man an die Klemmen der Elektrode und des Werkstückes den dieser Spitze entsprechenden Spannungsimpuls mit einer geeigneten Amplitude und der geeigneten Richtung anlegt, vergrößert man die sonst sehr geringe Steigung der Kurve V_c (t) (Fig. 2a), wodurch die Entladung des Gliedes 4 zwischen dem Werkzeug 1 und dem Werkstück 2 ausgelöst wird.

Das Vorzeichen des Zündimpulses wird durch das des Stromes I_c und die Wicklung 6 und einen mit der Wicklung in Reihe geschalteten Gleichrichters 8 bestimmt, und die Amplitude des Impulses wird durch die Windungszahl der Wicklung 6 und ihre geometrische Abmessung eingestellt, wie dies aus den obigen Formeln hervorgeht. '

Die Wicklung 6 enthält zweckmäßig einen ringkörperförmigen Kern 9 (Fig. 1) aus Ferrit oder einem anderen magnetischen Werkstoff, welcher gestattet, eine übermäßige Erwärmung bei Impulsbetrieb zu vermeiden, und den Kern einer Spule bildet, welche z. B-. durch einige hundert auf diesen Ringkörper aufgewickelte Windungen aus dünnem isoliertem Draht gebildet wird.

Der Widerstand des Stromkreises der Wicklung 6 kann mittels eines mit dieser Wicklung in Reihe geschalteten Regelwiderstandes 10 geregelt werden. Der Gleichrichter 8, welcher Hochf requenzirnpulse durchlassen muß, ist vorzugsweise ein Gleichrichter mit Halbleiter, wie Germanium, Silizium usw. Der Gleichrichter 8 sperrt die Wicklung 6 für eine Gleichstromkomponente, welche von der Stromquelle 5 herrühren kann, und muß daher eine Sperrspannung haben, welche wenigstens gleich der zwischen der Elektrode und dem Werkstück herrschenden Spannung ist.

Es ist natürlich möglich, mit der den Gegenstand der Erfindung bildenden Selbststeuerung andere bereits bekannte Einrichtungen zur Verbesserung der Bedingungen der Elektroerosion zu kombinieren.

So kann insbesondere eine Vorrichtung gemäß dem Patent 1 047 962 vorgesehen werden, welche die Abnutzung des Werkzeuges verringert, indem z. B. durch den Impuls des Entladestromes ein Spannungsimpuls induziert wird, welcher sich am Ende der Bearbeitungsentladung dem Beschüß des Werkzeugs durch die Metallionen widersetzt, welche von dem Werkstück in der ersten Phase dieser Entladung abgerissen wurden.

Hierfür genügt es, an die Klemmen der durch das Bearbeiturijgswerkzeug 1 und das Werkstück 2 gebildeten Elektroden einen Stromkreis anzuschließen, welcher dem obigen ähnlich ist und dessen Wicklung anstatt von dem Ladestrom des Kondensators 4 von dem Entladestrom desselben durchflossen wird, d. h., dieser Stromkreis würde auf dem Schema der Fig. 1 links von dem Punkt 11 liegen anstatt rechts wie bei dem Erfmdungsgegenstand.

Claims (5)

Patentansprüche:'

1. Anordnung zur Funkenerosion, bei der eine Selbststeuerung der Spannung und der Wiederholungsfrequenz der Bearbeitungsentladungen erzielt wird dadurch, daß jede Bearbeitungsentladung zu einem genau bestimmten Zeitpunkt ausgelöst wird, indem plötzlich die Spannung am Funkenspalt mittels eines selbsttätig zu diesem Zeitpunkt erzeugten Spannungsimpulses vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsimpuls (7) zu einem genau bestimmten Zeitpunkt der Ladeperiode des „ Speichergliedes (4) durch den Ladestrom des Speichergliedes (4) erzeugt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Wicklung (6), welche in einem vorzugsweise zwischen die Elektrode (1) und das Werkstück (2) geschalteten Stromkreis liegt und um einen von dem Ladestrom (7_C) durchströmten Leiter herum angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis der Wicklung (6) in an sich bekannter Weise wenigstens einen durch einen Halbleitergleichrichter gebildeten Gleichrichter (8) enthält.

4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Stromkreis in an sich bekannter Weise einen Regelwiderstand (10) enthält.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (6) durch Windungen aus dünnem isoliertem Draht gebildet wird, welche auf einen Ringkörper aus Ferrit gewickelt sind, in dessen Achse der vom Ladestrom (I_c) durchflossene Leiter angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 637 872;
USA.-Patentschrift Nr. 2 322 561.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©809 749/325 2.59 (909 713/356 2.60)