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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung und eine elektrisches Entladungsbearbeitungsverfahren zum Durchführen eines Bearbeitungsprozesses an einem Werkstück unter Verwendung von elektrischen Entladungen.
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STAND DER TECHNIK
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Elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtungen führen einen Bearbeitungsprozess an einem Werkstück durch mittels Erzeugung von Bogenentladungen zwischen einer Bearbeitungselektrode und dem Werkstück. Elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtungen erfordern eine elektrische Energieversorgung (d. h. eine elektrische Energieversorgung zum Zweck der Bearbeitung), die zur Erzeugung der Bogenentladungen verwendet wird. Herkömmlich sind verschiedene Konfigurationen für eine elektrische Energieversorgung zum Zweck der Bearbeitung bekannt.
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Zum Beispiel ist eine bekannte elektrische Energieversorgungsvorrichtung für elektrische Entladungsbearbeitungsprozesse mit zwei Energieversorgungseinheiten konfiguriert, und zwar mit einer Fertigstellungs-Energieversorgungseinheit und einer Grobbearbeitungs-Energieversorgungseinheit. Die Vorrichtung ist ferner derart konfiguriert, dass ein Widerstand in Reihe mit jedem von vier Schaltelementen verbunden ist, was eine Struktur einer Vollbrückenschaltung in der Fertigstellungs-Energieversorgungseinheit ausbildet, und dass die Widerstandswerte dieser Widerstände sich von einander unterscheiden (siehe z. B. Patentdokument 1).
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Gemäß Patentdokument 1, wird ein Bearbeitungsprozess mit einer normalen Polarität durchgeführt, in dem ein positives Potenzial auf ein Werkstück angewendet wird und ein negatives Potenzial auf eine Bearbeitungselektrode angewendet wird, und einen Bearbeitungsprozess mit einer umgekehrten Polarität, in dem ein negatives Potenzial auf das Werkstück angewendet wird und ein positives Potenzial auf die Bearbeitungselektrode angewendet wird. Die oben beschriebenen Widerstandswerte werden derart eingestellt, dass der Wert eines Bearbeitungsstromes, der in einen elektrischen Entladungsbearbeitungsabstand eingegeben wird, während des Bearbeitungsprozesses mit normaler Polarität klein ist und während des Bearbeitungsprozesses mit umgekehrter Polarität groß ist. Mit dieser Anordnung wird während des Bearbeitungsprozesses mit normaler Polarität eine kleine Bearbeitungsspannung auf den elektrischen Entladungsbearbeitungsabstand angewendet, sodass der Grad der Oberflächenrauhigkeit einer Oberfläche, an der die elektrische Entladungsbearbeitung durchgeführt wird, nicht höher werden kann. Darüber hinaus wird, wenn der Bearbeitungsprozess mit umgekehrter Polarität beendet wird, die elektrische Entladung ohne Fehler abgeschalt. Ferner wird während des Bearbeitungsprozesses mit umgekehrter Polarität eine große Bearbeitungsspannung auf den elektrischen Entladungsbearbeitungsabstand angewendet, sodass die elektrischen Entladungen auf stabile Weise auftreten, wodurch es möglich ist, den Bearbeitungsprozess mit einem geringen Grad an Oberflächenrauhigkeit durchzuführen.
Patentdokument 1:
Japanische veröffentlichte Patentanmeldung H11-347844 -
Dokument
DE 69 208 227 T2 betrifft eine Elektroerosionsmaschine mit einem Schaltkreis zum Anlegen einer Spannung an einen Bearbeitungsspalt aufweisend Schaltkreise zum Schalten zwischen einem ersten Spannungsanlegezustand, in dem ein Anschluss einer ersten Gleichstrom-Stromversorgung mit einer Elektrode und der zweite Anschluss davon mit einem Werkstück verbunden ist und eine erste Spannung parallel zu dem Zwischenraum anliegt, einem zweiten Spannungsanlegezustand, in dem der erste Anschluss mit dem Werkstück und der zweite Anschluss mit der Elektrode verbunden ist und eine zweite Spannung parallel zu dem Zwischenraum anliegt, und einen zweiten Spannungsanlege-Rücksetzzustand, in dem im Wesentlichen keine Spannung parallel zu dem Zwischenraum anliegt.
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Gemäß Dokument
US 2007/0289949 A1 beinhaltet eine Energieversorgungsvorrichtung für eine Elektroerosionsmaschine: ein Kurzschlussdetektionsmittel und ein Pulsunterbrechungsmittel zum Unterbrechen der Erzeugung bestimmter Pulse in dem Pulszug um Energiezufuhr an den Bearbeitungsspalt zu unterbrechen, wenn das Kurzschlussdetektionsmittel einen Kurzschluss am Bearbeitungsspalt detektiert.
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Gemäß Dokument
US 6 903 297 B2 beinhaltet eine Elektroerosionsmaschine Steuermittel, welche während einer Bearbeitung in einem Gas das An- und Ausschalten von Schaltmittel so steuert, dass eine Spannung in umgekehrte Polarität geschaltet wird, wobei die Polarität einer Drahtelektrode positiv eingestellt wird und die Polarität eines Werkstücks negativ eingestellt wird.
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Dokument
US 5 317 122 betrifft einen Zusammenbau einer Energieversorgung für eine Elektroerosionsmaschine aufweisend eine Gleichspannungs-Energieversorgung die elektrische Energie an einen Spalt liefert, Schaltelemente zum Konvertieren von Gleichspannung von der Gleichspannungs-Energieversorgung in eine gepulste Spannung und einen Schaltkreis zum Schützen der Schaltelemente.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LESENDES PROBLEM
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Die elektrische Energieversorgungseinheit für elektrische Entladungsbearbeitungsprozesse gemäß Patentdokument 1 erfordert jedoch, dass ein widerstand für jede der vier Schaltelemente bereitgestellt wird, die die Brückenschaltung ausbilden, die in der Fertigungsstellungs-Energieversorgungseinheit enthalten ist, und erfordert auch eine Auswahl von Widerständen mit gegenseitig unterschiedlichen Widerstandswerten. Es bleibt somit ein Problem, dass die Anzahl der verwendeten Komponenten und die Anzahl der verwendeten Komponentenarten anwachsen, und somit die Konfiguration der Vorrichtung verkompliziert.
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Angesichts der obigen Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung und ein elektrisches Entladungsbearbeitungsverfahren bereitzustellen, mit dem es möglich ist zu verhindern, dass die Struktur der Vorrichtung kompliziert wird, und zu verhindern, dass die Anzahl der verwendeten Komponenten anwächst.
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EINRICHTUNG ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
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Das Problem wird gelöst durch eine Elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1, 6 oder 7 und durch ein Elektrisches Entladungsbearbeitungsverfahren gemäß Anspruch 8. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung gemäß einem Beispiel, die eine Vielzahl sequentieller Spannungspulse zwischen einer Bearbeitungselektrode und einem Werkstück anwendet und einen Bearbeitungsprozess durch Schalten von Polaritäten für jede bestimmte Anzahl von Spannungspulsen durchführt, wobei die elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung umfasst: eine elektrische Energieversorgungseinrichtung zum Versorgen einer Gleichstromspannung; eine Vollbrückenschaltung, in der vier Schaltelemente in einer Vollbrückenverbindung verbunden sind, wobei die Vollbrückenschaltung ein Paar von Gleichstromterminals aufweist, mit dem die elektrische Energieversorgungseinrichtung verbunden ist, und ein Paar von Wechselstromterminals, mit dem die Bearbeitungselektrode und das Werkstück verbunden sind, wobei die Vollbrückenschaltung konfiguriert ist zum Wandeln der von der elektrische Energieversorgungseinrichtung versorgten Gleichstromspannung in einen Spannungspuls zum Durchführen eines Normalpolaritäts-Bearbeitungsprozesses und in einen Spannungspuls zum Durchführen eines Umkehrpolaritäts-Bearbeitungsprozesses, und zum Ausgeben der aus der Wandlung resultierenden Spannungspulse; und eine Steuereinheit zum Erzeugen, auf Grundlage einer Bearbeitungsinformation, die zum Durchführen eines elektrischen Entladungsbearbeitungsprozesses notwendig ist, von Schaltsignalen mit einer Normalpolaritäts-Pulsgruppe und einer Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe, die verwendet werden zur Steuerung eines Ausgabezeitpunkts der Spannungspulse, die von der Vollbrückenschaltung ausgegeben werden, und zum Steuern der vier Schaltelemente unter Verwendung der erzeugten Schaltsignale, wobei in einer Wellenform der Schaltsignale ein Tastverhältnis der Normalpolaritäts-Pulsgruppe, die ausgebildet ist aus einer Vielzahl von Normalpolaritätspulsen, derart konfiguriert ist, dass es sich von einem Tastverhältnis der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe, die ausgebildet ist aus einer Vielzahl von Umkehrpolaritätspulsen, unterscheidet.
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EFFEKT DER ERFINDUNG
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Die elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist derart konfiguriert, dass mit Bezug auf die Schaltsignal-Wellenform mit der Normalpolaritäts-Pulsgruppe und der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe zum Steuern des Ausgabezeitpunkts der Spannungspulse, die von der Vollbrückenschaltung ausgegeben werden, das Tastverhältnis der Normalpolaritäts-Pulsgruppe mit der Vielzahl von Normalpolaritätspulsen derart konfiguriert ist, dass es sich von dem Tastverhältnis der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe mit der Vielzahl von Umkehrpolaritätspulsen unterscheidet. Somit wird ein vorteilhafter Effekt erzielt, mit dem es möglich ist, eine elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung und ein elektrisches Entladungsbearbeitungsverfahren bereitzustellen, mit dem es möglich ist zu verhindern, dass die Struktur der Vorrichtung kompliziert wird, und zu verhindern, dass die Anzahl der verwendeten Komponenten anwächst.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNGEN
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1 zeigt ein schematisches Diagramm einer elektrischen Entladungsbearbeitungsvorrichtung gemäß erster Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt eine Zeichnung zur Erklärung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen und einer Inter-Elektroden-Spannungswellenform für die gleiche Zeitperiode (wenn keine elektrische Entladung auftritt).
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3 zeigt eine Zeichnung zur Erklärung einer Schaltsignal-Wellenform, einer Inter-Elektroden-Spannungswellenform für die gleiche Zeitperiode (wenn keine elektrische Entladung auftritt und wenn elektrische Entladungen auftreten) und einer elektrischen Entladungsstrom-Wellenform.
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4 zeigt eine Tabelle mit Merkmalen eines Bearbeitungsprozesses mit normaler Polarität und eines Bearbeitungsprozesses mit umgekehrter Polarität.
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5 zeigt ein Flussdiagramm einer Operation, die durch eine Steuereinheit gemäß beispielhafter Ausführungsformen durchgeführt wird.
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6 zeigt ein Flussdiagramm eines Null-Volt-Steuerprozesses gemäß den beispielhaften Ausführungsformen.
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7 zeigt eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen und einer Inter-Elektroden-Spannungswellenform für die gleiche Zeitperiode gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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8 zeigt eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen und einer Inter-Elektroden-Spannungswellenform für die gleiche Zeitperiode gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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9 zeigt eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen und einer Inter-Elektroden-Spannungswellenform für die gleiche Zeitperiode gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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10 zeigt eine Zeichnung zur Erklärung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen und einer Inter-Elektroden-Spannungswellenform für die gleiche Zeitperiode gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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11 zeigt eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen, die zur Durchführung eines Bearbeitungsprozesses an einem Werkstück mit wechselseitig unterschiedlichen Dicken geeignet ist.
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12 zeigt eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen, die sich von den in 11 gezeigten unterscheiden.
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13 zeigt eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen, die sich von den in 11 und 12 gezeigten unterscheiden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung
- 3
- Energieversorgungs- und elektrische Entladungsbearbeitungseinheit
- 4
- Steuereinheit
- 5
- Übergeordnete Steuereinheit
- 6
- Bearbeitungsparameter
- 7
- Operationserkennungs-Bearbeitungseinheit
- 10
- Gleitstrom-(DC)Energieversorgung
- 11
- Werkstück
- 12
- Bearbeitungselektrode
- 13
- Widerstand
- 14
- Streukapazität
- 15
- Streukapazität
- 16
- Spannungserfassungseinrichtung
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BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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In den folgenden Abschnitten werden exemplarische Ausführungsformen einer elektrischen Entladungsverarbeitungsvorrichtung und eines elektrischen Entladungsbearbeitungsverfahren gemäß vorliegender Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die im Folgenden beschrieben exemplarischen Ausführungsformen beschränkt.
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Erste Ausführungsform
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1 zeigt ein schematisches Diagramm einer elektrischen Entladungsbearbeitungsvorrichtung gemäß erster Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 ist ein funktionales Blockdiagram, in dem eine elektrische Energieversorgung (im Folgenden eine „Energieversorgung”) in der Mitte gezeigt wird. Eine elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung 1 in 1 umfasst eine Energieversorgung und eine elektrische Entladungsbearbeitungseinheit 3 und eine Steuereinheit 4.
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In der Energieversorgung und der elektrischen Entladungsbearbeitungseinheit 3 werden Schaltelemente, wie z. B. Schaltelemente SW1 bis SW4 und ein Widerstand 13, und funktionale Elemente, wie z. B. eine Spannungserfassungseinrichtung 16, in der Umgebung eines Werkstücks 11 und einer Bearbeitungselektrode 12 bereitgestellt, die derart angeordnet sind, dass sie gegenüber von einander sind.
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Genauer wird eine Vollbrückenschaltung durch Verbinden der vier Schaltelemente (d. h. SW1 bis SW4) strukturiert, sodass eine Vollbrückenverbindung ausgebildet wird. In der Vollbrückenschaltung wird ein Paar von Gleichstrom-Terminals (im Folgenden „DC-Terminals”) durch einen Terminal D1 strukturiert, mit dem ein Ende des Schaltelements SW1 und ein Ende des Schaltelements SW3 verbunden sind, und einem Terminal D2, mit dem ein Ende des Schaltelements SW2 und ein Ende des Schaltelements SW4 verbunden ist. Weiter wird ein Paar von Wechselstrom-Terminals (im Folgenden „AC-Terminals”) durch einen Terminal D3 strukturiert, mit dem die Schaltelemente SW1 und SW2 verbunden sind, und einem Terminal D4, mit dem die Schaltelemente SW3 und SW4 verbunden sind. In der derart strukturierten Vollbrückenschaltung ist ein positives Terminal einer Gleichstrom-Energieversorgung (im Folgenden die „DC-Energieversorgung”) 10 mit dem Terminal D1 der DC-Terminals verbunden, wohingegen ein negatives Terminal der DC-Energieversorgung 10 mit dem Terminal D2 der DC-Terminals verbunden ist. Ferner ist das Werkstück 11 mit dem Terminal D3 der AC-Terminals über den Widerstand 13 verbunden, wohingegen die Bearbeitungselektrode 12 mit dem Terminal D4 der AC-Terminals verbunden ist.
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In der in 1 gezeigten Konfiguration wird ein Beispiel angegeben, in dem der Widerstand 13 auf der Seite des Werkstückes 11 verbunden ist. Alternativ ist auch ein andere Anordnung akzeptabel, in der der Widerstand 13 mit der Seite der Bearbeitungselektrode 12 verbunden ist. In noch einer anderen Anordnung kann der Widerstand 13 weggelassen werden, wenn der elektrische Strom, der zwischen dem Werkstück 11 und der Bearbeitungselektrode 12 fließt, nicht so groß ist.
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Ferner befinden sich eine Streukapazitätskomponente und eine Streuwiderstandskomponente zwischen dem Werkstück 11 und der Bearbeitungselektrode 12. Die Streuwiderstandskomponente wird beispielsweise bestimmt durch die Formen und Größen des Werkstücks 11 und der Bearbeitungselektrode 12 oder durch den Abstand (d. h. den Inter-Elektroden-Abstand) zwischen dem Werkstück 12 und der Bearbeitungselektrode 12. Die Streuwiderstandskomponente wird beispielsweise bestimmt durch den Typ der Bearbeitungsflüssigkeit und das Material, aus dem das Werkstück 11 besteht. Diese Streukomponenten werden als eine Streukapazität 14 und ein Streuwiderstand 15 gezeigt, die zwischen den beiden Enden des Werkstücks 11 und der Bearbeitungselektrode verbunden sind, wie durch die gestrichelten Linien in 1 gezeigt.
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Ferner wird die Energieversorgung und die elektrische Entladungsbearbeitungseinheit 3 mit einer Spannungserfassungseinrichtung 16 bereitgestellt, die eine Spannung (im Folgenden eine „Inter-Elektroden-Spannung”) erfasst, die zwischen dem Werkstück 11 und der Bearbeitungselektrode 12 auftritt. Die durch die Spannungserfassungseinrichtung 16 erfasste Spannung wird in die Steuereinheit 4 eingegeben.
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Ferner wird eine übergeordnete Steuereinheit 5 mit einem Bearbeitungsparameter 6 und einer Operationserkennungs-Verarbeitungseinheit 7 außerhalb der elektrischen Entladungsbearbeitungsvorrichtung 1 bereitgestellt. Der Bearbeitungsparameter 6 umfasst eine Information, die Bearbeitungsoperationen und Bearbeitungsbedingungen anzeigt. Auf Grundlage der Information in dem Bearbeitungsparameter 6 erkennt die Operationserkennungs-Verarbeitungseinheit 7 eine Steuerinformation (im Folgenden „Bearbeitungsinformation”), die erforderlich ist, um den elektrischen Entladungsbearbeitungsprozess durchzuführen und übermittelt die erkannte Steuerinformation an die Steuereinheit 4. In dieser Situation umfasst die Steuerinformation z. B. eine Information mit Bezug auf die Spannungspolaritäten, wie z. B. ob ein Bearbeitungsprozess mit einer normalen Polarität durchgeführt werden soll oder ein Bearbeitungsprozess mit einer umgekehrten Polarität durchgeführt werden soll, oder beide Prozesse verwendet werden sollen, sowie eine Information, die anzeigt, was aus dem Folgenden als wichtig angesehen wird: Bearbeitungsgeschwindigkeit, Oberflächenrauhigkeit, Elektrodenabnutzung und Geradlinigkeit.
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Unter Verwendung der Bearbeitungsinformation, die von der Operationserkennungs-Verarbeitungseinheit 7 ausgegeben wird, bestimmt die Steuereinheit 4 eine Spannung (im Folgenden eine „Inter-Elektroden-Anwendungsspannung”), die zwischen dem Werkstück 11 und der Bearbeitungselektrode 12 angewendet werden soll. Ferner bestimmt die Steuereinheit 4 eine Pulsbreite (d. h. eine Pulsanwendungsperiode), eine Pulspausierungsbreite (d. h. eine Pulspausierungsperiode) und ein Verhältnis (d. h. ein Tastverhältnis) einer Pulsbreite zu einer Pulsperiode (d. h. der Summe der Pulse aus der Pulsbreite und der Pulspausierungsbreite) bezüglich eines Pulssignals, dass zum Ausführen der Schaltsteuerung der Schaltelemente SW1 bis SW4 verwendet wird. Die Schaltelemente SW1 bis SW4 werden auf Grundlage des Schaltsignals gesteuert, dass von der Steuereinheit 4 ausgegeben wird. Eine gewünschte Inter-Elektroden-Anwendungsspannung wird zwischen dem Werkstück 11 und der Bearbeitungselektrode 12 geliefert.
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Ferner führt die Steuereinheit 4 eine Steuerung aus, die als „Null-Volt-Steuerung” bezeichnet wird, unter Verwendung der erfassten Spannung, die durch die Spannungserfassungseinrichtung 16 erfasst wurde. In dieser Situation wird die Null-Volt-Steuerung zum Zweck der Hemmung eines elektrolytischen Korrosionsphänomens durchgeführt, dass auf Grund des elektrischen Stromes verursacht werden kann, der zwischen dem Werkstück 11 und der Bearbeitungselektrode 12 fließt. Die Null-Volt-Steuerung verhindert, dass die Polarität Der Bearbeitungsflüssigkeit mit einer Polarität unausgeglichen wird.
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2 zeigt eine Zeichnung zur Erklärung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen, die von der Steuereinheit 4 ausgegeben werden, und eine Inter-Elektroden-Spannungswellenform für die gleiche Zeitperiode. Genauer ist in 2(a) ein Schaltsignal gezeigt, das auf die Schaltelemente SW1 und SW4 angewendet wird; gezeigt in 2(b) ist ein Schaltsignal, dass auf die Schaltelemente SW2 und SW3 angewendet wird; gezeigt in 2(c) ist eine Inter-Elektroden-Spannungswellenform zwischen dem Werkstück 11 und der Bearbeitungselektrode 12, wobei die Wellenform durch die Schaltsignale ausgebildet wird, die in den 2(a) und 2(b) gezeigt wird. Es wird vermerkt, dass die in 2(c) gezeigte Wellenform eine Spannungswellenform ist, die erhalten wird, wenn keine elektrische Entladung zwischen dem Werkstück 11 und der Bearbeitungselektrode 12 auftritt. Eine Spannungswellenform, die erhalten wird, wenn eine elektrische Entladung auftritt, wird später beschrieben.
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Während eine elektrische Entladung zwischen dem Werkstück 11 und der Bearbeitungselektrode 12 auftritt, fließt, wenn die Schaltelemente SW1 und SW4 angeschaltet sind, ein elektrischer Strom entlang eines Weges wie folgt, positive Elektrode der DC-Energieversorgung 10 → Schaltelement aus SW1 → Widerstand 13 → Werkstück 11 → Bearbeitungselektrode 12 → Schaltelement SW4 → negative Elektrode der DC-Energieversorgung 10. Wenn im Gegensatz dazu die Schaltelemente SW2 und SW3 angeschaltet sind, fließt ein elektrischer Strom einen Weg wie folgt: positive Elektrode der DC-Energieversorgung 10 → Schaltelement SW3 → Bearbeitungselektrode 12 → Werkstück 11 → Widerstand 13 → Schaltelement SW2 → negative Elektrode der DC-Energieversorgung 10. Mit anderen Worten wird, während die Schaltelemente SW1 und SW4 angeschaltet sind, ein Bearbeitungsprozess mit einer normalen Polarität durchgeführt, wohingegen, während die Schaltelemente SW2 und SW3 angeschaltet sind, ein Bearbeitungsprozess mit einer umgekehrten Polarität durchgeführt wird.
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Als Nächstes werden die Wellenformen der Schaltsignale beschrieben. Wie in den 2(a) und 2(b) gezeigt, wird, mit Bezug auf eine Gruppe von Schaltsignalen (im Folgenden eine „Normalpolaritäts-Pulsgruppe”) die auf die Schaltelemente SW1 und SW4 angewendet werden, die Pulsbreite als τ1 ausgedrückt, wohingegen die Pulspausierungsbreite als t1 ausgedrückt wird. Ferner wird mit Bezug auf eine Gruppe von Schaltsignalen (im Folgenden eine „Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe”), die auf die Schaltelemente SW2 und SW3 angewendet wird, die Pulsbreite als τ2 ausgedrückt, wohingegen die Pulspausierungsbreite als t2 ausgedrückt wird. In dieser Situation werden Beziehungen, die in den folgenden Ausdrücken ausgedrückt sind, zwischen diesen Einstellwerten erfüllt. τ1 = τ2 (1) t1 < t2 (wenn V1 > V2 erfüllt ist) (2)
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In dieser Situation zeigt jeder der Werte V1 und V2 in dem oben gezeigten Ausdruck (2) die Größe der Inter-Elektroden-Spannung an, die erhalten wird, während die damit zusammenhängende der Pulsgruppen angewendet wird. Für jede der Pulsgruppen wird die Pulsbreite und die Pulspausierungsbreite wie in den oben gezeigten Ausdrücken (1) und (2) eingestellt. Als ein Ergebnis weist, innerhalb der gleichen Dauer, die Normalpolaritäts-Pulsgruppe eine längere Pulsanwendungsperiode auf. Die Inter-Elektroden-Spannung V1 für die Normalpolaritäts-Pulsgruppe ist höher als die Inter-Elektroden-Spannung V2 für die Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe. Somit ist die Beziehung erfüllt, die als V1 > V2 ausgedrückt ist.
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Bei einem Vergleich der Anzahl von Pulsen in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe mit der Anzahl von Pulsen in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe mit Bezug auf 2(a) und 2(b) wird beobachtet, dass die Anzahl von Pulsen in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe größer ist. Der Grund besteht darin, dass die Null-Volt-Steuerung ausgeführt wird. Zum Zweck der Konfigurierung, so dass die Normalpolaritäts-Pulsanwendungsperiode im Wesentlichen gleich der Umkehrpolaritäts-Pulsanwendungsperiode mit derselben Dauer ist, wird die Anzahl von Pulsen in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe, die eine größere Pulspausierungsbreite aufweist, derart eingerichtet, dass sie größer ist. Weitere Details der mittels Steuereinheit 4 durchgeführten Operationen, einschließlich der Null-Volt-Steuerung, werden später beschrieben.
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3 zeigt eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels einer Inter-Elektroden-Spannungswellenform, die erhalten wird, wenn elektrische Entladungen auftreten, und ein Beispiel einer Wellenform eines elektrischen Entladungsstroms, der zwischen dem Werkstück 11 und der Bearbeitungselektrode 12 fließt. Genauer wird in 3(b) die Inter-Elektroden-Spannungswellenform gezeigt, die erhalten wird, wenn elektrische Entladungen an den Punkten P und R auftreten, wie in 3(a) gezeigt, während das Schaltsignal, das in 3(a) gezeigt ist, angewendet wird. Es wird auch vermerkt, dass in 3(b), die Wellenform K1, die mit einer gestrichelten Linie gezeigt ist, eine Inter-Elektroden-Spannungswellenform ist, die in dem Fall erhalten wird, wenn keine elektrische Entladung auftritt, wohingegen die Wellenform K2, die durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist, eine Inter-Elektroden-Spannungswellenform ist, die in dem Fall erhalten wird, wenn die elektrische Entladung auftritt. Im Fall einer elektrischen Entladung, die an dem Punkt P auftritt, wie in 3(a) gezeigt, wird eine elektrische Energie zwischen dem Werkstück 11 und der Bearbeitungselektrode 12 von der DC-Energieversorgung 10 bereitgestellt, zusätzlich zu der elektrischen Energie, die in der Streukapazität 14 gespeichert ist. Die elektrische Energie wird während einer Zeitperiode zwischen dem Punkt P und dem Punkt Q bereitgestellt, bei dem das Schaltsignal abfällt. Als Ergebnis ist die Größe des elektrischen Entladungsstroms groß, wie in 3(c) gezeigt. Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, wo eine elektrische Entladung an dem Punk R auftritt, wie in 3(a) gezeigt, nur die elektrische Energie bereitgestellt, die in der Streukapazität 14 gespeichert ist, und keine elektrische Energie wird von der DC-Energieversorgung 10 bereitgestellt. Die Größe des elektrischen Entladungsstroms ist somit klein. Die elektrischen Entladungen zwischen dem Werkstück 11 und der Bearbeitungselektrode 12 treten, wie hier beschrieben, nicht nur während der Zeitperioden auf, wenn das Schaltsignal an ist. Es wird jedoch vermerkt, dass je größer der elektrische Entladungsstrom ist, desto größer ist das Ausmaß des Verarbeitungsprozesses, der durchgeführt wird. Aus diesem Grund ist angesichts einer Erhöhung der Bearbeitungseffizienz eine gewünschte Bedingung derart, dass, soweit es die Umstände erlauben, ein Bearbeitungsprozess durchgeführt wird, bei dem die elektrischen Entladungen während der Zeitperioden auftreten, wenn die elektrische Energie von der DC-Energieversorgung 10 geliefert werden können, d. h. während der Zeitperioden, wenn das Schaltsignal an ist.
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4 ist eine Tabelle, in der Merkmale des Normalpolaritäts-Bearbeitungsprozesses und des Umkehrpolaritäts-Bearbeitungsprozesses verglichen werden. In 4 bezeichnet „o” eine bessere Güte als „Δ”. Mit anderen Worten bezeichnet „Δ” eine schlechtere Güte als „o”. Aus 4 folgt, dass es wünschenswert ist, einen Normalpolaritäts-Bearbeitungsprozess durchzuführen, wenn die Bearbeitungsgeschwindigkeit, Elektrodenabnutzung oder Geradlinigkeit als wichtig in dem Bearbeitungsprozess betrachtet werden. Im Gegensatz dazu ist es wünschenswert, einen Umkehrpolaritäts-Bearbeitungsprozess durchzuführen, wenn die Oberflächenrauhigkeit als wichtig in dem Bearbeitungsprozess betrachtet wird.
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Als Nächstes wird eine Operation mit Bezug auf 5 und 6 beschrieben, die durch die Steuereinheit 4 durchgeführt wird. 5 ist ein Flussdiagramm der Operation, die durch die Steuereinheit 4 durchgeführt wird. 6 ist ein Flussdiagramm des Null-Volt-Steuerprozesses in dem Flussdiagramm, das in 5 gezeigt ist. Die Operationen, die in 5 und 6 gezeigt werden, werden unter der Steuerung der Steuereinheit 4 durchgeführt.
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Nach 5 bestimmt die Steuereinheit 4 eine Spitzenspannung (V1) für einen Normalpolaritäts-Bearbeitungsprozess und einer Spitzenspannung (V2) für einen Umkehrpolaritäts-Bearbeitungsprozess auf Grundlage der Bearbeitungsinformation, die von Operationserkennungs-Verarbeitungseinheit 7 ausgegeben wird, als eine Information, die erforderlich, um eine elektrischen Bearbeitungsprozess durchzuführen (Schritt S11). Anschließend stellt die Steuereinheit 4 die Pulsbreite derart ein, dass die Pulsbreite in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe gleich der Pulsbreite in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe ist. Die Steuereinheit 4 bestimmt auch die Pulspausierungsbreite (t1) in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe und die Pulspausierungsbreite (t2) in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe (Schritt S12). In dem Fall, dass die Bedingung V1 > V2 erfüllt ist, wie in 2(c) gezeigt, bestimmt die Steuereinheit 4 die Pulsbreiten τ1 und τ2 und die Pulspausierungsbreiten t1 und t2 gemäß Bedingungen, die in den oben gezeigten Ausdrücken (1) und (2) angezeigt sind. Im Gegensatz dazu bestimmt in dem Fall, bei dem der Bearbeitungsprozess unter der Bedingung V1 < V2 durchgeführt wird, die Steuereinheit 4 die Pulsbreiten τ1 und τ2 und die Pulspausierungsbreiten t1 und t2 gemäß den Bedingungen, die in den Ausdrücken (3) und (4) angezeigt sind, die im Folgenden gezeigt werden. τ1 = τ2 (3) t1 > t2 (4)
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Zurückkehrend zur Beschreibung des Flussdiagramms in 5, bestimmt die Steuereinheit 4 die Anzahl der Pulse in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe und die Anzahl der Pulse in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe auf Grundlage der Ausdrücke (1) und (2), die oben gezeigt sind, oder der Ausdrücke (3) und (4), die oben gezeigt sind (Schritt S13). Die Anzahl der Pulse, die so bestimmt sind, werden als „grundlegende Pulszahlen” bezeichnet, die verwendet werden zum Durchführen der groben Null-Volt-Steuerung. Außer, dass die Null-Volt-Steuerung zum Schritt S15 (später beschrieben) durchgeführt werden muss, wird die grundlegende Pulszahl für jede der Pulsgruppen nicht verändert. Die zwei Polaritätspulsgruppen (d. h. die Normalpolaritäts-Pulsgruppe und die Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe) die in den Schritten S11 bis S13 bestimmt wurden, werden zwischen dem Werkstück 11 und der Bearbeitungselektrode 12 angewendet, sodass ein gewünschter elektrischer Entladungsbearbeitungsprozess durchgeführt wird (Schritt S14). Nachdem der Null-Volt-Steuerprozess im Schritt S15 durchgeführt wurde, werden die Prozesse der Schritte S14 und S15 wiederholt durchgeführt. In dem Verarbeitungsflussdiagramm, das in 5 gezeigt ist, werden die Bedingungen, in Bezug auf die Normal- und Umkehrpolaritäts-Pulsgruppen nicht verändert, während ein elektrischer Entladungsbearbeitungsprozess durchgeführt wird; es ist jedoch eine andere Ausführung akzeptabel, in der die Steuerung derart ausgeführt wird, dass die Einstellungen der Normal- und Umkehrpolaritäts-Pulsgruppen verändert werden, z. B. wenn ein Unterbrechungsprozess vorliegt oder wenn ein Prozess durchgeführt wurde, um die Bearbeitungsbedingungen zu ändern.
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Ferner überwacht, wie in 6 gezeigt, die Spannungserfassungseinrichtung 16 die Inter-Elektroden-Spannung (V0) (Schritt S101). Auf Grundlage der Werte der Inter-Elektroden-Spannung (V0), die sequentiell von der Spannungserfassungseinrichtung 16 übertragen werden, berechnet die Steuereinheit 4 einen zeitintegrierten Wert (VT1) mit Bezug auf die angewendete Spannung für die Normalpolaritäts-Pulse und einen zeitintegrierten Wert (VT2) mit Bezug auf die angewendet Spannung für die Umkehrpolaritäts-Pulse (Schritt S102). Die Steuereinheit 4 korrigiert die Anzahl der Pulse in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe oder die Anzahl der Pulse in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe, sodass VT1 im Wesentlichen gleich VT2 (Schritt S103). Mit Bezug auf eine der Normal- und der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppen, führt die Steuereinheit 4 insbesondere einen Prozess durch zum Addieren einer vorgegebenen Anzahl von Pulsen zu der grundlegenden Pulsanzahl oder einen Prozess zum Löschen einer vorgegeben Anzahl von Pulsen von der grundlegenden Pulsanzahl. Bei der Durchführung des Prozesses zum Korrigieren der Anzahl von Pulsen macht es nichts aus, ob die Steuereinheit 4 die Anzahl von Pulsen in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe steuert oder die Anzahl von Pulsen in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe. Wenn es z. B. in einem Fall notwendig ist, die Anzahl von Pulsen in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe zu erhöhen, ist es akzeptabel, dass die Steuereinheit 4 einen Prozess durchführt zur Verringerung der Anzahl von Pulsen in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe anstelle. Im Gegensatz dazu ist es in dem Fall, bei dem es notwendig ist, die Anzahl von Pulsen in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe zu Verringern, akzeptabel für die Steuereinheit 4, einen Prozess durchzuführen zum Erhöhen der Anzahl von Pulsen in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe anstelle.
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Da Phänomene, wie z. B. eine elektrolytische Korrosion, nicht rasch auftreten, ist es akzeptabel, Zyklen des Null-Volt-Steuerprozesses mit einer relativ geringen Steuergeschwindigkeit durchzuführen. Aus diesem Grund ist es im Schritt S103 in 6, bei dem VT1 mit VT2 verglichen wird, akzeptabel, den Vergleichsprozess durchzuführen während ein Stellenwert auf einen großen Wert gesetzt wird, der in der Beurteilung verwendet wird.
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In einem Fall, bei dem ein Erfassungssystem, das zur Durchführung der Null-Volt-Steuerung verwendet wird, parallel mit der Inter-Elektroden-Verbindung bereitgestellt wird, besteht eine Möglichkeit, dass der Grad der Oberflächenrauhigkeit auf Grund einer Erhöhung der Streukapazität sich verschlechtert. Ein wesentliches Merkmal der Null-Volt-Steuerung besteht darin, dass die gemittelte Inter-Elektroden-Spannung 0 Volt ist. Zumindest wenn keine elektrische Entladung zwischen den Elektroden auftritt, ist es somit natürlich möglich, die Anzahl der Ausgabepulse mittels Durchführung des Prozesses im Schritt S13 festzulegen. In dem Fall, dass die Frequenz, mit der die elektrischen Entladungen auftreten, gleich ist zwischen der normalen Polarität und der umgekehrten Polarität, kann erreicht werden, dass die gemittelte Inter-Elektroden-Spannung um 0 Volt liegt, wenn die Steuereinheit 4 die festgelegten Ausgaben wie oben beschrieben erreicht, ohne dass die Null-Volt-Steuerung durchgeführt werden muss (d. h. ohne dass eine Steuerung unter Verwendung der Spannungserfassungseinrichtung 16 ausgeführt werden muss).
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Wenn, wie oben beschrieben, die elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung gemäß erster Ausführungsform verwendet wird, ist es möglich eine Funktion zu realisieren, mit der die Spannung, die zwischen der Bearbeitungselektrode und dem Werkstück angelegt wird, willkürlich innerhalb des Bereiches der Energieversorgungsspannung variiert, ohne eine Vielzahl von elektrischen Energieversorgungen zu verwenden und ohne eine Vielzahl von Widerständen zu verwenden, die mit dem Schaltelementen verbunden sind und gegenseitig unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen. Als ein Resultat ist es möglich, dass verhindert wird, dass die Struktur der Vorrichtung kompliziert wird und dass die Anzahl der verwendeten Komponenten groß wird.
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Wenn ferner die elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung gemäß erster Ausführungsform verwendet wird, ist es möglich, die optimal angewendeten Spannungen für beide Polaritäten zu bestimmen, mittels Konfigurierung der Pulsbreite in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe, sodass diese gleich der Pulsbreiten in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe ist, und darüber hinaus durch Konfigurierung der Pulspausierungsbreite in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe, sodass diese einen unterschiedlichen Wert von der Pulspausenbreite in der Umkehrpolarisierungs-Pulsgruppe aufweist. Als Ergebnis ist es möglich einen exzellenten Arbeitsprozess durchzuführen, der für jedes Werkstück geeignet ist.
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ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
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7 zeigt eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen (die sich von denen in 2 unterscheiden) und eines Beispiels einer Inter-Elektroden-Spannungswellenform für die gleiche Zeitperiode gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In den Schaltsignal-Wellenformen gemäß erster Ausführungsform, die in 2 gezeigt sind, ist die Pulsbreite in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe derart konfiguriert, dass sie gleich der Pulsbreite in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe ist, wohingegen die Pulspausierungsbreite in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe derart konfiguriert ist, dass sie einen unterschiedlichen Wert aufweist von der Pulspausierungsbreite in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe. Im Gegensatz dazu ist in den Schaltsignal-Wellenformen gemäß zweite Ausführungsform die Pulspausierungsbreite in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe derart konfiguriert, dass sie gleich der Pulspausierungsbreite in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe ist, wohingegen die Pulsbreite in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe derart konfiguriert ist, dass sie einen unterschiedlichen Wert von der Pulsbreite in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe aufweist. Mit anderen Worten sind in den Schaltsignal-Wellenformen gemäß zweiter Ausführungsform die Pulspausierungsbreiten konstant, während die Pulsbreiten sich gegenseitig unterscheiden. Es wird vermerkt, dass die Pulsbreiten und die Pulspausierungsbreiten auf Grundlage der angewandten Spannungen bestimmt werden und dass darüber hinaus die Null-Volt-Steuerung durchgeführt wird gemäß den Verarbeitungsflussdiagrammen, die in 5 und 6 gezeigt sind.
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Als nächstes werden die Schaltsignal-Wellenformen gemäß zweiter Ausführungsform beschrieben. Wie in dem Beispiel, welches in der Beschreibung der ersten Ausführungsform erläutert wurde, wird in 7(a) und 7(b) die Pulsbreite in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe als τ1 ausgedrückt, während die Pulspausierungsbreite in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe als t1 ausgedrückt wird, wohingegen die Pulsbreite in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe als τ2 ausgedrückt wird, wohingegen die Pulspausierungsbreite in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe als t2 ausgedrückt wird. In dieser Situation werden Beziehungen, die in den folgenden Ausdrücken ausgedrückt sind, zwischen diesen Einstellungswerten erfüllt. τ1 > τ2 (5) t1 = t2 (6)
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Wie in dem Beispiel, welches in der Beschreibung der ersten Ausführungsform erläutert wurde, zeigt jeder der Werte V1 und V2 im Ausdruck (5), der oben gezeigt ist, die Größe der Inter-Elektroden-Spannung an, die erhalten wird, während die damit zusammenhängende Pulsgruppe angewendet wird. Für jede der Pulsgruppen werden die Pulsbreite und die Pulspausierungsbreite wie in den obigen Ausdrücken (5) und (6) gezeigt eingestellt. Als ein Ergebnis wird beim Vergleich der Inter-Elektroden-Spannung V1, die mit der Zeitperiode zusammenhängt, in der die Normalpolaritäts-Pulsgruppe angewendet wird, mit der Inter-Elektroden-Spannung V2, die mit der Zeitperiode zusammenhängt, wenn die Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe angewendet wird, beobachtet, dass die Inter-Elektroden-Spannung für die Normalpolaritäts-Pulsgruppe höher ist. Dies ist der Fall, da die Normalpolaritäts-Pulsgruppe eine längere Pulsanwendungsperiode mit Bezug auf die gegenseitig gleiche Dauer aufweist. Somit wird die Beziehung V1 > V2 erfüllt.
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In dem Fall, dass ein Bearbeitungsprozess unter der Bedingung V1 < V2 durchgeführt, können die Pulsbreiten τ1 und τ2 sowie die Pulspausierungsbreiten t1 und t2 gemäß der Bedingungen bestimmt werden, die in den Ausdrücken (7) und (8), die im Folgenden gezeigt sind, angegeben werden. τ1 < τ2 (7) t1 = t2 (8)
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Wie in dem Beispiel, dass in der Beschreibung der ersten Ausführungsform erläutert wurde, wird beim Vergleich der Anzahl von Pulsen in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe mit der Anzahl von Pulsen in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe beobachtet, dass die Anzahl von Pulsen in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe größer ist. Der Grund dafür ist der gleiche Grund wie der, der in der Beschreibung der ersten Ausführungsform erläutert wurde. Mit anderen Worten wird für den Zweck der Konfigurierung der Pulsanwendungsperioden für die Normal- und die Umkehrpolaritäts-Pulsgruppen, sodass diese mit Bezug auf die gegenseitig gleiche Dauer im Wesentlichen gleich sind, die Anzahl der Pulse in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe, welche die kleinere Pulsbreite aufweist, derart eingestellt, dass sie größer ist.
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Bezüglich der in den Ausdrücken (5) und (7) gezeigten Bedingungen, die zur Bestimmung der Pulspausierungsbreiten t1 und t2 in den Schaltsignal-Wellenformen verwendet werden, müssen die in diesen Ausdrücken gezeigten Beziehungen nicht notwendiger Weise exakt erfüllt werden.
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Der Grund ist, dass selbst dann, wenn die Pulspausierungsbreite t1 und die Pulspausierungsbreite t2 nicht exakt gleich zueinander sind, es möglich wäre, die totale Zeitperiode zu steuern, in der das Schaltsignal angeschaltet ist, und die angewendete Spannung zu steuern, mittels Durchführung der Null-Volt-Steuerung in einer darauffolgenden Stufe.
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Wie oben beschrieben ist es möglich, wenn die elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung gemäß zweiter Ausführungsform verwendet wird, die optimal angewendeten Spannungen für beide Polaritäten zu bestimmen, mittels Konfigurierung der Pulspausierungsbreiten in den Normal- und den Umkehrpolaritäts-Pulsgruppen, sodass diese gleich sind, und mittels Konfigurierung der Pulsbreiten in den Normal- und den Umkehrpolaritäts-Pulsgruppen, sodass diese unterschiedlich sind. Als ein Ergebnis ist es möglich, einen exzellenten Bearbeitungsprozess durchzuführen, der für jedes Werkstück geeignet ist.
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Wenn die Pulspausenbreite mittels Schaltsignal-Wellenformen gemäß erster Ausführungsform verlängert wird, besteht eine Möglichkeit, dass die elektrische Entladungsfrequenz eine niedrigere Frequenz aufweisen kann. In den Schaltsignal-Wellenformen gemäß der zweiten Ausführungsformen ist es im Gegensatz dazu möglich, da die Pulspausenbreiten konstant sind, besser zu verhindern, dass die elektrische Entladungsfrequenz eine niedrigere Frequenz aufweist, als in dem Beispiel gemäß erster Ausführungsform. Somit kann ein vorteilhafter Effekt erzielt werden, der verhindert, dass die Bearbeitungseffizienz nachlässt.
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DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
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8 zeigt eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen (die sich von den in 2 und 7 gezeigten unterscheiden) und eines Beispiels einer Inter-Elektroden-Spannungswellenform für die gleiche Zeitperiode gemäß dritter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In den Schaltsignal-Wellenformen gemäß erster und zweiter Ausführungsform, die in 2 und 7 gezeigt sind, ist das Tastverhältnis (das Verhältnis der Pulsbreite zur Pulsperiode) der Normalpolaritäts-Pulsgruppe derart konfiguriert, dass es einen unterschiedlichen Wert von dem Tastverhältnis der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe aufweist. Im Gegensatz dazu ist in den Schaltsignal-Wellenformen gemäß dritter Ausführungsform das Tastverhältnis der Normalpolaritäts-Pulsgruppe derart konfiguriert, dass es gleich dem Tastverhältnis der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe ist. Es wird vermerkt, dass auf Grundlage der angewendeten Spannung die Pulsbreiten und die Pulspausierungsbreiten bestimmt werden und dass darüber hinaus die Null-Volt-Steuerung gemäß den Verarbeitungsflussdiagrammen, die in 5 und 6 gezeigt sind, durchgeführt wird.
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Als Nächstes werden die Schaltsignal-Wellenformen gemäß dritter Ausführungsform beschrieben. In den Beispielen, die in der Beschreibung der ersten und zweiten Ausführungsform in 8(a) und 8(b) erläutert wurden, wird die Pulsbreite in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe als τ1 ausgedrückt, während die Pulspausierungsbreite in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe als t1 ausgedrückt wird, wohingegen die Pulsbreite in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe als τ2 ausgedrückt wird, während die Pulspausierungsbreite in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe als t2 ausgedrückt wird. In dieser Situation werden Beziehungen, die in den in folgenden Ausdrücken ausgedrückt sind, zwischen diesen Einstellungswerten erfüllt. τ1/(τ1 + t1) = τ2/(τ2 + t2) (9) Στ1 = Στ2 (10)
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In dem in 8 gezeigten Beispiel sind in dem Fall gleicher Tastverhältnisse die elektrische Ladung, die in der Streukapazität 14 gespeichert ist, konstant. In diesem Fall ist die Inter-Elektroden-Spannung, die erhalten wird, während die Normalpolaritäts-Pulsgruppe angewendet wird, gleich der Inter-Elektroden-Spannung, die erhalten wird, während die Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe angewendet wird. Mit anderen Worten ist die Größe des elektrischen Stroms, der von der Streukapazität 14 einfließt im Wesentlichen gleich für beide Pulsgruppen. Da jedoch die elektrische Entladungsaufrechterhaltungsperiode von der Pulsbreite abhängt, ist das Ausmaß des elektrischen Stroms, der von der DC-Energieversorgung 10 einfließt unterschiedlich, wenn die Pulsbreite sich unterscheidet. Selbst dann, wenn die Inter-Elektroden-Spannung, die erhalten wird, während die Normal- und die Umkehrpolaritäts-Pulsgruppen angewendet werden, gleich zueinander sind, ist es aus diesem Grund möglich, die Art zu variieren, mit der der Bearbeitungsprozess durchgeführt wird, und zwar durch eine Konfigurierung der Pulsbreiten, sodass sich diese voneinander unterscheiden.
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In dem in 8 gezeigten Beispiel ist unter Annahme, dass die Zeitperiode, in der die Normalpolaritäts-Pulsgruppe angewendet wird, als T1 ausgedrückt wird und die Zeitperiode, in der die Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe angewendet wird, als T2 ausgedrückt wird, die totale Zeitperiode, in der die Pulse angewendet werden können, für die Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe kürzer, da die Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe eine kleinere Pulspausierungsbreite aufweist. Als ein Ergebnis besteht eine Beziehung T1 > T2. Diese Schaltsignal-Wellenformen sind z. B. in einer Situation geeignet, in der der Nutzer wünscht, eine längere elektrische Entladungsperiode für eine Normalpolaritäts-Bearbeitungsprozess zu haben, oder wenn es der Nutzer wünscht, den elektrischen Entladungsstrom während eines Normalpolaritäts-Bearbeitungsprozesses zu erhöhen und den elektrischen Entladungsstrom während eines Umkehrpolaritäts-Bearbeitungsprozesses zu verringern. Unter Verwendung dieser Schaltsignal-Wellenformen ist es möglich, einen effizienten und effektiven elektrischen Entladungsbearbeitungsprozess durchzuführen.
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Wie oben beschrieben ist bei Verwendung der elektrischen Entladungsbearbeitungsvorrichtung gemäß dritter Ausführungsform das Tastverhältnis der Normal- und der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppen derart konfiguriert, dass sie gleich sind. Somit wird ein vorteilhafter Effekt erzielt, wodurch es möglich ist, einen effizienten und effektiven elektrischen Entladungsbearbeitungsprozess durchzuführen.
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VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
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9 zeigt eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen (die sich von denen in 2, 7 und 8 gezeigten unterscheiden) und ein Beispiel einer Inter-Elektroden-Spannungswellenform für die gleiche Zeitperiode gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schaltsignale gemäß vierter Ausführungsform unterscheiden sich von den Schaltsignal-Wellenformen gemäß dritter Ausführungsform derart, dass die Pulsbreite des ersten Pulses in jeder der Normal- und der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppen derart konfiguriert ist, dass sie länger ist (d. h. größer) als die Pulsbreite von jeder der zweiten und folgenden Pulse. Der Rest der Konfiguration ist gleich der Konfiguration gemäß dritter Ausführungsform. Es wird auch vermerkt, dass auf Grundlage der angewendeten Spannung die Pulsbreiten und die Pulspausierungsbreiten bestimmt werden, und dass die Null-Volt-Steuerung durchgeführt wird gemäß den Verarbeitungsflussdiagrammen, die in 5 und 6 gezeigt sind.
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Als Nächstes werden die Schaltsignal-Wellenformen gemäß vierter Ausführungsform beschrieben. In den 9(a) und 9(b) werden die Pulsbreite des ersten Pulses als τ1' bezeichnet, während die Pulsbreite jeder der zweiten und folgenden Pulse in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe als τ1 ausgedrückt wird, wohingegen die Pulsbreite des ersten Pulses in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe als τ2' ausgedrückt wird, während die Pulsbreite von jedem der zweiten und folgenden Pulse als τ2 ausgedrückt wird. In dieser Situation werden Beziehungen, die in den folgenden Ausdrücken ausgedrückt sind, zwischen diesen Einstellungswerten erfüllt. τ1' > τ1 (11) τ2' > τ2 (12)
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Wie in 9 gezeigt ist, ist in dem Fall, bei dem die Pulsbreite des ersten Pulses in jeder der Pulsgruppen derart konfiguriert ist, dass sie länger ist, möglich, dass der ansteigende Teil der Inter-Elektroden-Spannung länger wird. Es ist somit möglich, den Spannungswert schneller zu veranlassen, in dem ersten Abfall, der in der Inter-Elektroden-Spannungswellenform K2 in 3 auftritt, näher an dem Spitzenwert in der Inter-Elektroden-Spannungswellenform K1 zu liegen, was mit einer Situation zusammenhängt, in der keine elektrische Entladung auftritt. Mit dieser Anordnung ist es möglich, einen früheren Zeitpunkt zu erzielen, bei dem die elektrische Entladung gestartet wird, als der Zeitpunkt, der verwendet wird, wenn die Schaltsignal-Wellenformen gemäß dritter Ausführungsform verwendet werden. Als Ergebnis ist es möglich, eine gültige Bearbeitungsperiode für jede der Pulsgruppen sicherzustellen. Wenn, wie oben beschrieben, die elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung gemäß vierter Ausführungsform verwendet wird, ist die Pulsbreite des ersten Pulses in jeder der Pulsgruppen derart konfiguriert, dass sie größer ist als die Pulsbreite von jedem der zweiten und folgenden Pulse. Somit wird ein vorteilhafter Effekt erzielt, mit dem es möglich ist, eine gültige Bearbeitungsperiode effektiv sicherzustellen und die Bearbeitungseffizienz zu erhöhen.
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FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
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10 zeigt eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen, (die sich von denen in 2, 7 bis 9 gezeigten unterscheidet) und einer Inter-Elektroden-Spannungswellenform für die gleiche Zeitperiode gemäß fünfter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schaltsignale gemäß fünfter Ausführungsform unterscheiden sich von den Schaltsignal-Wellenformen gemäß dritter Ausführungsform darin, dass die Pulspausierungsbreite zwischen dem ersten Puls und dem zweiten Puls in sowohl der Normal- als auch der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe derart konfiguriert ist, dass sie länger (d. h. größer) ist, als jede der Pulspausierungsbreiten für die anderen Pulse. Der Rest der Konfiguration ist gleich der Konfiguration gemäß dritter Ausführungsform. Es wird auch vermerkt, dass die Pulsbreiten und die Pulspausierungsbreiten auf Grundlage der angelegten Spannung bestimmt werden, und dass außerdem die Null-Volt-Steuerung durchgeführt wird, gemäß Verarbeitungsflussdiagrammen, die in 5 und 6 gezeigt sind.
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Als nächstes werden die Schaltsignal-Wellenformen gemäß fünfter Ausführungsform beschrieben. In 10(a) und 10(b) wird die Pulspausierungsbreite zwischen dem ersten Puls und dem zweiten Puls in der Normalpolaritäts-Pulsgruppe als t' ausgedrückt, während jede der Pulspausierungsbreiten für die im zweiten und folgenden Pulse als t1 ausgedrückt wird, wohingegen die Pulspausenbreite zwischen dem ersten Puls und dem zweiten Puls in der Umkehrpolaritäts-Pulsgruppe als t2' ausgedrückt wird, während jede der Pulspausierungsbreiten für den zweiten und die folgenden Pulse als t2 ausgedrückt wird. In dieser Situation werden Beziehungen, die in den folgenden Ausdrücken ausgedrückt sind, zwischen diesen Einstellungswerten erfüllt. t1' < t1 (13) t2' < t2 (14)
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Es ist, wie in 10 gezeigt, in dem Fall, bei dem die Pulspausierungsbreite zwischen dem ersten Puls und dem zweiten Puls derart konfiguriert ist, da sie länger ist, möglich, den Anteil zu verkürzen, in dem die Inter-Elektroden-Spannung nach einem Anstieg abfällt. Es ist somit möglich die Zeitperiode zu verkürzen, die mit dem Anteil zusammenhängt, in dem die Inter-Elektroden-Spannungswellenform K2 zwischen dem ersten Puls und dem zweiten Puls abfällt, z. B. in der Inter-Elektroden-Spannungswellenform K2, die in 3 gezeigt ist. Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Inter-Elektroden-Spannung zu veranlassen, schneller anzusteigen, als wenn die Schaltsignal-Wellenformen gemäß dritter Ausführungsformen angewendet werden. Als ein Ergebnis ist es, wie in der vierten Ausführungsform, möglich, eine gültige Bearbeitungsperiode für jede der Pulsgruppen sicherzustellen. Damit ist es möglich, die Bearbeitungseffizienz zu erhöhen.
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Wenn die elektrischen Entladungsbearbeitungsvorrichtung gemäß fünfter Ausführungsform verwendet wird, sind, wie oben beschrieben, die Pulspausierungsbreite zwischen dem ersten Puls und dem zweiten Puls in jedem der Pulsgruppen derart konfiguriert, dass sie länger sind als jede der Pulspausierungsbreiten für die anderen Pulse. Somit wird ein vorteilhafter Effekt erzielt, mit dem es möglich ist, eine gültige Bearbeitungsperiode effektiv sicherzustellen und die Bearbeitungseffizienz zu erhöhen.
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SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM
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11 zeigt eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen, die geeignet sind zur Durchführung eines Bearbeitungsprozesses an einem Werkstück mit gegenseitiger unterschiedlichen Dicken. Genauer wird in 11(a) eine Schaltsignal-Wellenform gezeigt, die verwendet wird, wenn ein Bearbeitungsprozess an einem Abschnitt „A” in einem Werkstück durchgeführt wird; in 11(b) ist eine Schaltsignal-Wellenform, die verwendet wird, wenn ein Bearbeitungsprozess an einem Abschnitt „B” in dem Werkstück durchgeführt wird; und in 11(c) ist eine Schaltsignal-Wellenform gezeigt, die verwendet wird, wenn ein Bearbeitungsprozess an einem Abschnitt „C” in dem Werkstück durchgeführt wird. In dem in 11 gezeigten Beispiel ist die Inter-Elektroden-Spannungswellenform variabel mittels Konfigurierung der Pulsbreiten in den Pulsgruppen derart, dass sie konstant sind und die Pulspausierungsbreiten unterschiedlich sind. Mit anderen Worten werden die Pulspausierungsbreiten derart eingestellt, dass bei größerer Dicke des Werkstücks die Pulspausierungsbreite kürzer ist; und umgekehrt bei geringerer Dicke des Werkstücks die Pulspausierungsbreite länger ist.
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12 zeigt eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen, die sich von denen in 11 gezeigten unterscheiden. Wie in dem in 11 gezeigten Beispiel ist in (a) eine Schaltsignal-Wellenform gezeigt, die verwendet wird, wenn ein Bearbeitungsprozess an dem Abschnitt „A” in dem Werkstück durchgeführt wird; in (b) ist eine Schaltsignal-Wellenform gezeigt, die verwendet wird, wenn ein Bearbeitungsprozess an dem Abschnitt „B” in dem Werkstück durchgeführt wird; und in (c) ist eine Schaltsignal-Wellenform, die verwendet wird, wenn ein Bearbeitungsprozess im Abschnitt „C” in dem Werkstück durchgeführt wird.
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In dem in 12 gezeigten Beispiel ist die Inter-Elektroden-Spannungswellenform variabel mittels Konfigurierung der Pulspausierungsbreiten in den Pulsgruppen derart, dass sie konstant sind und die Pulsbreiten unterschiedlich sind. Mit anderen Worten werden die Pulsbreiten derart eingestellt, dass bei größerer Dicke des Werkstücks die Pulsbreite länger ist. Umgekehrt ist bei geringerer Dicke des Werkstücks die Pulsbreite kürzer.
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In dem in 11 gezeigten Schaltsignal-Wellenformen sind, wie oben beschrieben, die Pulsbreiten in den Pulsgruppen konstant ausgelegt, während die Pulspausierungsbreiten unterschiedlich ausgelegt sind. Im Gegensatz dazu sind in den Schaltsignal-Wellenformen, wie in 12 gezeigt sind, die Pulspausierungsbreiten in den Pulsgruppen konstant ausgelegt, während die Pulsbreiten unterschiedlich ausgelegt sind. Es wird vermerkt, dass die Tastverhältnisse der Pulsgruppen ausgelegt sind, dass sie sich entsprechend der Dicke für den Bearbeitungsprozess unterscheiden. Entsprechend werden die Tastverhältnisse derart eingestellt, dass bei größerer Dicke des Werkstücks das Tastverhältnis größer ist. Umgekehrt ist bei geringerer Dicke des Werkstücks das Tastverhältnis kleiner. In dieser Situation macht es nichts aus, ob die Pulsbreiten und/oder die Pulspausierungsbreiten sich gegenseitig unterscheiden.
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13 zeigt eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels von Schaltsignal-Wellenformen, die sich von denen in 11 und 12 gezeigten unterscheiden. In (a) wird eine Schaltsignal-Wellenform gezeigt, die verwendet wird, wenn ein Bearbeitungsprozess an dem Abschnitt „A” in dem Werkstück durchgeführt wird; in (b) ist eine Schaltsignal-Wellenform gezeigt, die verwendet wird, wenn ein Bearbeitungsprozess an dem Abschnitt „B” in dem Werkstück durchgeführt wird; und in (c) ist eine Schaltsignal-Wellenform gezeigt, die verwendet wird, wenn ein Bearbeitungsprozess an dem Abschnitt „C” in dem Werkstück durchgeführt wird.
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Bei den oben, in 11 gezeigten Beispiel, beschriebene Schaltsignal-Wellenformen, werden Schaltsignal-Wellenformen angezeigt, die verwendet werden, wenn z. B. die Verarbeitungsgeschwindigkeit und Gradlinigkeit als wichtiger angesehen werden als die Oberflächenrauhigkeit. Im Gegensatz dazu sind in den Beispiel, dass in 12 gezeigt ist, Schaltsignal-Wellenformen angezeigt, die verwendet werden, wenn die Verarbeitungsgeschwindigkeit und Gradlinigkeit als wichtiger als die Oberflächenrauhigkeit betrachtet werden, und darüber hinaus die Bearbeitungsgeschwindigkeit und Gradlinigkeit beide auf einem befriedigtem Niveau sind. Darüber hinaus sind in dem Beispiel, das in 13 gezeigt ist, Schaltsignal-Wellenformen angezeigt, die verwendet werden, wenn eine Elektrodenabnutzung als wichtig angesehen wird, und darüber hinaus die Elektrodenabnutzung und Geradlinigkeit beide auf einem befriedigendem Niveau sind.
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In Anbetracht der Tatsache, dass die Geradlinigkeit eine wichtigere Frage in einem Bereich mit einer großen Dicke ist, kann angenommen werden, dass für einen Bereich mit einer geringen Dicke es akzeptabel ist, eine Wellenform auszuwählen, mit der der Grad der Oberflächenrauhigkeit nicht verschlechtert werden sollte, wohingegen der Grad der Geradlinigkeit verschlechtert sein kann. Wenn in einem anderen Beispiel ein Werkstück eine große Dicke aufweist, hat die Bearbeitungsgeschwindigkeit, aufgrund eines großen Bearbeitungsvolumens, eine größere Tendenz geringer zu werden, als wenn ein Werkstück eine geringere Dicke aufweist. In dem Fall, bei dem der Nutzer es wünscht, mit vergleichbaren Bearbeitungsgeschwindigkeiten zu arbeiten, unabhängig von der Dicke des Werkstücks, ist es somit eine gute Idee, eine solche Wellenform auszuwählen, die eine geringere Inter-Elektroden-Spannung für eine geringere Dicke und eine höhere Inter-Elektroden-Spannung für eine größere Dicke aufweist. Kombinationen von Wellenformen, die einen optimalen Bearbeitungsprozess erreichen, variieren sehr stark in Abhängigkeit von beispielsweise der Umgebung, in der der Bearbeitungsprozess durchgeführt wird, den Bearbeitungsbedingungen, dem angestrebten Präzisionsniveau und der angestrebten Bearbeitungsgeschwindigkeit. Somit können die zu verwendeten Wellenformen willkürlich ausgewählt werden.
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Wenn die elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung gemäß sechster Ausführungspunkt verwendet wird, werden, wie oben beschrieben, die Normal- und die Umkehrpolaritäts-Bearbeitungspulsgruppen ausgebildet durch ein Kombinieren der verschiedenen Schaltsignal-Wellenformen, die in der ersten bis fünften Ausführungsform beschrieben sind. Selbst in dem Fall, wenn es notwendig ist, Bearbeitungsprozesse an Werkstücken mit gegenseitig unterschiedlichen Dicken kontinuierlich durchzurühren, ist es somit möglich, flexible und effiziente Bearbeitungsprozesse durchzuführen, während die Bearbeitungsgeschwindigkeit, Oberflächenrauhigkeit, Geradlinigkeit, Elektrodenabnutzung und der gleichen berücksichtigt werden.
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Die in 11 bis 13 gezeigten Schaltsignal-Wellenformen sind Beispiele. Es ist natürlich akzeptabel, jede andere Schaltsignal-Wellenform zu verwenden, die auf Grundlage der verschiedenen Betrachtungsweisen erzeugt werden.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Wie oben beschrieben sind die elektrische Entladungsbearbeitungsvorrichtung und das elektrische Entladungsbearbeitungsverfahren gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung als eine Erfindung nützlich, mit der verhindert werden kann, dass die Struktur der Vorrichtung kompliziert wird, um mit der verhindert werden kann, dass die Anzahl von verwendeten Komponenten und die Anzahl der verwendeten Arten von Komponenten anwächst.
