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Anordnung zur elektroerosiven Bearbeitung von Metallkörpern Es ist
bekannt, Metallkörper nach dem sogenannten elektroerosiven Verfahren zu bearbeiten.
Hierbei wird das zu bearbeitende Werkstück als die eine Elektrode eines Funkenstreckensystems
benutzt, über welche mit einer bestimmten Frequenz die Entladung eines Kondensators
in Richtung auf das Werkstück geschickt wird. Durch diese Entladungen in Richtung
von der Arbeitselektrode zu dem zu bearbeitenden Werkstück findet dann ein Herausschlagen
von Teilchen aus dem zu bearbeitenden Werkstück im Rhythmus der Frequenz der Entladungen
des Kondensators statt. Im allgemeinen hat man sich für die Durchführung dieser
Bearbeitung elektrischer Schaltungen bedient, bei denen in Verbindung mit einem
Kippkreis oder einem Schwingungskreis, welcher den Rhythmus der Aufladung bzw. der
Entladung des Kondensators bestimmt, in Reihe mit den Schaltungsgliedern dieser
Kreise ein Einweggleichrichter benutzt wird, so daß jeweils von einer die Einrichtung-speisenden
Wechselspannung nur die Halbwellen einer Polarität, also jede zweite Halbwelle für
die Bearbeitung des Werkstückes ausgenutzt wird. Es sind jedoch bereits Anordnungen
bekannt, die beide Halbwellen einer Wechselstromquelle für die Speisung der Anordnung
ausnutzen. Es ist auch bekannt, bei solchen Anordnungen dafür zu sorgen, daß Lichtbogenentladungen
an der Bearbeitungsstelle nicht auftreten können durch die örtliche Erhitzungen
bedingt werden, welche die Genauigkeit der Bearbeitung beeinträchtigen und die Abnutzung
der Werkzeugelektrode vergrößern. Bei einer bekannten Anordnung dieser Art soll
dies dadurch erfolgen, daß die Entladungsspannung zwischen der das Werkzeug bildenden
Elektrode und dem Werkstück gegenüber der gleichgerichteten und pulsierenden Speisespannung
außer Phase ist, und zwar derart, daß die Maximalwerte der Entladungsspannung mit
den Minimalwerten der Speisespannung zusammenfallen.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß diese Maßnahme noch nicht
genügt, um mit Sicherheit Ausbildungen von Lichtbogenentladungen zu verhüten.
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Bei einer von einer Wechselstromquelle über einen Gleichrichter während
beider Halbwellen einer Periode gespeisten Anordnung zur eiektroerosiven Bearbeitung
von Metallkörpern, bei welcher abhängig von einem rhythmisch in einem Schwingkreis
aufgeladenen Kondensator ein überschlag zwischen einer Arbeitselektrode und dem
zu bearbeitenden Werkstück herbeigeführt wird und im Schwingkreis ein Dämpfungsglied
benutzt ist, durch welches der elektroerosive Arbeitstakt während einer Halbwelle
des Wechselstromes mit einem gewissen prozentualen Anteil an der gesamten Dauer
der Halbwelle vor dem Nulldurchgang der Spannungshalbwelle des speisenden Wechselstromes
beendet wird, wird deshalb gemäß der Erfindung die Zeitdauer der vorzeitigen Beendigung
des elektroerosiven Arbeitstaktes am Ausgang einer Halbwelle des Wechselstromes
in der Größenordnung von etwa 5 %, bezogen auf die Dauer einer Halbwelle des Wechselstromes,
bemessen.
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Als Gleichrichteranordnung, welche der speisenden Wechselstromquelle
nachgeschaltet ist, können für die Zwecke der Erfindung entweder eine Gleichrichterbrückenschaltung
oder auch eine zweiphasige Mittelpunktschaltung benutzt werden.
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In Verbindung mit einer entsprechenden Wahl der Schwingkreisglieder,
die für die Aufladegeschwindigkeit des Kondensators bestimmend sind, wird bei der
erfindungsgemäßen Anordnung ein entsprechender Ohmscher Reihenwiderstand benutzt
von solcher Bemessung, daß jeweils mit einem gewissen Zeitwert vor dem Nulldurchgang
der Speisewechselspannung der Schwingkreis für die Lieferung einer ausreichenden
Spannung an seinem Kondensatorglied an die elektroerosive Strecke unwirksam wird.
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Beispielsweise Schaltungsanordnungen für die Anwendung der Erfindung
veranschaulichen die Figuren der Zeichnung.
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Die F i g. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung unter Anwendung einer
Gleichrichterbrückenschaltung. In dieser Figur bezeichnen 1 die speisende Wechselstromquelle,
2 die Gleichrichterbrückenschaltung, 3 einen Dämpfungswiderstand, 4 eine Induktivität
und 5 einen Kondensator als Schaltglied des benutzten Schwingungskreises. 6 ist
die an den Kondensator angeschlossene elektroerosive Funkenstrecke, an welcher
6 a die Arbeitselektrode und 6 b das zu bearbeitende metallische Arbeitsstück
bezeichnen.
Es wurde an einer solchen Anordnung beispielsweise mit
220 Volt Wechselspannung gearbeitet für die Speisung des Gleichrichters 2. Der Gleichrichter
sowie die Schaltungsglieder des Schwingungskreises wurden derart bemessen, daß sie
einen Strom von 10 Ampere im Kurzschlußfall führen können, d. h. dann, wenn die
elektroerosive Strecke 6 beim Funkenübergang überbrückt ist. Die Größenordnung des
Ohmschen Widerstandes 3 betrug etwa 60 Ohm, die Induktivität der Drossel 4 etwa
30 mH'ünd die Größe des Kondensators etwa 0,3 gF. Bei einer solchen Bemessung der
Schaltungsglieder ließ sich erreichen, daß die Anordnung mit einer Schwingfrequenz
von 30 kHz -für die Speisung der elektroerosiv arbeitenden Funkenstrecke arbeitet
und jeweils eine Beendigung des Arbeitsvorganges am Ausgang jeder Halbperiode des
speisenden Wechselstromes mit einem Zeitwert von etwa 5% vor dem jeweiligen Nulldurchgang
der speisenden Wechselspannung stattfindet. Es hat sich gezeigt, daß bei dieser
Zeitdauer von 5 % an der. elektroerosiven Strecke kein Verschmieren und kein dauernder.
Kurzschluß auftreten kann, in dessen Verlauf erstens naturgemäß keine Bearbeitung,
zweitens jedoch gleichzeitig eine hohe -Beanspruchung der Schaltungsglieder der
Anordnung durch den über sie fließenden Strom stattfindet.
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In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist eine Schaltungsanordnung
gezeigt, bei welcher für die Speisung des Schwingungskreises statt einer Gleichrichterbrückenschaltung
eine Mittelpunktschaltung benutzt ist. In dieser sind die bereits in F i g. 1 vorhandenen
Schaltungsglieder wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es bezeichnen
also wieder 3 den Ohmschen Widerstand, 4 die Induktivität und 5 den Kondensator
des Schwingungskreises, der aufeinanderfolgend aus dem als Wechselspannungsquelle
benutzten Transformator 7, der mit seiner Primärwicklung am Netz liegt, über die
Sekundärwicklung mit den Teilen 7a bzw. 7b und die Gleichrichter
8
und 9 mit den beiden Halbwellen des Wechselstromes gespeist wird.
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Es hat sich weiterhin gezeigt, daß durch die Speisung der elektroerosiven
Funkenstrecke mit einer Wechselspannung, von welcher beide Halbwellen während einer
Periode ausgenutzt werden, wenn gleichzeitig die an der elektroerosiven Strecke
entstehende Spannung für die Bildung der Steuerspannung für einen 'Magnetverstärker
ausgenutzt wird, über welchen eine selbsttätige Regelung des Vorschubes der Elektrode
gegenüber dem zu bearbeitenden Werkstück stattfindet, daß dieser magnetische Verstärker
dann wesentlich einwandfreier, d. h. mit einer größeren Ausregelgeschwindigkeit,
arbeitet. Das ist physikalisch offenbar damit zu erklären, daß unmittelbar ein größerer
Istwert zur Bildung der Steuerspannung für den magnetischen Verstärker gewonnen
wird, als es sonst der Fall sein würde, wenn lediglich- mit der Halbwellenspannung
einer Polarität des Wechselstromes für die Speisung des Schwingkreissystems der
Anordnung gearbeitet werden würde.
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Es ist an sich bekannt, bei Vorrichtungen zur elektroerosiven Bearbeitung
von Metallkörpern für die Regelung des Vorschubes der Arbeitselektrode eine Differenzbildung
zwischen der Ist-Spannung an der elektroerosiven Strecke und einer Sollwertspannung
zu verwenden: Es ist weiterhin bei Schweißmaschinen für die Regelung des Vorschubes
der 'Schweißelektrode bekannt, einen Magnetverstärker einzusetzen. Die gleichzeitige
Anwendung dieser bekannten Maßnahmen erweist sich für die Zwecke der Erfindung als
besonders vorteilhaft. , Ein Beispiel einer Schaltung, in welcher die an !der elektroerosiven
Strecke auftretende Spannung für die Steuerung eines Magnetverstärkers in einer
Anordnung für die Regelung des Vorschubes der Elektrode benutzt wird, veranschaulicht
das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 der Zeichnung, wobei in diesem Fall nur noch
im wesentlichen die Teile der Regelungsanordnung in Verbindung mit dem die elektroerosive
Strecke 6' speisenden Kondensator 5' dargestellt sind. Die Gegenelektrode 6'a der
erosiven Funkenstrecke 6' ist an einem Verstelhnechanismus befestigt, der durch
ein Untersetzungsgetriebe aus der Stange 10 und dem Antriebsrad 11 gebildet wird.
Dieses wird von dem Elektromotor 12 angetrieben, der an seinem Anker über den Gegentakt-Magnetverstärker
13 gespeist ist. Der Magnetverstärker wird steuerseitig gespeist von dem Gerät 14,
welches die Differenz bildet aus der an der elektroerosiven Strecke 6' auftretenden
Spannung bzw. einem von dieser abhängigen Wert an dem Glied 15 als Istwert und einem
Sollspannungswert an dem Glied 16, welches mit einer Gleichspannung 17 beliefert-
wird. 18 bezeichnet den Behälter, der mit dem flüssigen Dielektrikum, z. B. Petroleum
oder Transformatorenöl, gefüllt ist, welches gleichzeitig die Spülflüssigkeit zum
Wegschwemmen der an dem Werkstück herausgeschlagenen Teilchen bildet.