DE1565287A1

DE1565287A1 - Elektrisches Bearbeitungsverfahren durch intermittierende Entladungen

Info

Publication number: DE1565287A1
Application number: DE1965A0051132
Authority: DE
Inventors: Jean Pfau; Heinz Rhyner; Georges Semon
Original assignee: Ateliers des Charmilles SA
Current assignee: Ateliers des Charmilles SA
Priority date: 1965-02-25
Filing date: 1965-12-20
Publication date: 1972-02-17
Also published as: CH412142A; DE1565287B2; US3454737A; FR1456428A; GB1118994A

Description

v/ al*®

ATELIERS DES CHARMILLES S.A., G en έν e

ELEKTRISCHES BEARBEITUNGSVERFAHREN DURCH INTERMITTIERENDE

ENTLADUNGEN

Bei den elektrischen Bearbeitungsverfahren, bei denen intermittierende Entladungen zwischen einer Elektrode und einem zu bearbeitenden Werkstück erzeugt werden, die von einander durch eine Arbeitsflüssigkeit getrennt sind, ist es bekannt, diese Flüssigkeit einer Zwangserneuerung in dem Raum zwischen der Elektrode und dem Werkstück zu unterziehen, damit vermieden wird, daß feste Rückstände und die von den Bearbeitungsentladungen erzeugten Gase die Flüssigkeit in diesem Raum fttcht zu sehr verunreinigen.

Bei einem Bearbeitungsverfahren durch elektrische Entladungen ist bereits vorgeschlagen worden, die Abgabe

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von neuer dielektrischer Ersatzflüssigkeit zwischen der Elektrode und dem Werkstück im Ansprechen auf die Kurzschlüsse zu vollziehen, die sich in Folge der Ansammlung von Rückständen, .zwischen der Elektrode und dem Werkstück in dem Bearbeitungsraum ergeben können.

Bei den bekannten Bearbeitungsverfahren durch elektrische Entladungen ist es bekannt, daß das Abnehmen von Material nicht nur am Werkstück selbst auftritt, sondern auch an der Elektrode, was diePorm dieser letzteren verändert und häufig ihren Austausch während eines Bearbeitungs-Vorganges notwendig macht.

Das Verfahren elektrischer Bearbeitung durch intermittierende Erosionsentladungen, das auch als Elektroerosion bezeichnet wird, hat jedoch in der letzten Zeit beträchtliche Portschritte gemacht. Insbesondere indem den Entladungsstromimpulsen eine bestimmte Polarität und eine lange Dauer in der Größenordnung von mehreren Hundert Mikrosekunden gegeben wird, ist es möglich geworden, in gewissen Fällen vernachlässigenswerte Elektrodenabtragungen in der Größenordnung eines Bruchteiles eines Prozent im Volumen der Abtragung des Werkstückes bei Kupfer- oder Graphitelektroden zu erreichen.

Andererseits ist es bereits seit langer Zeit bekannt, die Bearbeitung zu beschleunigen, indem eine Zwangserneuerung der Arbeitsflüssigkeit, im allgemeinen eines flüs-

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sigen Dielektrikums, beispielsweise eines Mineralöls, durchgeführt wird, um ziemlich schnell die Rückstände zu entfernen, die durch die Erosionsentladungen gebildet werden, und die sich in der Arbeitsflüssigkeit in Suspension befinden, genau so wie die durch die Entladung gebildeten Gase. Diese Zwangserneuerung gestattet dann den Übergang eines höheren Bearbeitungsstromes, ohne daß sich Kurzschlüsse, Schweißungen oder"helße Punkte" zwischen der Elektrode und dem Werkstück bilden, die durch eine übertriebene Verunreinigung der Arbeits· flüssigkeit begünstigt werden.

Immerhin und wenn das Bestreben dahin geht, die beiden vorstehend aufgezählten Verfahren zu kombinieren, kann festgestellt werden, daß die Abnutzung der Elektrode, obwohl sie über einen ganzen Teil der aktiven Oberfläche vernachlassigenswert ist, an den Stellen beträchtlich ist, die in der Nähe der Punkte liegen, wo die frische Arbeitsflüssigkeit zugeführt wird, um ihre Zwangserneuerung in dem Raum Elektrode - Werkstück sicherzustellen. In diesem Bereich sind Abnutzungen von mehreren Prozent und sogar ■von mehreren 10 % zu beobachten.

Diese Erscheinung ist nach Ansicht der Erfinder auf die Tatsache zurückzuführen, daß vernachlässigenswerte Abtragungen der Elektroden nicht durch die Verwendung von Strom-

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impulsen langer Dauer erreicht werden können, wenn nicht gleichzeitig die Arbeitsflüssigkeit in dem Raum Elektrode « Werkstück mindestens einen Mindestverunreinigungssatz aufweist. Das erläutert, daß die Abnutzung der Elektroden regelmäßig auf der aktiven Oberfläche der Elektrode abnimmt, wenn sie sich von den Zuführungspunkten frischer Flüssigkeit entfernt.

Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, ein Arbeitsverfahren zu schaffen, das es gestattet, diese ungleichmässlge Abnützung der Elektroden über ihrer aktiven Fläche zu vermeiden und dabei den Vorteil einer Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erzielen, der durch eine Zwangserneuerung der Arbeitsflüssigkeit erreicht wird.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beaiteltungsverfahren durch intermittierende elektrische Entladungen zwischen einer Elektrode und einem Werkstück, wobei diese Entladungen durch eine Arbeitsflüssigkeit hindurch durchgeführt werden, die in den Raum eingeführt wird, der zwischen dem Werkstück und der Elektrode liegt, wobei diese Arbeitsflüssigkeit einer Zwangserneuerung In dem genannten Raum unterworfen wird und die Abgabemenge dieser Erneuerung Veränderungen unterliegt, während auch der Bearbeitungsstrom verändert werden kann. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiträume stärkster

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Erneuerung der Arbeitsflüssigkeit mit den Zeiträumen in Übereinstimmung gebracht werden, in denen der Bearbeitungsstrom minimal ist, und die Zeiträume, wo die Erneuerungsmenge der Flüssigkeit minimal ist, mit demjenigen Zeitraum, in dem der Bearbeitungsstrom maximal ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der beigefüg·* ten schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 zeigt die Anlage nach der Erfindung,

Fig. 2 und 3 sind Schnitte durch eine Elektrode, und das entsprechende zu bearbeitende Werkstück in zwei verschiedenen Fällen.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage weist eine Wanne 1 auf, in die ein Werkstück 2 eingebracht ist. Die Bearbeitung erfolgt mit Hilfe einer Elektrode 5, die von einem Servo-Mechanismus 4 getragen wird.

Die intermittierenden Bearbeitungsentladungen werden von einer Gleichstromquelle 5 geliefert, die mit dem zu bearbeitenden Werkstück .3 und der Elektrode 3 durch eine An- und Abschaltvorrichtung 6 verbunden ist, die durch einen

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Leistungstransistor dargestellt wird und durch einen Widerstand 7* der den Höchststrom begrenzt.

Das An- und Abschaltelement 6 wird durch einen Generator 8 gesteuert, der seinerseits selbst von einem weiteren Generator 9 gesteuert wird. Der Generator 8 liefert regelmäßige, verhältnismäßig hohe Prequenzimpulse, während der Generator 9 Impulse niedrigerer Frequenz liefert, die dem Generator 8 zugeführt werden, um ihn zu blockieren. Auf diese Art und Weise liefert der Generator 8 dem An- und Abschaltelement 6 aufeinanderfolgende Impulsgruppen, die durch Zeitintervalle ohne Impulse getrennt werden. Ein Schalter 10 gestattet es, die Steuerung des Generators durch den Generator 9 zu unterbrechen, wenn das gewünscht wird.

Das Ausgangssignal des Generators 9 wird der Wicklung eines Relais 11 zugeführt, das zwei Arbeitskontakte 12 und 15 aufweist, deren Zweck nachstehend noch erläutert wird.

Die Anlage weist auch weiterhin noch einen Behälter 14 auf, der eine Arbeitsflüssigkeit 15 enthält. Diese besteht meistens aus einem Dielektrikum, das durch eine Pumpe 16 angesaugt werden kann. Der Ausgang aus dieser

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Pumpe 16 ist durch eine mit einem Handabsperrschieber 18 und dann mit einem elektromagnetisch gesteuerten Schieber 19 versehene Leitung 17 mit der Elektrode 5 verbunden, um dieser letzteren dielektrische Flüssigkeit zuzuleiten, und zwar dank einem oder mehreren Kanälen, die in der Elektrode vorgesehen sind, und in dem Bearbeitungszwischenraum münden, der zwischen der Elektrode und dem Werkstück 2 liegt.

Stromauf von dem Absperrschieber 18 ist die Leitung 17 durch eine Abzweigung 20 mit einer Leersaugvorrichtung (trempe ä vide) 21 verbunden, deren Ansaugstutzen durch eine Leitung 22 mit einem handgesteuerten Absperrschieber 23 mit dem Teil der Leitung 17 verbunden ist, der zwischen dem Absperrschieber l8 und dem elektromagnetischen Absperrschieber 19 liegt.

Der Servo-Mechanismus 4 spricht auf das Signal an, das durch die Spannung dargestellt wird, die zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück 2 und der Elektrode 3 herrscht, und aer ist dazu bestimmt, den Abstand Elektrode - Werkstück über die ganze Länge einer jeden Gruppe der intermittierenden Entladungen aufrecht zu erhalten. Dieser Servo-Mechanismus ist von einer brannten Art und ist kein Teil der Erfindung, so daß er nicht weiter im einzelnen beschrieben wird. Das Steuersignal dieses Servo-

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Mechanismus wird direkt von den Leitern 24 und 25 abgenommen.

Der Servomechanismus 4 umfaßt eine Vorrichtung, die es gestattet, das Zurückziehen der Elektrode zu steuern, d.h. ihre Entfernung von dem zu bearbeitenden Werkstück 2, wenn zwei Leiter 26, 27 miteinander verbunden sind. Diese eiter sind mit dem Kontakt 12 des Relais 11 über einen Unterbrecher 38 verbunden.

Das öffnen des elektromagnetischen Absperrschiebers 19 wird hervorgerufen, indem ein Erregerstrom in die Wicklung 28 seiner Betätigungsvorrichtung geschickt wird. Diese Wicklung 28 ist mit einer Stromquelle 29 über den Kontakt 13 des Relais 11 verbunden, wobei dieser Kontakt durch einen Schalter 30 kurzugeschlossen werden kann.

Der Slektromagnetische Absperrschieber I9 ist auch noch durch eine Umgehungsleitung 33 überbrückt, die das Über« gehen einer bestimmten Arbeitsflüssigkeitsmenge gestattet, wenn der Absperrschieber I9 geschlossen ist. Diese Umgehungsleitung ist regulierbar, um zu gestatten, diese Abgabe auf den gewünschten Wert einzustellen.

Die beschriebene Einrichtung gestattet die Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung in verschiedenen Arten.

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Eine davon besteht darin, den Absperrschieber 23 zu schließen und den Absperrschieber 18 zu öffnen, damit die dielektrische Flüssigkeit 15 im Behälter 14 unter Druck jedesmal dann der Elektrode 3 zugeführt wird, wenn der Absperrschieber 19 offen ist. Dieses öffnen wird durch jeden Impuls hervorgerufen, der vom Generator 9 geliefert wird, was gleichzeitig die Kontakte 12 und 13 des Relais 11 schließt. Wenn der Kontakt 10 geachlossen ist, rufen die gleichen Impulse des Generators 9 periodisch das Blockieren des Generators 8 hervor.

So ruft jeder vom Generator 9 gelieferte Impuls außer der Unterbrechung einer Gruppe von Entladungen des Generators eine Rückzugsbewegung der Elektrode 3 durch den Servo-Mechanismus 4 hervor, und zwar in Folge des Schliessens des Kontaktes 12 und ein pulsierendes Einspritzen von dielektrischer Flüssigkeit in Folge der öffnung des Absperrschiebers 19 wegen des Schließens des Kontaktes des Relais 11.

Am Ende des Impulses des Generators 9 liefert der Generator θ eine neue Impulsgruppe, die aufeinanderfolgendes Schließen des An- Ab-Schaltelementes 6 hervorruft und demgemäß Entladungen zwischen der Elektrode 3 und dem Werkstück 4. Die Kontakte 12 und 13 des Relais 11 werden erneut geöffnet, so daß der Servomechanismus 4 die Elektrode 3

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in ihre Arbeitsstellung zurückbringt und der ^elektromagnetisch gesteuerte Absperrschieber 19 die Zufuhr des Dielektrikums zur Elektrode unterbricht. Daraus ergibt sich, daß die dielektrische Flüssigkeit während der Zeitintervalle erneuert wird, die die Gruppen der Bearbeitungsentladungen trennen.

In den Verwendungsabwandlungen dieser Anlage muß darauf hingewiesen werden, daß das öffnen des Kontaktes 38 es gestattet, die Rückzugsbewegung der Elektrode zu unterdrücken, die nicht unerläßlich ist, um das von der Erfindung angestrebte Ziel zu erreichen, so daß sie während der Entladungsgruppen und während des diese Gruppen trennenden Zeitraumes in der gleichen Stellung bleibt. Immerhin muß bemerkt werden, daß das Zurückziehen der Elektrode das Erneuern des Dielektrikums erleichtert.

Es kann auch der Unterbrecher 38 geschlossen und der Schalter 10 geöffnet werden. Der Generator 8 liefert dann aufeinanderfolgende Impulse ohne Unterbrechungen, die der An« und Abschaltvorrichtung 6 zugeführt werden. Durch die Folge des periodischen Zurückziehens der Elektrode 3 werden die intermittierenden Entladungen zwischen der Elektrode 3 und dem Werkstück 2 bei jedem Zurückziehen.!unterbrochen, so daß die Bearbeitung dennoch durch aufeinanderfolgende Gruppen intermittierender Entladungen erzielt wird.

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Der Unterbrecher ]50 ist dazu bestimmt, ein Steuern eines reichlichen Spülens des Bearbeitungsraumes zu gestatten, wenn sich die Notwendigkeit dazu bemerkbar macht.

Nach einer abgewandelten AusfUhrungsform wird die dielektrische Flüssigkeit nicht durch die Elektrode 3 in den Bearbeitungszwischenraum eingeführt, sondern aus diesem Zwischenraum durch Bohrungen abgesaugt, die in der genannten Elektrode vorgesehen sind. In diesem Falle wird die Wanne 1 mit frischer dielektrischer Flüssigkeit gefüllt, der Absperrschieber 18 wird geschlossen, während der Absperrschieber 25 geöffnet wird. So ruft bei jedem öffnen des Absperrschiebers 19 mit elektromagnetischer Steuerung das Saugen der Leersaugvorrichtung 21 (trempe ä vide) ein Ansaugen der dielektrischen Flüssigkeit durch die Elektrode J5 hindurch hervor, was eine Erneuerung der dielektrischen Flüssigkeit in dem Bearbeitungszwischenraum sicherstellt.

Es ist selbstverständlich, daß auch noch andere Abwandlungen vorgesehen werden können, und daß insbesondere die dielektrische Flüssigkeit in den Bearbeitungszwischenraum eingeführt oder abgesaugt werden kann, indem Leitungen nicht in der Elektrode vorgesehen werden, sondern in dem Werkstück selbst. Es könnte auch in Betracht gezogen werden, die dielektrische Flüssigkeit durch Düsen zu erneuern,

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die um den Bearbeitungszwischenraum herum angeordnet sind.

Es ist nicht notwendig, die Arbeltsflüssigkeitsabgabe während den Bearbeitungszelten vollständig zu unter« brechen und die Umleitung 33 gestattet es, eine Mindestabgabemenge festzulegen, die während der Bearbeitungs~ Zeiträume beibehalten wird. Diese Anordnung gestattet es, eine mittlere Abgabe der Arbeitsflüssigkeit vorzusehen, die höher ist als wenn diese Abgabe während der Bearbeitungszeiträume vollständig unterbrochen wird. Es muß jedoch darüber gewacht werden, daß diese Mindestabgabe auf einem solchen Wert gehalten wird, daß sie nicht der Grund einer merklichen Abnutzung an der Elektrode in der Nähe der Zuführungspunkte der frischen Arbeitsflüssigkeit ist. Die Erfahrung hat gezeigt, daß, indem diese Abgabe unter dem Wert gehalten wird, bei dem eine Geschwindigkeit der Arbeltsflüssigkeit von 10 em/Sek. in der Nähe der Zuführungs£punkte hervorgerufen wird, die Abtragung an der Elektrode in der Mehrzahl der in der Praxis aufgetretenen Fälle kaum merklich 1st.

Ebenso ist es auch nicht unerläßlich, daß der Bearbeitungs· strom in getrennte Arbeltsperioden durch vollständiges Anhalten der Bearbeitung zerhackt wird. Es könnte auch eine periodische Veränderung des mittleren Bearbeitungs-

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stromes zwischen einem Höchstwert und einem Mindestwert vorgesehen werden, wobei die Zwangserneuerung der Arbeitsflüssigkeit während der Zeiträume des Mindestbearbeitungsstromes durchgeführt und während der Zeiträume der Bearbeitung mit Maximalstrom unterbrochen oder mindestens wesentlich verringert wird.

Fig. 2 und 3 zeigen je eine Elektrode 3 während der Bearbeitung eines Werkstückes 2. Diese Elektrode 3 weist innere Bohrungen 31 auf, um die dielektrische Flüssigkeit in den Bearbeitungszwischenraum einzuleiten. Der in Fig. dargestellte Fall ist der einer Elektrode, die ein Teil einer Anlage ist, die mit einer Erneuerung des Dielektrikums arbeitet, die während der Bearbeitung durchgefünrt wird, während Fig. 3 die Form der Elektrode darstellt, wenn sie gemäß dem Verfahren verwendet wird, das Gegenstand der Erfindung ist. Es ist gezeigt, daß im Falle der Fig. 2 die Elektrode während der Bearbeitung eine starke Abnutzung an den Punkten erlitten hat, wo die Bohrungen 31 in ihrer aktiven Fläche münden, während im Falle der Fig. 3 die Abnutzung der Elektrode praktisch 0 über die gesamte aktive Oberfläche ist (weniger als 0,5 Volumen·» Prozent).

Die ausgehöhlten Oberflächen des Werkstückes 2 bleiben im Falle der Fig. 3 praktisch bis zum Unterteil der Teile 32, die in die Bohrungen 31 eindringen, eben, während in

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dem Falle der bisher bekannten Bearbeitungsverfahren die flachen Flächen, die in das Werkstück 2 eingebracht werden sollten, stark verformt waren und progressiv zu den genannten Teilen 32 zu höher wurden.

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Claims

Patentansprüche :

1. Bearbeitungsverfahren durch intermittierende elektrische Entladungen zwischen einer Elektrode (5) und einem zu bearbeitenden Werkstück (2), wobei diese Entladungen durch eine Arbeitsflüssigkeit hindurch er« folgen, die in den Raum zwischen dem Werkstück (2) und der Elektrode (5) eingebracht wird, wobei diese Arbeite·» flüssigkeit einer Zwangserneuerung in dem genannten Raum unterliegt und die Menge dieser Erneuerung Veränderungen unterworfen werden konnte, wähimd ebenfalls der Bearbeitungsstrom verändert werden konnte, dadurch gekennzeichnet, daß die HöchsterneuerungsZeiträume der Arbeitsfluss sigkeit mit den Zeiträumen in Übereinstimmung gebracht wird, in denen der Bearbeitungsstrom minimal ist und die Zeiträume, in denen die Erneuerungsmenge minimal ist, mit den Zeiträumen, in denen der Bearbeitungsstrom maximal ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch.gekennzeichnet, daß die Abgabemenge der Arbeitsflüssigkeit während der Zeiträume maximalen Bearbei tungsstromes auf einem Wert gehalten wird, der unter dem der Abgabemenge liegt, die der Flüssigkeit eine Geschwindigkeit von 10 em/Sek. zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück (2) und der

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Elektrode (3) in der Nähe ihrer Zuführungspunkte verleiht .

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in intermittierender Weise und gleichzeitig Unterbrechungen des Bearbeitungsstromes und Erhöhungen der Abgabe der Arbeitsflüssigkeit bewirkt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in intermittierender Art und Weise und gleichzeitig Erhöhungen des Bearbeitungsstroraes und Unterbrechungen der ArbeitsflUssigkeitsabgabe hervorgerufen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die intermittierenden Entladungen in aufeinander-folgenden Gruppen zusammengefaßt sind, wobei diese Gruppen durch Unterbrechungszeiträume der Bearbeitung getrennt sind und die Arbeitsflüssigkeit während dieser UnterbrechungsZeiträume erneuert wird, und diese Erneuerung während der Bearbeitungszeiträume unterbrochen wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode von dem Werkstück während der Unterbrechungen des Bearbeitungsstromes entfernt wird, um die Erneuerung der Arbeitsflüssigkeit zu erleichtern.

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7. Anlage zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Bearbeitungsstromquelle (5), einer Vorrichtung (16) zum Zuführen der Arbeitsflüssigkeit in den Raum zwischen der Elektrode (J) und dem zu bearbeitenden Werkstück (2), mit Mitteln (6, 8, 10) zum Verringern des mittleren Bearbeitungsstromes, Mitteln (19) zum Verringern der ArbeUsflüssigkeitsmenge, die von der genannten Vorrichtung (16) geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Steuereinrichtung (9) aufweist, die gleichzeitig intermittierend und entgegengesetzt auf die genannten Verringerungsmittel (6, 8, 10) des Bearbeitungsstromes und die Verringerungseinrichtung (19) für die Abgabe der ArbeitsflUssigkeit einwirkt.

8. Anlage nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (17) für das Heranführen der Arbeitsflüssigkeit mit einem elektromagnetischen Ventil (19) versehen ist, dessen Steuerwicklung einem Strom ausgesetzt ist, der von einem elektrischen Generator (9) gesteuert wird, der seinerseits auf einen Impulsgenerator (8) einwirkt, um diese Impulse In aufeinanderfolgende Gruppen zu zerhacken.

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