DE1690752B1 - Einrichtung zum Verhindern schaedlicher Auswirkungen von Kurzschluessen bei automatisch im Vorschub geregelten Funkenerosionsmaschinen - Google Patents

Description

• Die Erfindung hat zum Ziel, bei automatisch im Vorschub geregelten Funkenerosionsmaschinen die schädliche Auswirkung von Kurzschlüssen zwischen Werkzeugelektrode und Werkstück zu verhindern.
• Bei allen Funkenerosionsmaschinen ist infolge der unvermeidlichen Trägheit jeder Vorschubregelung die Gefahr gelegentlicher Kurzschlüsse zwischen Elektrode und Werkstück gegeben. Bei Maschinen mit ungesteuerter Entladung kann im Anschluß an derartige Kurzschlüsse unerwünschte Lichtbogenbildung auftreten, welche zu thermischen Beeinflussungen des zu bearbeitenden Werkstückes führt. Entladungen an Funkenerosionsmaschinen sind ungesteuert und von den physikalischen Bedingungen im Bearbeitungsspalt abhängig, d. h. durch -selbsttätige Zündung und Relaxation bewirkt, wenn die Aufladung des kapazitiven Speichers über eine Ladeimpedanz, z. B. Widerstand, Induktivität oder eine Kombination beider, erfolgt. Kennzeichnend für ungesteuerte Generatoren ist die direkte Verbindung zwischen Speisespannungsquelle und Bearbeitungsspalt, was bei Kurzschlüssen zum direkten Übergang in Lichtbögen führt, insbesondere da die Ladeimpedanzen im Interesse optimaler Arbeitsergebnisse für höchsten Abtrag und damit höchsten Ladestrom ausgelegt sind.
• Bei Maschinen mit gesteuerter Entladung ist zwar wegen der pulsierenden Speisespannung die Gefahr einer Lichtbogenbildung im Vergleich zu ungesteuerten Maschinen dadurch verringert, daß die Spannung periodisch durch Null oder einen in der Nähe von Null liegenden Wert geht.
• Entladungen werden gesteuert, wenn zwischen Spannungsquelle und - Bearbeitungsspalt steuerbare Schaltelemente (z. B. Röhren, Transistoren) vorhanden sind, welche gesteuert mit Werkzeugelektrode und Werkstück verbunden werden und dort nach der Zündung Entladungen bewirken, welche nach Dauer und Aufeinanderfolge allein durch die Schaltung und unabhängig vom Zustand des Bearbeitungsspaltes festgelegt werden.
• Gesteuerte Maschinen haben vor allem bei höheren Impulsfolgefrequenzen und großem Tastverhältnis den Nachteil, daß die Spannungs-Nullstelle insbesondere im Kurzschlußfall nicht mehr ausreicht, um den Bearbeitungsspalt vollständig zu entionisieren. Es entsteht ein Lichtbogen, der zwar durch die gesteuerte Impulsfolge unterbrochen wird, jedoch durch das Aufheizen der Kontaktstelle zu thermischen Schädigungen des zu bearbeitenden Werkstückes führt, da der Lichtbogen auf eine Stelle mangels ausreichender Entionisierung konzentriert bleibt.
• Selbst bei sehr trägheitsarmen Vorschubregelsystemen ist insbesondere bei der Herstellung tiefer, schmaler Durchbrüche, deren Kanten nahezu parallel zur Vorschubrichtung liegen, nach einem unvermeidlichen Kurzschluß ein längeres Verharren von Lichtbögen nicht zu verhindern; denn in diesem Falle bleibt der Abstand zwischen Elektrode und Werkstück beim Zurückziehen der Elektrode über längere Strecken praktisch konstant. Selbst bei sehr schnell zurückziehenden Vorschubeinrichtungen können an den Wandungen senkrechter Durchbrüche Lichtbögen viele Sekunden lang stehen bleiben. Dies hat, wie bereits oben ausgeführt, Gefügebeeinflussungen und unter Umständen Rißbildung zur Folge.
• Bei bisher bekannten Schaltungen, welche mit der ungesteuerten Entladung von Kondensatoren arbeiten, wurde durch geeignete Wahl des Widerstandes im Aufladekreis eine Begrenzung des Kurzschlußstromes herbeigeführt. Die Forderung nach ausreichender Kurzschlußsicherheit und gleichzeitiger hoher Abtragsleistung lassen sich in einer solchen Anordnung nicht erfüllen.
• Eine einfache Abschaltung der Stromquelle im Kurzschlußfall zur Verhinderung der schädlichen Auswirkungen, wie sie in anderen Zweigen der Elektrotechnik üblich ist, läßt sich bei Funkenerosionsmaschinen nicht durchführen, da die Vorschubregelung auf die gemessenen Spannungen und Ströme im Entladekreis reagiert und nach Wegnahme der Energie durch das Fehlen der Bezugsgrößen außer Kraft gesetzt würde und ein kontinuierliches Arbeiten der Maschine unmöglich wäre.
• Es ist bereits bekannt, im Kurzschlußfalle die Stromstärke durch Erhöhung der Impedanz im Ladekreis selbsttätig so weit zu vermindern, daß ein Lichtbogen erlischt und eine ausreichende Bezugsgröße für die Vorschubregelung erhalten bleibt.
• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verhindern schädlicher Auswirkungen von Kurzschlüssen zwischen Elektrode und Werkstück bei automatisch im Vorschub geregelten Funkenerosionsmaschinen mit Stromversorgung durch gesteuerte oder ungesteuerte Generatoren, wobei ein auf den Kurzschluß zwischen Elektrode und Werkstück ansprechendes Meßglied an den Bearbeitungsspalt geschaltet ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß im Kurzschlußfall wirksam werdende Mittel zur niederfrequenten Modulation der Speisespannung vorhanden sind, derart, daß die Hüllkurve bis auf Null gehende Einschnitte aufweist.
• Dadurch wird im Kurzschlußfall die Energiezufuhr so weit herabgesetzt, daß ein unerwünschter Lichtbogen in kürzester Zeit erlischt und im Falle von unabhängig gesteuerten Impulsgeneratoren wegen der der Hüllkurve aufmodulierten niederfrequenten Nullstellen die Entionisierung des Bearbeitungsspaltes herbeigeführt wird, was das Löschen unerwünschter Lichtbögen zur Folge hat.
• Gleichzeitig wird die Energie an der Berührungsstelle auf ein unschädliches Maß herabgesetzt.
• Im Falle von ungesteuerten und damit von den physikalischen Bedingungen des Spaltes abhängigen Generatoren wird beispielsweise durch Abschaltung einer Phase eines Drehstrombrückengleichrichters, der den Arbeitskreis der Funkenerosionsmaschine versorgt, mittels eines Schalters, der vom Meßglied betätigt wird, im Kurzschlußfall die Hüllkurve der Speisespannung so beeinflußt, daß dieser bis auf Null gehende Einschnitte eingeprägt werden, was die frühzeitige Löschung des Lichtbogens im Bereich einer dieser Null-Stellen begünstigt.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Einrichtung zum Verhindern schädlicher Auswirkungen von Kurzschlüssen zwischen Elektrode und Werkstück bei automatisch im Vorschub geregelten Funkenerosionsmaschinen mit Stromversorgung durch gesteuerte oder ungesteuerte Generatoren, wobei ein auf den Kurzschluß zwischen Elektrode und Werkstück ansprechendes Meßglied an den Bearbeitungsspalt geschaltet ist, d a -durch gekennzeichnet, daß im Kurzschlußfall wirksam werdende Mittel zur niederfrequenten Modulation der Speisespannung vorhanden sind, derart, daß die Hüllkurve bis auf Null gehende Einschnitte aufweist.