DE2407017B2

DE2407017B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Elektroerosionsbearbeitung

Info

Publication number: DE2407017B2
Application number: DE2407017A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Seto Kobayashi; Toshiro Nagoya Oizumi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1973-02-19
Filing date: 1974-02-14
Publication date: 1980-08-21
Also published as: JPS5854937B2; JPS49108697A; CH576309A5; US3892936A; DE2407017C3; DE2407017A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren /ur Elektroerosionsbearbeitung unter Verwendung von Entladungsstroniimpulsen mit schräger Ansticgsflanke sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bereits bekannt (CHPS 4 95 812 und Annals of the C.I.R.P., Band 16, 1968, S. 183-191), bei der Elektroerosionsbearbcilung den Elektroden verschleiß durch Beaufschlagung mit Impulsen mit schräger Anstiegsflanke zu senken. Dieses Verfahren führt jedoch /u einer Senkung der mittleren Stromstärke. Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren /ur Elektroerosionsbearbeitung zu schaffen, bei dem einerseits der Elektrodenverbrauch herabgesetzt ist und andererseits eine hohe mittlere Stromstärke erreicht wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man Entladungsstrominipulse mit Rcchteckwellenform verwendet, solange die Zündverzögerungszeit nicht größer als ein Bezugszcitintervall und dementsprechend die Entladungsdauer lang ist, während man Entladungsstrominipulse mit schräger Ansticgsflanke verwendet, solange die Zündverzögerungszeit größer als das Be/.ugs/.eitintervall und dementsprechend die Entladungsdauer kurz ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 Impulsformen des erfindungsgemiißen Verfahrens,

F i g. 2 Impulsformen der im praktischen Betrieb beim crfindungsgcmäßcn Verfahren und bei einem hcrkömm liehen Verfahren gebildeten Impulse,

F i g. i eine graphische Darstellung der lle/ii'hung /wischen dem Elektrodenverbrauch und der Anstiegs /eil di'r Stromimpuls«.* bi'i verschiedenen Inipulsbi ι ilen.

Fig.4 ein Schaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 5 ein Schaltbild eines Teils der Vorrichtung gemäß F i g. 4 und

Fig.6 und 7 Impulsdiagramme zur Erklärung der Arbeitsweise der Schaltung gemäß F i g. 4 und 5.

Fig. la zeigt die Form des Spannungsimpulses, mit dem der Arbeitsspalt beaufschlagt wird, wobei ro die Zeitdauer der Beaufschlagung mit einem Spannungsimpuls, Γι das Zeitintervall zwischen Beginn der Beaufschlagung mit dem Spannungsimpuls und Beginn der Entladung (Zündverzögerurigszeit) und r> die Entladungsdauer bedeuten. Es gilt die Beziehung Tu = T\ + r> = konstant. Ferner ist ein vorbestimmtes Zeilintervall r, festgelegt. Falls die Beziehung η S r» erfüllt ist, hat der Stromimpuls gemäß Fig. Ib eine Rechteckform. Wenn die Behiehung ri > τ·, erfüllt ist, wird gemäß Fig. Ic ein Stromimpuls mit Dreieckwellenform gebildet. Hierdurch wird der Elektrodenverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren stark herabgesetzt.

Fig. 2a zeigt die Iinpulsformen verschiedener Spannungsimpuls'.*, mit welchen der Arbeitsspalt im praktischen Betrieb des erfindungsgeniäßen Verfahrens beaufschlagt wird. Fig. 2b zeigt die Stromimpulsform des erfindungsgeniäßen Verfahrens, und F i g. 2c zeigt die Stromimpulsformen eines herkömmlichen Verfahrens. Die Iinpulsformen 19 und 21 der Etitladungsspannung gehorchen der Beziehung τί S r„ und demgemäß haben die Impulsformen 2 J und 27 bzw. 25 und 29 Rechteckform. Falls die linpulsformcn 20 und 22 vorliegen, so treten anstelle der rechteckigen Iinpulsformen 28 und 30 beim herkömmlichen Verfahren die Dreieckimpulsformen 24 und 26 beim erfindungsgemäßen Verfahren. Wenn die Entladiingsdauer kürzer wird, d.h. die Inipulsbreite geringer wird, so wird der Unterschied der Elektrodenvcrbruuchsgeschwindigkeit /wischen Bearbeitung mit Rechteekimpulsformen und einer Bearbeitung mit Dreieckimpulsformen gemäß Fig. 3 größer. Daraus ergibt sich, daß bei einer Bearbeitung nach dem erlindungsgetnäßen Verfahren der Elektrodenverbrauch im Vergleich /um herkömmlichen Verfahren mit stets rechteckigen Impulsformen gesenkt werden kann. Die Kurven in Fig. 3 beziehen sich auf eine Elektrode aus Kupfer und ein Werkstück aus SK-¹) und auf einen Stronispit/.enwert von 38 Ampere.

Es ist ferner auch möglich, Stromimpulsformen mit einer abgeschrägten Linie in Trapezform vorzusehen, wobei ebenfalls der Elektrodenverbrauch gesenkt wird. Vorzugsweise haben die Spannungsimpulse, mit welchen der Arbeitsspalt beaufschlagt wird, eine konstante Breite. Die Breite der Spannungsimpulse kann jedoch auch geändert werden.

F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung /ur Elektroerosionsbearbeitung durch Beaufschlagung eines Arbeitsspalts zwischen einem Werkstück 5 und einer Elektrode 4 mit Spanniingsimpulsen, wobei der Impulsstrom von einer Gleiehspannungsquelle I entsprechend dem Ein- und Ausschalten von Schalttransistoren 2n, 2b, ... 2n bereitgestellt wird und durch Widerstände In, \h.... )n begren/l wird. Die .Schalll'rec'uen/ der I raiisisioren kanu mit Hilfe eines Ausgaiigssignals einer Steilerem heit b gesteuert v\ erden. Andererseits wird die Sp.illbreite duicli einen Servomechanismus mit einem h\ilraulischeii />linder 7 und einem .Servoventil 8 /ur des (»volumcns konstant ueh.illen Eine

Steuerspannung e(V), welche gemäß der Spannungsteilung an Widerständen 9 und 10 der Spannung /wischen Elektrode 4 und Werkstück 5 gewählt ist, wird mit einer Vergleichsspannung Eo (V) verglichen und die Spaltbreite derart geregelt, daß die Differenz zwischen den beiden Spannungen Null ist. Ferner ist ein Kondensator il zur Bildung eines Filters vorgesehen und ein veränderlicher Widerstand 12 zur Einstellung der Servoempfindlichkeit.

Ein Detektor 31 dient zur Feststellung des Zeitpunktes, zu dem die Entladung beginnt Eine Einrichtung 32 dient zum Vergleich der Zündverzögerungszeil mit dem vorbestimmten Zeilintervall r_v Ferner ist ein unabhängiger, üblicher Oszillator 6 für Rechteckimpulsforinen sowie ein Oszillator 33 zur Bildung von Dreieckinipulsformen der Stroinimpulse vorgesehen. Wenn der Beginn der Entladung durch den Detektor Jl festgestellt wird, so wird die Zündverzögerungszeit η mit dem vorbestimmten Zeitintervall r_s verglichen. F..Ils rι S r, gilt, so wird der Arbeitsspalt durch Betätigung des Oszillators 6 mit Rechteckimpulsen beaufschlagt. Wenn ri > r_s gilt, so wird der Arbeitsspalt durch Betätigung des Oszillators 33 mit Stromimpulsen von Dreieckini pulsformen beaufschlagt. Der Oszillator 53 erzeugt diese Stromimpulse mit Dreieckwellenfonn durch aufeinanderfolgendes Einschalten der Transistoren 2a. 2b, ... 2n, wobei mit fortschreitender Zeit ine! r und mehr der Transistoren eingeschaltet werden.

Eine Ausführungsform des Oszillators 51 fiir die Bereitstellung von Dreieckinipulsformen ist in I i g. > gezeigt. Er umfallt |-K-Flip-Flops 44;f, 44b. 44t.... 44n. Zunächst haben alle Ausgänge Qa, Qb. Qc. . . Qn den Wert 0, und der Eingang Ja hat den Wert I. Wenn in diesem Zustand ein Taktimpuls CP von einem nicht dargestellten Taktgeber den Eingängen 7 a. lh. Ic... Tu zugeführt wird (1 Impuls), so ergibt sich ί,λ; = I, Qb = 0, Qc = 0, ... Qn = 0. Das Ausgangssign.il Qr, liegt an der Basis des Schalttransistors 2.7 au, so daß dieser leitend wird. Wie Fig. 5 zeigt, ist der Ausgangsiinschluß ζ?«ϊ mit dem Eingang Ib verbunden, so dall auch dieser Eingang /bucn Wert 1 erhält. Wenn nachfolgend der Taktimpuls CP (1 Impuls) angelegt wird, so erhält man Qa = 1, Qb = I, Qc = 0,... Qn = 0, so dall auch der Schalttransistor 2b leitend wird und im leitenden Zustand gehalten wird. In gleicher We-se werden die Schalttransistoren 2c bis 2n nacheinander ebenfalls leitend. F i g. b zeigt die Schaltzustände der einzelnen Flip-Flops F i g. 7 zeigt den Verlauf des die Schalttransi-, stören 2a. 2b.... 2n durchfließenden Stroms, wobei der Strom im Punkt A bei eingeschaltetem Transistor 2a durch die Kurve A in F i g. 7 angegeben ist. Die Stromverläufe, welche sich ergeben, i.achdem die Transistoren 2b, 2c,... 2« nach einer Vcr/ögerungszeit

in von fi bzw. /_> bzw. f„_ ,,gerechnet vom Einschaltzeit-

punkt des Transistors 2a, eingeschaltei wurden, sind durch die Kurven in I i g. 7, B. C... Λ/angegeben. Wenn der durch den Punkt .V in F i g. 4 fließende Strom mit /_v bezeichnet wird und die durch die Punkte \. B, C ... N

ι , fließenden Ströme mit /_Λ. Ib. U,-■■ Is bezeichnet werden, so ergibt sich die folgende Gleichung:

l\ = Ia +Iu+Ic+ ■■■ +In-

Die Stromwellenform im Punkt X ist durch Fig. 7X

". wiedergegeben. Die Art des Stromansriejrs kann in weitem Bereich variiert werden, indem man die Zeitintervalle t\, i>, ... /„_,, vom Zeilpunkt der Einschaltung des Transistors 2a an gerechnet, verändert.

Um anschließend die Transistoren durch die Schal-

•. lung gemäß I" i g. 5 wieder zu sperren, muH

Li = Jb= Ic=... //; = ()

gelten und Ka wird mit Qb verbunden; Kb wird mil Qc verbunden und A.Vwird mit Qd verbunden u-.w., und die

an Transistoren 2,i, 26, 2c. ... 2/1 sind mit den Xusgängen Q.i, Qb, Qc, ... Qn verbunden. Durch bestimmte Kombinationen des aufeinanderfolgenden Linsehaltens und des aufeinanderfolgenden Aussch.ilicns können beliebige Impulsformen verwirklicht weiden. Es ist

:< ferner möglich, /ur Bildung einer Dreieckimpulsform od. dgl. eine Vorrichtung zu verwenden, durch weiche die Rechteckimpulsform verzerrt wird Hierzu kann eine Drossel oder ein Kondensator dienen. Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformeri bleibt bei

i'i einer Änderung der Impulsform von einer rechteckigen Form zu einer anderen Form der Stromspitzenwert gleich. Es ist jedoch ei findungsgemäß auc Ii möglich, bei einer Veränderung der Impulsform eine Veränderung des Slromspitzenwerts herbeizuführen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Elektroerosionsbearbeitung unter Verwendung von Entladungsstromimpulsen mit schräger Anstiegsflanke, dadurch gekennzeichnet, daß man Entladungsstromimpulse mit Rechteckwellenform verwendet, solange die Zündverzögerungszeit nicht größer als ein Bezugszeitintervall und dementsprechend die Enladungsdauer lang ist, während man Entladungsstrominipulse mit schräger Anstiegsflanke verwendet, solange die Zündverzögerungszeit größer als das Bezugszeitintervall und dementsprechend die Entladungsdauer kurz ist.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine erste Steuereinheit (6) zur Bildung von Entladungsstromimpuisen mit Rechteckform, eine zweite Steuereinheit (33) zur Bildung von Entladungsstromimpulsen mit schräger Anstiegsflanke sowie durch eine Einrichtung (32) zum Vergleich der Zündverzögerungszeit mit einem Bezugszcitintervall und zum selektiven Ansteuern einer der beiden Steuereinheiten (6, 13) je nach der Länge der Zündver/ögemngszeit.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von parallclgcschaltutcn, selektiv durch die zweite Steuereinheit (11) einsehaltbaren Transistoren.