DE2716344C2

DE2716344C2 - Funkenerosionsmaschine zur Herstellung von Durchgangsbohrungen

Info

Publication number: DE2716344C2
Application number: DE2716344A
Authority: DE
Inventors: Raymond Nelson Lancashire Dinsdale
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1976-04-15
Filing date: 1977-04-13
Publication date: 1982-11-18
Also published as: FR2348011A1; JPS52127695A; US4107504A; DE2716344A1; IT1114803B; GB1574143A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Funkenerosionsmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 27 83 411) sind mehrere Bearbeitungselektroden vorgesehen, die gleichzeitig an dem Werkstück angreifen, und durch e'nen S₁ annungsabgriff über Dioden wird gewährleistet, daß jeweils die Elektrode mit dem kleinsten Arbeitsspalt, d. ί· mit dem geringsten Spannungsabfall für den Vorschub verantwortlich wird. Dadurch soll verhindert werden, daß die einen größeren Bearbeitungsspalt aufweisenden Elektroden die Vorschubsgeschwindigkeit bestimmen, weil sonst die Gefahr besteht, daß sich an der Elektrode mit dem kleinsten Arbeitsspalt ein Lichtbogen bildet.

Es ist auch bekannt, ein Vorschubsignal zu erzeugen, wenn die über dem Bearbeitungsspalt liegende Spannung infolge einer Vergrößerung des Spaltes gestiegen ist, um so die Spaltbreite auf einen vorbestimmten Wert einzustellen. Dieses Verfahren ist jedoch dann nicht anwendbar, wenn Durchgangsbohrungen hergestellt werden müssen, d. h. Bohrungen, die von der Oberfläche des Werkstücks in einen quer dazu verlaufenden Kanal eingebohrt werden, wie dies beispielsweise zur Herstel lung von Kühlluftaustrittsöffnungen bei Gasturbine schaufeln erforderlich ist, wo Verbindungsbohrungen zwischen der Schaufeloberfläche und einem inneren Kühlluftzuführungskanal der Schaufel verlaufen. Wenn nämlich die Elektrode in diese Querbohrung einbricht, dann ergibt sich ein Spannungsanstieg, der eine Vergrößerung der Spaltbreite simuliert, was eine Vergrößerung der Vorschubgeschwindigkeit verursachen würde. Beim Durchbruch in eine solche Querbohrung muß aber im Gegenteil der Vorschub sofort abgestellt werden, um eine Bearbeitung der der Querbohrung gegenüberliegenden Wand zu Verhindern.

Es ist weiter bekannt, zur Stillsetzung des Elektroden Vorschubs bzw, zum Ausschalten eine Tiefenlehre mit einem Mikroschalter zu benutzen, die relativ zu der Stelle eingestellt wird, an der die Löcher durchgebro* chen sind. Im Hinblick auf die geometrischen Unregelmäßigkeiten des Werkstücks wie auch im Hinblick auf die Elektrodeneinstellung der Maschine kann hier jedoch nicht mit Sicherheit eine Bearbeitung der

gegenüberliegenden Borhungswand verhindert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die

Vorschubgeschwindigkeit der Elektroden bei einer

Funkenerosionsmaschine so zu steuern, daß der Durchbruch erkennbar und eine Abschaltung mit dem erforderlichen Sicherheitsspielraum gewährleistet wird.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im

ίο Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die Hilfsfunkenstrecke wird erreicht, daß der Vorschub so vonstatten geht, als wäre kein Durchbruch erfolgt, d. h. die Steuerung erfolgt in Abhängigkeit von der Hilfselektrode, und zwar wird die Steuerung so iange fortgesetzt bis der Durchbruch vollständig ist Es wird auf diese Weise die Bearbeitung vom kegeligen Durchbruch der Spitze der Bohrung bis zur vollständigen zylindrischen Ausarbeitung gesteuert Dann erfolgt mit Sicherheit die Abschaltung.

Bei derartigen Funkenerosionsmaschinen findet ein dielektrisches Strömungsmittel Anwendung, welches eine Isolation bewirkt Das erfindungsgemäße Prinzip kann jedoch auch auf elektrolytische Bearbeitungsvor-

richtungen angewandt werden, bei denen ein Elektrolyt zwischen Werkstück und Elektrode strömt

Nachstehend wird ein Ausführu.igsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt die schematische

Ansicht einer Funkenerosionsmaschine mit Schaltbild.

Die Funkenerosionsmaschine 10 weist einen starren

vertikalen Abschnitt 12 auf, der einen Tisch 14 am unteren Ende trägt, auf dem das Werkstück 16 abgelegt ist. Der vertikale Abschnitt 12 trägt außerdem einen Schlitten 18, der in Vertikalrichtung relativ zu dem Vertikalabschnitt 12 gleiten kann. Der Schlitten 18 weist seinerseits ein Maganzin 20 auf, das mehrere Bearbeitungselektroden trägt, die während der Bearbeitung mit diesem gleiten. Das Magazin kann auch nur eine Elektrode haltern.

Auf einer Seite des Schlittens 18 sind zwei Hilfselektroden 38,40 angeordnet, und die Elektrode 38 ist mit dem Schlitten 18 gegenüber der Elektrode 40 beweglich.

Der Schlitten 18 und die ihm zugeordneten Elektroden 22 werden nach der Werkstückelektrode 16 hin und von dieser weg durch einen Hydraulikantrieb bewegt. Die Bewegungsgeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung des Hydraulikantriebs werden durch die

so Stellung eines Doppelkegelventils 24 gesteuert. Dieses als Magnetventil ausgebildete Doppelkegelventil 24 besitzt zwei gegeneinander geschaltete Wicklungen 32 und 35. Die Wicklung 32 wird von einer einstellbaren Bezugsspannungsquelle 30 erregt, und durch die

Vorspannung dieser Wicklung läßt sich bestimmen, wann die Richtungsumkehr erfolgt. Die Vorspannung der Wicklung 32 betätigt das Ventil im Sinne eines Auseinanderfahrens der Elektroden.

An der Wicklung 35 liegt jeweils eine Spannung, die der kleineren der beiden Spannungen proportional ist, die an dem Arbeitsspalt bzw. den Hilfselektroden anliegen. Die von den Hilfselektroden 38,40 herrührenden Signale werden der Wicklung 35 über eine Leitung 37 und eine Diode 37a zugeführt, Und die Signale vom

Arbeitsspalt werden der Wicklung 35 über die Leitung 26 und eine Diode 26a zugeführt. Die Leitung 26 führt außerdem Strom zu den Elektroden 22, der von der Spannungsquelle 28 über einen Widerstand R\ zugeführt

wird. Von der Spannungsquelle 28 führt eine weitere Leitung 31 über einen Widerstand R zu weiteren Arbeitselektroden 22. Der Strom wird der Hilfselektrode 38 über die Leitungen 31, 31s, 31 b und einen Widerstand Ri und jenen Teil der Leitung 37 stromaufwärts der Diode 37a, bezogen auf deren Leitfähigkeitsrichtung, zugeführt.

Zu Beginn des Bearbeitungsvorganges werden die Elektroden so eingestellt, daß die Hilfselektroden 38,40 aneinander stoßen und die Bearbeitungselektroden 22 an dem Werkstück 16 anliegen. Danach werden Hilfselektrode 38 und Bearbeitungselektroden 22 um einen vorbestimmten Betrag zurückgezogen und die Maschine eingeschaltet. Hierbei liegt über beiden Eiektrodengruppen eine hohe Spannung, wodurch die Wicklung 35 wesentlich stärker erregt wird als die Wicklung 32 und das Ventil im Sinne eines schnellen Vorlaufs des hydraulischen Kraftantriebes eingestellt wird. Somit werden die Elektroden 22 schnell nach dem Werkstück 16 hin bewegt und auch die Hilfselektrode 38 wird gleichschnell nach der Hilfselektrode 40 hin verschoben. Die Annäherung der beiden Elektrodengruppen erfolgt dabei gleichsinnig. Sobald die Funkenentladung einsetzt, fällt die Spannung am Arbeitsspalt bzw. an den Hilfselektroden ab, so daß die Wirkung der Erregerwicklung 35 ebenfalls abnimmt und die Vorschubgeschwindigkeit verringert und auf einen Wert eingestellt wird, der der Bearbeitungsgeschwindigkeit entspricht

Dieser gewünschte Gleichgewichtszustand wird jedoch dadurch aufgehoben, daß sich beim Eindringen der Arbeitselektroden 22 in das Werkstück 16 ein Schlamm absetzt, der den Spalt zwischen den Elektroden 22 und dem Werkstück 16 verringert oder schließt. Hierdurch wird die am Arbeitsspalt anliegende Spannung weiter erniedrigt, was eine weitere Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit zur Folge hat. Wenn infolge der verringerten Arbeitsgeschwindigkeit der Schlamm durch die dielektrische Flüssigkeit abgespült wird, kann durch Erhöhung der Spannung am Arbeitsspalt die Vorschubgeschwindigkeit wieder auf die normale Arbeitsgeschwindigkeit erhöht werden, was über die sich ändernde Erregung der Wicklung 35 selbsttätig erfolgt. Vor Erreichen der Kurzschlußbedingung ist die Spannung am Arbeitsspalt auf einen so geringen Wert gefallen, daß eine Umsteuerung erfolgt und die Erregung der Vorspannwicklung 32 für den Rücklauf wirksam wird.

Unter normalen Arbeitsbedingungen setzt sich die Vorschubbewegung fort bis die Arbeitselektroden 22 in den quer verlaufenden Kanal 16a des Werkstücks 16

in einbrechen. In diesem Moment steigt zwar die Spannung am Arbeitsspalt plötzlich auf einen hohen Wert an, was die Erregerwicklung 35 veranlassen würde, die Vorschubgeschwindigkeit zu beschleunigen. Diese unerwünschte Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit wird jedoch dadurch verhindert, daß die Spannung, die an den Hilfselektroden 38, 40 anliegt, die Erregung der Wicklung bestimmt Wie oben erwähnt, ist jeweils nur die geringere der beiden Spannungen; Arbeitsspannung einerseits und Hiifselektrodenspannung andererseits für die Erregung der Wicklung maßgebend.

Hieraus folgt daß die an den Hiltelektroden 38, 40 anliegende niedrige Spannung zu einer Entregung der Wicklung 35 führt, so daß das Umsteuerpotential überschritten wird und das Magnetventil 24 im Sinne eines raschen Auseinanderfahrens der Elek:roden betätigt wird. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß ein völliger Durchbruch über den gesamten Durchmesser in den Querkanal 16a erfolgt, jedoch danach eine weitere Bearbeitung unterbleibt die zu einer Beschädigung der gegenüberliegenden Wandung führen würde, weil über die an den Hilfselektrodeii abfallende Spannung die Vorschubsteuerung bzw. die Rückschubsteuerung im gewünschten Sinne beeinflußt wird.

Die Hilfselektroden 38, 40 und die Hilfsfunkenstrekker sind von einer Kammer 42 umschlossen, durch die im Betrieb eine dielektrische Flüssigkeit hindurchströmt Die gleiche dielektrische Flüssigkeit wird über eine Zuleitung 34 den Bearbeitungselektroden 22 zugeführt, und zwar in einer solchen Menge, daß ein Eintauchen von Bearbeitungselektroden und Werkstück gewährleistet ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Funkenerosionsmaschine zur Herstellung von Durchgangsbohrungen mit einer Vorrichtung zur Steuerung des Elektrodenvorschubs in Abhängigkeit von der am Arbeitsspalt abgegriffenen Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß dem Arbeitsspalt eine Hilfsfunkenstrecke elektrisch parallel geschaltet und mit ihm mechanisch gekoppelt ist, deren Funkenentladungen sich fortsetzen und die mittels ihrer Spannung den gemeinsamen Elektrodenvorschub steuert, sobald die Werkzeugelektrode das Werkstück durchbricht

2. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsfunkenstrecke in einer Kammer (42) untergebracht ist, die von der gleichen Flüssigkeit wie der Arbeitsspalt durchströmt ist

3. Funkenerosionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Bearbeitungseleku-ode gekuppelte Hilfselektrode (38) relativ zur Bearbeitungselektrode in Bearbeitungsrichtung einstellbar ist