DE1008428B

DE1008428B - Method and device for spark erosion using alternating current

Info

Publication number: DE1008428B
Application number: DEA24662A
Authority: DE
Inventors: Werner Ullmann
Original assignee: Agie Charmilles SA
Current assignee: Agie Charmilles SA
Priority date: 1956-03-19
Filing date: 1956-04-09
Publication date: 1957-05-16
Also published as: CH337282A; US2951142A; GB860118A; FR1169785A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Materialentfernung mittels Funkenerosion unter Verwendung von Wechselstrom.The invention relates to a method and a device for material removal by means of Spark erosion using alternating current.

Es ist dadurch gekennzeichnet, daß von der an der Funkenstrecke liegenden. Wechselspannung eine Halbwelle mindestens teilweise unterdrückt wird zwecks Änderung des Spannungsverlaufs und damit der Spaltausbildung.It is characterized in that it is located on the spark gap. AC voltage a half-wave is at least partially suppressed for the purpose Change of the stress curve and thus the gap formation.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode und das Werkstück durch ein. stromrichtungsabhängiges Schaltelement veränderbaren Durchlaßwiderstandes umpolbar überbrückt sind, Es wurde bereits vorgeschlagen, eine solche Überbrückung nicht umpolbar vorzunehmen, jedoch können mit einer solchen Anordnung die unten erläuterten Vorteile, der erfindungsgemäßen. Einrichtung nicht erzielt werden.The device for performing the method is characterized in that the electrode and the workpiece through a. Current-direction-dependent switching element with variable forward resistance are bridged in a reversible polarity, It has already been proposed that such a bridging not reversible polarity make, but with such an arrangement, the advantages explained below, of the invention. Establishment cannot be achieved.

An Hand der Zeichnung werden einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigtSome exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild,Fig. 1 is a basic circuit diagram,

Fig. 2 ein Schaltbild der elektrischen Einrichtungen zur Funkenerosion mit einem Kippkreisgenerator,Fig. 2 is a circuit diagram of the electrical equipment for spark erosion with a tilting circle generator,

Fig. 3 ein, Schaltbild der elektrischen. Einrichtungen zur Funkenerosion mit einem Schwingkreis,Fig. 3 a, circuit diagram of the electrical. Facilities for spark erosion with an oscillating circuit,

Fig. 4 ein Schaltbild der elektrischen. Einrichtungen, zur Funkenerosion mit einem Impulsgenerator,Fig. 4 is a circuit diagram of the electrical. Facilities, for spark erosion with a pulse generator,

Fig. 5 ein Schaltbild der elektrischen Einrichtungen zur Funkenerosion mit einem anderen Impulsgenerator, 5 shows a circuit diagram of the electrical equipment for spark erosion with another pulse generator,

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein mittels des Verfahrens hergestelltes Werkstück,6 shows a cross section through a workpiece produced by means of the method,

Fig. 7 a und. 7 b Querschnitte durch ein weiteres mit dem Verfahren, hergestelltes Werkstück.Fig. 7 a and. 7 b Cross-sections through another workpiece produced with the method.

Der in Fig. 1 dargestellte Stromkreis besteht aus einem Generator 1, der in üblicher Weise die Erosionsstrecke speist und dessen Spannung und Frequenz verändert werden kann. Bei 2 ist die Erosionsstrecke gezeigt, die in üblicher Weise von einem flüssigen Dielektrikum umgeben sein kann. Bei 3 ist ein. Umpolschalter in den Stromkreis eingeschlossen, der jedoch nicht unbedingt benutzt werden muß. Parallel zu der Erosionsstreeke liegt über einem weiteren Umschalter 5 ein Ventil 4, welches in der einen oder anderen Stromrichtung einen Teil der Gesamtenergie in den Ausgangskreis zurückführt bzw. vernichtet, sowie ein mit dem Ventil in Reihe liegender veränderbarer Widerstand 6, mit welchem die Wirksamkeit des Ventils auf die Funkenstrecke beeinflußt werden kann.The circuit shown in Fig. 1 consists of a generator 1, which feeds the erosion path in the usual way and whose voltage and frequency can be changed. At 2, the erosion path is shown, which can be surrounded in the usual way by a liquid dielectric. At 3 is a. Reversing switch included in the circuit, which, however, does not necessarily have to be used. In parallel to the erosion tree there is a valve 4 above another switch 5, which returns or destroys part of the total energy in one or the other direction of flow in the output circuit, as well as a variable resistor 6 in series with the valve, with which the effectiveness of the Valve can be influenced on the spark gap.

Diese prinzipielle Anordnung läßt sich auf alle bisher üblichen Generatoren zur Elektroerosion, anwenden; so ist der Generator 1 bei der Darstellung der Fig. 2 ein Kippkreisgenerator, in der Fig. 3 einThis basic arrangement can be applied to all generators commonly used up to now for electrical discharge machining; so is generator 1 in the illustration FIG. 2 shows a breakover circuit generator, FIG. 3 shows a

zur Funkenerosion mittels Wechselstromsfor spark erosion using alternating current

Anmelder:Applicant:

AGIE Aktiengesellschaft für industrielle Elektronik, Locarno (Schweiz)AGIE Aktiengesellschaft for Industrial Electronics, Locarno (Switzerland)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Hoffmann, Patentanwalt, München 22, Widenmayerstr. 34Representative: Dr.-Ing. E. Hoffmann, patent attorney, Munich 22, Widenmayerstr. 34

Beanspruchte. Priorität: Schweiz vom 19. März 1956Claimed. Priority: Switzerland from March 19, 1956

Werner Ulimann, Locarno (Schweiz), ist als Erfinder genanntWerner Ulimann, Locarno (Switzerland), is named as the inventor

Schwingkreisgenerator und in den Fig. 4 und 5 ein Impulsgenerator. Zu der Wirkungsweise dieser Generatoren ist Voraussetzung, daß der Verbraucher in beiden Richtungen stromdurchlässig ist; in der beischri ebenen Anordnung ist diese Voraussetzung jedoch erfüllt.Resonant circuit generator and in FIGS. 4 and 5 a Pulse generator. The prerequisite for the operation of these generators is that the consumer in is current-permeable in both directions; However, this requirement is present in the planar arrangement Fulfills.

Als Ventile können fast, alle bekannten Gleichrichtertypen verwendet werden, vorzugsweise auch Induktivitäten, mit scharfem, Sättigungsknick und einer Gleichstromvormagnetisierung durch eine weitere Wicklung. ."Almost all known rectifier types can be used as valves are used, preferably also inductors, with sharp, saturation kinks and a direct current bias through a further winding. . "

Daneben kann auch die Spannung zwischen Werkzeug und Werkstück verändert werden. Je nach der Höhe der Spannung verändert sich die Dimension des Funkenspaltes. . .The tension between the tool and the workpiece can also be changed. Depending on the The height of the voltage changes the dimension of the spark gap. . .

Bekanntlich hängt nun bei.einem Funken oder bed einem Lichtbogen die an einer,Elektrode abgetragene Materialmenge von der Polung ab. Ist beispielsweiseIt is well known that with a spark or bed An arc removes the amount of material removed from an electrode from the polarity. Is for example

bei der Anwendung der F^ig. 1 die Kathode der Funkenstrecke das zu bearbeitende Werkstück und die Anode eine Arbeitselektrode, erfolgt an, dem Werkstück eine im Verhältnis, geringere Materialent-fernung als an der Elektrode. Wird nun Schalter 6when applying the fig. 1 the cathode of the spark gap the workpiece to be machined and the anode, a working electrode, takes place on the workpiece with a relatively smaller material distance than at the electrode. If switch 6

709 509336709 509336

betätigt und¹ der Gleichrichter damit umgepolt, vertauschen auch Werkstück und Elektrode ihre Polarität, nunmehr wird an dem Werkstück eine größere¹ Materialmetige abgetragen als an der Elektrode. Das Verhältnis der Abtragung pro Stromeinheit in dien, beiden Richtungen ist materialabhängig, es entspricht jedoch ungefähr einem Verhältnis von, 1 :4.actuated and the inverted rectifier ¹ thus also the workpiece and the electrode exchange their polarity, now a greater Materialmetige ¹ is removed than at the electrode to the workpiece. The ratio of removal per unit of current in both directions depends on the material, but it corresponds approximately to a ratio of. 1: 4.

Ein Beispiel für ein mit dem beschriebenen! Verfahren hergestelltes Werkstück zeigt Fig. 6. In ein Werkstück soll eine Bohrung eingebracht werden, die an ihrem Ende erweitert ist. Bei dem vorliegenden Verfahren wird hierbei folgendermaßen vorgegangen,: Die Elektrode 7 wird mit dem positiven Pol der Spannung verbunden!, das Werkstück 8 mit dem negativem und die Elektrode in, bekannter Weise in das Werkstück eingebracht. Bei dieser Schaltung wird,, wie erwähnt, an, der Elektrode mehr Material abgetragen, als an dem Werkstück, wodurch der Hals der Bohrung gewonnen wird. Hat die Elektrode die Knickstelle 9 erreicht, werden beide Schalter umgepolt; nun, wird die größere Materialmenge an, dem Werkstück abgetragen, wodurch die sackartige Erweiterung gewonnen wird.An example of one with the one described! procedure FIG. 6 shows the manufactured workpiece. A hole is to be made in a workpiece is extended at its end. The procedure at hand is as follows: The electrode 7 is connected to the positive pole of the voltage !, the workpiece 8 to the negative one and the electrode is introduced into the workpiece in a known manner. With this circuit, As mentioned, more material is removed from the electrode than from the workpiece, creating the neck the hole is obtained. If the electrode has reached the kink 9, the polarity of both switches is reversed; Now, the larger amount of material is removed from the workpiece, creating the bag-like expansion is won.

Je nach Verwendung von verschiedenen Materialien als Werkzeug, z. B. verschiedene Metalle, Halbleiter oder Isolierstoffe mit metallisierten· Oberflächen einerseits und als Werkstück andererseits, ist die Erosionsleistung an Anode und Kathode bekanntlich verschieden.Depending on the use of different materials as a tool, e.g. B. different metals, semiconductors or insulating materials with metallized · surfaces on the one hand and as a workpiece on the other hand, the erosion performance at the anode and cathode is well known different.

Durch die Wahl der Polung, der Spannung am Werkstück, des Elektrodenmaterials und des Energieanteils, der durch, den Nebenschluß fließt, kann, die Masse des erodierten Materials in, bekannter Weise verändert werden,.By choosing the polarity, the voltage on the workpiece, the electrode material and the energy content, that flows through, the shunt, can that Mass of the eroded material can be changed in a known manner.

Liegt beispielsweise die positive Spannung von 220 V am Werkstück, ergibt sich bed einem bestimmten Elektrodendurchmesser eineBohrung von 5,99 mm, bei gleicher Polung einer Spannung von 800 V jedoch eine Bohrung von 6,06 mm, nach einer Umpolung eine Bohrweite von 6,09 mm.For example, if the positive voltage of 220 V is applied to the workpiece, a certain one results Electrode diameter a bore of 5.99 mm, but with the same polarity a voltage of 800 V a bore of 6.06 mm, after a polarity reversal a bore width of 6.09 mm.

Mittels des veränderlichen und umpolbaren Durchlaßwiderstandes des Ventils können nun· alle Bohrweiten, zwischen, diesen Extremwerten erzielt werden·, gegebenenfalls auch kontinuierliche Übergänge zwischen, diesen Werten.By means of the variable and reversible flow resistance of the valve, all drilling widths, between these extreme values, possibly also continuous transitions between, these values.

Bisher war es nur sehr schwer möglich, mittels Funkenerosion, zylindrische Löcher genau herzustellen, da an der Elektrode ein bestimmter Abbrand auftrat, der den, wirksamen Querschnitt der Elektrode verminderte. Die Bohrung war also leicht konisch, was die Anwendung der Funkenerosion für beistimmte Probleme begrenzte. Mittels einer vorteilhaften; Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dieser Machteil umgangen- werden· dadurch, daß die Unterdrückung der Halbwelle kontinuierlich mit dem Fortschreiten der Elektrode in dem Werkstück so verändert wird, daß die durch den Abbrand der Elektrode verursachte Änderung des Bohrungsquerschnittes durch die Erweiterung des Funkenspaltes kompensiert wird, so daß völlig zylindrische Bohrungen entstehen. Die Nachregelung des vorgeschalteten Widerstandes 6 erfolgt dabei vorzugsweise automatisch mit dem Vorschub der Elektrode in das Werkstück, sie kann, jedoch auch von anderen Größen:, wie beispielsweise der Stromstärke in der Funkenstrecke, abhängig gemacht werden.Up until now it was very difficult to use spark erosion to precisely produce cylindrical holes, because a certain burn occurred on the electrode, which the, effective cross-section of the electrode decreased. The bore was therefore slightly conical, which approved the use of spark erosion Limited problems. By means of an advantageous; Further development of the method according to the invention can this disadvantage be circumvented by that the suppression of the half-wave continues with the advancement of the electrode in the workpiece is changed in such a way that the change in the electrode caused by the erosion of the electrode Hole cross-section is compensated for by widening the spark gap, so that completely cylindrical bores are created. The readjustment of the upstream resistor 6 is preferably carried out automatically with the advance of the electrode into the workpiece, it can, but also from other variables, such as the current strength in the spark gap, can be made dependent.

Eine weitere Anwendung des Verfahrens dient zur Herstellung von Werkstücken, die die Form der Darstellung der Fig. 7 b aufweisen. Es hat sich herausgestellt, daß bei der Bearbeitung von, Werkstücken mittels Funkenerosion hervorspringende Eckend am besten, dann, herausgebildet werden können, wenn das Werkstück der positive Pol und die Elektrode der negative Pol der Funkenstrecke ist. Bei zurückspringenden Ecken B (Fig. 7 a) hingegen ist es vorteilhafter, das Werkstück mit dem negativen Pol und die Elektrode mit dem positiven Pol zu verbinden,.Another application of the method is for the production of workpieces which have the shape of the illustration in FIG. 7b. It has been found that when machining workpieces by means of spark erosion, protruding corners can best be formed when the workpiece is the positive pole and the electrode is the negative pole of the spark gap. In the case of recessed corners B (FIG. 7 a), however, it is more advantageous to connect the workpiece to the negative pole and the electrode to the positive pole.

Bei der Herstellung von z. B. Bohrungen,, mit dem in, Fig. 7 b dargestellten. Querschnitt wird zunächst eine Elektrode mit dem in Fig. 7 a eingezeichneten Querschnitt verwendet, wobei die vorspringenden Ecken, A in der Elektrode nicht ausgebildet sind. Bei Verwendung dieser ersten, Elektrode werden demnach nur die Eckend herausgearbeitet. Wie bereits angegeben;, stellt bei diesem Teil des Bearbeitungsprozesses die Elektrode den positiven, und das Werkstück den, negativen Pol dar. Ist diese erste Elektrode durch das Werkstück durchgeführt, wird die zweite Elektrode angewendet, die im Querschnitt in der Fig. 7 b dargestellt ist. Diesmal sind die Ecken, B von dem Prozeß ausgenommen, während die vorspringenr den Eckend ausgearbeitet werden, wobei die Anschlüsse gegenüber dem ersten Teil des Prozesses umgepolt sind.In the production of z. B. holes, with the one shown in, Fig. 7 b. Cross-section, an electrode with the cross-section shown in FIG. 7 a is first used, the protruding corners, A not being formed in the electrode. When using this first electrode, only the corners are worked out. As already stated, in this part of the machining process the electrode represents the positive pole and the workpiece represents the negative pole. Once this first electrode has passed through the workpiece, the second electrode is used, which is shown in cross section in FIG. 7b is. This time the corners, B are excluded from the process, while the protruding corners are worked out, the polarity of the connections being reversed compared to the first part of the process.

Da bei dem eben beschriebenen, Verfahren die Schwierigkeit besteht, die zweite Elektrode genau auf die bereits erzeugte Bohrung zu zentrieren!, kann vorzugsweise nur eine Elektrode verwendet werden, deren, unterer, zuerst in das Werkstück eingeführter Teil den Querschnitt der Elektrode der Fig. 7 a besitzt, während der' obere, zweite Teil den ergänzenden Querschnitt wie in Fig. 7 b aufweist.Since in the method just described, there is a difficulty, the second electrode exactly to center the already created hole !, only one electrode can preferably be used, the lower part of which, first introduced into the workpiece, has the cross section of the electrode of FIG. 7 a, while the 'upper, second part has the complementary cross section as in Fig. 7b.

Claims

Patent claims:

1. Process for material removal by means of spark erosion using alternating current, characterized in that from, the alternating voltage lying at the spark gap a half-wave is at least partially suppressed in order to change the voltage curve and thus the gap formation.

2. Facility for carrying out the procedure according to claim 1, characterized in that the electrode and the workpiece by a current direction-dependent switching element variable on resistance bridged reversible polarity are.

3. The method according to claim 1 for production of holes, characterized in that the suppression of the half-wave is continuous, with The progression of the electrode in the workpiece is changed in such a way that the change in the electrode caused by the erosion of the electrode Hole cross-section is compensated for by widening the spark gap, so that completely cylindrical bores are created.

4. Device according to claim 2, characterized in that the electrode is designed is that they over part of their length formally opposed to erosion with positive tension the workpiece is suitable for erosion with negative stress over a further 'part.

5. Device according to claim 2, characterized in that that the current-direction-dependent switching element consists of a rectifier and a variable resistor lying in series with it consists.

6. Device according to claims 2 and 5, characterized in that the rectifier has a has a lower forward resistance than the ignited spark gap.

7. Device according to claim 2, characterized in that that the current-direction-dependent switching element can be regulated from one with Gleiohstrom

presaturated choke with a sharp kink consists in the saturation characteristic.

Publications drawn in bed: »Publication series des Verlag Technik«, Berlin, Vol. 177, p. 71.

1 sheet of drawings