DE2305707A1 - Elektroerosionsbearbeitung von werkstuecken - Google Patents
Elektroerosionsbearbeitung von werkstueckenInfo
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
- B23H1/02—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges
- B23H1/022—Electric circuits specially adapted therefor, e.g. power supply, control, preventing short circuits or other abnormal discharges for shaping the discharge pulse train
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- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Description
palentonwdtf
l A GrdncckBr
Dr -inn H. Kinkeldc-y
Dr..,ng. W. Stockmair
$ München 22, Maximilians*.
6. Februar 1973
P 5685
COI/D INDUSTRIES OPERAO)ING CORP
Griffith Head, P.O. Box 222? Davidson, North Carolina, 28036, USk
Elektroerosionsbearbeitung von Werkstücken
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine
Schaltungsanordnung zur Elektroerosionsbearbeitung elektrisch
leitender Werkstücke mittels an einer mit einem Dielektrikum
gefüllten Funkenstrecke wirksamen Leistungsimpulsen.
Die Erfindung steht mit der USA-Patentanmeldung Ί22 936 vom
10.3·1971 iro Zusammenhang, die sich auf ein System zur Impulsverlängerung
und zum Abschaltschutz bei der Oberflächenbearbeitung
mittels elektrischer Entladungen, d.h. durch Elektroerosion, bezieht.
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Bei der Elektroerosion wird von einem elektrisch leitenden Werkstück durch Pumpenüberschlage zwischen letzterem und
einer Werkzeugelektrode Material abgetragen. Im allgemeinen wird eine gesteuerte Nachstelleinrichtung benutzt, um bei
fortschreitender Materialabtragung von dem Werkstück dessen Abstand zu der Elektrode optimal eingestellt zu halten. In
diesem Spalt wird während der Oberflächenbearbeitung ein dielektrisches Flüssigkühlmittel unter Druck im Zwangsumlauf
geführt. Zur zuverlässigen und vorherseh- bzw.. reproduzierbaren Bearbeitung bedient man sich üblicherweise einer Funkenero
sions-SchaltungsanordmiBg mit einem unabhängigem 'Impulsgenerator,
mittels dessen Leistungsimpulse bei genauer Steuerung von Frequenz und Tastverhältnis erzeugbar sind. Ein
solcher Generator kann als Mulitvibrator, Sechteckwellen-Oszillator
o. dgl. ausgebildet sein. Sind,die Bearbeitungsbedingungen ungünstig, z.B. im Falle einer Störung des Kühlmittelumlaufs
oder wenn es wegen der Geometrie von Elektrode und Werkstück schwierig ist, einen einwandfreien Umlauf des
Kühlmittels zu bewirken, läßt sich eine stabile oder konstante Bearbeitung kaum -erzielen. Ähnliche Schwierigkeiten ergeben
sich bei gewissen metallischen Werkstoffen, die derzeit zur Herstellung von Formen, Gesenken u. dgl. verwendet werden,
etwa bei Gußeisen, das zur herkömmlichen Serienfertigung von Formwerkzeugen dient.
Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, unter Vermeidung dieser und weiterer Nachteile des Standes der Technik mit einfachen
und wirtschaftlichen Mitteln eine einwandfreie Elektroerosions-Oberflächenbearbeitung
zu ermöglichen.
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Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß
so gestaltet, daß an der Funkenstrecke zu vorgegebenen Ein-
und AussehaltZeitpunkten bzw. in vorgegebenem Tastverhältnis
eine Gruppe oder Felge von Leistungsimpulsen erzeugt wird, daß die Pause zwischen aufeinander folgenden Impulsfolgen
bzw. Gruppen wiederholt oder periodisch gegenüber der normalen Pausendauer erheblich verlängert wird und das letztere daran
anschließend jedesmal wiederhergestellt wird. An der Funkenstrecke kann nach ci.er Erfindung eine Folge oder Gruppe von
Leistungsimpulsen mit gleichmäßigem Tastverhältnis erzeugt
und zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit von metallischen
Werkstoffen wie Gußeisen o. dgl. innerhalb dieser Impulsfolge bzw. -gruppe eine verlängerte Impulspause vorgesehen v/erden,
insbesondere in zeitlich zufälliger Folge. Insbesondere kann
dieser Impulsfolge bzw. -gruppe in gewissen Zeitabständen eine. Impulspause überlagert werden, deren Dauer wenigstens doppelt
so groß ist wie die normale Pause zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen der Folge bzw. Gruppe. Nach einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die Impulspapsen periodisch
durch Impulse geeigneter Polarität in der Weise verlängert, daß die Bearbeitung in Zeiträumen von wenigstens doppelter
Dauer der normalen Impulspausen unterbrochen wird.
Eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß
so ausgebildet, daß zum Erzeugen von Leistungsimpulsen
in regelmäßigen Abständen ein erster Impulsgenerator vorhanden ist, welcher mit einem zweiten unabhängig arbeitenden
Impulsgenerator in Betriebsverbindung steht und welcher von
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-Zuso steuerbar ist, daB eine verlängerte Impulspause
jeweils eiiB Anzahl der erzeugten Impulse in gewissen Zeitabständen
unterbricht. Nach einer anderen Ausgestaltung der Jsrfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist zum Erzeugen von
Leistungsimpulsen in regelmäßigen Abständen ein erster Impulsgenerator vorhanden, welcher zum Verlängern der Impulspause
zwischen einer'Anzahl von Impulsen, insbesondere einer Impulsfolge
bzw. -gruppe, mit einem zweiten Impulsgenerator in Betriebsverbindung steht, der zur Bestimmung oder Steuerung
der Anzahl von Impulsen jeder Folge bzw. Gruppe eine Zähleinrichtung
auf v/ei st.
Die Erfindung gewährleistet mithin die Oberflächenbearbeitung elektrisch leitender Werkstücke mittels Elektroerosion durch
Erzeugung einer Folge von Leistungsimpulsen, insbesondere ■ Recht eck impuls en,- mit gesteuerter Impulsdauer bzw. gesteuertem
Tastverhältnis in der Weise, daß zur Verbesserung der Bearbeitungstabilität
oder -konstanz jeweils zwischen Impulsgruppen längere Impulspausen auftreten oder in einer Pause
zwischen aufeinanderfolgenden Impulsgruppen jex^eils ein zusätzlicher
Einzelimpuls auftritt. Die Unterbrechung der Bearbeitungs-Leistungsimpulse
kann periodisch erfolgen und vorzugsweise wenigstens das Doppelte der normalen Impulspause
betragen. Diese Trennung der aufeinanderfolgenden Impulsgruppen
bzw. -folgen gestattet eine Erholung oder Stabilisierung des Zustandes im Spalt.zwisehen Werkstück und Elektrode,
was die Konstanz und Gleichmäßigkeit der Bearbeitung, insbesondere einer Trenn- oder Schneidbearbeitung,erheblich ver-
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"bessert. Bei der Bearbeitung von Gußeisen ergibt sich der
zusätzliche Vorteil, daß eine sonst bisweilen an der Werkstückoberfläche auftretende Bildung von Schmelztropfen und
deren Zerspratzen gänzlich beseitigt wird.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung.
Darin zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltschema einer erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung für die Elektroerosionsbearbeitung von Werkstücken,
Pig. 2 schematische Verläufe von Steuerimpuls-Gruppen
und 3 bzw. -Folgen in einer Schaltungsanordnung nach Fig. 1,
Fig. 4 ein Schema einer Ausführungsform eines Impulsgenerators für die Erzeugung von Steuerimpuls-Gruppen
bzw. -Folgen,
Fig. 5a je eine Folge von Stromstößen an der Funkenstrecke
und 3>b nait normalen bzw. mit erfindungsgeinäßen Steuerimpulsen
und
Fig. 6 Schaltschemata einer weiteren Ausführungsform der
und 7 Erfindung mit einer elektronischen Zähl- und Steuereinrichtung.
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In der Anordnung gemäß Fig. 1 liegt eine Gleichspannungsquelle 10 für die Oberflächenbearbeitungsvorrichtung in
Reihe mit den Haupt elektroden eines Ausgangstransistors 12
und mit dem Bearbeitungsspalt, der eine Werkzeugelektrode 14
sowie das zu bearbeitende Werkstück 16 aufweist. Um einen
Elektroerosionsstrom geeigneter Größe zu erzielen, kann eine Anzahl von parallel angeschlossenen Ausgangstransistoren 12
vorgesehen sein. Die Größe des Spaltstromes kann durch den Widerstandswert eines Stellwiderstandes 18 wahlweise eingestellt
werden. Die Schaltungsanordnung für die Elektroerosionsbearbeitung weist ferner einen ersten Impulsgenerator 26 auf,
der im gezeichneten Ausführungsbeispiel als Multivibrator
ausgebildet ist, sowie wenigstens eine Treibstufe 28, wodurch die Ausgangstransistorstufe 12 mit Impulsen von genau gesteuerter
Frequenz und genau gesteuertem Tastverhältnis an- und abgeschaltet werden kann. Zur Vereinfachung der Darstellung
ist die Treiberstufe bzw. sind die Treiberstufen 28 als Schaltungsblock gezeichnet.
Der Impulsgenerator 26 besitzt ein Transistorpaar 34,36; diese
beiden Transistoren sind so gekoppelt und erhalten solche Vorspannungen, daß sie nach Art eines astabilen Multivibrators
abwechselnde Schaltungsvorgänge ausführen. So sind die · Transistoren 34,36 jeweils über einen Lastwiderstand 38 bzw.
40 mit dem Minuspol einer Gleichspannungsquelle 42 verbunden, während jeweils ein Koppelkondensator 44- bzw. 46 die eine
Hauptelektrode des einen Transistors mit der Basis des anderen Transistors verbindet. Diese Koppelkondensatoren 44-,4-6 sind
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veränderliche Kondensatoren, die zur vereinfachten Erläuterung
als Stellkondensatoren dargestellt sind. Man sieht, daß jeweils der Kollektor der Transistoren 34 bzw. 36. mit der Basis des
anderen Transistors 36 bzw. 34 verbunden ist, so daß rait dem
Multivibrator 26 die Frequenz der Ausgangsimpulse und mithin die Frequenz der Bearbeitungs-Leistungsimpulse steuerbar ist,
welche am Bearbeitungsspait auftreten. Um das Tastverhältnis der Steuer- und damit der Leistungsimpulce einzustellen, weist
der Multivibrator 26 zwei Stellwiderstände 48 bzw. 50 auf.
An Anschlußpunkten A und B des ersten Impulsgenerators 26 ist
ein zweiter Impulsgenerator 52 angeschlossen, der in Fig. 1
als Schaltungsblock dargestellt ist. Zwischen dem Anschlußpunkt A und der Basis des Transistors 36, welcher die Inpulspausen
steuert, liegt eine Diode 54 iiJ- Reihe. Der Verlauf des
Signals U.-o, das an den Anschlußpunkten A und B auftritt, ist
in Fig. 2 und 3 beispielhaft dargestellt. Je nach der benutzten
Ausführungsform des zweiten Iinpulsgeiierators 52 kann
das Ausgangssignal die eine oder andere Form einer Impulsfolge
bzw. -gruppe haben.
Eine zur Verwendung mit dem ersten Multivibrator 26 geeignete Ausführungsform des zweiten Inpulsgenerators 52 ist in Fig. 4
dargestellt. Dabei ist ein Spartransformator 56 vorgesehen,
beispielsweise ein Variac, der mit zwei Anschlüssen X und Y an ein Spannungsnetz angeschlossen ist. Mit einem Abgriff 58
ist die Größe der aia Spartransformator 56 auftretenden Ausgangsspannung
einstellbar. Diese wird induktiv an eine Wicklung
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60 angekoppelt, welche zusammen mit einer .Diode 62 und einem
Begrenzungswiderstand 64 zwischen den Anschlußpunkten A und
B in Reihe liegt. Auch der zweite Impulsgenerator 52 kann
als Multivibrator, ähnlich dem ersten Impulsgenerator 26 ausgebildet
sein, sofern Frequenz und Tastverhältnis von letzterem
abweichen, jedoch in geeignetem Bereich liegen.J"Überraschend
hat sich gezeigt, daß sich die beste Oberflächenbearbeitung ergibt, wenn de Bearbeitungs-Leistungsimpulse in gewissen
Zeitabständen durch eine Impulspause getrennt xferden, die wenigstens das Doppelte der normalen Impulspause beträgt. Dies
ist durch Vergleich von Fig» 5"t>
mit 5a erkennbar, wobei jeweils
eine Folge von Strom-Leistungsimpulsen 55·schematisch dargestellt
ist. Fig» 5a zeigt eine gewöhnliche, gleichmäßige Impulsfolge. Im Diagramm der Fig. 5b ist zu ersehen, daß .
zwischen dem letzten Impuls 55 einer ersten Impulsgruppe bzw. -folge und dem ersten Impuls 35 der nächsten Impulsgruppe bzw.
-folge eine Pause vorgesehen ist, die mehr als das Doppelte der normalen Impulspause beträgt. In Fig. 5b ist gestrichelt
ein zusätzlicher Einzelimpuls 55a eingezeichnet, der in dieser verlängerten Impulspause oft zweckmäßig ist, um zwischen den
Impulsgruppen bzw. -folgen innerhalb des Bearbeitungsspalts genügend Leistung aufrechtzuerhalten, damit an der Nachstelleinrichtung
ein normales Weiterrücken aufrechterhalten bleibt. Der zusätzliche Impuls 55a," der insbesondere dieselbe Impulsdauer
hat wie die normalen'" Impulse 55» erleichtert ferner
das Zünden der ersten Impulsentladung der nachfolgenden Impulsgruppe.
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Um die anhand der Fig. 5b erläuterte Methode der Elektroerosion
zu verwirklichen, kann gemäß einer in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform der Erfindung eine Zähleinrichtung
58 mit Toren 69 vorgesehen sein. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist die Zähleinrichtung 68 als Zählstufe mit vier
Flipflops 68a,68b,68c und 6Gd ausgebildet, die mit einer
Anzahl von Dioden-Eingangstoren 69 zusammenwirken, wovon in Fig. 6 die Tore b9a und 69b dargestellt sind. Im Ausführungsbeispiel ist das Tor 69a so ausgebildet, daß es bei jeder
Impulsgruppe acht Impulse abgibt, wogegen das rechte Tor 69b jeweils Impulsgruppen mit neun Impulsen erzeugt. Je nach den
Materialkömbinationen von Elektroden 14 und Werkstück 16 und
je nach den Bearbeitungsbedingungen ist es zweckmäßig, die
Anzahl der Impulse einer jeden Impulsgruppe einstellen zu können, wozu die Schaltungsanordnung mit zusätzlichen Torschaltungen
versehen sein kann.
Die im Ausführungsbeispiel benutzten Torstufen 68a bis 68d enthalten jeweils einen Flipflop mit abwechseliä betätigbaren
Transistoren Q,, und Qp. Diese Flipflops sind symmetrisch aufgebaut
und weisen Kollektorwiderstände 70 bzw. 72 sowie Vorspannungswiderstände
74- bzw. 76 mit jeweils gleichem Widerstandsv/ert
auf. Die Zählstufen erhalten ihren Eingang am Anschlußpunkt O (in Fig. 6 links) aus dem in Fig. 1 dargestellten
Multivibrator 26. Jeder Flipflop weist ferner ein zwischen Kollektor und Basis des Transistors Qu liegendes
Signaldiodenpaar 78»80 sowie ein zwischen Kollektor und Basis
des Transistors Qp liegendes Signaldiodenpaar 82,84 auf.
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Perner sind mit jeder Zahlstufe Eoppe!kondensatoren 86,88
wie gezeichnet -verbunden.
Die einzelnen Zählstufen 68 enthalten außerdem eine Einrichtung zum Rückstellen mittels eines Rückstellimpulses
nach· Beendigung der Zählperiode. An einer Rückstell-Leitung
bzw. einem Anschlußpunkt Z wird jeweils der Rückstellimpuls erzeugt, der zum Rückstellen des Flipflops einer jeden Zählstufe
68 über einen Reihenwiderstand 89 und eine Diode 90 zur Basis des betreffenden Transistors Qo gelangt. Die Erzeugungsart
und -folge der Rückstellimpulse wird im folgenden anhand der Schaltungsanordnung von Pig» 7 erläutert.
Eine geeignete Steuerschaltung für das Zuordnen des Betriebes
des Multivibrators 26 zu jenem der Zähl- und Torstufen 68 bzw.
69 ist in Fig. 7 gezeichnet«, Damit sind geeignete Steuersignale
herstellbar, mittels deren der MuIt!vibrator 26 zu den jeweils
richtigen Zeitpunkten ab- bzw. anschaltbar ist. Nach Beendigung des Zählvorganges bewirkt die Schaltungsanordnung außerdem
die Rückstellung aller Flipflops bzw. Zählstufen 68a bis
68d. Die in ITig. 7 dargestellte Schaltungsanordnung weist eine
Inverterstufe 100a, eine Leistungsverstärkerstufe 100b, eine
monostabile Stufe 102, eine Transistor-Abschaltstufe 104-, eine Plipflopstufe 106 und schließlich eine monostabile Endstufe
108 auf. Zur Verdeutlichung sind die einzelnen Stufen 100a, 100b, 102, 104-, 106 und 108 mit gestrichelten Kästen hervorgehoben.
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In der Inverterstufe 10Oa ist ein Transistor Q^ vorgesehen,
an dessen Kollektor ein Lastwiderstand 110 angeschlossen ist, der mit seinem anderen Ende an einem Speiseanschluß B+ liegt.
Mt der Basis des 'Transistors Q^. liegt ein Signal-Begrenzerwiderstand
114 in Reihe. Die Schaltungsanoxdnungen von Fig. 6
und 7 sind durch drei Leitungen 115»116 und 117 verbunden.
In der Leitung 115 liegt in Reihe mit dem Eingang von dem Multivibrator 26 eine Diode 118. An die Leitung 117 ist eine
Diode 120 angeschlossen. An die Verbindungsstelle der Dioden 118,120 einerseits und an die Basis eines l'ransistors Qr
andererseits ist eine veränderliche Impedanz angeschlossen,
die aus einem Festwiderstand 121 und einem Stellwiderstand
besteht. Sobald nach einem ersten Iiultivibrator-Impuls mit
einem Signal an der Leitung 117 eine Spannung auftritt, wird ein Signal von einer Diode 132 durchgelassen, welche die mono-stabile
Stufe 102 triggert und welche mit der Verbindungsstelle eines Kondensators 130 und einer weiteren Diode 132a
verbunden ist, die zusammen den Transistor Qr überbrücken.
Gleichzeitig wird von der Leitung 117 aus der Basis des Invertertransistors Q^ ein Signal zugeführt, wodurch er eingeschaltet
wird. An der Zähleinrichtung entsteht dadurch ein Massesignal, welches die vorhandene Zählung über die Leitung
116 an- und festhält.
Die monostabile Stufe 102 weist je einen Transistor Q^ und QU
auf. An deren Kollektoren ist jeweils ein Lastwiderstand 134 bzw. 136 angeschlossen, und an der Basis ist jeweils ein Vorspaiinuiigswiderstond
138 bzw. 140 in der gezeichneten V/eise
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vorgesehen. Die Zeitkonstante der Betätigung ist wahlweise
vermittels eines Stellwiderstandes 142 gesteuert veränderlich,
der zwischen dem Speiseanschluß B+ und einem Festwiderstand 144 liegt, und ferner durch geeignete Wahl oder Einstellung
wenigstens eines Kondensators einer Kondensatoranordnung 146, 148, wobei die Anzahl der Kondensatoren"derjenigen der einstellbaren
Koppelkondensatoren 44,46 entsprechen kann, die zur Steuerung des Tastverhältnisses am Multivibrator 26
dienen.Die Vorspannung des Transistors Qg der monostabilen
Stufe -102 ist so gewählt, daß dieser normalerweise eingeschaltet ist. Trifft von der Verstärkerstufe 10Ob ein Tastsignal
ein, so wird der Transistor Qg abgeschaltet und ein entsprechendes Signal an die Transistor-Abschaltstufe 104
gegeben.
Die Basis eines Transistors Q8 der Abschaltstufe 104 ist über
einen Signal-Begrenzerwiderstand 150 mit dem Kollektor des
monostabilen Transistors Qg verbunden. Über einen Reihenoder
Lastwiderstand 152 liegt der Kollektor des Transistors
Qo an dem Speiseanschluß B+. Das Ausgangssignal des Transistors
Qg gelangt über einen mit einer Diode 156 in Reihe liegenden
Widerstand 154 an den Ansclilußpunkt A des Multivibrators 26
(Pig. 1). Mithin bewirkt - ein Ausgangsimpuls des Transistors
Qg die Abschaltung des Transistors 24 in. diesem ersten Impulsgenerator
26. ■
Gleichzeitig wird von der monostabilen Stufe 102 ein Triggerimpuls
an die Plipflopstufe 106 abgegeben, nämlich an die
U Ό ο «3 Ό ί U © /
Basis eines Transistors Qq. Die Flipflopstafe 106 weist
ferner einen Transistor Q-iq» zwei gleiche Widerstandswerte
besitzende Lastwiderstände 158, 160, die jeweils in Reihe mit den Kollektoren der Transistoren Q0, bzw* Q^q liegen,
sowie zwei Vorspannungswiderdbände 162,164 auf, die jeweils
mit der Basis des Transistors Qq bzw. Q^q verbunden sind.
Über Koppelkondensatoren 166 und 168 gelangen die in die Plipflopstufe 106 einlaufenden Eingangsimpulse an Signaldiodenpaare
170,172 bzw. 174,176, welche jeweils mit dem Kollektor bzw. der Basis der Transistoren QQ und Q^q in
Verbindung stehen. Kehrt der monostabil! e Transistor Qg in
seinen Einsehaltzustand zurück, so läuft der Multivibrator
26 wieder an, da bei leitendem Zustand des Transistors Qg
der Multivibrator 26 wieder eingeschaltet wird. Kommt nun
der Multivibrator 26 in Gang, so wird die monostabile Stufe 102 durch einen Impuls erneut getriggert. Auf dem vorstehend
beschriebenen Wege blockiert die monostabile Stufe 102 dann wiederum den Multivibrator 26. Am Ende der zweiten Betätigungs-Zeitkonstante
der monostabilen Stufe 102 wird die Plipflop-Btufe 104. in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt,
wodurch die monostabile Stufe 108 getriggert wird.
In der monostabilen Stufe 108 cind zwei Transistoren Qx,^,,
Q^jP vorgesehen; mit dem Kollektor dieser Transistoren ist
jeweils ein Lastwiderstand 178 bzw. 180 in Reihe verbunden.
An der Basis der Transistoren Q^v, bzw. Qx^ liegt jeweils ein
Vorspannungswiderstand 182 bzw. 184 in der gezeichneten Anordnung,
Mit dem Basisanschluß des Widerstandes 184 einer-
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-1A-
seits und dem Kollektor des Transistors Q^ andererseits ist
ein Kondensator 186 verbunden. Man erkennt, daß ein Ausgangssignal aus der Flipflopstufe 106 über einen Koppelkondensator
188 und eine Diode 190 an die monostabile Stufe 103 gelangt und diese dadurch triggert. Eine weitere Diode
192 ist in Reihe an einen Speisepunkt B- angeschlossen. Nach dem erneuten Triggern stellt die monostabile Stufe 108 die
Zählstufen 68a bis 68d über die Rückstell-Leitung Z zurück.
Fach der Rückstellung der Zähleinrichting ist die Schaltungsanordnung
bereit für die Erzeugung und Weiterleitung einer weiteren Impulsfolge oder -gruppe, so daß das System einen
neuen Ablauf der beschriebenen Art durchführen kann.
Im folgenden wird die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung
zusammenfassend erläutert. Bei der Schaltung gemäß Fig. 1
erzeugt der Multivibrator 26 einen Ausgangsimpuls, der in geeigneter Weise verstärkt und von der Zwischen-Treiberstufe
28 erneut in Rechteckform gebracht wird, um den Ausgangstransistor 12 abwechselnd in den leitenden und in den nicht-.leitenden
Zustand zu bringen, so daß eine fortlaufende Folge von Bearbeitungs-Leistungsimpulsen an dem Bearbeitungsspalt
erzeugt wird, wie sie in JFig. J>a dargestellt sind. Die Dauer
des Bearbeitungsimpulses wird phasengleich mit dem leitenden Zustand des Transistors 34- geregelt, während die Impulspause
phasengleich mit dem leitenden Zustand des Transistoro 36 geregelt wird.
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In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß für die erfindungsgemäße
Schaltungsanordnung nicht nur Transistoren als elektronische Schalter Verwendung finden können, sondern ebenso
jede andere Art von elektronischen Schaltern. Im Rahmen der Erfindung ist unter dem Begriff "elektronischer Schalter"
jede elektronische Steuer- oder Regeleinrichtung zu verstehen, die mehr als zwei Elektroden besitzt, wobei wenigstens zwei
Haupt- oder Leistungselektroden den Strom im Leistungskreis steuern oder beeinflussen und wobei das Leitvermögen des
Leistungskreises von einer Steuer- oder Regelelektrode innerhalb des Gerätes so gesteuert wird, daß das Leitvermögen des
Leistungskreises statisch oder elektrisch gesteuert bzw. geregelt wird, ohne daß sich irgendwelche mechanischen Elemente
innerhalb der Einrichtung bewegen. Diese Definition umfaßt, ohne darauf eingeschränkt zu sein, beispielsweise Elektronenröhren,
Transistoren, halbleitergesteuerte Gleichrichter, Tyratrons und ähnliche elektronische Schaltelemente.
Es wurde bereits erwähnt, daß Schwierigkeiten entstehen können, wenn sich im Bearbeitungsspalt unstabile Bedingungen einstellen,
die in manchen Fällen sogar Z1U einem Kurzschluß im
Bearbeitungsspalt führen können, was eine entsprechende Beschädigung sowohl der Werkzeugelektrode als auch des Werkstückes
selbst zur Folge hat. Man hat Anordnungmentwickelt,
die auf das Vorhandensein von Kurzschluß im Bearbeitungsspalt ansprechen und mit geeigneten rütteln entweder die Leistungszufuhr zum Bearbeitungsspalt vollständig unterbrechen oder die
von den nachfolgenden Bearbeitungs-Leictungsimpulsen aufge-
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brachte Leistung regeln bzw. begrenzen. Ein geeignetes Kurzschluß-Schutz
system ist- in der eingangs genannten USA-Patentanmeldung
122 936 vom 10.3.1971 enthalten.
Die Erfindung ermöglicht es nun in überraschend einfacher
Weise, das Auftreten von Kurzschlüssen am Bearbeitungsspalt
durch Steuerung des Verlaufs der Bearbeitungsimpulse am Impulsgenerator selbst, also am Multivibrator 26, zuverlässig
zu verhindern. Die bei der Bearbeitung-von Gußeisen und vergleichberen
Werkstoffen bestehenden Schwierigkeiten lassen
sich dadurch beseitigen, dajß man eine wiederkehrende Erholuiigsperiode
vorsieht, die eine Entionisierung im Bearbeitungsspalt
mit entsprechender Abkühlung der Spaltelemente gestattet. Man erreicht dies durch Verwendung eines zweiten Impulsgenerators
bzw. einer Impulsquelle 52 mit Steuerung der Impulspausen in
bezug-auf den ersten Impulsgenerator, der im Ausführungsbeispiel
der Fig. 1 als Multivibrator 26 ausgebildet ist. Die Ein- und Ausschaltzeit des Multivibrators 26 wird, wie erwähnt,
jeweils durch den leitenden Zustand des.Transistors 34- bzw.
des Transistors 36' gesteuert, so daß es im Betrieb des Multivibrators 26 möglich ist, dem iTapulspausen-Steuertransistor
36 einen Steuerimpuls geeigneter Polarität zu überlagern und so die Impulspause zu ve&ängern, wodurch die Elektroerosionsbearbeitung
mittels voneinander getrennter Impulsgruppen bzw. -folgen in ebenso einfacher wie wirksamer Weise möglich ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach der Erfindung der Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsgruppen bzw.
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-folgen wenigstens das Doppelte der normalen Ein- bzw. Ausschaltdauer
beträgt, so daß im Bearbeitungsspalt eine vollständige Erholung oder Beruhigung stattfinden kann. Bei dem
erfindungsgemäßen Elektroerosionsverfahren ist die Steuerung
der Bearbeitungsirapulse einstellbar und während der Bearbeitung
ständig durchführbar, ohne daß der Leistungsfluß unterbrochen und die ursprünglichen Bearbeitungsbedingungen erneut im
wesentlichen wiederhergestellt werden müßten. Auf diese Weise lassen sich die beachtlich großen Stillstandsseiten und Verluste
vermeiden, die bei herkömmlichen Systemen auftreten, welche im Falle von Kurzschlüssen am Bearbeitungsspalt zunächst
abschalten und erst später wieder den normalen Bearbeitungsbetrieb gestatten. Bei der Verwendung des Multivibrators 26
wird zuerst der Gtellwiderstand 50 so betätigt, daß die erwünschte
Abschaltdauer eingestellt wird, während mittels des Stellwiderstandes 48 die Einsehaltdauer voreingestellt wird.
Die an den Anschlußpunkten A und B auftretenden Spannungsimpulse des zweiten Impulsgenerators 52 haben eine sehr viel
niedrigere Frequenz als die Bearbeitimgsimpulse, deren Verlauf
beispielsweise in Fig. 5a und 5h zu ersehen ist. Um eine genügend
lange Irapulsunterbrechung zu bewirken, ist die Dauer der Steuerimpulse des zweiten Impulsgenerators 52 voi?zugswoise
mehr als doppelt so groß wie die Impulsdauer bei normaler
Impulsfolgefrequenz.
Das Diagramm von Fig. 5^>
zeigt den sich ergebenden Abstand zwischen den Bearbeitungs-Leistun^simpulsen, der r.ich bei deui
Betrieb des zweiten Ir.pulsgenerators 52 einstellt. Es ist
zweckmäßig, symmetrische IrnpulsgeneratorcuT. zn verwenden. Es
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besteht aber auch die Möglichkeit, an die Anschlußpunkte A
und B Generatoren anzuschließen, die in zeitlich -zufälliger
Folge arbeiten und dabei eine entsprechende Pausenverlängerung zur Steuerung der 3earbeitmigs-Leistungsimpulse "bewirken.
Die anhand der Fig. 6 und 7 beschriebene Ausführungsform der
Erfindung schafft eine ähnliche periodische Impulspau'sen-Ver
länge rung, wobei ein Zähler vorgesehen ist, mit dein die Anzahl der Impulse in jeder Bearbeitungsiiapulsgruppe bzw.
-folge bestimmt werden kann. Die Erfindung sieht ferner die Erzeugung eines Impulses veränderlicher Breite zwischen den
Gruppen bzw. Folgen von Bearbeitungs-Leistungsimpulsen vor. ■
Verfahren und Anordnung nach der Erfindung ermöglichen eine beträchtliche Verbesserung der Ka.terialbearbeitung, insbesondere
der Trenn- oder Schneidbearbeitung von Werkstoffen und Werkstückformen,
die sich mit herkömmlicher Elektroerosion kaum
oder nicht glatt bearbeitenlassen.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung
hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen
und Verfahr ens s abritt en, können sox-rohl für sich als auch in
beliebiger Kombination erfinduugswesentlieh sein.
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Claims (16)
- Patentansprüche( 1. Elektroerosionsverfahren zur Bearbeitung elektrisch leitender Werkstücke mittels an einer mit einen Dielektrikum gefüllten Funkenstrecke wirksamen Leistungsimpulscn, dadurch gekennze i chnet, daß an der Funkenstrecke zu vorgegebenen Ein- und AusschaltZeitpunkten bzw. in vorgegebenem Tastverhältnis eine Gruppe bzw. Folge von Leistungsimpulsen erzeugt wird, daß die Pause zwischen aufeinanderfolgenden Impulsgruppeη bzw. -folgen wiederholt oder periodisch gegenüber der normalen Pausendauer erheblich verlängert wird und daß letztere daran anschließend jedesmal wiederhergestellt wird.
- 2. Elektroerosionsverfahren zur Bearbeitung elektrisch leitender Werkstücke mittels an einer mit einem Dielektrikum gefüllten Funkenstrecke wirksamen Leistungsimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß an der Funkenstrecke eine Folge der Gruppe von Leistungsimpulsen mit gleichmäßigem Tastverhältnis erzeugt und zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit von metallischen Werkstoffen wie Gußeisen o. dgl. innerhalb dieser Impulsfolge bzw. -gruppe eine verlängerte Impulspause vorgesehen wird, insbesondere in zeitlich zufälliger Folge.309835/0873
- 3·-Verfahren nach· Anspruch Λ oder 2, dadurch g e k e η η ζ e i chn et, daß zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen bzw. Impulsgruppen jeweils ein Einzelimpuls von normaler Impulsdauer erzeugt wird.
- 4. Elektroerosionsverfahren zur Bearbeitung elektrisch ' leitender Werkstücke mittels an'.einer mit einem Dielektrikum gefüllten Funktenstrecke wirksamen Leistungsimpulsen, dadurch gekennz ei chnet, daß an der Funkenstrecke eine Folge oder Gruppe von Leistungsimpulsen mit gleichmäßigem Tastverhältnis erzeugt und dieser Impulsfolge bzw. -gruppe in gewissen Zeitabständen eine Impulspause überlagert wird, deren Dauer wenigstens doppelt so groß ist wie die normale Pause zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen der Folge bzw. Gruppe.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennz ei chnet, daß die überlagerten Impulspausen in zeitlich zufälliger Folge erzeugt werden.
- 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die überlagerten Impulspausen in regelmäßigen Zeitabständen erzeugt v/erden.
- 7· Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Impulsgruppe bzw. -folge die verlängerte Impulspause, ein Impuls von normaler Dauer und eine weitere Impulspause erzeugt werden.309835/0873.21-
- 8. Elektroerosionsverfahren zur Bearbeitung elektrisch leitender Werkstücke mittels an einer mit einem Dielektrikum gefüllten Funkenstrecke v/irksainen Leistungsimpulsen, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennze ichnet, daß an der Funkenstrecke eine Folge oder Gruppe von Leistungsimpulsen mit gleichmäßigem Tastverhältnis erzeugt wird und daß die Impulspausen periodisch durch Impulse geeigneter Polarität in der V/eise verlängert werden, daß die Bearbeitung in Zeiträumen von wenigstens doppelter Dauer der normalen Impulspausen unterbrochen wird.
- 9· Schaltungsanordnung zur Elektroerosionsbearbeitung elektrisch leitender Werkstücke mittels an einer mit einem Dielektrikum gefüllten Funkenstrecke wirksamen Leistungsimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen von Leistungsimpulsen in regelmäßigen Abständen ein erster Impulsgenerator (26) vorhanden ist, welcher mit einem zweiten, unabhängig arbeitenden Impulsgenerator (52) in Betriebsverbindung steht und welcher von letzterem so steuerbar ist, daß eine verlängerte Impulspause jeweils eine Anzahl der erzeugten Impulse in gewissen Zeitabständen unterbricht (Fig. 5a + 5b).
- 10. Anordnung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß der erste Impulsgenerator (26) zwei elektronische Schalter (J4-,36) aufweist, deren Haupt- und Steuerelektroden nach Art einer, astobilen Multivibrators309835/0873kreuzweise verbunden sind, wobei ein elektronischer Schalter (34-) die Pa.usendauer und der andere (36) die Impulsdauer der Leißtuugsimpulse steuert, und daß am zweiten Impulsgenerator (52) ein Halbwellengleiclirichter (62) sowie eine.-Wechser.spannungsquelle (60) mit dem die Leistungsimpuls-Pausendauer steuernden elektronischen Schalter (36) verbunden sind.
- 11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Impulsgenerator (26) einen ersten freikippenden Multivibrator mit zwei abwechselnd arbeitenden Steuerschaltern (3^K 36) für Ein- und Aussehaltdauer und der zweite Impulsgenerator (52) einen zweiten, mit niedrigerer Arbeitsfrequenz freikippenden Multivibrator aufweist, mitteis desson die Einschaltzeit des Steuerschalters (36) für die Ausschaltdauer zur Steuerung der verlängerten Pause zwischen aufeinanderfolgenden Impulsgruppen bzw. -folgen regelmäßig steuerbar ist.
- 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Impulsgenerator (52) eine V/echselspannungsquelle (60) sowie eine Diode (62) solcher Poluug aufweist, daß einem Steuerschalter (36) für die Ausschaltzeit zur Herstellung verlängerter Pausen Steuerimpulse mit verhältnismäßig niedriger Frequenz, jedoch wesentlich größerer Impulsdauer zuführbar sind.3098 3 5/0873
- 13· Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 "bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß der erste Impulsgenerator (26) einen Multivibrator und der zweite Impulsgenerator (52) eine mit Gleichrichtung versehene Wechselspannungsquelle (60,62) auf v/eist.
- 14. Anordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 9 "bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Impulsgenerator (52) einen mit den ersten Impulsgenerator (26) in Betriebsverbindung stehenden Zählflipflop (68) sowie eine Torschaltung (69) auf v/eist, mittels deren die Anzahl der jeweils erzeugten Impulse einer Gruppe oder Folge wahlweise steuerbar bzw. zählbar ist.
- 15. Schaltungsanordnung zur Elektroerosionsbearbeiturg elektrisch leitender Werkstücke mittels an einer mit einem Dielektrikum gefüllten Funkenstrecke wirksamen Leistungsimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen von Leistungsiiapulsen in regelmäßigen Anständen ein erster Imp\ilsgenerator (26) vorhanden ist, welcher zum Verlängern der .Impulspause zwischen einer Anzahl von Impulsen, insbesondere einer Impulsfolge oder -gruppe, mit einen zweiten Impulsgenerator (52) in Betriebeverbindung steht, der zur Bestimmung oder Steuerung der Anzahl von Impulsen jeder Folge bzw. Grupi>e eine Zähleinrichtung (68) aufweist.309835/0873
- 16. Anordnung nach Anspruch 14 oder 15? dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Zähleinrichtung (68) eine monostabile Stufe aufweist, mittels deren während der . verlängerten Impulspause jeweils ein zusätzlicher Impuls erzeugbar ist (ELg. 6). ,17· Anordnung insbesondere nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die vor und nach dem zusätzlichen Impuls auftretende Pausendauer so steuerbar ist, daß sie wenigstens das Doppelte der normalen Pausendauer beträgt.309835/0 87 3
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