DE3014615A1 - Verfahren zum elektroerosiven bearbeiten - Google Patents

Description

Inoue-Japax Research Incorporated Yokohamashi, Kanagawaken Japan

Verfahren zum elektroerosiven Bearbeiten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektroerosiven Bearbeiten (EDM-Bearbeiten, elektrisches Entladungs-Bearbeiten), bei dem eine Werkzeugelektrode neben einer Werkstückelektrode liegt, um einen sehr kleinen Bearbeitungsspalt bei Vorliegen eines Bearbeitungsmediums dazwischen zu bilden, und eine Folge elektrischer Impulse liegt zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode, um am Spalt aufeinanderfolgende elektrische Entladungen zum elektroerosiven Abtragen von Material von der Werkstückelektrode zu erzeugen; mit fortschreitender Materialabtragung fahren die letztere und die Werkzeugelektrode aufeinander zu, um in der Werkstückelektrode einen Hohlraum zu bilden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ei-

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ne verbesserte EDM-Methode und -Vorrichtung, bei der die Wechselwirkung der elektrischen Entladung hoher Stromstärke und ein außen angelegtes Magnetfeld verwendet und in neuartiger Weise an das EDM-System gelegt werden, das aus den nebeneinanderliegenden wirksamen Flächen der Bearbeitungs-Werkzeugelektrode und der bearbeiteten Werkstückelektrode im Spalt besteht und in dem der EDM-Prozeß fortschreitet.

Die Anregung, ein außen angelegtes Magnetfeld hilfsweise im EDM-Prozeß zu verwenden, geht auf frühere Stufen in der EDM-Entwicklung zurück. Wenn ein Magnetfeld von außen am Bereich eines EDM-Spaltes anliegt, so hat sich gezeigt, daß der sich ergebende Magnetfluß in Wechselwirkung mit dem elektrischen Entladungsstromfluß hoher Stromstärke steht und auf im Spalt erzeugte Medien bestimmte dynamische Wirkungen verursacht, die noch nicht vollständig erklärt wurden. Es hat sich gezeigt, daß diese Wechselwirkungen die Erzeugung elektrischer Entladungen erleichtern und es erlauben, den wirksamen Bearbeitungsspalt-Abstand in vorteilhafter Weise zu vergrößern, so daß eine Steigerung in der Entladungs-Folgefrequenz und eine Zunahme in der Abfuhr von Bearbeitungsspänen und anderer Produkte aus dem Spaltbereich entstehen kann, wodurch stabilisierte EDM-Arbeitsweisen gefördert und somit allgemein der EDM-Prozeß verbessert wird. Die Anlegung des Magnetfeldes von außen an den EDM-Spalt wurde bereits beschrieben (vgl. JP-AS 29-6942 vom 25. Oktober 19 54, JP-AS 30-833 vom 11. Februar 1955, JP-AS 30-2943 vom 28. April 1955, JP-AS 39-13297 vom 11. Juli 1964, JP-AS 46-11400 vom 23. März 1971, JP-AS 46-12520 vom 31. März 1971 und JP-AS 54-9759 vom 26. April 1979 sowie JP-GM 31-5790 vom 19. April 1956).

Bisher wird eine Magnetfeld-Generatoreinrichtung vorgesehen, z. B. eine oder mehrere Spulen, die von einer äußeren

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Gleich- oder Wechselstromquelle erregt sind, und so positioniert, daß ein Magnetfluß entwickelt wird, der konstant für das Elektrodensystem festgelegt ist, wobei die sich ergebenden magnetischen Kraftlinien fest die sich gegenüberliegenden Flächen der Werkzeug- und der Werkstückelektrode durchsetzen, an denen der Bearbeitungsgang fortschreitet. Die Spule kann auf der Werkzeugelektrode oder der Werkstückelektrode oder beiden gewickelt sein, oder alternativ kann ein Eisenkern, auf dem eine erregbare Spule gewickelt ist, in Berührung mit oder in der Nähe von der Werkzeugelektrode oder Werkstückelektrode oder beiden sein, um das gewünschte stationäre Magnetfeld aufzubauen.

Es hat sich nun gezeigt, daß - wenn versucht wird, Gleichmäßigkeit der durch die Ausübung eines Magnetfeldes über die gesamte Bearbeitungszone oder einen interessierenden Teil von dieser erzielbaren Effekte zu gewinnen - die Verwendung eines lagemäßig festen Magnetflusses nach dem Stand der Technik kaum zu den gewünschten Ergebnissen führt. So bewirkt das Zuführen eines lagemäßig festen Magnetflusses oft eine unerwünschte ungesteuerte Lokalisierung oder Konzentration elektrischer Entladungen, was insbesondere eine bemerkenswerte Erscheinung ist, wenn das Werkstück aus einem eisenhaltigen oder irgendeinem anderen ferromagnetischen Material zusammengesetzt ist. Dies bewirkt eine übermäßige und unregelmäßige Abnutzung der Werkzeugelektrode sowie eine Beeinträchtigung in der Bearbeitungsstabilität und 'damit eine Verringerung in Abtragungsgröße bzw. -geschwindigkeit.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein EDM-Verfahren (und eine EDM-Vorrichtung) anzugeben, bei dem der Magnetfluß gesteuert am EDM-Spaltbereich derart liegt, daß eine Verbesserung in der Bearbeitungsstabilität, in der Abtragungsgröße und in der Gleichmäßigkeit und im Verhältnis in der relativen Elek-

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trodenabnutzung erzielbar sind; außerdem soll durch dieses EDM-Verfahren die Anwendbarkeit des EDM-Prozesses erweitert werden.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum elektroerosiven Bearbeiten vorgesehen, bei dem eine Werkzeugelektrode neben einer Werkstückelektrode liegt, um einen sehr kleinen Bearbeitungsspalt dazwischen bei Vorliegen einer Bearbeitungsflüssigkeit zu bilden, und eine Folge elektrischer Impulse liegt zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode, um aufeinanderfolgende elektrische Entladungen über dem Bearbeitungsspalt zu erzeugen, wodurch elektroerosiv Material vom Werkstück abgetragen wird, und bei dem mit fortschreitender Materialabtragung die Werkzeugelektrode und die Werkstückelektrode relativ aufeinander in einer vorbestimmten Vorschubrichtung zufahren, um einen Hohlraum in der Werkstückelektrode zu bilden; dieses Verfahren weist folgende Schritte auf: Anlegen eines Magnetfeldes an den Bearbeitungsspalt über einem vorgewählten lokalisierten Bereich einer Nebeneinanderstellung zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode und aufeinanderfolgendes Verschieben des lokalisierten Magnetfeldes, um einen vorgewählten gesamten Bereich einer Nebeneinanderstellung zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode abzutasten oder zu überstreichen.

Erfindungsgemäß ist auch eine elektroerosive Bearbeitungsvorrichtung vorgesehen, bei der eine Werkzeugelektrode neben einer Werkstückelektrode liegt, um einen sehr kleinen Spaltabstand dazwischen bei Vorliegen einer Bearbeitungsflüssigkeit zu bilden, und eine Folge elektrischer Impulse liegt zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode, um aufeinanderfolgende elektrische Entladungen über dem Bearbeitungsspalt zu erzeugen, wodurch elektroerosiv Material vom Werkstück abgetragen wird, und bei der mit fortschreitender Materialab-

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tragung die Werkzeugelektrode und die Werkstückelektrode relativ aufeinander in einer vorbestimmten Vorschubrichtung zufahren, um in der Werkstückelektrode einen Hohlraum zu bilden; diese Vorrichtung hat eine Einrichtung zum Anlegen eines Magnetfeldes an den Bearbeitungsspalt über einem vorgewählten lokalisierten Bereich einer Nebeneinanderstellung zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode und eine Einrichtung zum aufeinanderfolgenden Verschieben des lokalisierten Magnetfeldes, um einen vorgewählten gesamten Bereich einer Nebeneinanderstellung zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode abzutasten oder zu überstreichen.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem zwei oder mehr Spuleneinrichtungen fest an vorgewählten beabstandeten Stellen um die EDM-Spaltzone angeordnet und in einer Folge erregt sind, um nacheinander versetzte Magnetflüsse zu erzeugen,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Abwandlung des Ausführungsbeispieles der Fig. 1, bei der der Erregungsstrom für jede Spule verändert wird,

Fig. 3 eine schematische Darstellung - teilweise geschnitten - eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem mehrere Magnetpole verteilt in einer in einer Werkzeugelektrode ausgeführten Kammer angeordnet und in

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einer Folge erregt sind,

Fig. 4 eine schematische Darstellung - teilweise geschnitten - mit einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 3, bei der magnetische Teilchen oder Körper auch in der Elektrodenkammer aufgenommen sind, die eine Magnetspulenanordnung enthält,

Fig. 5 eine schematische Darstellung - teilweise geschnitten -, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, bei der die Werkzeugelektrode in ihrer innen ausgeführten Kammer einen Magnetkopf aufnimmt, der entlang drei Achsen beweglich ist,

Fig. 6 eine schematische Darstellung - teilweise geschnitten - einer Abwandlung des Ausführungsbeispieles der Fig. 5, bei der magnetische Teilchen oder Körper auch in die Elektrodenkammer aufgenommen sind,

Fig. 7 eine schematische Darstellung - teilweise

geschnitten - mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine permanent magnetisierte Magnetplatte in die Elektrodenkammer senkrecht oder in einer Richtung verschiebbar aufgenommen ist, in der die Werkzeugelektrode bezüglich des Werkstückes verschoben wird,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung der Magnetplatte der Fig. 7,

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Fig. 9 eine schematische Darstellung - teilweise geschnitten - eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem eine elektromagnetisch erregte Plattenanordnung in die Elektrodeninnenkammer senkrecht verschiebbar aufgenommen ist, und bei dem magnetische Teilchen oder Körper auch in die Elektrodenkammer geführt sein können,

Fig. 10 einen Querschnitt der Plattenanordnung der Fig. 9,

Fig. 11 eine schematische Darstellung - in erster Linie geschnitten - mit einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 9 und 10,

Fig. 12 eine schematische Darstellung - teilweise geschnitten - mit einer weiter abgewandelten elektromagnetisch erregten Plattenanordnung, die fest in der Elektrodenkammer angebracht ist und mehrere Magnetplatten besitzt, die parallel zueinander gelagert und in senkrechter Richtung beabstandet vorgesehen sind,

Fig. 13 eine schematische Darstellung - in erster

Linie geschnitten - mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Elektrodeninnenkammer eine elektromagnetische Polanordnung sowie eine Kombination magnetischer und nichtmagnetischer Teilchen oder Körper aufnimmt,

Fig. 14(a), schematisch verschiedene unterschiedliche

14(b), Formen der Kombination der magnetischen und

14(c) und nichtmagnetischen Körper der Fig. 13, 14(d)

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Fig. 15 eine schematische Darstellung - teilweise geschnitten - mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem mehrere, in der Innenkammer der Werkzeugelektrode angeordnete Magnetspulen durch eine Drehoder Dreiphasen-Wechselstromquelle erregt sind, um nacheinander die zugeordneten Magnetpole zu betätigen, damit sequentiell versetzte Magnetflüsse durch den Bearbeitungsspalt erzeugt werden,

Fig. 16(a), schematische Darstellungen, die verschiede-16(b) und ne Arten erläutern, in denen Magnetpole 16(c) des Systems der Fig. 15 sequentiell angeregt oder betätigt werden,

Fig. 17 eine schematische Darstellung - teilweise

geschnitten - mit einer Abwandlung der Ausführungsbeispiele der Fig. 2, 6, 9, 11 und 13, wobei eine Masse von Faserstoffen für den magnetischen Leiter verwendet wird, der den Fluß verteilt,

Fig. 18 eine schematische Darstellung - in erster Linie geschnitten - mit einer alternativen Abwandlung, bei der der magnetische Leiter durch eine Masse kugelförmiger magnetischer Teilchen gebildet wird,

Fig. 19 eine schematische Darstellung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel ähnlich zur Fig. 18 einschließlich einer Einrichtung zum mechanischen Anregen der magnetischen Teilchen in der Elektrodenkammer,

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Fig. 20 eine schematische Darstellung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel ähnlich zu den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 und 5 und einschließlich einer Einrichtung zum relativen Verschieben der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode in einer Richtung senkrecht oder orthogonal zu einer normalen Bearbeitungs-Vorschubrichtung,

Fig. 21 eine schematische Darstellung, die erlau^

tert, wie die mehreren Magnetpole im System der Fig. 20 in einer Folge angeregt werden, wenn die zugeordneten Spulen durch die Drehoder Dreiphasen-Wechselstromquelle erregt sind,

Fig. 22 eine schematische Draufsicht mit mehreren Spulen, die um den Bearbeitungsspalt in einer Anordnung in der X-Y-Ebene vorgesehen sind, und mit der Art und Weise einer aufeinanderfolgenden Lokalisierung des Magnetflusses in den Spaltbereich, wenn diese Spulen in einer Folge erregt sind,

Fig. 23 einen schematischen Aufriß mit einer verschiedenen Anordnung von Spulen, wobei die Spulen um den Bearbeitungsspalt in der Y-Z-Ebene liegen, und

Fig. 24 eine Kurve mit dem effektiven oder wirksamen EDM-Spaltabstand in Abhängigkeit von dem an den Spaltbereich gelegten Magnetfeld.

In Fig. 1 hat ein typisches EDM-System eine Werkzeugelektrode 1 neben einer Werkstückelektrode 2, um dazwischen

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einen Bearbeitungsspalt G zu bilden, der mit einer EDM-Flüssigkeit gefüllt ist, wie z. B. Petroleum oder Kerosin, Transformatoröl oder destilliertem Wasser, die kontinuierlich oder gepulst von einer Düse oder jeder anderen (nicht gezeigten) Zufuhreinheit eingespeist wird. Eine EDM-Strom- bzw. Spannungsquelle 3 liegt zwischen der Werkzeugelektrode 1 und der Werkstückelektrode 2, um eine Reihe von Bearbeitungsimpulsen zwischen diesen anzulegen, damit am Spalt G eine Folge elektrischer Entladungen erzeugt wird, die elektroerosiv Material von der Werkstückelektrode 2 abtragen. Eine Elektrodenvorschub-Servoeinheit 4 ist der Werkzeugelektrode 1 zugeordnet gezeigt, um die relative Vorrückbewegung des Werkzeuges 1 zum Werkstück 2 zu bewirken, die benötigt wird, um die Größe des Bearbeitungsspaltes G im wesentlichen konstant zu halten, wenn die Materialabtragung vom Werkstück 2 fortschreitet. Die Servoeinheit 4 spricht auch auf einen Spalt-Kurzschlußzustand oder einen übermäßig niedrigen Widerstand- oder Impedanz-Zustand an, der im Bearbeitungsspalt G von Zeit zu Zeit auftreten kann. Entsprechend der üblichen EDM-Praxis kann das System auch mit einer Elektroden-Vor- und Rückgangeinheit (nicht dargestellt) versehen sein, die der beweglichen Elektrode 1 zugeordnet ist, um periodisch die Elektrode 1 vom Werkstück 2 zurückzufahren, wodurch das Spaltspülen oder die Spanentfernung im Bereich des Bearbeitungsspaltes G gefördert wird.

Erfindungsgemäß sind mehrere Magnetfeldgeneratoren, die durch zwei Spulen 5 und 6 gezeigt sind, nahe dem Bereich des Bearbeitungsspaltes G vorgesehen, um nacheinander in verschiedene Richtungen orientierte Magnetfelder zu erzeugen. Die Spulen 5 und 6, die hier in einem Bereich angeordnet sind, der die durch die Werkzeugelektrode 1 gerade bearbeitete Werkstückelektrode 2 umgibt, sind parallel mit einer gemeinsamen Strombzw. Spannungsquelle 7 über jeweils Schalter 8 und 9 verbunden, die durch einen Schalt-Zeitgeber 10 gesteuert sind. Der Schalt-

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Zeitgeber 10 ist ein üblicher Zeitgeber, wie z. B. ein astabiler oder bistabiler Multivibrator, der alternativ einen ersten und einen zweiten Ausgangsimpuls erzeugt, der zum Schalter 8 bzw. 9 gespeist ist. Wenn der Schalter 8 mit dem ersten Ausgangsimpuls des Zeitgebers 10 erregt ist, wird die Spule 5 durch die Strom- bzw. Spannungsquelle 7 erregt, um ein in einer ersten Richtung orientiertes Magnetfeld zu erzeugen, hier in der senkrechten oder Bearbeitungs-Vorschubrichtung, in der die Werkzeugelektrode 1 durch die Servo-Vorschubeinheit 4 vorrückt, um in die Werkstückelektrode 1 einzudringen. Wenn der Schalter 9 mit dem zweiten Ausgangsimpuls des Zeitgebers 10 erregt ist, wird die Spule 6 durch die Strom- bzw. Spannungsquelle 7 erregt, um ein in einer zweiten Richtung orientiertes Magnetfeld zu erzeugen, hier in einer waagrechten Richtung orthogonal oder senkrecht zur Bearbeitungs-Vorschubrichtung. Die sich ergebenden, in den wechselseitig orthogonalen oder senkrechten Richtungen orientierten Magnetflüsse liegen nacheinander am Bereich des Bearbeitungsspaltes G.

Magnetfelder, die nacheinander erzeugt sind und am Bereich des Spaltes G selektiv in den sich verändernden Richtungen liegen, sollten jeweils von einer Feldstärke oder Intensität sein, die im allgemeinen zwischen 100 und 1000 Gauss liegt und vorzugsweise nicht kleiner als 200 Gauss ist. Wie sich gezeigt hat, weist jeder sich ergebende Magnetfluß in einer Folge bei dieser Einstellung eine derart starke Wechselwirkung mit dem Entladungsstrom im Spalt G auf, der zwischen der Werkzeugelektrode 1 und der Werkstückelektrode 2 in der Form aufeinanderfolgender zeitbeabstandeter Impulse liegt, daß die Bearbeitungseinwirkung zu vorteilhaften Ergebnissen führt. Somit wird ein vorteilhafter Spaltzustand hervorgerufen, der einen Spaltdurchbruch und Funkenüberschlag durch einen einzelnen diskreten Bearbeitungsimpuls erleichtert, so daß aufeinanderfolgende Impulse eine gleichmäßige Ent-

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ladungseigenschaft oder -kennlinie besitzen, während die wirksame oder effektive Funkenüberschlag-Entfernung des Bearbeitungsspaltes G erhöht werden kann, was eine Erscheinung ist, die auf die magnetische Tendenz der im Bearbeitungsspalt G vorhandenen magnetisch empfindlichen Teilchen und die auf den Entladungsstrom einwirkende elektromagnetische Kraft zurückzuführen ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden so die in der senkrechten und der waagrechten Richtung orientierten oder ausgerichteten Magnetfelder abwechselnd erzeugt, um abwechselnd die entsprechenden Flüsse an den Bereich des Bearbeitungsspaltes G zu legen, wenn die beiden Spulen 5 und 6 abwechselnd mit den beiden Schaltern 8 und 9 erregt sind, die abwechselnd eingeschaltet sind. Die Änderungs- oder Schaltfrequenz sollte vorzugsweise zwischen 0,1 und 100 Hz betragen. Keine höhere Frequenz ist erforderlich oder befriedigend. Durch periodisches Ändern der Richtung, in der der Magnetfluß am Bereich des Bearbeitungsspaltes G liegt, scheint sich dort eine zufällige Bewegung oder Erregung der Suspensionen magnetischer Teilchen im Spalt G zu entwickeln, die zur Konzentration unter einem statischen Magnetfeld neigen. In jedem Fall zeigten Versuche, daß die lokalisierte Entwicklung elektrischer Entladungen, die oft bei einem statischen Magnetfeld auftreten, wirksam vermieden wird, während der vorteilhafte Einfluß durch das Magnetfeld zur wesentlichen Vergrößerung des wirksamen Spaltabstandes zurückgehalten wird, der die Spanabfuhr aus dem Bereich des Bearbeitungsspaltes G fördert. Somit entstehen sehr stabile und befriedigende Bearbeitungsbetrieb-Ergebnisse, die eine erhöhte Abtragungsgröße und eine bessere Oberflächenqualität und somit eine wesentlich verbesserte Bearbeitungswirksamkeit erlauben.

In einem in Fig. 2 gezeigten abgewandelten Ausführungsbeispiel wird der an einer oder beiden Spulen 5 und 6 lie-

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gende Erregungsstrom in der Stärke oder Intensität verändert, um die Stärke des lokalisierten Magnetfeldes mit der Zeit zu ändern. Wie dargestellt ist, ist die Spule 6 mit der Strombzw. Spannungsquelle 7 über zwei parallele Schaltungen einschließlich Reihenverbindungen eines Schalters 11 und eines Widerstandes 13 verbunden; ein Schalter 12 bzw. ein Widerstand 14 und die Schalter 11 und 12 sind durch einen Schalt-Zeitgeber 1*5 erregbar, der wieder ein astabiler oder ein bistabiler Multivibrator sein kann. Die Widerstände 13 und 14 stellen veränderlich den Widerstandswert in den entsprechenden Verbindungsschaltungen bei verschiedenen Werten ein, so daß mit abwechselnd durch den Zeitgeber 15 eingeschalteten Schaltern 11 und 12 sich verschiedene Erregungsströme in einer Folge durch die Spule 6 entwickeln, um in einer Folge Magnetfelder verschiedener Feldstärken zu bilden.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die aus Kupfer, Messing, Graphit oder jedem anderen nichtmagnetischen oder schwach magnetischen Material bestehende und mit einer Bearbeitungsfläche durch Pressen, Schneiden oder Elektroformen (Galvanoplastik) ausgeführte Werkzeugelektrode 1 mit einer Innenkammer 1a versehen ist, die eine darin angeordnete Magnetfeld-Generatoreinrichtung aufweist. Die Werkzeugelektrode 1 ist durch eine Spindel oder Welle 16 getragen, deren senkrechte Bewegung durch die oben erläuterte Elektroden-Servoeinheit 4 gesteuert ist, um die Länge des Bearbeitungsspaltes G im wesentlichen bei fortschreitender Bearbeitung beizubehalten. In dieser und in bestimmten anderen folgenden Figuren sind zur Vereinfachung der Darstellung die Bearbeitungs-Strom- bzw. Spannungsquelle sowie die Bearbeitungsflüssigkeit-Zufuhr weggelassen. Das Werkstück 2 besteht aus einem eisenhaltigen Material, das magnetisch permeabel oder durchdringbar ist.

Die Magnetfeld-Generatoreinrichtung hat hier ein Kernglied 17 und mehrere Spulen 18a, 18b, 18c, ... und 18n, die

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darauf gewickelt und durch eine gemeinsame Gleichstrombzw. Spannungsquelle 19 über parallele Schaltglieder 20a, 20b, 20c bzw. 2On erregbar sind, wobei die Schalter 20a, 20b, 20c, ... und 20x durch einen Steuer-Impulsgeber 21 gesteuert sind. Das Kernglied 17 hat mehrere eng beabstandete Vorsprünge 17a, 17b, 17c, ... und 17m, die als unterteilte Magnetpole dienen und die in ihren einzelnen Längen im wesentlichen mit der Form der Innenfläche 1b der hohlen Werkzeugelektrode 1 und somit allgemein mit der im Werkstück 2 wiedergegebenen Form übereinstimmen. Die Spulen 18a, 18b, 18c, ... und 18n sind auf das Kernglied 17 gewickelt, so daß die benachbarten Vorsprünge 17a und 17b, 17b und 17c, ... und 17m die beiden entgegengesetzten N- und S-PoIe bilden. Die Schalt-Steuerschaltung 21 ist grundsätzlich ein Zeitteilungs- oder Zeitmultiplex-Impulsgeber, der geeignet ist, eine Wiederholung des erforderlichen Satzes von Ausgangsimpulsen in einer Folge zu liefern, die jeweils den Schaltern 20a, 20b, 20c, ... und 2On zuzuführen sind, und der ein Ringzähler eines üblichen Aufbaues sein kann.

Im Betrieb schaltet die Steuerschaltung 21 die Schalter 20a, 20b, 20c, ... und 2On in einer Folge ein und aus, um die Spulen 18a, 18b, ... und 18n nacheinander zu erregen. Bei Energieversorgung regt jede Spule die benachbarten beiden Vorsprünge oder Pole an und ruft einen lokalisierten Magnetfluß hervor, der von einem der Vorsprünge (N-PoI) ausströmt und zum anderen Vorsprung (S-PoI) nach Durchsetzen der benachbarten Spaltzone vorwärts und zurück entlang eines U-förmigen Weges einschließlich des Werkstückes 2 zurückkehrt. Mit dem weiteren aufeinanderfolgenden Schalten wird eine fortschreitende Verschiebung dieses lokalisierten Magnetflusses über den gesamten interessierenden Spaltbereich bewirkt. In diesem Zusammenhang kann jedes gewünschte Verschiebungsmuster erhalten werden, indem entsprechend die Reihen-

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folge der Erregung oder Energieversorgung der Spulen 18a, 18b, 18c, ... und 18n bestimmt wird. Das Kernglied 17 muß selbstverständlich nicht aus einem einheitlichen Körper bestehen, sondern es kann in getrennte Stücke geteilt sein, so daß jedes Stück einzeln die beiden Magnetpol-Vorsprünge trägt und einzeln durch eine Erregerspule gewickelt ist.

Ein hochstabiler EDM-Betrieb wird erzielt, indem ein lokalisiertes Magnetfeld aufgebaut und nacheinander das Feld über den gesamten Bearbeitungsbereich verschoben wird. Das Magnetfeld, das lokal aufgebaut ist, weist eine Stärke oder Intensität zwischen 100 und 1000 Gauss auf. Bei dem von außen mit aufeinanderfolgenden Bearbeitungsimpulsen versorgten Bearbeitungsspalt erleichtert das Magnetfeld einen Überschlag und Spaltdurchbruch für jeden Impuls und dient zur Erhöhung des wirksamen oder effektiven Bearbeitungsspalt-Abstandes, wie dies oben erläutert wurde. Die aufeinanderfolgende Verschiebung eines lokal erzeugten Magnetfeldes erlaubt eine gleichmäßige Entwicklung aufeinanderfolgender elektrischer Entladungen über dem gesamten Bearbeitungsbereich; praktisch ergibt sich keine Entladungskonzentration. Dies scheint zu beruhen auf einer dynamischen Schwankung und heftigen Bewegung oder Erregung magnetischer Span- oder Splitterteilchen, zersetzter Gase und Ionen im Bearbeitungsspalt G, die unter dem Wanderfeld hervorgerufen sind, das es auch erlaubt, diesen Spalt-Überrest rasch oder plötzlich aus dem Bearbeitungsbereich abzuführen. Im allgemeinen bestimmt beim elektroerosiven Bearbeiten die Zersetzungsgeschwindigkeit oder das Zersetzungsmaß der Bearbeitungsflüssigkeit die Bearbeitungsgeschwindigkeit. Da hier das Ausmaß der Überrest-Abfuhr aus dem Spaltbereich erhöht und das Zersetzungsmaß der Bearbeitungsflüssigkeit durch Entladungsstabilisierung beschleunigt ist, ergibt sich sofort eine Steigerung in der Bearbeitungsgeschwindigkeit bis hinauf zu 30 %.

Indem ein lokalisiertes Magnetfeld aufgebaut und nach-

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einander das Feld über dem gesamten Bearbeitungsbereich verschoben wird, kann ein Bearbeiten mit einem wirksam erhöhten Spaltabstand und mit Stabilität auftreten. Da die Steigerung im Spaltabstand genau als eine Funktion der Feldstärke des lokalisierten Magnetfeldes steuerbar ist, kann eine einzige Werkzeugelektrode verwendet werden, um Roh- und End-Operationen oder -Verarbeitungen durchzuführen. Weiterhin ist jeder bearbeitete Hohlraum mit einer lokalen Vergrößerung erzielbar.

Die Feldstärke jedes lokalen Magnetfeldes wird sofort gesteuert, um einer gewünschten Bearbeitungs-Betriebsart zu entsprechen, indem der Erregungsstrom für jede Erregerspule 18a, 18b, 18c, ..., 18n gesteuert wird.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß es eine Änderung in Spaltzuständen wünschenswert machen kann, die Erregungsund Verschiebungs-Parameter des lokalisierten Magnetfeldes zu verändern. Hierzu ist eine Spalt-Detektor/Steuereinheit 22 mit der Werkzeugelektrode 1 und der Werkstückelektrode verbunden, um ein Steuersignal zu erzeugen, das auf die Strom- bzw. Spannungsquelle 19 und/oder den Ringzähler 21 einwirkt. Wenn auf die Strom- bzw. Spannungsquelle 19 eingewirkt wird, ist die Feldstärke des Magnetfeldes gesteuert. Wenn auf den Ringzähler 21 eingewirkt wird, ist das Verschiebungsmaß bzw. die Verschiebungsfrequenz des lokalisierten Magnetfeldes gesteuert.

In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Fig. ist das Kernglied 17 mit Magnetpolen 17a, 17b, ..., 17m einer im allgemeinen gleich vorspringenden Länge versehen, und Teilchen 25 eines magnetisch permeablen Materials in einer Kugel- oder jeder anderen Form sind in die Elektrodenkammer 1a im Raum zwischen dem Kernglied 17 und der Innenwand 1b der Werkzeugelektrode 1 zum Werkstück 2 gepackt, um als verteilte

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magnetische Leiter zu dienen. Diese Anordnung gewährleistet eine Gleichmäßigkeit des Durchganges und der Ausdehnung magnetischer Kraftlinien, die an jeder Kernstelle über dem benachbarten Spaltbereich erzeugt sind, und trägt selbst zu einer Verschiedenheit von Formen der Werkzeugelektrode 1 bei.

In dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das sich bewegende Magnetfeld oder magnetische Wanderfeld durch einen Magnetkopf 27 erzeugt, der durch ein Lager 28 geführt ist, das innerhalb der Elektrodenkammer 16 entlang der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse mittels Motoren 29, 30 bzw. 31 verschiebbar ist, und zwar innerhalb der Elektrodenkammer 1a. Während des Ablaufes eines EDM-Betriebes sind die Motoren 29, 30 und 31 gemäß Steuer-Antriebssignalen angesteuert, die von einem außerhalb angeordneten (nicht gezeigten) numerischen Steuerglied (NC-Steuerung) abgegeben werden, um den Magnetkopf 27 entlang der Rückseite 1b der Bearbeitungselektrode zu verschieben, wodurch kontinuierlich das lokale Magnetfeld verschoben wird, das durch den Magnetkopf 27 erzeugt ist.

Fig. 6 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Fig. 5, in dem magnetisch leitende Teilchen 25 in der Kammer 1a gehalten sind, um durch magnetische Kraftlinien durchsetzt zu werden, die durch den sich bewegenden Magnetkopf erzeugt sind. In diesem Ausführungsbeispiel können der Z-Achsen-Verschiebungsmotor 31 und die zugeordneten Antriebsoder Ansteuerkomponenten eingespart werden, wenn eine ausreichende Menge magnetischer Teilchen in die Kammer 25 eingegeben ist.

In den Fig. 5 und 6 kann der Magnetkopf 27 entweder vom elektromagnetischen Typ mit einem Kern 27a, einer Erregerspule 27b und einer Energieversorgungsquelle 27c für die Spule 27b, wie gezeigt, oder vom Permanentmagnet-Typ sein.

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In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das insbesondere zum Durchführen einer End-EDM-Operation geeignet ist. Das dargestellte System umfaßt eine hohle Werkzeugelektrode 1, die durch eine Spindel 36 getragen ist, die, wie oben erläutert wurde, vertikal durch die Elektrodenvorschub-Servoeinheit 4 über eine Zahnstangenanordnung 37 angetrieben ist. Das Werkstück 2 ist auf einer Unterlage 38 angebracht, taucht in eine EDM-Flüssigkeit 39 in einem (nicht gezeigten) Arbeitstank ein und liegt beabstandet neben der Werkzeugelektrode 1. Die dargestellte Stellung zeigt an, daß die Werkzeugelektrode 1 eine vorhergehende Roh-EDM-Operation mit Bearbeitungsimpulsen abgeschlossen hat, die durch die EDM-Strom- bzw. -Spannungsquelle 3 eingespeist sind, um unter dem durch die Servoeinheit 4 bewirkten gesteuerten Vertikal-Vorschub in das Werkstück 2 einzudringen, wie dies dargestellt ist, und um darin einen roh oder grob bearbeiteten Hohlraum 2a ■ zu erzeugen.

Mit der hohlen Elektrode 1 oder der Kammer 1a ist eine Magnetplatte 40 mit einer Rand- oder Umfangsform vorgesehen, die dem Elektroden-Querschnitt und damit dem Querschnitt des Hohlraumes 2a entspricht und gleichmäßig in der Richtung ihrer Dicke, magnetisiert ist, wie dies schematisch in Fig. 8 gezeigt ist, um ein festes Magnetfeld einer Torus-Anordnung zu erzeugen. Hier besteht wiederum die Werkzeugelektrode 1 aus Kupfer, Graphit oder jedem geeigneten Material, das nichtmagnetisch ist, so daß die sich ergebenden magnetischen Kraftlinien den Bearbeitungsspalt G durchsetzen, der magnetische Teilchen enthält, die von einem eisenhaltigen Werkstückmaterial entfernt sind. Die Magnetplatte 40 wird durch eine Welle getragen, die mit der Werkzeugelektrode 1 koaxial ist und durch einen Motor 42 verschoben wird, der durch eine Steuerschaltung 43 für eine vertikale Hin- und Herbewegung in der Kammer 35a angesteuert ist. Ein Spaltdetektor oder -fühler 44 kann vorge-

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sehen sein, um auf den von der EDM-Strom- bzw. -Spannungsquelle abgegebenen Spaltstrom anzusprechen, so daß ein Spaltzustand-Signal zur Vor- und Rückgang-Steuerschaltung 43 gespeist ist.

Die End-EDM-Operation oder -Bearbeitung für den roh. bearbeiteten Hohlraum 2a wird mittels eines durch die sich bewegende Magnetplatte 40 erzeugten Magnetfeldes ausgeführt, indem die Werkzeugelektrode 1 an Ort und Stelle oder in einer Lage gehalten wird, in der der Roh-Bearbeitungsschritt abgeschlossen wurde. Wie oben erläutert wurde, dient das Magnetfeld zur Steigerung des wirksamen oder effektiven Spaltabstandes G, der durch elektrische Entladungen angegriffen ist. Somit erfolgen elektrische Entladungen zwischen der Werkzeugelektrode 1 und dem Werkstück-Hohlraum 2a vorzugsweise in einem Bereich, der durch das Magnetfeld durchsetzt ist, oder in dem Bereich näßhst der Magnetplatte 40. Wenn die Magnetplatte 40 nach oben oder unten bezüglich der festen Werkzeugelektrode 1 und des Werkstückes 2 gefahren wird, verschiebt sich der von Entladungen betroffene Bereich entsprechend, um den roh bearbeiteten Hohlraum 2a endzubearbeiten. Hier ist wiederum eine Feldstärke von 100 bis 1000 Gauss geeignet. Das Verschiebungsmaß der Magnetplatte 40 sollte 0,33

cm /s für einen mittleren Bearbeitungsstrom von 10 A betragen. Die Endoperation kann durch eine einzige Aufwärts- oder Abwärts-Bewegung der Magnetplatte 40 abgeschlossen werden, um die gesamte Länge des Hohlraumes 2a zu bedecken. Anstelle des einzigen Laufes kann tatsächlich auch ein Vor- und Rückgang einer vorbestimmten Anzahl von Aufwärts- und Abwärts-Verschiebungen verwendet werden.

Der Spaltdetektor 44 wird verwendet, um die Entwicklung magnetisch unterstützter Bearbeitungsentladungen entsprechend sich ändernden Zuständen im Bearbeitungsspalt G zu optimieren. Dies kann erzielt werden, indem die Verschiebung der Magnet-

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platte 40 bei einer Größe gesteuert wird, die proportional zur Größe des mittleren Bearbeitungsstromes durch den Spalt G ist.

Die magnetisch unterstützte End-EDM-Operation kann auch auf einem dreidimensionalen Hohlraum 2a (vgl. Fig. 9) mit einer entsprechend geformten Werkzeugelektrode 1 durchgeführt werden, wobei der Hohlraum zuvor durch die gleiche Elektrode roh bearbeitet wurde. In der Anordnung der Fig. 9 ist die Magnetplatteneinheit 48 von einem elektromagnetischen Typ mit einem Kernglied 49 und einer darauf gewickelten Spule 50, um mehrere vorspringende Magnetpole 51 zu erzeugen, die entlang von dessen Rand verteilt sind., wie dies in Fig. 10 gezeigt ist. Die Platteneinheit ist in diesem Ausführungsbeispiel aufwärts und/oder abwärts verschiebbar, um senkrecht die Magnetpole 51 bezüglich des festen Hohlraumes 2a zu verschieben, wodurch das Endbearbeiten von dessen Seitenfläche durchführbar ist. Zusätzlich sind magnetische Teilchen 25 lose in die hohle Elektrode 1 eingegeben, um die gleichmäßige Verteilung von Magnetflüssen zu verbessern, die bei den Polgliedern 51 über der gesamten Hohlraumfläche 2a erzeugt sind.

Eine in Fig. 11 gezeigte abgewandelte Anordnung verwendet ein Kernglied 52, das durch eine elektromagnetische Spule 53 gewickelt ist und mehrere abwärts vorragende Magnetpole 54 aufweist, zusammen mit magnetischen Teilchen 25, die in die hohle Elektrode 1 eingegeben sind. Diese Anordnung gewährleistet/ daß sich die Magnetflüsse mit größerer Gleichmäßigkeit über die Bodenfläche des Hohlraumes 2a verteilen, wenn die Kernanordnung 52 in der untersten Stellung ist.

Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zum senkrechten Verschieben eines lokalen Magnetfeldes, das waagrecht auf einen Werkstückhohlraum einwirkt. Eine

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magnetische Anordnung 56 ist hier fest in einer hohlen Elektrode 55 vorgesehen und besteht aus mehreren Eisenplatten oder -scheiben 56a, 56b, ... und 56n, die beabstandet parallel zueinander auf einem mittleren Lager 57 angebracht sind, wobei die Platten oder Scheiben jeweils Spulen 58a, 58b, ..., 58n mit einzelnen Eingangsanschlüssen 59a, 59b, ... und 59n zugeordnet sind, die wahlweise über einen Schalter oder Kommutator 60 an eine Gleichstromquelle 61 einschließlich einer veränderlichen Stromeinstellung 62 anschließbar sind. Der Schalter oder Kommutator 60 wird durch eine (nicht gezeigte) Steuerschaltung betrieben, um nacheinander die Eingangsanschlüsse 59a, 59b, ... und 59n mit der Quelle 61 zu verbinden, so daß dadurch nacheinander die Spulen 58a, 58b, ... und 58n erregbar sind. Dies führt zu einer aufeinanderfolgenden magnetischen Erregung der Platten oder Scheiben 56a, 56b, ... und 56n, um ein Magnetfeld in deren jeweiligen waagrechten Zonen zu erzeugen. Wenn sich nacheinander die Stellung der Anregung verschiebt, entsteht eine senkrechte Verschiebung des Magnetfeldes.

Fig. 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine Kombination magnetischer Materialien und nichtmagnetischer Materialien als ein Magnetflußverteiler verwendet wird. Hier ist eine Mischung eines magnetischen Materials in einer unterteilten Form 63 und eines nichtmagnetischen Materials ebenfalls in einer unterteilten Form 64, die durch ein gummiartiges Material 65 als eine Grundmasse gehalten sind, in einem Bereich einer Rückfläche 1b der hohlen Werkzeugelektrode 1 angeordnet, die wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen in ihrer Innenkammer 1a eine magnetische Anordnung enthält. Die magnetische Anordnung 66 umfaßt in der Fig. 13 einen Elektromagneten, der aus einem U-förmigen Kern 67 und einer darauf gewickelten Spule 68 besteht, und der durch eine (nicht ge-

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zeigte) äußere Quelle erregbar ist. Die magnetische Anordnung 67 ist so in der Kammer 1a vorgesehen, daß ihre Endpolglieder 67a und 67b in Berührung mit der Grundmasse 65 sind, und sie ist senkrecht verschiebbar und hin und her bewegbar durch eine (nicht gezeigte) Antriebseinrichtung, um nacheinander das erzeugte Magnetfeld zu verschieben und hin und her .zu bewegen. Während der Verschiebung oder Hin- und Herbewegung trägt die Grundmasse 65 die Polglieder 67a und 67b elastisch, und die gleichmäßige Mischung der magnetischen Teilchen 63 und der nichtmagnetischen Teilchen 64 darin erzeugt hochbefriedigende magnetische Pfade für Magnetflüsse, so daß sich diese zwischen den Polgliedern 67a und 67b und dem Werkstück 2 gleichmäßig über dem gesamten Bereich des Bearbeitungsspaltes G erstrecken.

Die Fig. 14(a), 14(b), 14(c) und 14(d) zeigen verschiedene andere Ausführungsformen der Kombination magnetischer und nichtmagnetischer Materialien zur Verwendung als die Magnetfluß-Verteiler nach der Erfindung. Die Ausführungsform (a) verwendet magnetische und nichtmagnetische Drähte 67 und 68, die abwechselnd Seite an Seite angeordnet und miteinander durch z. B. ein Harz verbunden sind, um ein schichtähnliches Material zu bilden. In der Ausführungsform (b) werden magnetische Teilchen 69 und nichtmagnetische Teilchen beide unregelmäßig zusammen in einer Grundmasse gemischt. In der Ausführungsform (c) wird ein magnetisches unterteiltes oder längliches Material 71 in einem nichtmagnetischen gummiartigen Material 72 verteilt. Die Ausführungsform (d) verwendet kleine flockenähnliche magnetische Stücke 73, die in paralleler Ausrichtung in ein nichtmagnetisches Pulver 74 eingebettet sind.

In einem in Fig. 15 gezeigten System umfaßt eine in der Innenkammer der Werkzeugelektrode 1 enthaltene magnetische Anordnung 75 mehrere Polglieder 76,a, 76b, 76c... und deren zuge-

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ordneten Spulen 77a, 77b, 77c, ..., die allgemein in der im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 beschriebenen Weise angeordnet sind. Die Spulen 77a, 77b, 77c, ... sind hier durch eine Dreh- oder Dreiphasen-Wechselstromquelle 78 erregt, um nacheinander lokale Magnetfelder im Bereich der Pole 76a, 76b, 76c, ... in irgendeinem der verschiedenen möglichen Muster zu erzeugen. Die Werkzeugelektrode 1 hat eine geschichtete oder Laminat-Struktur aus drei dünnen Platten 11, 1m und 1n. Die EDM-Strom- bzw. Spannungsquelle 3 ist ebenfalls zwischen der Werkzeugelektrode 1 und der Werkstückelektrode 2 angeschlossen dargestellt.

Fig. 16 zeigt verschiedene Formen, in denen das lokalisierte Magnetfeld erzeugt und über dem wirksamen Bereich der Werkzeugelektrode 1 oder dem Bearbeitungsspalt G verschoben wird, wenn die Spulen 76a, 76b, 76c, ... nacheinander erregt werden, um magnetisch nacheinander die Pole 77a, 77b, 77c, ... anzuregen. In der Form der Fig. 16(a) sind die Spulen oder Paare von Polen 7a, 7b, 7c, 7d; 8a, 8b, 8c, 8d; 9a, 9b, 9c, 9d in drei Reihen oder Zeilen und vier Spalten angeordnet, und die aufeinanderfolgende Energieversorgung oder Anregung jeder Zeile oder Reihe wird in der Weise von 7a-*7b->7c-V7d; 8a-»8b->8c-*8d; 9a-+9b-»>9c->9d bewirkt. Die Energieversorgung oder Anregung für verschiedene Zeilen oder Reihen kann entweder synchron oder mit einer vorbestimmten Phasenverschiebung bewirkt werden. In der Form von Fig. 16(b) sind Spulen oder Paare von Polen 10a, 10b, 10c, 1Od, 10e, 10f, 10g, 10h, 10i, 10j, 10k, 101, 10m, 1On und 1Oo in einem senkrechten Muster angeordnet und mit einer Dreh- oder Dreiphasen-Wechselstromquelle 78 derart verbunden, daß z. B. die Einheiten 10a, 1Od, 10g, 1Oj und 10m wahlweise durch die erste Phase, die Einheiten 10b, 1Oe, 10h, 10k und 1On durch die zweite Phase und die Einheiten 10c, 1Of, 1Oi, 101 und 1Oo durch die dritte Phase hiervon erregt werden, damit sich das Magnetfeld von inneren Teilen nach außen entlang eines senk-

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rechten Pfades verschiebt. In der Form von Fig. 12(c) sind zwei Serien von Einheiten vorgesehen, die ein im wesentlichen senkrechtes Muster bilden, in dem die aufeinanderfolgende Energieversorgung oder Anregung bewirkt wird, wie z. B. nach 11 a-*11 b-*11 c-»-11 d ... und 1 2a-VI2b-*12c-»-12d

Jedes lokalisierte Magnetfeld liegt, wie oben erläutert wurde, im Bereich zwischen 100 und 1000 Gauss. Indem ein lokalisiertes Magnetfeld aufgebaut und dieses nacheinander verschoben wird, ist eine gleichmäßige Entwicklung von Bearbeitungsentladungen über dem gesamten Spaltbereich gewährleistet. Wenn die Verschiebung des lokalisierten Magnetfeldes bei einer erhöhten Geschwindigkeit von z.B. 1 bis 100 m/s bewirkt wird, so wird eine Verschiebung der Entladungssäule innerhalb eines einzigen angelegten Bearbeitungsimpulses erzeugt, so daß die sich ergebende Verlängerung des Entladungskraters auf der Werkstückoberfläche zu einer verbesserten Oberflächenbeschaffenheit führt.

Fig. 17 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsbeispiele der Fig. 2, 6, 9, 11 und 13, in der eine Masse aus Faserstoff 80 als die Magnetfluß-Verteiler verwendet wird, die eine gleichmäßige Verteilung der Magnetflüsse gewährleisten, die durch die elektromagnetische Anordnung 66 der oben gezeigten Art erzeugt sind. In diesem System wird die Anordnung 66 durch eine Gleichstromquelle 81 über einen durch einen Oszillator 83 gesteuerten Stromkommutator oder -wender 82 versorgt oder erregt, so daß die an den Polen 67a und 67b erzeugte magnetische Polarität periodisch geändert ist. Die Fasern 80 bestehen aus Nickel, Eisen, Chrom, Kobalt, magnetischem rostfreiem Stahl oder einem ähnlichen ferromagnetischen Material und können in Lage durch einen geeigneten Haft- oder Klebstoff gesetzt werden. In Fig. 18 bestehen die Magnetfluß-Verteiler aus kugelförmigen Teilchen 84 eines ferromagnetisehen Materials, wie dieses oben angegeben ist. Die

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kugelförmigen Teilchen 84 können innerhalb der Elektrodenkairaner 1a durch z. B. ein Gebläse 84 in Bewegung versetzt werden, das durch einen Motor 85 gedreht wird, wie dies in Fig. 19 gezeigt ist, um die dynamische Flußvertexlung über dem gesamten Arbeitsbereich zu verbessern.

Fig. 20 zeigt eine Abwandlung des in Fig..15 dargestellten Ausführungsbeispiels, bei der die magnetische Anordnung 75 in der Werkzeugelektrode 1 zusammen mit einem Antriebssystem 90 zum seitlichen Verschieben eines das Werkstück 2 tragenden Arbeitstisches 91 bezüglich der Werkzeugelektrode 1 beim End-EDM-Bearbeiten des Werkstück-Hohlraumes 2a verwendet wird. Das seitliche Antriebssystem 90 umfaßt einen ersten Motor 92 zum Verschieben des Tisches 91 entlang der X-Achse und einen zweiten Motor 93 zum Verschieben des Tisches 91 entlang der Y-Achse. Die Motoren 92 und 93 werden gesteuert durch Ausgangssignale angetrieben, die von einer numerischen Steuereinheit 94 abgegeben sind, die einen weiteren Ausgang besitzt, der zur Servoeinheit 4 führt, um gesteuert die Werkzeugelektrode 1 bezüglich der Werkstückelektrode 2 entlang der Z-Achse oder in der senkrechten Richtung anzutreiben.

Die Werkzeugelektrode 1 ist dargestellt in Fig. 21 mit z. B. einem quadratischen Querschnitt, wobei die magnetische Anordnung 75 aus neun Erregerspulen 77a, 77b, ... 77i besteht, die durch eine Dreh- oder Dreiphasen-Wechselstromquel-Ie 78 erregbar sind, um an den (nicht gezeigten) VorSprüngen 76a, 76b, 76c, ... die entsprechend induzierten Magnetpole zu erzeugen. Hier sind z. B. die Spulen 77a, 77f und 77h, die Spulen 77b, 77d und 77i sowie die Spulen 77c, 77e und 77f gleichzeitig durch die erste, die zweite bzw. die dritte Phase der Dreh- oder Dreiphasen-Wechselstromquelle 78 erregt dargestellt, so daß sich in jedem Satz ein erzeugtes Magnetfeld in der Reihenfolge der Bereiche von 77a-»77b-*77c; 77d-»77e-*77f und 77g-»77h-»77i

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verschiebt, um so den gesamten Bereich des Bearbeitungsspaltes G nacheinander wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel abzutasten. In diesem Ausführungsbeispiel ist die aufeinanderfolgende Verschiebung des Magnetfeldes in Beziehung mit der seitlichen Verschiebung der Werkzeugelektrode 1 bezüglich des Werkstückes 2, die durch das Antriebssystem 90 bewirkt ist.

Fig. 22 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem vier elektromagnetische Spulen 101, 102, 103 und 104 um einen quadratisch geformten Bearbeitungsspalt-Bereich A symmetrisch in der X-Y-Ebene-angeordnet und wahlweise erregt sind, um ein Magnetfeld in den Richtungen der Koordinaten +X, +Y, -X bzw. -Y zu erzeugen. Benachbarte Spulen können gleichzeitig erregt sein. Wenn so die Spulen 101 und 102 erregt sind, wird ein zusammengesetztes Magnetfeld in der Richtung von (+X).(-Y) erzeugt. Wenn in ähnlicher Weise die Spulen 102 und 103, die Spulen 103 und 104 sowie die Spulen 104 und 101 gleichzeitig erregt sind, werden zusammengesetzte Magnetfelder in den Richtungen von (-X)·(Y), (-X)· (-Y) bzw. (+X)·(-Y) erzeugt..

In einem in Fig. 23 gezeigten System sind zwei Spulen 105 und 106 alternativ zu den beiden Spulen 101 und 103 oder zusätzlich zu den vier Spulen 101, 102, 103 und 104 des Systems der Fig. 22 vorgesehen und erregt oder mit Energie versorgt, um das Magnetfeld in der Richtung der Koordinaten +Z und -Z anzulegen.

Die Erzeugung eines Magnetfeldes in jeder Richtung wird durch selektive oder wahlweise Energieversorgung oder Erregung der entsprechenden Spule oder der entsprechenden Paare von Spulen bewirkt, und aufeinanderfolgende Feldgestaltungen werden entsprechend einem vorbestimmten Programm durchgeführt. Über dem Bearbeitungsbereich A wird tatsächlich eine Folge

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von Bearbeitungsimpulsen an den Bearbeitungsspalt zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode gelegt, um aufeinanderfolgende elektrische Entladungen hervorzurufen. Wenn ein Magnetfeld dem Entladungsstrom überlagert wird, entwickelt sich eine starke Wechselwirkung zwischen diesen, um vorteilhafte Wirkungen oder Effekte hervorzurufen, die, wie oben erläutert wurde, eine Begünstigung oder Unterstützung jeder elektrischen Entladung und eine Steigerung des wirksamen oder effektiven Spaltabstandes umfassen. Fig. 24 zeigt in einer Kurve die Beziehung zwischen dem wirksamen Spaltabstand (in ,um) in Abhängigkeit vom Magnetfeld (in Gauss). Wenn kein Magnetfeld anliegt, so zeigt sich, daß der Spaltabstand einen Wert von 12 oder 13 ,um besitzt, der auf 20 ,um anwächst, wenn ein Magnetfeld einer Stärke von 100 Gauss einwirkt, wobei sich der Spaltabstand weiter auf 25 bis 30 ,um bei einer auf 200 bis 300 Gauss erhöhten Feldstärke steigert. Zwei Kurven in der gleichen Figur zeigen, daß im wesentlichen die gleichen Änderungen im Spaltabstand auftreten, wenn die Richtung eines Magnetfeldes umgekehrt wird.

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Leerseite

Claims (10)

Ansprüche

1. h Verfahren zum elektroerosiven Bearbeiten,

- bei dem eine Werkzeugelektrode neben einer Werkstückelektrode angeordnet wird,

- um einen Bearbeitungsspalt dazwischen bei Vorliegen einer Bearbeitungsflüssigkeit zu bilden,

- bei dem eine Folge elektrischer Impulse zwischen der Werkzeugelektrode und der Werkstückelektrode liegt,

- um aufeinanderfolgende elektrische Entladungen über dem Bearbeitungsspalt zu erzeugen,

- so daß dadurch elektroerosiv Material vom Werkstück abgetragen wird, und

- bei dem mit fortschreitender Materialabtragung die Werkzeugelektrode und die Werkstückelektrode relativ aufeinander in einer vorbestimmten Vorschubrichtung zufahren ,

- um im Werkstück einen Hohlraum zu bilden,

gekennzeichnet durch

- Einwirken eines Magnetfeldes auf den Bearbeitungsspalt

(G) über einem vorgewählten lokalisierten Bereich einer Nebeneinanderstellung zwischen der Werkzeugelektrode (1) und der Werkstückelektrode (2), und

- aufeinanderfolgendes Verschieben des lokalisierten Magnetfeldes über einem vorgewählten gesamten Bereich einer Nebeneinanderstellung zwischen der Werkzeugelektrode (1) und

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der Werkstückelektrode (2).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß das lokalisierte Magnetfeld eine Feldstärke im Bereich zwischen 100 und 1000 Gauss aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Feldstärke über 200 Gauss beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Verschiebung des lokalisierten Magnetfeldes mit einer Frequenz von 0,1 bis 100 Hz bewirkt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Verschiebung des lokalisierten Magnetfeldes mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 100 m/s bewirkt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß mehrere elektromagnetische Spuleneinrichtungen (5, 6) vorgesehen sind,

- deren jede selektiv erregbar ist,

- um das Magnetfeld wenigstens vorzugsweise an einer vorgewählten verschiedenen Stelle des gesamten Bereiches zu erzeugen, und

- daß die Spulen in einer Folge erregt werden, um das lokalisierte Magnetfeld zu verschieben.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

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- daß die mehreren elektromagnetischen Spuleneinrichtungen (5, 6) in jeder Anordnung vorgesehen werden, die den Bereich einer Nebeneinanderstellung zwischen der Werkzeugelektrode (1) und der Werkstückelektrode (2) umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

- daß die Spuleneinrichtungen in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Vorschubrichtung angeordnet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

- daß die Spuleneinrichtungen in einer Ebene im wesentlichen einschließlich der Vorschubrichtung angeordnet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

- daß die mehreren elektromagnetischen Spuleneinrichtungen in einer Anordnung innerhalb der Werkzeugelektrode (1) angeordnet werden.

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