DE1062362B

DE1062362B - Einrichtung zur Bearbeitung von Werkstoffen durch Funkenerosion

Info

Publication number: DE1062362B
Application number: DES59051A
Authority: DE
Inventors: Alfred Marie Aime Maillet
Original assignee: Soudure Electrique Languepin SA
Current assignee: Soudure Electrique Languepin SA
Priority date: 1957-07-19
Filing date: 1958-07-18
Publication date: 1959-07-30
Also published as: US2966574A; FR1187780A; GB843323A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Bearbeitung elektrisch leitender Stoffe mittels Funkenerosion. Derartige Einrichtungen, die mit der Entladung eines Speichers für die elektrische Energie arbeiten, sind häufig mit einem von gleichgerichtetem Wechselstrom gespeisten Ladekreis ausgerüstet. Man muß Strom gleichbleibender Richtung zur Verfugung haben, um die Polarität der Arbeitselektrode und des Werkstückes stets so beibehalten zu können, daß ein Minimum der Abnutzung der Elektrode gewährleistet ist.

Der verwendete Strom stammt meist aus dem Netz, sei es nun als Einphasen- oder Mehrphasenstrom, und hat eine Frequenz von 50 bis 60 Hz. Bei manchen Geräten wird Strom etwas höherer Frequenz aus einer Wechselstrommaschine verwendet, und man macht sich eine besondere Bemessung des Ladekreises zunutze, um die Gefahr der Lichtbogenbildung einzudämmen.

Die Arbeitsgeschwindigkeit derartiger Vorgänge, die sogenannte Abtragungsgeschwindigkeit, gibt man üblicherweise durch die Materialmenge an, die in der Zeiteinheit vom Werkstück abgetragen wird. Bei dem bekanntesten und am meisten angewendeten Verfahren hat es sich bisher als unmöglich erwiesen, Abtragungsgeschwindigkeiten von mehr als 100 bis 200 mm³ pro Minute zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Abtragungsgeschwindigkeit durch Erscheinungen begrenzt ist, die mit der Ladestromstärke während gewisser Perioden innerhalb des Arbeitsrhythmus des Funkengenerators verknüpft sind und in starkem Maße von dessen besonderer Auslegung abhängen.

Zunächst einmal sei die bekannte Tatsache festgestellt, daß bei der Funkenerosion eine Lichtbogenbildung unterbunden werden muß, da ein Lichtbogen zerstörend wirken würde. Die Tendenz zur Lichtbogenbildung besteht nun am Ende der Entladung des Energiespsichers dann, wenn der durch den Funken übertragene, von der in diesem Augenblick kurzgeschlossenen Quelle gelieferte Strom ausreichend groß ist, den Funken zu verlängern.

Weiterhin hat ein zu schnelles Anwachsen der Ladestromstärke, das auf das Erlöschen des Funkens folgt, eine Spannung an den Klemmen des Speichers zur Folge, die die Gefahr mit sich bringt, daß es zu vorzeitiger Funkenbildung ohne Nutzeffekt kommt. Dies geht auf eine Restionisation zurück, die während der Entladezeit noch nicht ganz verschwunden ist und die stets eine Lichtbogenbildung begünstigt.

Bei den meisten der gebräuchlichen Generatoren für die Funkenerosion hat man versucht, diese Gefahren dadurch zu bannen, daß man die Ladestromstärke auf einen bestimmten Wert begrenzt hat, um auf diese Weise die Lichtbogenbildung auf der Funkenstrecke zu verhindern und das Aufkommen eines zu steilen Spannungs-Einrichtung zur Bearbeitung
von Werkstoffen durch Funkenerosion

Anmelder:

Societe Anonyme dite:

La Soudure Electrique Languepin,

Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Schiffer, Patentanwalt,
Karlsruhe, Kochstr. 3

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 19. Juli 1957

Alfred Marie Aime Maillet,

Versailles, Seine-et-Oise (Frankreich),

ist als Erfinder genannt worden

anstiege an den Klemmen des Speichers nach den einzelnen Entladungen zu vermeiden.

Zu diesem Zwecke hat man einen Ladewiderstand, der eventuell durch eine Induktivität vergrößert war, in den Ladekreis eingeschaltet.

Diese älteste und in den meisten Fällen angewendete Maßnahme führt aber bei industriellen Anlagen nicht über die oben angegebenen Abtragungsgeschwindigkeiten von ungefähr 100 bis 200 mm³ pro Minute hinaus.

Eine Eindämmung der Gefahr der Lichtbogenbildung ist auch schon dadurch angestrebt worden, daß in Reihe zum Ladekreis eine oder mehrere Kapazitäten geschaltet wurden. Diese Lösung, die besser als die vorher behandelte ist, weil bei ihr der auf die Entladung der Kondensatoren folgende Ladestrom nicht begrenzt wird, führt zu Abtragungsgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 500 mm³ pro Minute.

Auf diesem Prinzip aufgebaute Einrichtungen erfordern aber dennoch ein sehr genau funktionierendes Regelungssystem, das schwer zu realisieren ist.

Bekanntlich setzt jeder Funke eine Anzahl Teilchen des zu bearbeitenden Materials frei und bildet dabei einen kleinen Krater. Die Abmessungen dieser Krater oder Kraterelemente bilden den maßgebenden Faktor für die Oberflächenbeschaffenheit des bearbeiteten Werkstückes und sind eine Funktion der Energie ¹J₂ CE_d ², die im Augenblick des Funkenüberschlags den Inhalt eines Speichers mit der Kapazität C bildet. Bei gegebener Überschlagsspannung E_d, d. h. bei einem Abstand zwi-

909 5797351

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sehen Elektrode und Werkstück, der nicht so groß sein Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild für eine Eindarf, daß die Genauigkeit der Erosion vermindert wird, richtung nach der Erfindung;

und auch nicht zu klein, weil es dann nicht mehr möglich Fig. 2 gibt den Verlauf des Stromes i und der Spanwäre, die durch den Arbeitsprozeß erzeugten Metall- nung e im Ladekreis der Fig. 1 in Abhängigkeit von der

teilchen wegzuschaffen, ist es praktisch die Kapazität, die 5 „ . _{f r}.. _A U₁₁--, j ο j · -d j · _r *

j. „ · ι ·. j τ- ■ Ix- j. τ j. 5 -x Zeit £ für den Fall wieder, daß die Bedingung Lw =

die Genauigkeit der Erosion bestimmt. Letztere ist um ' ^{& 8} ω C

so größer und die Oberflächenbeschaffenheit um so besser, genau erfüllt ist;

je kleiner die Kapazität C ist. Fig. 3 läßt im Rahmen eines Diagramms, in dem die

Für gegebene Kapazität C und gegebene Überschlag- Kapazität C über der Frequenz f aufgetragen ist, für die

spannung E_d wird die Abtragungsgeschwindigkeit zu io in Fig. 1 dargestellte Einrichtung einen Abschnitt im

einer Funktion der Wiederholungsfrequenz des Funkens Bereich der Kapazitätswerte erkennen, der zu den

und ist folglich um so größer, je höher die Auflade- günstigsten Bedingungen für die Funkenerosion führt,

geschwindigkeit einer solchen Kapazität ist. In Fig. 1 bezeichnet M einen Motor, der unter Zwischen-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ein- schaltung eines Drehzahlreglers B irgendeiner bekannten, richtung zur Funkenerosion zu schaffen, bei der die 15 geeigneten Bauart eine Wechselstrommaschine 1 treibt, Ladegeschwindigkeit des Speichers soweit wie möglich deren Frequenz somit veränderbar ist. Ein Vollweggesteigert ist. Die Arbeitsbedingungen, die im Verfolg gleichrichternetzwerk 2 in Brückenschaltung besteht aus dieser Bestrebung geschaffen werden, führen darüber vier Quecksilberdampf-Gleichrichterröhren 3, 3' einerseits hinaus zu dem zusätzlichen und überraschenden Vorteil, und 4, 4' andererseits und richtet beide von der Wechseldaß die Regulierungsmöglichkeit der Funkenarbeit be- 20 strommaschine 1 zugeführten Phasen gleich. Das Netzgünstigt wird, ferner dazu, daß der Entladungsvorgang werk ist über Leitungen, in denen eine Selbstinduktion 6 zwischen Elektrode und Werkstück nicht den Charakter und ein Widerstand 7 liegen können, mit einem Energieeiner Lichtbogenentladung annimmt. speicher, nämlich dem der Funkenbearbeitung dienenden

Die Erfindung bezieht sich also auf eine Einrichtung Kondensator 5, verbunden. Die Arbeitselektrode 8 wirkt zur Bearbeitung elektrisch leitender Werkstoffe durch 25 über die Funkenstrecke 10 auf das Werkstück 9 ein.
Funkenerosion, die einen Ladekreis mit einer mit dem Im folgenden wird die gesamte, im Kreis vorhandene Eingang eines Gleichrichternetzwerkes verbundenen Selbstinduktion, d. h. also diejenige der Wechselstrom-Wechselstromquelle aufweist, einen am Ausgang des maschine 1 und die im Schaltkreis selbst, mit L bezeichnet. Gleichrichternetzwerks liegenden Speicherkondensator, Genauso sei R der Gesamtwiderstand des Kreises, eine in einem Abstand, der die Funkenstrecke definiert, 30 Schließlich sei die Gesamtkapazität C des Ladekreises vom zu bearbeitenden Werkstück angebrachte Arbeite- einschließlich des Kondensators 5 in diesem konzentriert elektrode sowie einen Entladekreis, der durch die Parallel- gedacht.

schaltung der Funkenstrecke mit dem Speicherkonden- Durch die Wirkung der Gleichrichterpaare 3-3' und

sator gebildet ist. 4-4' lädt die Wechselstrommaschine 1 den Kondensator 5

Der erstrebte Fortschritt ist nach der Erfindung durch 35 in bekannter Weise in immer der gleichen Richtung auf,

eine derartige Bemessung der Gesamtinduktivität (L in wie es durch die dünn und die dick ausgezogenen Pfeile

Henry) des Ladekreises und der Kreisfrequenz (co) der angedeutet ist. Der Kondensator entlädt sich zyklisch

Wechselstromquelle erreicht, daß für einen bestimmten in einem Kreis, der aus ihm selbst, den Elektroden 8 und 9

Kapazitätswert (C in Farad) des Speicherkondensators und der Funkenstrecke 10 besteht, die die genannten

,. ^₁ . , _r 1 . , , --1.J f-114. 40 Elektroden voneinander trennt.

die Gleichung Lm = mindestens annähernd erfüllt ,„ , _TTr , , „ ..... „ , _e . , _

^b ω C Wenn der Wert der Kapazität C des Speichers 5 so ge-

ist. Diese Bemessung ergibt sich aus der Erkenntnis, daß wählt ist, daß eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit

für die Erzielung der angestrebten Wirkung die Kreis- erzielt wird, so besteht, wie bereits erwähnt wurde, eine

reaktanz möglichst klein sein muß und höchstens einige primäre Voraussetzung zur Erreichung einer erheblichen

Ohm betragen darf. 45 Nutzenergie darin, daß der Ladekreis nur eine sehr kleine

Ferner soll, wenn die Kapazität C gleich oder größer Reaktanz aufweist, die nur wenige Ohm beträgt oder

2 Mikrofarad ist, die gesamte Selbstinduktivität so klein noch kleiner ist, ferner also darin, daß die Gleichung

wie möglich sein und zweckmäßig zwischen 0,1 und _T 1 ■■,. -u j j j t. j-iu. ■ <- a a

η c χτ λ- Lw= —— mindestens annähernd dadurch erfüllt ist, daß

2,5 mH hegen. ω C

Vorteilhafterweise besteht dann die Selbstinduktion 50 die verschiedenen Variablen, insbesondere die Kreis-

des Kreises nur aus derjenigen der speisenden Wechsel- frequenz m, also die Frequenz f der Wechselstromquelle

strommaschine, so daß angesichts gegebenem L und C die durch Variation der Drehzahl der Wechselstrommaschine

Gleichung Lw = —— durch Einregulierung der Um- ° ~ . · ■, ο -u u. -^j c. ■ j

⁰ ω C oo g_{ei einer} derartigen Schaltung ist der Strom m der

drehungszahl der Maschine auf den erforderlichen Wert 55 einen Hälfte der Gleichrichterbrücke 2 für jede Phase

von w = 2nf zu erfüllen ist. unterbrochen, um die andere Hälfte zu durchfließen.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Einrichtung Mit jedem Wechsel also stellt sich der Strom vorüber-

in der Weise angewendet werden, daß bei der Bearbeitung gehend im entsprechenden Teil der Schaltung ein und

eines Werkstückes in aufeinanderfolgenden Arbeits- speist den die Nutzenergie liefernden Kondensator,

gangen mit immer größer werdender Bearbeitungs- ⁶° Schreibt man die Spannung der Quelle 1 als & = E cos w t

genauigkeit Kondensatoren mit von Arbeitsgang zu j · j. j η j τλ·· χ * τ ^. ^r

λ u ·* ui. j τλ -χ··* ■ iij und nimmt man an, daß der Dampfungsfaktor α = -^^

Arbeitsgang abnehmender Kapazität eingesetzt werden ±- ο ₂L

und daß die Frequenz der Wechselstromquelle von des Ladekreises in bezug auf w sehr klein ist und daß der Arbeitsgang zu Arbeitsgang in entsprechender Weise er- Anfangsstrom und die Anfangsspannung vernachlässighöht wird. 65 bar sind, so ergibt sich der Ladestrom zu

Für diese besondere Anwendungsweise können Ein- β

richtungen nach der Erfindung in spezieller Form aus- H = — coscoi· (1—e~^at) .
gebildet sein. Die Erfindung soll nun auf Grund von Aus-

führungsbeispielen und an Hand der Zeichnung näher er- . In diesem Ausdruck bedeutet Z die Impedanz des

läutert werden. 70 Kreises. Die oben erläuterte, experimentell gefundene

5 6

Bedingung, daß die Kreisreaktanz sehr klein oder Null und III, mit dem Unterschied, daß die Ausgangspunkte sein soll, führt auf eine Impedanz Z, die sich dem Werte nun mit den Endpunkten der vorhergehenden Äste zudes Widerstandes 22 nähert, und damit zu maximaler sammenfallen und daß ihre Amplituden niedriger sind. Stromstärke, was günstige Bedingungen für die Nutz- Eine gewisse Zeit vor dem Ende der zweiten Halbperiode arbeit bedeutet. 5 erreicht die Klemmenspannung des Kondensators 5 am

Andererseits zeigt eine Prüfung der oben angeführten Punkt D den Wert der Überschlagspannung E_d, so daß Beziehung, die für den Anfang des Übergangszustandes ein Funke im Entladungskreis ausgelöst wird,
(also kleines t) in der Form Während des Entladevorganges verschwindet die

β Spannung E_d an den Klemmen des Kondensators 5 nach

H — "ζγ ί cos ω ί ίο dem Kurvenstück DD₁. Gleichzeitig nimmt der Strom im

Ladekreis ab, wie es der letzte Teil der Kurve II zeigt,

geschrieben werden kann, daß der Faktor t im Ausdruck bis er einen niedrigen Wert erreicht. Gegen das Ende der cos (ω t) zu einer Verflachung der die Stromstärke dar- Entladung zu verlangsamt sich die Abnahme und geht stellenden sinusförmigen Kurve führt, die um so beträcht- wieder in einen Anstieg über, wie er aus dem ersten Teil licher ist, je dichter sich t am Ursprung, d. h. am zeit- 15 der Kurve II zu entnehmen ist. Der nächste Funke hat liehen Ausgangspunkt befindet. Dies hat eine Ver- den gleichen Abfall der Stromstärke zur Folge usf.
langsamung des Anstiegs der Ladestromstärke zur Folge, Es sei festgestellt, daß die gegenseitige Abstimmung

die einer Entladung des Speicherkondensators (das ist der Werte L, C und ω zwecks Erzielung eines minimalen der die Funkenenergie liefernde Kondensator) folgt, und Wertes für die Impedanz Z keineswegs gleichbedeutend damit einen verlangsamten Beginn der Wiederaufladung 20 ist mit einer Abstimmung des Kreises auf elektrische dieses Kondensators, der dann nicht mehr die Neigung Resonanz,
hat, sich vorzeitig zu entladen. Der Kreis ist nicht in der Lage, eine solche Erscheinung

Unter diesen Voraussetzungen, nämlich bei vernach- aufkommen zu lassen; denn der Strom tritt nur pulsierend lässigbarer Reaktanz, ist der Ladestrom zudem praktisch auf, und zwar nach Durchfließen der beiden Hälften des in Phase mit der Spannung der Quelle 1. 25 Gleichrichternetzwerkes in dem Teil des Kreises mit dem

Sollte der Ladevorgang mehr als einen Stromwechsel Kondensator 5 stets in der gleichen Richtung,
benötigen — hier ist an die Ladung gedacht, die der Ein Ladekreis nach der Erfindung mit einem sehr

Speicherkondensator während des ersten Wechsels auf- kleinen Wert der Selbstinduktion schließt die Gefahr der nimmt —, so nimmt der Ladestrom während des oder Lichtbogenbildung aus, obwohl der Kreis zu gewissen der folgenden Wechsel mehr und mehr ab. Die Aufladung 30 Zeitpunkten von Strömen beachtlicher Stärke durchdes Kondensators wird unterbrochen, sobald seine flössen wird.

Klemmenspannung den Wert der Überschlagspannung E_d So ist zum Beispiel ein Ladekreis erfolgreich erprobt

(Fig. 2) an der Strecke zwischen dem Werkstück und worden, bei dem der Widerstand auf denjenigen der under Arbeitselektrode erreicht. In diesem Augenblick abdingbaren Elemente begrenzt war: Wechselstromschlägt also ein Funken zwischen den beiden Elektroden 35 quelle, Gleichrichter usw.; auch die Selbstinduktion des über, und die Kapazität C entlädt sich innerhalb einer Kreises war außerordentlich gering gehalten und beZeit t_d, die erheblich kürzer ist als die Ladezeit t_c. schränkte sich auf diejenige der genannten, unabding-

Diese Vorgänge sind in Fig. 2 veranschaulicht. Die baren Elemente. Der Gesamtbetrag der Selbstinduktion Fig. 2 zeigt in gestrichelten Linien (Kurve I) die durch des Kreises, die sich bei den Versuchen praktisch auf die Gleichrichterröhren 3-3' und 4-4' gleichgerichtete 4° diejenige der Wechselstrommaschine 1 beschränkte, be-Spannung der Quelle 1. Die ausgezogene Kurve (II) stellt trug 0,3 bis 0,8 und 1,2 mH.

den Ladestrom dar, der in den Kondensator 5 der Fig. 1 Es hat sich experimentell erwiesen, daß die günstigsten

fließt. Die strichpunktierte Kurve (III) schließlich zeigt Arbeitsbedingungen bei niedrigsten Werten von L dann den Spannungsverlauf an den Klemmen dieses Konden- vorhegen, wenn der Kreis die niedrigsten Werte des sators. Diese drei Kurven gelten für den besonderen 45 ohmschen Widerstandes aufweist.

■π- n ■ λ J-T3--U τ ¹ ii „C--11.L Dieses überraschende Ergebnis, das den nach dem

Fall, m dem die Beziehung Lm = —— exakt erfüllt _OJ. j j -^ ■. ·ι -.ü- _t t. -j · t-j. »o

⁰ ω C Stande der Technik gültigen Lehren widerspricht, gemäß

ist und folglich Strom und Spannung in Phase sind. denen zur Vermeidumg der Gefahr der Lichtbogenbildung

Die Figur zeigt deutlich, daß die Kurve II, die den gerade zusätzliche Selbstinduktanzen in den Ladekreis

Ladestrom darstellt, während jedes Wechsels des Stromes 5° geschaltet werden, kann wie folgt erklärt werden:

der Welle unsymmetrisch ist. Sie verläuft so, daß die Bei der Schaltung nach der Erfindung, die eine niedrige

Abszissenachse an ihrem Ursprung als Tangente anliegt, Selbstinduktion aufweist, ist der ohmsche Widerstand,

wächst dann allmählich an, um nach einer gewissen Ver- insbesondere derjenige der Gleichrichter, keineswegs ver-

zögerangszeit τ in bezug auf das Spannungsmaximum „ophlä^ipW Der DärnnfuiWaktor π - ^R des der Quelle ihr Maximum zu erreichen, bricht aber 55 ^nachlasslg^bar· ^üer Dämpfungsfaktor α - -^- des

praktisch mit der Quellenspannung zusammen. Ihre Kreises ist daher relativ hoch. Daher ist die Dauer des

Anstiegsflanke ist also abgeflacht und verlängert, während Funkens besonders dann recht beachtlich, wenn der

die Rückflanke steiler und verkürzt ist. verwendete Kondensator groß ist. Nun schließt die

Auch die von der Kapazität C angenommene Spannung Funkenstrecke nicht nur den sie speisenden Kondensator

(Kurve III) verläuft im Ursprung tangential zur Zeit- 60 kurz, sondern auch den Ladekreis, so daß sich die in der

achse, steigt am Anfang sehr langsam, dann schneller, Selbstinduktion gespeicherte Energie ebenfalls über sie

dann aber wieder langsamer, wobei sie auch wieder eine entladen kann, vorausgesetzt, daß die Entladungsdauer

zumindest annähernd horizontale Tangente erreicht, von der Größenordnung der Funkendauer ist, d. h., daß

sobald kein Ladestrom mehr fließt (Ladung C₁). die Selbstinduktion, wie erläutert wurde, niedrig ist.

Bei der Konzipierung der Fig. 2 wurde unterstellt (und 65 Wenn der Funken erloschen ist, muß die Stromquelle

zwar lediglich zur Vereinfachung), daß die Klemmen- daher erneut beginnen, die Selbstinduktion im Verein

spannung des Kondensators 5 die Überschlagspannung E_d mit dem Kondensator aufzuladen, was das Anwachsen

in einer Zeit erreicht, die ein wenig kürzer ist als eine des Ladestroms verzögert und offensichtlich die Gefahr

Periode der Wechselspannung der Quelle. Während der der Lichtbogenbildung vermindert. Dies trifft im be-

zweiten Halbperiode wiederholen sieh die Kurvenäste II 70 sonderen für Kondensatoren zur Funkenbildung zu, die

gleich oder größer 2 Mikrofarad sind. Bei den gegebenen, angewendeten Werten der Selbstinduktion ist der dem Kreis anhaftende Widerstand, ohne daß zusätzliche Widerstände eingesetzt werden müßten, ausreichend, um für α hohe Werte zu erhalten. Dies bringt den Vorteil, daß die durch den Joule-Effekt verursachten Verluste des Kreises auf einem Minimum gehalten werden können. In bezug auf die Größe des Dämpfungskoeffizienten α können die vorstehenden theoretischen Ausführungen nicht als völlig exakt angesehen werden. Im besonderen fällt der Rhythmus des Ladekreises nicht genau mit demjenigen der Wechselstromquelle zusammen, und der Verlauf der Ladestromstärke ist nicht genau mit der gleichgerichteten Spannung der Quelle in Phase. Indessen bleibt der prinzipielle Verlauf der Intensitätskurven und besonders ihr verzögerter Anstieg vom Ursprung jedes Stromwechsels aus richtig. Darüber hinaus entspricht gegebenen Werten von L und C nicht nur ein einziger, günstigster Wert der Frequenz der Stromquelle, sondern vielmehr ein ganzer Wertebereich zu beiden Seiten dieses günstigsten Wertes, der der minimalen Reaktanz

to L

unabhängig vom Dämpfungsfaktor α ent-

(Lco =

spricht.

Nun können untenstehend auch die auf Versuchen beruhenden numerischen Beziehungen angegeben werden. Sie setzen gemäß der Erfindung in allgemeiner Weise die Kapazität C im Schaltkreis mit der Selbstinduktion L und der Kreisfrequenz ω der Quelle 1 in Beziehung und beinhalten die Bedingungen für einen günstigen Betrieb bei der Arbeit mit der Funkenstrecke.

Es handelt sich um folgende Beziehungen:

34,6
-,=- < ω <

34,6
0,5

2fC

C in Farad ausgedrückt,
und

0,1 < L < 2,5 Millihenry (2)

oder, bei Einführung der Frequenz f der Wechselstromquelle,

2|/'C 0,5 |/C

0,1 < L < 2,5 Millihenry

Diese Bedingungen sind in ihrer Gesamtheit besonders auf Kreise anwendbar, bei denen die Kapazität des Energiespeichers größer als 2 Mikrofarad ist. Liegt die Kapazität unterhalb dieses Wertes, so kann eine Bedingung, die das Ziel minimaler Impedanz annähert, als ausreichend angesehen werden; diese lautet

dem gleichen Wirkungsgrad sicherzustellen erlauben, vorausgesetzt, daß die nachfolgend aufgeführten, äquivalenten Bedingungen erfüllt sind:

a) Annäherung des Widerstandes des Ladekreises nach Maßgabe der oben angegebenen Grenzen an die Kreisfrequenz ω;

b) Begrenzung der Selbstinduktion L auf Werte, die den Ungleichungen (2) und (2') genügen.

In der untenstehenden Tabelle sind die eben erläuterten Ergebnisse für Kapazitätswerte des Kondensators 5 zwischen 5000 Mikrofarad (für grobe Erosion) und 0,01 Mikrofarad (für feine Erosion) zusammengestellt.

2]/L C

0,5 j/Z C

Die Grenze für den Wert der Selbstinduktion ist dabei von geringerer praktischer Bedeutung.

Die oben für den Fall einer einfachen Schaltung mit einer Speisung durch gleichgerichteten Wechselstrom oder aus einer gleichwertigen Quelle und einem aus der Reihenschaltung einer Selbstinduktion, eines Widerstandes und einer Kapazität bestehenden Ladestromkreis auseinandergesetzten Bedingungen reichen dafür aus, daß auch irgendwelche komplizierteren Schaltungen mit mehreren Selbstinduktanzen, Widerständen oder Kapazitäten in Reihen- oder Parallelschaltung Funkenbearbeitung mit

15	Kapazität	Selbstinduktion	Zulässige Frequenz	f ^
	in Mikrofarad	in Millihenry	der Wechselstromquelle in Hz	' 0,5 }[LC
	5000	0,1 bis 2,5	40 bis 160
20	2000	0,1 bis 2,5	40 bis 240
	1000	0,1 bis 2,5	8OMs 320
	500	0,1 bis 2,5	110 bis 440
	200	0,1 bis 2,5	160 bis 640
	100	0,1 bis 2,5	270 bis 1080
25	50	0,1 bis 2,5	390 bis 1560
	20	0,1 bis 2,5	620 bis 2480
	10	0,1 bis 2,5	870 bis 3480
	5	0,1 bis 2,5	1100 bis 4400
	2	0,1 bis 2,5	1600 bis 6400
30	1
	0,5
	0,2		1
	O 1
	U, J. 0,05
35	0,02
	0,01


1

^r 2][LC

Die Angaben dieser Tabelle haben ihren Niederschlag in der Fig. 3 gefunden.

Für die Werte von C, die im Koordinatensystem aufgetragen sind, liegen diejenigen Frequenzen, die zu den besten Resultaten führen, in dem schraffierten Streifen zwischen den zwei Kurven α und b. Dieser Streifen, der nur einen kleinen Teil der C-f'-Ebene ausmacht, grenzt eng den Bereich jener Frequenzen, die ein Ergebnis von Interesse liefern, von allen möglichen Frequenzen ab.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Aufladung des Energiespeichers während der ersten Halbwelle des Ladestromes, die auf eine Entladung folgt, vollendet sein kann oder auch während einer der folgenden Halbwellen. Bei im übrigen gleichen Bedingungen erfolgt das Anwachsen des Ladestromes während der ersten Halbwelle um so schneller, je länger eine solche Halbwelle andauert, und es ist daher, um den Speicher schnell wieder aufzuladen, zweckmäßig, die Frequenz der Stromquelle so niedrig zu wählen, wie es der Kondensator gemäß den angegebenen Formeln nur eben zuläßt. In der Praxis werden daher aufeinanderfolgend Speicher mit abnehmender Kapazität eingesetzt werden, und dieses Verfahren führt gemäß der Erfindung dazu, daß Stromquellen wachsender Frequenz verwendet werden. Diese Veränderungen, einerseits die der auf die Funkenstrecke wirkenden Kapazitäten, deren Werte abnehmen, andererseits die der Stromquellenfrequenzen, die anwachsen, bilden ein wesentliches Merkmal der Erfindung, die Mittel zur Erzeugung dieser Veränderungen vorsieht. Diese Mittel bestehen zum Beispiel in einer Wechselstrommaschine, die mit verschiedenen Drehzahlen betreibbar ist, wobei die Drehzahländerung kontinuierlich oder in Stufen verschiedener Höhe vorgesehen sein kann. Man

kann mit mehreren Wechselstrommaschinen verschiedener Drehzahl arbeiten oder mit direkt aus dem Netz gespeisten Frequenzwandlern oder auch anderen Mitteln, die aas gleiche Ergebnis liefern.

Bewirkt man die Funkenerosion an einem Werkstück zum Beispiel bei einer Spannung von ungefähr 200 Volt, setzt nacheinander Kapazitäten von 21,5 und 8 Mikrofarad ein und arbeitet dementsprechend mit den Frequenzen 957 und 1490 hz, dann beträgt die Abtragungsgeschwindigkeit in der ersten Arbeitsphase 950 mm³ pro Minute und in der zweiten 640 mm³ pro Minute.

Die Kapazität des Energiespeichers 5, deren Wert, wie erläutert wurde, durch die jeweiligen Eigenschaften der auszuführenden Funkenerosion bestimmt ist, muß aufeinanderfolgend verschiedene Werte annehmen können, denen verschiedene Frequenzen der Stromquelle entsprechen. Diese Kapazität kann in bekannter Weise durch verschiedene Einzelkondensatoren bereitgestellt werden, die durch bekannte Schaltmittel in Reihen-, Paralleloder Parallelreihenschaltung gebracht werden können. Diese Schaltmittel können mit denjenigen gekuppelt sein, die der Veränderung der Drehzahl der als Stromquelle benutzten Wechselstrommaschine dienen.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Bearbeitung elektrisch leitender Werkstoffe durch Funkenerosion, die einen Ladekreis mit einer mit dem Eingang eines Gleichrichternetzwerkes verbnndenen Wechselstromquelle aufweist, einen am Ausgang des Gleichrichternetzwerkes liegenden Speicherkondensator, eine in einem Abstand, der die Funkenstrecke definiert, vom zu bearbeitenden Werkstück angebrachte Arbeitselektrode sowie einen Entladekreis, der durch die Parallelschaltung der Funkenstrecke mit dem Speicherkondensator gebildet ist, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Gesamtinduktivität (L in Henry) des Ladekreises und der Kreisfrequenz (co) der Wechselstromquelle (1), daß für einen bestimmten Kapazitätswert (C in Farad) des Speicherkondensators die Gleichung Leo = —- mindestens an-

nähernd erfüllt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtwert der Selbstinduktivität (L) des Ladekreises zwischen 0,1 und 2,5 mH liegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekreis so aufgebaut ist, daß seine Gesamtinduktivität praktisch nur aus der inneren Selbstinduktion der Wechselstromquelle (1) besteht.

4. Verfahren zur Bearbeitung elektrisch leitender Werkstoffe durch Funkenerosion mit einer Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen Kondensatoren (5) mit von Arbeitsgang zu Arbeitsgang abnehmender Kapazität eingesetzt werden und daß die Frequenz der Wechselstromquelle von Arbeitsgang zu Arbeitsgang in entsprechender Weise erhöht wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 für den Einsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Lieferung des Wechselstromes eine Anzahl Wechselstrommaschinen verschiedener Drehzahl vorgesehen sind, die wahlweise anschaltbar sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 für den Einsatz nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die es erlaubt, eine einzige vorhandene Wechselstrommaschine mit verschiedener Drehzahl laufen zu lassen.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 für den Einsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lieferung des Speise-Wechselstroms ein einstellbarer, direkt aus dem Netz gespeister Frequenzwandler vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel zur Einstellung der Speicherkapazität und der Frequenz des Wechselstromes miteinander gekuppelt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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