DE1086362B - Metal working machine for removing the metallic material through the erosive effect of an electrical spark - Google Patents
Metal working machine for removing the metallic material through the erosive effect of an electrical sparkInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Metallbearbeitungsmaschine zum Abtragen des metallischen Werkstoffes durch die erodierende Wirkung eines elektrischen Funkens, der in einer dielektrischen Flüssigkeit durch Kondensatorentladungen zwischen einer als Kathode geschalteten Elektrode und dem als Anode geschalteten Werkstück erzeugt wird, mit einem eine konstante Spannungsquelle und eine Impedanz enthaltenden Ladekreis für den Kondensator und mit einer Vorrichtung zum selbsttätigen Regeln des Abstandes zwischen Elektrode und Werkstück in Abhängigkeit vom mittleren Betriebsstrom des Ladekreises.The invention relates to a metalworking machine for removing the metallic material by the erosive action of an electrical spark that penetrates a dielectric fluid Capacitor discharges between an electrode connected as a cathode and that connected as an anode Workpiece is generated with a constant voltage source and an impedance containing Charging circuit for the capacitor and with a device for automatic control of the distance between electrode and workpiece depending on the mean operating current of the charging circuit.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art erfolgt die Vorschubregelung der Elektrode mit Hilfe eines in den Ladekreis geschalteten und auf mittleren Betriebsstrom eingeregelten Relais, das bei jeder Abweichung vom mittleren Betriebsstrom den Vorschubmotor ein- bzw. ausschaltet. Durch diese Anordnung ist nicht eine kontinuierliche, sondern nur eine unstetige, d. h. sprunghafte Regelung des Elektroden-Vorschubes möglich, die demgemäß nicht genau ist und einen präzisen Ablauf des Metallabtrags nicht zuläßt.In a known device of this type, the feed control of the electrode takes place with the aid of a Relay connected to the charging circuit and regulated to the medium operating current, which occurs with every deviation switches the feed motor on or off from the mean operating current. Through this arrangement is not continuous, but only discontinuous, i.e. H. abrupt regulation of the electrode feed possible, which is accordingly not precise and a precise process of the metal removal is not allows.
Zur Vermeidung dieses Nachteils und zur Erreichung eines vom Abtragungsvorgang zwangläufig abhängigen Elektrodenvorschubes schlägt die Erfindung eine Regelvorrichtung mit einem Umkehrmotor zum Betrieb der Elektrode, mit einem den Motor speisenden Generator und mit einer Einrichtung zum Steuern der Stromrichtung und Spannung des Generators vor, wobei außerdem die Steuerspannung für den Generator an der Impedanz im Ladekreis des Kondensators abgegriffen ist und als weitere Steuerspannung für den Generator die Spannung an der Entladungsstrecke dient.To avoid this disadvantage and to achieve one of the removal process inevitably dependent electrode feed, the invention proposes a control device with a reversing motor to operate the electrode, with a generator feeding the motor and with a device for Control the current direction and voltage of the generator before, and also the control voltage for the generator is tapped at the impedance in the charging circuit of the capacitor and as a further control voltage the voltage at the discharge path is used for the generator.
Eine Regelvorrichtung mit einem Umkehrmotor zum Antrieb der Elektrode, mit einem den Motor speisenden Generator und mit einer Einrichtung zum Steuern der Stromrichtung und Spannung des Generators ist an sich bei Lichtbogenschweißmaschinen bekannt. Der Ablauf des Betriebsvorganges beim Lichtbogenschweißen als auch der Aufbau von Lichtbogenschweißmaschinen ist jedoch wesentlich unterschiedlich gegenüber dem Funkenerosionsverfahren, so daß unmittelbare Vergleiche nicht möglich sind. Bei Lichtbogenschweißanlagen ist z. B. kein Lade- und kein Entladekreis vorhanden, während bei dem Funkenerosionsverfahren die Spannung an den Elektroden stark schwankt, so daß die Steuerung aus dem Entladekreis erschwert ist. Diese Schwierigkeit überwindet die Erfindung dadurch, daß neben der von der Entladungsstrecke abgenommenen Spannung zur Steuerung des Elektrodenvorschubes noch eine an der Impedanz im Ladekreis abgegriffene Spannung ver-Metallbearbeitungsmaschine A control device with a reversing motor to drive the electrode, with a motor feeding generator and with a device for controlling the current direction and voltage of the generator is known per se in arc welding machines. The course of the operating process at Arc welding as well as the construction of arc welding machines is, however, significantly different from the spark erosion process, so that direct comparisons are not possible. In the case of arc welding systems, z. B. no charging and no discharging circuit available, while in the EDM process the voltage at the electrodes fluctuates strongly, so that the control from the Discharge circuit is difficult. The invention overcomes this difficulty in that, in addition to that of the Voltage taken from the discharge path to control the electrode advance Impedance in the charging circuit tapped voltage ver-Metalworking machine
zum Abtragen des metallischento remove the metallic
Werkstoffes durch die erodierendeMaterial through the eroding
Wirkung eines elektrischen FunkensEffect of an electric spark
Anmelder:
Firth Sterling Inc., Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)Applicant:
Firth Sterling Inc., Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,Representative: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,
und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälteand Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
Munich 27, Pienzenauer Str. 2, patent attorneys
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. Juli und 2. November 1951Claimed priority:
V. St. v. America July 20 and November 2, 1951
Edmund Egbert Teubner, Upper Darby, Pa.,Edmund Egbert Teubner, Upper Darby, Pa.,
und Everard Mott Williams, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),and Everard Mott Williams, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
wendet wird, da die Spannung im Ladekreis der Spannung im Entladekreis gegenläufig ist. .because the voltage in the charging circuit is opposite to the voltage in the discharging circuit. .
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt .In the drawing is an example embodiment of the invention, namely shows.
Fig. 1 ein Schaltbild, das schematisch die verschiedenen die Anlage bildenden Elemente und die zwischen ihnen verlaufenden- Schaltverbindungen, darstellt, undFig. 1 is a circuit diagram showing schematically the various elements forming the system and those between them running- circuit connections, represents, and
Fig. 2 ein Schaubild def einzelnen Parameter.2 shows a diagram of the individual parameters.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist ein Werkstück 10, das in ein Bad 11 aus einer Isolierflüssigkeit, wie etwa Kerosin, eingetaucht ist, einer gesteuerten und konzentrierten Anfressung oder einem Verschleiß durch die Funkenbildung. unterworfen, die zwischen ihm und einer Elektrode· 12 auftritt, wodurch das Werkstück gegebenenfalls durchgeschnitten oder längs einer vorbestimmten Linie 'perforiert oder an einem Punkt durchbohrt wird. Die Funkenbildung wird verursacht, wenn ein Kondensator 13 so aufgeladen wird, daß ein Spannungsunterschied zwischen der Elektrode und dem Werkstück entsteht, der ausreicht, um das dazwischen befindliche Medium zu ionisieren und zu durchschlagen. Die Entladung des Kondensators ist bekannterweise eine kurzzeitige Schwingungserscheinung in Form eines Stromes, der anfangs auf hohe Spitzenwerte ansteigt, aber innerhalb weniger Perioden auf Null absinkt. Dieser Vorgang spielt sich abhängig von den Konstanten des EntladungskreisesAs can be seen from Fig. 1, a workpiece 10, which is in a bath 11 of an insulating liquid, such as about kerosene, is submerged, a controlled and concentrated pitting or wear due to spark formation. subject to that between him and an electrode 12 occurs, whereby the Workpiece optionally cut through or along a predetermined line 'perforated or on one Point is pierced. Sparking is caused when a capacitor 13 is charged in such a way that that there is a voltage difference between the electrode and the workpiece which is sufficient to to ionize and break through the medium located in between. The discharge of the capacitor is as is known, a short-term oscillation phenomenon in the form of a current, which initially at high Peak values rise but fall to zero within a few periods. This process is dependent of the constants of the discharge circuit
009 569/353009 569/353
3 43 4
innerhalb des Bruchteiles einer Sekunde ab. Dieser oder »Rototrol« allgemein bekannt ist. In dem letzten Kreis besteht aus Leitern 14 und 15, die von dem Fall dient die gesamte magnetomotorische Kraft der Kondensator zu der Elektrode bzw. zu dem Werk- Wicklungen 25 und 26 einfach als Pilot- oder Steuerstück verlaufen. Ein Ladekreis für den Konden- feld, um die Polarität des Flusses zu bestimmen oder sator besteht aus einer Gleichstromquelle, beispiels- 5 »auszulösen«, der von einer nicht dargestellten Hauptweise einem Generator 17, aus einem Schalter 51 und feldwicklung induziert wird. In beiden Fällen werden einem geeigneten Reihenwechselstromwiderstand, der die Polarität und die Größe der von dem Generator aus einem Widerstand 18 und einer Spule 19 zu- erzeugten Spannung von der gesamten MMK oder sammengesetzt sein kann. Die Werte des Wider- der Differenz zwischen den magnetomotorischen Standes und der Spule sind so gewählt, daß der Lade- io Kräften der Wicklungen 25 und 26 bestimmt. Um die kreis die gewünschte Zeitkonstante erhält. Die nega- gewünschte Regelung der Elektrodeneinstellung zu tive Klemme des Generators 17 ist mit derselben bewirken, dient als Steuerspannung für die Erreger-Klemme des Kondensators wie die Elektrode 12 ver- wicklung 25 des Generators die Spannung an der Entbunden, und die positive Generatorklemme ist an ladungsstrecke zwischen dem Werkstück 10 und der dieselbe Kondensatorklemme wie das Werkstück 10 15 Elektrode 12. Die Generator- und Motorverbindungen angeschlossen. sind dabei so angeordnet, daß.der Motor 22 die Elek-within a fraction of a second. This or "Rototrol" is commonly known. In the last circle consists of conductors 14 and 15, which from the case serves the entire magnetomotive force of the capacitor to the electrode or to the work windings 25 and 26 simply run as a pilot or control piece. A charging circuit for the condenser field to determine the polarity of the flow, or sator, consists of a direct current source, for example “tripping”, which is induced by a generator 17 (not shown), a switch 5 1 and a field winding. In both cases, a suitable series alternating current resistance, which can be composed of the polarity and the magnitude of the voltage generated by the generator from a resistor 18 and a coil 19, is the entire MMK or can be composed. The values of the difference between the magnetomotive force and the coil are selected so that the loading forces of the windings 25 and 26 are determined. To get the circle the desired time constant. The negative desired regulation of the electrode setting to the tive terminal of the generator 17 is brought about with the same, serves as a control voltage for the exciter terminal of the capacitor as the electrode 12, winding 25 of the generator, the voltage at the delivery, and the positive generator terminal is on charge path between workpiece 10 and the same capacitor terminal as workpiece 10 15 electrode 12. The generator and motor connections connected. are arranged in such a way that the motor 22
Wenn der Schalter S geschlossen ist, lädt der Gene- trodenbewegungsvorrichtung im Sinne eines Vorrator 17 den Kondensator 13 mit einer Geschwindig- Schubes der Elektrode betätigt, wenn die MMK der keit auf, die von den Werten des Widerstandes 18 und Wicklung 25 die MMK der Wicklung 26 überwiegt, der Spule 19 bestimmt ist, bis die Spannungsdifferenz ao Die weitere Steuerspannung für den Generator wird zwischen dem Werkstück 10 und der Elektrode 12, an der Impedanz im Ladekreis des Kondensators abd. h. die Kondensatorspannung, ausreicht, um die da- gegriffen und der Erregerwicklung 26 zugeführt. Die zwischen befindliche flüssige Isolation zu durch- Steuerspannungen werden zweckmäßig von Spanschlagen. Danach entlädt sich der Kondensator schnell nungsteilern abgegriffen.When the switch S is closed, the electrode moving device charges the capacitor 13 in the sense of a Vorrator 17 at a speed-thrust of the electrode, if the MMK of the speed, the MMK of the winding from the values of the resistor 18 and winding 25 26 predominates, the coil 19 is determined until the voltage difference ao The further control voltage for the generator is abd between the workpiece 10 and the electrode 12, at the impedance in the charging circuit of the capacitor. H. the capacitor voltage is sufficient to take it and supply it to the excitation winding 26. The liquid insulation between them to through-control voltages are expediently from chip hitting. After that, the capacitor discharges quickly and voltage dividers are tapped.
durch das Auftreten eines Übergangsstromes an dem 25 Ein Spannungsteiler 27 ist parallel zu dem Wechsel-Spalt, der sich durch sichtbare Funkenbildung an- stromwiderstand in dem Ladekreis geschaltet, und ein zeigt. Dieser Strom verursacht eine geringe An- Ende der Wicklung 26 des Generators 23 ist mit dem fressung des Werkstückes in der unmittelbaren Nach- einen Ende des Spannungsteilerwiderstandes verbarschaft der Elektrode. Bei Beendigung der Ent- bunden, während das andere Ende an dessen bewegladung des Kondensators wird dieser wieder von dem 30 liehen Kontakt angeschlossen ist. Ein ähnlicher Span-Generator aufgeladen, und der Vorgang wiederholt nungsteiler 28 liegt parallel zu der Entladungsstrecke sich mit einer Frequenz, die von den verschiedenen zwischen dem Werkstück 10 und der Elektrode 12, Stromkreiskonstanten bestimmt wird. wobei das eine Ende der Wicklung 25 mit dem einendue to the occurrence of a transient current at the 25 A voltage divider 27 is parallel to the alternating gap, the current resistance in the charging circuit is switched on due to visible spark formation, and on shows. This current causes a slight end of the winding 26 of the generator 23 is with the eating of the workpiece in the immediate aftermath the electrode. At the end of the delivery, while the other end at its moving charge of the capacitor, this is connected again from the 30 borrowed contact. A similar chip generator charged, and the process repeated voltage divider 28 is parallel to the discharge path at a frequency different from the different between the workpiece 10 and the electrode 12, Circuit constants is determined. one end of the winding 25 with the one
Derartige bekannte Metallbearbeitungsmaschinen Ende dieses Spannungsteilers und das andere EndeSuch known metalworking machines end of this voltage divider and the other end
weisen noch eine Vorrichtung zum selbsttätigen 35 der Wicklung 25 mit dessen beweglichem Kontaktstill have a device for the automatic 35 of the winding 25 with its movable contact
Regeln des Abstandes der Elektrode von dem Werk- 28 m verbunden ist.Regulating the distance of the electrode from the work- 28 m connected.
stück in Abhängigkeit von dem mittleren Betriebs- Die Elektrodenbewegungsvorrichtung 21 weist einpiece depending on the mean operating The electrode moving device 21 has a
strom des Ladekreises auf. Die Erfindung bezieht Spannfutter 29 auf, in das die Elektrode eingesetzt istcurrent of the charging circuit. The invention relates to chuck 29 into which the electrode is inserted
sich auf eine spezielle Steuerung der Regelvorrich- und in dem sie festgehalten wird. Das Spannfutteron a special control of the regulating device and in which it is held. The chuck
tung zum selbsttätigen Einstellen des Elektroden- 40 bildet das untere quadratisch ausgebildete Ende einerThe device for automatic adjustment of the electrode 40 is formed by the lower, square end of a
abstandes bei derartigen Metallbearbeitungsmaschinen. Schraubenwelle 30, die in einer Führungsmuffe 31 nurdistance in such metalworking machines. Screw shaft 30, which in a guide sleeve 31 only
Hierzu wird bei der Maschine nach der Erfindung vertikal gleiten, sich aber nicht drehen kann. DieFor this purpose, the machine according to the invention will slide vertically but cannot rotate. the
eine bei Lichtbogenschweißmaschirten bekannte Regel- Führungsmuffe ist auf einem geeigneten Gestell odera known with arc welding machines rule guide sleeve is on a suitable frame or
vorrichtung mit einem Umkehrmotor zum Antrieb der einer Tragstütze angeordnet, beispielsweise einemDevice arranged with a reversing motor for driving a support bracket, for example one
Elektrode, mit einem den Motor speisenden Generator 45 über dem Werkstück 10 hängenden Arm 32. Eine mitElectrode, with a generator 45 feeding the motor, hanging over the workpiece 10 arm 32. One with
und mit einer Einrichtung zum Steuern der Strom- Innengewinde versehene, die Schraubenwelle 30 auf-and provided with a device for controlling the current internal thread, the screw shaft 30 on-
richtung und Spannung des Generators verwendet. nehmende Hülse oder Mutter 33 ist in einem an derdirection and voltage of the generator are used. receiving sleeve or nut 33 is in one of the
Diese Vorrichtung ist als Ganzes mit 21 bezeichnet Oberseite der Muffe 31 befindlichen Lager 32 a dreh-This device is designated as a whole with 21 top of the sleeve 31 located bearing 32 a rotating
und wird von einem Umkehrmotor 22 angetrieben. bar. An der Mutter 33 ist ein Kegelrad 34 befestigt,and is driven by a reversing motor 22. bar. A bevel gear 34 is attached to the nut 33,
Der Motor kann ein Gleichstromnebenschlußmotor 50 so daß beim Drehen des Kegelrades eine senkrechteThe motor may be a DC shunt motor 50 so that when the bevel gear rotates a vertical
sein. Seine Feldwicklung 22/ ist an eine beliebige, Bewegung der Welle 30 erfolgt. Das Kegelrad wirdbe. Its field winding 22 / has occurred on any movement of the shaft 30. The bevel gear will
geeignete Gleichstromquelle angeschlossen und wird von einem Kegelritzel 35 angetrieben, das auf derSuitable DC power source connected and is driven by a bevel pinion 35 on the
ununterbrochen erregt. Der Anker des Motors 22 ist langsam laufenden Welle eines Untersetzungsgetriebescontinuously excited. The armature of the motor 22 is a low speed shaft of a reduction gear
direkt mit dem Anker eines Gleichstromgenerators 23 36 sitzt, dessen schnell laufende Welle mit dem Motorsits directly with the armature of a direct current generator 23 36, whose high-speed shaft with the motor
verbunden. Der Generator wird mit konstanter Dreh- 55 22 gekuppelt ist.tied together. The generator is coupled with constant rotation 55 22.
zahl von einer beliebigen, geeigneten Vorrichtung, DieAnordnung ist so getroffen, daß bei Überwiegen beispielsweise einem Motor 24, angetrieben, der der MMK der Wicklung 25 über die MMK der Wickzweckmäßig als Einphasenwechselstrommotor eines lung 26 sich der Motor 22 in der Richtung dreht, bei beliebigen, gewünschten Typs ausgebildet sein kann. der die Elektrode in Richtung des Werkstückes vor-Bei dieser Kraftversorgung ist es offensichtlich, daß 60 geschoben wird. Wenn umgekehrt die MMK der der Motor 22 bei einer Drehzahl und in einer Rieh- Wicklung 26 größer wird als die der Wicklung 25, tung arbeitet, die von der Polarität und der Größe läuft der Motor 22 in entgegengesetzter Richtung um, der Spannung an den Generatorklemmen bestimmt so daß die Elektrode zurückgezogen wird. Das heißt, werden. die Drehzahl und die Umlaufrichtung des Motors 22number of any suitable device. The arrangement is made so that in the case of predominance for example a motor 24, which is driven by the MMK of the winding 25 via the MMK of the winding as a single phase alternating current motor of a lung 26, the motor 22 rotates in the direction at can be of any desired type. the electrode in the direction of the workpiece From this power supply it is evident that 60 is being pushed. If conversely the MMK the the motor 22 at a speed and in a Rieh winding 26 is greater than that of the winding 25, device works, the polarity and size of the motor 22 rotates in the opposite direction, the voltage at the generator terminals is determined so that the electrode is withdrawn. This means, will. the speed and direction of rotation of the motor 22
Der Generator 23 kann entweder ein gewöhnlicher 65 werden durch den Ausdruck S = K0 (I25 — J26) beGleichstromgenerator sein, der zwei getrennte, ent- stimmt, wobei K0 eine von den Kennwerten des Genegegengesetzte Feldwicklungen 25 und 26 aufweist, die rators und des Motors abhängige Konstante und /25 unabhängig erregt werden, oder ein elektrodyna- und /26 die Ströme in den Wicklungen 25 bzw. 26 mischer Verstärker, wie er beispielsweise in der sind. I25 ist der Durchschnittsspannung Bw an dem Elektroindustrie als Querfeldgenerator (Amplidyne) 7° Spalt zwischen der Elektrode und dem WerkstückThe generator 23 can either be an ordinary 65 by the expression S = K 0 (I 25 - J 26 ) be a direct current generator, the two separate, decimal, where K 0 has one of the characteristics of the opposite field windings 25 and 26, which rators and motor dependent constant and / 25 are independently energized or an electrodynamic and / 26, the currents in the windings 25 and 26, mixer amplifier, as for example in the. I 25 is the average voltage B w at the electrical industry as a transverse field generator (Amplidyne) 7 ° gap between the electrode and the workpiece
proportional, welche die Differenz zwischen der an gelegten Spannung E und dem durchschnittlichen Spannungsabfall an dem Wechselstromwiderstand 18, 19 ist, der Ex genannt werden soll. Die relativen Werte von Ew und Ex für verschiedene Abstände der Elektrode von dem Werkstück sind in Fig. 2 dargestellt. Dort ist auch die angelegte Spannung E als konstanter Wert aufgetragen. Aus der Darstellung erkennt man, daß sich bei einer Vergrößerung des Elektrodenabstandes entsprechend Ew vergrößert und Ex \rermindert.proportional, which is the difference between the applied voltage E and the average voltage drop across the alternating current resistor 18, 19, which is to be called E x . The relative values of E w and E x for different distances between the electrode and the workpiece are shown in FIG. The applied voltage E is also plotted there as a constant value. It can be seen from the illustration that when the electrode spacing is increased, E w increases and E x \ r decreases.
Wie sich deutlich aus dem Vorhergehenden ergibt, schafft die Erfindung ein einfaches, aber leistungsfähiges Gerät zur Steuerung des Vorschubes oder zur Einstellung der Elektrode in einer Funkenschneideanlage. Die Steuerung kann in hohem Grade genau gemacht und bequem an normalerweise zu erwartende Betriebsbedingungen angepaßt werden. Die einzelnen verwendeten Generatoren und Motoren haben eine geringe Nennleistung, so daß die Gesamtkosten der Anlage nicht übermäßig groß sind.As is clear from the foregoing, the invention creates a simple but powerful one Device for controlling the feed or for setting the electrode in a spark cutting system. The controls can be made highly accurate and convenient to what would normally be expected Operating conditions are adapted. The individual generators and motors used have a low power rating so that the total cost of the system is not excessive.
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- LU LU31405D patent/LU31405A1/xx unknown
- BE BE510988D patent/BE510988A/xx unknown
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1952
- 1952-04-07 GB GB8818/52A patent/GB748544A/en not_active Expired
- 1952-04-11 FR FR1062480D patent/FR1062480A/en not_active Expired
- 1952-04-12 DE DEM13725A patent/DE1086362B/en active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LU31405A1 (en) | |
| FR1062480A (en) | 1954-04-23 |
| GB748544A (en) | 1956-05-02 |
| BE510988A (en) |
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