Способ управления электроэрозионной обработкой детали на автоматизированном вырезном станке с системой чпу

Изобретение относится к электроэрозионной обработке на автоматизированном вырезном станке с системой ЧПУ. В способе контролируют механические вибрации на приспособлении для крепления заготовки при ее обработке проволочным электродом-инструментом, причем из сигнала вибрации выделяют эффективные значения в низкочастотном и высокочастотном диапазонах, а также контролируют сигнал тока, подводимого к электроду-инструменту, выделяют из сигнала тока эффективные значения в частотных диапазонах, совпадающих с высокочастотным и низкочастотным диапазонами вибраций упругой системы станка. Вычисляют низкочастотный и высокочастотный параметры в виде отношений эффективных значений вибраций упругой системы станка и тока соответственно в низкочастотном и высокочастотном диапазонах, сравнивают отношение низкочастотного параметра к высокочастотному с установленным экспериментально пороговым значением и при превышении текущим значением отношения упомянутых параметров установленного порогового значения изменяют режимы обработки в сторону уменьшения отношения низкочастотного параметра к высокочастотному. Технический результат - повышение надежности процесса электроэрозионной обработки. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности к электроэрозионной (ЭЭ) обработке на автоматизированных вырезных станках с ЧПУ.

Известен способ предотвращения обрывов проволочного электрода-инструмента на ЭЭ станке, заключающийся в том, что на входе в межэлектродный промежуток (МЭП) устанавливают датчик состояния электрода-инструмента, выполненный в виде приемника лучистой энергии, испускаемой электродом-инструментом («Устройство для электроэрозионной обработки проволочным электродом-инструментом», патент РФ №837705, МПК В23Р 1/02; 1/04).

Основным недостатком такого способа является сложность установки приемника лучистой энергии в непосредственной близости от МЭП и сохранение универсальности ЭЭ оборудования.

Другой способ предотвращения обрывов проволочного электрода-инструмента заключается в том, что контролируют чередование полярности импульсов тока или напряжения на участках проволочного электрода-инструмента между токоподводами. Нарушение чередования полярности импульсов в течение заданного промежутка времени должна свидетельствовать о локализации разрядов в небольшой зоне обработки, что грозит обрывом проволочного электрода («Способ управления процессом обработки на электроэрозионном вырезном станке», патент РФ №2034684, МПК В23Н 7/04). Основным недостатком способа является то, что он рассчитан на обработку проволочным электродом-инструментом деталей большой толщины, где локализация разряда по ширине среза выражается более отчетливо. Однако чаще приходится иметь дело с деталями малых размеров с небольшой шириной среза, где применение подобного способа не сможет дать надежных результатов.

Наиболее близким к предлагаемому способу по количеству совместных признаков является способ управления электроэрозионной обработкой детали на автоматизированном вырезном станке с системой ЧПУ, заключающийся в том, что осуществляют процесс обработки, контролируют механические колебания на приспособлении для крепления заготовки, выделяют из сигнала вибраций, сопровождающих процесс обработки, эффективные значения в низкочастотном и высокочастотном диапазонах, включающих соответственно низкую и высокую собственные частоты колебаний упругой системы станка, о состоянии режущего инструмента судят по результатам измерения выделенных составляющих, по их близости к установленным пороговым значениям (патент РФ №752157, МПК G01N 3/58). Основным недостатком способа является то, что он не предназначен для предотвращения обрывов проволочных электродов-инструментов на ЭЭ станках, где в качестве источника поступающей энергии выступает разрядный ток.

Задачей изобретения является обеспечение эффективного выявления ситуаций в процессе ЭЭ обработки, вызванных «засорением» в зоне обработки и/или грозящих обрывом электрода-инструмента, для оперативного введения коррекции в технологические параметры процесса ЭЭ обработки и предотвращения возможного обрыва проволочного электрода-инструмента.

Техническим результатом является повышение надежности процесса электроэрозионной обработки.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в способе управления электроэрозионной обработкой детали на автоматизированном вырезном станке с системой ЧПУ, включающем контролирование механических вибраций на приспособлении для крепления заготовки в процессе обработки заготовки детали проволочным электродом-инструментом, причем из сигнала вибраций выделяют эффективные значения в низкочастотном и высокочастотном диапазонах, включающих соответственно низкую и высокую собственные частоты колебаний упругой системы станка, дополнительно контролируют сигнал тока, подводимого к электроду-инструменту, выделяют из сигнала тока эффективные значения в частотных диапазонах, совпадающих с высокочастотным и низкочастотным диапазонами вибраций упругой системы станка, вычисляют низкочастотный и высокочастотный параметры в виде отношений эффективных значений вибраций упругой системы станка и тока соответственно в низкочастотном и высокочастотном диапазонах, сравнивают отношение низкочастотного параметра к высокочастотному с установленным экспериментально пороговым значением, соответствующим приближению момента обрыва проволочного электрода-инструмента, и при превышении текущим значением отношения упомянутых параметров установленного порогового значения изменяют режимы обработки в сторону уменьшения отношения низкочастотного параметра к высокочастотному, при этом режимы обработки изменяют путем увеличения давления подаваемой рабочей жидкости и/или путем уменьшения подачи электрода-инструмента и/или путем снижения мощности подаваемых импульсов.

Изобретение поясняется изображениями, где:

Фиг. 1 - схема реализации способа;

Фиг. 2 - пример изменения низкочастотного (Рнч) и высокочастотного (Рвч) параметров на последних секундах перед обрывом электрода-инструмента;

Фиг. 3 - спектры сигнала вибраций за 12 секунд до обрыва и на последних секундах перед обрывом и записи сигналов вибраций в октавной полосе 2 кГц и в полосе частот 10-20 кГц;

Фиг. 4 - фотография стенда на базе вырезного ЭЭ станка мод. CUT 1000.

На Фиг. 1 изображена схема реализации способа. Блоки 1 и 2 отображают акселерометр и датчик тока (например, датчик Холла) соответственно. Блоки 3 отображают полосовые фильтры низких частот для сигналов с акселерометра и датчика тока, блоки 4 показывают фильтры высоких частот для сигналов этих же датчиков. В вычислительных блоках 5 осуществляется вычисление параметров Рнч и Рвч для сигналов с фильтров 3 и 4. Параметры Рнч и Рвч подсчитываются как отношения эффективных значений вибраций и тока, получаемых на выходах фильтров низких и высоких частот соответственно. В вычислительном блоке 6 подсчитывается отношение параметров Рнчвч, по которому идет дальнейшая оценка угрозы обрыва электрода-инструмента. В блоке сравнения 7 значение отношения параметров сравнивается с пороговым значением «П» (устанавливается экспериментально). При превышении текущим значением отношения параметров порогового значения «П» на выходе появляется сигнал 8, дающий команду системе управления станком о необходимости регулирования технологических режимов для предотвращения возможного обрыва проволоки электрода-инструмента. В качестве арсенала инструментов регулирования технологических режимов ЭЭ обработки могут использоваться: снижение мощности подаваемых импульсов, уменьшение подачи электрода-инструмента, увеличение давления подаваемой рабочей жидкости и т.п.

На Фиг. 2 показан пример реализации заявленного способа (вычислительной процедуры, показанной на Фиг. 1), для случая резания твердого сплава Т15К6 латунной проволокой диаметром 0,2 мм. На верхнем графике показано изменение Рнч на протяжении последних 12 секунд перед обрывом проволоки электрода инструмента. В качестве фильтра низких частот применялся полосовой фильтр с полосой пропускания 1400-2800 Гц. На среднем графике показано изменение Рвч на том же отрезке времени. В качестве фильтра высоких частот применялся полосовой фильтр с полосой пропускания 10-20 кГц. На нижнем графике показано изменение отношения параметров Рнчвч на последних 12 секундах перед обрывом проволоки электрода-инструмента. Здесь видно, что это отношение растет не всегда монотонно, но перед самым обрывом темпы роста ускоряются. Нарушения монотонности роста отношения параметров Рнчвч связано с тем, что состояние МЭП постоянно меняется. Накопление продуктов эрозии увеличивает это отношение, но существующая прокачка рабочей жидкости может успеть вывести эти продукты из зазора между электродами, тогда наблюдается падение отношения. Однако устойчивая тенденция к росту отношения требует действий, направленных на исправление ситуации. В данном примере превышение значения отношения параметров 1 и 6 наблюдается за несколько секунд до обрыва. Если бы были предприняты адекватные меры, то обрыва можно было избежать.

На Фиг. 3 представлены спектры сигналов с акселерометра для участков записи сигналов вибраций за 12 секунд до обрыва (обозначены цифрами 1) и на последних секундах перед обрывом (обозначены цифрами 2). По сравнению со спектром 1 в спектре 2 повышается амплитуда на низких частотах (в районе 2 кГц), а на высоких частотах (в диапазоне 10-20 кГц) амплитуда в спектре 2 наоборот падает. В диапазонах частот, выбранных в качестве полос пропускания фильтров, расположены собственные частоты упругой системы приспособления, на котором закреплена заготовка и установлен акселерометр. Использование диапазонов, включающих собственные частоты упругой системы станка, позволяет повысить коэффициент передачи измерительного канала и снизить влияние помех. На поле Фиг. 3 показаны записи сигналов вибраций в высокочастотном диапазоне (запись ВЧ) и низкочастотном диапазоне (запись НЧ) на последних 12 секундах перед обрывом проволочного электрода-инструмента. Видно, что размах колебаний в высокочастотной полосе убывает с приближением обрыва, а в низкочастотной полосе растет. Если бы технологические режимы оставались постоянными при ЭЭ обработке, то такой картины было бы достаточно для принятия решения о приближении возможности обрыва, но на современных станках происходит оптимизация режимов обработки. В частности, меняется мощность подаваемых разрядов. Для предотвращения ложного срабатывания приходится использовать значения амплитуды вибраций, отнесенные к эффективному значению сигнала тока.

На Фиг. 4 показана фотография стенда на базе ЭЭ станка, где показаны акселерометр 9, закрепленный на приспособлении с помощью магнита, заготовка 10 и проволочный электрод-инструмент 11. Экспериментальные данные на Фиг. 2 и Фиг. 3 получены на этом стенде.

Способ обработки деталей проволочным электродом-инструментом на электроэрозионном станке осуществляется следующим образом.

Сигналы с акселерометра 1 и датчика тока 2 фильтруются полосовыми фильтрами низких 3 и высоких 4 частот, строятся отношения эффективных значений вибраций и тока в низкочастотном и высокочастотном диапазонах (блоки 5), т.е. формируются два параметра Рнч и Рвч, по отношению Рнчвч, (вычисляемом в блоке 6) оценивают приближение момента обрыва проволочного электрода-инструмента. Допустимое значение отношения Рнчвч определяется регулируемым значением порогового значения в блоке сравнения 7. Превышение порогового значение дает сигнал 8 системе управления станком на изменение технологических параметров. Реализация способа на вырезных ЭЭ станках позволит исключить обрывы проволоки электрода-инструмента и связанные с ними потери времени на восстановление целостности электрода и заведение проволоки электрода к месту обрыва на заготовке.

С учетом изложенного можно сделать вывод о том, что поставленная задача - обеспечение эффективного выявления ситуаций в процессе ЭЭ обработки, вызванных «засорением» в зоне обработки и/или грозящих обрывом электрода-инструмента, для оперативного введения коррекции в технологические параметры процесса ЭЭ обработки и предотвращения возможного обрыва проволочного электрода-инструмента - решена, а заявленный технический результат - повышение надежности процесса электроэрозионной обработки - достигнут.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности, к электроэрозионной (ЭЭ) обработке на автоматизированных вырезных станках с ЧПУ;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке и/или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствует требованиям условий патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

1. Способ управления электроэрозионной обработкой детали на автоматизированном вырезном станке с системой ЧПУ, включающий контролирование механических вибраций на приспособлении для крепления заготовки в процессе обработки заготовки детали проволочным электродом-инструментом, причем из сигнала вибраций выделяют эффективные значения в низкочастотном и высокочастотном диапазонах, включающих соответственно низкую и высокую собственные частоты колебаний упругой системы станка, отличающийся тем, что дополнительно контролируют сигнал тока, подводимого к электроду-инструменту, выделяют из сигнала тока эффективные значения в частотных диапазонах, совпадающих с высокочастотным и низкочастотным диапазонами вибраций упругой системы станка, вычисляют низкочастотный и высокочастотный параметры в виде отношений эффективных значений вибраций упругой системы станка и тока соответственно в низкочастотном и высокочастотном диапазонах, сравнивают отношение низкочастотного параметра к высокочастотному с установленным экспериментально пороговым значением, соответствующим приближению момента обрыва проволочного электрода-инструмента, и при превышении текущим значением отношения упомянутых параметров установленного порогового значения изменяют режимы обработки в сторону уменьшения отношения низкочастотного параметра к высокочастотному.

2. Способ обработки деталей проволочным электродом-инструментом на электроэрозионном станке по п. 1, отличающийся тем, что режимы обработки изменяют путем увеличения давления подаваемой рабочей жидкости.

3. Способ обработки деталей проволочным электродом-инструментом на электроэрозионном станке по п. 1, отличающийся тем, что режимы обработки изменяют путем уменьшения подачи электрода-инструмента.

4. Способ обработки деталей проволочным электродом-инструментом на электроэрозионном станке по п. 1, отличающийся тем, что режимы обработки изменяют путем снижения мощности подаваемых импульсов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроэрозионной обработке и может быть использовано в конструкциях генераторов рабочих импульсов для электроэрозионного станка. Генератор содержит последовательно соединенные задающую схему управления для выработки последовательных импульсов, импульсный трансформатор и корректирующую цепь, выполненную в виде последовательно включенных постоянного резистора и активного элемента с управляемой проводимостью в виде транзистора, параллельно которым подключена индуктивность, при этом один из концов вторичной обмотки импульсного трансформатора соединен с одним из концов корректирующей цепи, которые выполнены с возможностью подключения к электроэрозионному электроду, а другие концы упомянутых вторичной обмотки и корректирующей цепи подключены к заземлению.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при электроэрозионной, электрохимической и комбинированной эрозионно-химической обработке.

Изобретение относится к электроэрозионной обработке, в частности к генерации рабочих импульсов для электроэрозионного станка. .

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки. .

Изобретение относится к станкостроению, в частности к управлению процессом обработки на электроэрозионных вырезных станках. .

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности к способу электроэрозионной обработки непрофилированным электродом-проволокой.

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки. Способ включает электроэрозионную обработку заготовки детали проволочным электродом-инструментом, при которой контролируют вибрации на приспособлении для крепления заготовки, причем из сигнала вибраций выделяют эффективные значения в высокочастотном диапазоне и сравнивают их с пороговым значением вибраций. В способе дополнительно контролируют эффективные значения сигналов разрядного тока и сравнивают их с пороговым значением тока, определяемым как Iп=k×Iкз, где Iкз - эффективное значение тока короткого замыкания, при котором разряды переходят в дугу, k - коэффициент запаса, k=0,7-0,9, а пороговое значение вибраций соответствует значению, превышающему в 1,4-2,0 раза эффективное значение вибраций во фрикционном контакте электрода-инструмента и детали. Причем при одновременном падении эффективного значения сигнала вибраций ниже порогового значения вибраций и превышении эффективным значением сигнала разрядного тока порогового значения тока выключают подачу тока и отводят электрод-инструмент от детали. Изобретение обеспечивает эффективное выявление моментов возникновения коротких замыканий, а также позволяет предотвратить повышение нагрева заготовки и электрода-инструмента и обрыв электрода-инструмента. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при обработке деталей из материалов с анизотропной проводимостью, в частности прессованных деталей из металлических порошков и гранул. В способе перед началом обработки деталь устанавливают с расположением вектора направления ее прессования параллельно электроду-проволоке, устанавливают напряжение для источника технологического тока, далее перемещают электрод-проволоку до плотного соприкосновения с деталью по всей длине обработки, измеряют силу тока, проходящего через электрод-проволоку на данном участке обработки детали, после чего отводят электрод-проволоку от детали и обрабатывают электродом-проволокой первый участок детали при величине установленного напряжения. Затем подводят электрод-проволоку к следующему обрабатываемому участку детали, на котором при плотном соприкосновении электрода-проволоки с деталью регулируют силу тока до достижения величины тока, используемого при обработке первого участка, корректируют величину тока путем ее изменения на величину соотношения длин на обрабатываемом и первом участках детали, измеряют напряжение на электродах, далее полученную величину напряжения передают на источник технологического тока и производят при этом напряжении обработку электродом-проволокой очередного участка детали. Устройство содержит электрод-проволоку, источник технологического тока, измеритель напряжения между опорами электрода-проволоки, служащими для торможения и натяжения электрода-проволоки при ее перемотке, и измеритель силы тока, проходящего через электрод-проволоку. Причем устройство снабжено регулятором напряжения, связанным с регулятором силы тока источником технологического тока, датчиком положения оси электрода-проволоки относительно положения детали и указателем длины обрабатываемого участка детали. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электрохимической обработки и может быть использовано для прорезки узких криволинейных пазов и щелей в деталях из высокопрочных сталей и сплавов. В способе электрохимическую обработку осуществляют многокоординатным перемещением в несколько последовательных переходов вращающимся электродом-инструментом, выполненным в виде закрепленной с обоих концов длинной упругой пластины постоянного поперечного сечения с существенно различным соотношением габаритных размеров в направлении осей симметрии, вращающихся вокруг продольной оси. При этом в способе первый переход может быть осуществлен на постоянном напряжении, при этом оси начального и конечного одноименных поперечных сечений пластины повернуты относительно друг друга, вокруг продольной оси, на определенный угол сдвига γ, обеспечивая создание винтовой закрутки электрода-инструмента. Также первый переход может быть осуществлен на импульсном напряжении, без предварительной закрутки пластины при угле сдвига γ=0, при этом изменяют фазу включения импульса напряжения или группы импульсов напряжения в каждом обороте электрода-инструмента в зависимости от направления вектора подачи, обеспечивая включение импульса или группы импульсов в момент, когда ось симметрии, параллельная длинной стороне поперечного сечения электрода-инструмента образует с вектором подачи заданный угол ϕ, меньший 90 градусов, а выключают напряжение после поворота электрода-инструмента на угол 2ϕ от момента включения. Причем последующие переходы осуществляют в пазе, предварительно полученном на первом переходе, при этом импульсы напряжения подают синхронно с вращением электрода-инструмента, но со смещением фазы включения импульса и фазы выключения импульса на 90 градусов относительно вектора скорости подачи в направлении к обрабатываемой начисто поверхности паза. Технический результат: обеспечение большой глубины прорезаемого паза, возможность сложноконтурной вырезки с переменными углами наклона образующей. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 пр.

Изобретение относится к электроэрозионной обработке на автоматизированном вырезном станке с системой ЧПУ. В способе контролируют механические вибрации на приспособлении для крепления заготовки при ее обработке проволочным электродом-инструментом, причем из сигнала вибрации выделяют эффективные значения в низкочастотном и высокочастотном диапазонах, а также контролируют сигнал тока, подводимого к электроду-инструменту, выделяют из сигнала тока эффективные значения в частотных диапазонах, совпадающих с высокочастотным и низкочастотным диапазонами вибраций упругой системы станка. Вычисляют низкочастотный и высокочастотный параметры в виде отношений эффективных значений вибраций упругой системы станка и тока соответственно в низкочастотном и высокочастотном диапазонах, сравнивают отношение низкочастотного параметра к высокочастотному с установленным экспериментально пороговым значением и при превышении текущим значением отношения упомянутых параметров установленного порогового значения изменяют режимы обработки в сторону уменьшения отношения низкочастотного параметра к высокочастотному. Технический результат - повышение надежности процесса электроэрозионной обработки. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх