Источник технологического тока

 

ИСТОЧНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ТОКА для электроэрозионной вырезки электродом-про.волокой, включающий блок питания с регулируемыми выход-ным напряжением, блок силовых полупроводниковых ключей, управляемых задающим генератором, набор накопительных емкостей, блок управления включением емкостей и регулирования питающих их напряжений, блок разрешения включения блока питангта, датчики натяжения .и скорости перемотки электрода-проволоки, отличающийся .тем, что, с целью повьшения производительности, стабильности процесса вырезки и автоматизации управ ления путем предотвращения обрьша электрода-проволоки и автоматического установления оптимального режима, в него введены блок автоматического ступенчатого переключения режимов, блок слежения с плавным регулированием и блок аварийного сброса энергии, выделяющейся на режущем участке электрода-проволоки, вход которого соединен с межэлектродным-промежутком, а выход - с одним из входов блока слежения, второй вход которого подключен к режущему участку электродапроволоки , а выход соединен с задающим генератором, вход блока автоматического ступенчатого переключения режимов подключен к режущему участку электрода, а выход соединен с одним из входов блока управления включением емкостей и регулирования питающих их напряжений, второй вход которого подключен к выходу блока разрешения включения блока питания, входы которого соединены с датчиками натяжения и скорости перемотки электрода-проволоки . 2.Источник по П.1, отличаюD; и и с я тем, что, блок автоматического ступенчатого переключения режимов содержит последовательно включенные узел контроля средней энергетической нагрузки на режущий участок электрода-проволоки, таймер и устройство памяти режимов. 3,Источник по пп.1 и 2, о т л и- . чающийся тем, что блок слеже«Ч| ния с плавным регулированием энергии, СО выделяющейся на режущем участке электрода-проволоки , содержит узел го to частот, генератор несущей частоты, скважность которой более чем десяти-кратно превышает скважность основной частоты задающего генератора, и узея контроля мгновенной энергетической нагрузки, содержащий на выходе два пороговьк устройства, каждое из которых соединено с одним из двух ключей узла смешения ча стоты ко второму входу которых .подсоединен генератор несущей частоты, а к третьему входу - выход узла аварийного/ сброса энергии, причем к третьему входу одного из ключей последний подсоединен через инвертор .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

3(511 В 23 P 1/02. (21) 2508187/25 — 08 (22) 18. 07. 77 (46) 30. 10. 84. Бюл. ¹ 40 (72) А.Л. Лившиц, В.Е. Полоцкий, Я.И. Златкин и Б.М. Бихман (71) Ордена Трудового Красного Знамени экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков (53) 621.9.048.4.06(088.8) (56) 1. Патент США № 3670136, кл. 219 — 69, 1973. (54)(57) ИСТОЧНИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ТОКА для злектроэрозионной вырезки электродом-проволокой, включающий блок питания с регулируемыми выход-ным напряжением, блок силовых полупроводниковых ключей, управляемых задающим генератором, набор накопи— тельных емкостей, блок управления включением емкостей и регулирования питающих их напряжений, блок разрешения включения блока питания, датчики натяжения .и скорости перемотки электрода-.проволоки, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения производительности, стабильности процесса вырезки и автоматизаци управ ления путем предотвращения обрыва электрода-проволоки и автоматическо-. го установления оптимального режима, в него введены блок автоматического ступенчатого переключения режимов, блок слежения с плавным регулированием и блок аварийного сброса энергии, выделяющейся на режущем участке электрода-проволоки, вход которого соединен с межэлектродным промежутком, а выход вЂ, с одним из входов блока слежения, второй вход которого подключен к режущему участку электродапроволоки, а выход соединен с задающим генератором, вход блока автоматического ступенчатого переключения режимов подключен к режущему участку электрода, а выход соединен с одним из входов блока управления включением емкостей и регулирования питающих их напряжений, второй вход которого подключен к выходу блока разрешения включения блока питания, входы которого соединены с датчиками натяжения и скорости перемотки электрода-проволоки.

2. Источник по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, блок автоматического ступенчатого переключения

Я

Я режимов содержит последовательно включенные узел контроля средней энергетической нагрузки на режущий участок электрода-проволоки, таймер и устройство памяти режимов.

3. Источник по пп.1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что блок слеже- к, ния с плавным регулированием энергии, (д выделяющейся на режущем участке электРода-проволоки, содержит узел смещения частот, генератор несущей частоты, скважность которой более чем десяти кратно превышает скважность основной частоты задающего генератора, и узел контроля мгновенной энергетической нагрузки, содержащий на выходе два пороговых устройства, каждое из которых соединено с одним из двух ключей узла смешения частоты ко второму входу которых -подсоединен генератор несущей частоты, а к третьему входу — выход узла аварийного.. сброса энергии, причем к третьему входу одного из ключей последний подсоединен через инвертор.

733220

4. Источник по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью визуальногоо контроля энергетической нагрузки на режущий участок зле кт родапроволоки, к нему подключено измерительное устройство, содержащее звенья выпрямления, усредйения и индикации сигнала.

Изобретение относится к электрофизическим методам обработки, в частности касается источник тока для электроэрозионной вырезки.

Известен источник технологического тока с адаптивным управлением для электроэрозионных прошивочных станков. Этот источник поддерживает условия, обеспечивающие восстановление диэлектрической прочности 10 межэлектродного промежутка, по электрическому сигналу — наличию у разрядных импульсов начальных пиков холостого хода (при понижении диэлектрической прочности межэлектрод- 15 ного промежутка напряжение. холостого хода исчезает либо уменьшается). Источник осуществляет ступенчатое регулирование рабочего тока за счет изменения паузы между:импульсами. 20

Напряжение на межэлектродном промежутке регистрируется датчиком и после сравнения с эталонным поступает в блок принятия решений, связанный с блоком памяти. 25

Этот блок через таймер, связанный с задающим генератором и определяю— щий интервалы времени между переключением ступеней, и усилитель включает транзисторные каскады силового блока, обеспечивая . ступенчатое изменение

Т паузы между импульсами в соответствии с рассогласованием измеряемого и эталонного сигналов (1).

В этом источнике технологического

35 тока с адаптивным управлением диэлектрическая прочность междуэлектродного промежутка не снижается. Другие источники технологического тока с адаптивным управлением для прошивочных электроэрозионных станков также устраняют различные аномали состояния межэлектродного промежутка.

5. Источник по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что устройство памяти режимов выполнено в виде реверсивного регистра сдвига, каждый разряд которого соответствует одному из вариантов включения емкостей, питающих их напряжений и частот следования импульсов.

Основным препятствием при электроэрозионной вырезки являются обрывы электрода-проволоки, которые вызваны увеличенным выделением энергии на ее режущем участке в связи с ухудшением условий удаления продуктов эрозии, черезмерным колебанием электрода-проволоки, неправильно выбранным режимом обработки.т.д.

Известные источники технологического тока не могут быть использованы для процесса электроэрозионной вырезки, так как блоки этого источника предназначены для работы по сигналу, характеризующему проводимость межэлектродного промежутка, а не выделение энергии на режущем участке электрода-проволоки.

Целью изобретения является повьппение производительности и стабильности процесса вырезки, а также автоматизация управления путем предотвращения обрывов электрода-проволоки и автоматического установления оптимального режима вырезки, Это достигается тем, что в предлагаемый источник технологического тока для электроэрозионной вырезки элект.родом-проволокой, содержащий блок питания с регулируемым выходным на:пряжением, блок силовых полупроводниковых ключей, управляемых задающим генератором, набор накопительных емкостей, блок управления включением емкостей и регулирования питающих их напряжений, блок разрешения включения блока питания, включающий источник при превьппении заданных параметров, ипи отказа различных систем стан.ка, например механизмов подъема и наполнения ванны, датчики натяжения и скорости перемотки электрода-проволоки, введены блок автоматического.

3 73322 ступенчатого переключения режимов, блок слежения с плавным регулированием и блок аварийного сброса энергии выделяющийся на режущем участке электрода-проволоки вход которого

5 соединен с межэлектродным промежутком, а выход — с одним из входов блока слежения с плавным регулированием энергии, второй вход- которого подключен к режущему участку электродапроволоки, а выход соединен с задающим генератором.. Вход блока автоматического ступенчатого переключения режимов подключен к режущему участку электрода, а выход соединен с одним из входов блока управления включением емкостей и регулирования питающих их напряжений, другой вход которого связан с выходом блока разрешения включения блока питания, входы которого соединены с датчиками на20 тяжения и скорости перемотки электро- . да-проволоки.

Блок автоматического ступенчатого переключения режимов может содер25 жать последовательно включенные узел контроля средней энергетической нагрузки на режущий участок электродапроволоки, таймер и устройство памяти режимов. В качестве последнего может быть использовано реверсивный регистр сдвига, каждый разряд которого соответствует одному из вариантов комбинаций включения емкостей, питающих их напряжений и частот следования импульсов. 35

Блок слежения с плавным регулированием энергии, выделяющейся на режущем участке электрода-проволоки, может содержать узел смещения частот, генератор несущей частоты, скважность40 которой более чем дестикратно превышает скважность основной частоты задающего генератора, и узел контроля мгновенной энергетической нагрузки, содержащий на выходе два пороговых 45 устройства, каждое из которых соединено с одним из двух ключей узла смещения частот, ко второму входу которых подсоединен генератор несущей частоты, а к третьему входу — выход узла 50 аварийного сброса энергии, причем к третьему входу одного из ключей последний подсоединен через-инвертор.

Для визуального контроля энергетической нагрузки на режущий участок 55 электрода-проволоки к последнему может быть подключено измерительное устройство, содержащее звенья, о 4

Устройство памяти может быть выполнено в виде реверсивного регистра сдвига, каждый разряд которого соответствует одному из вариантов включения емкостей питающих их напряжений и частот следования импульсов выпрямления, усреднения и индикации сигнала.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого источника.

Источник содержит блок 1 питания с регулируемым выходным напряжением, который состоит из силового трансформатора с вторичной обмоткой, выполненной с отводами на различное напряжение, выпрямителя и фильтра., Блок 2 представляет собой набор (сборку) накопительных емкостей различной величины.

Блок 3 управления включением емкостей блока 2 и отводов трансформатора питающих из напряжений блока 1 ,выполнен из сборки усипителей сигнала и мощных ключей, управляемых усилителями сборки. Сборка усилителей может быть выполнена в виде сборки реле с несколькими парами контактов для управления одновременно несколькими цепями (включением ключей емкости, включение ключей напряжения и включение ключей производящих дискретное изменение частоты задающего генератора) .

Блок 4 управляемых полупроводниковых ключей выполнен на тиристорах (транзисторах), является выходным блоком источника и подключен к промежутку между вырезаемой деталью и электродом-проволокой.

Задающий генератор 5 представляет собой мультивибратор со ступенчатым переключением частот.

Блок 6 автоматического ступенчатого переключения режимов содержит узел 7 контроля средней энергетической нагрузки на режущий участок ,электрода-проволоки, таймер 8 и уст- ройство памяти режимов 9.

Узел 7 контроля средней энергетической нагрузки на режущий участок электрода-проволоки состоит из импульсного трансформатора, выпрямителя, сглаживающего фильтра и пороговых устройств (триггеров Шмитта), настро- . енных на различные уровни срабатывания. Первое пороговое устройство узла 7 срабатывает сразу же после начала резания, как только на режущем участке проволоки выделится минимальная энергия. Второе пороговое. устрой3 7332 ство блока настроено на максимальныи уровень энергетической нагрузки, после которой происходит обрыв электрода-проволоки.

Таймер 8 представляет собой управ5 ляемый низкочастотный генератор импульсов, выполненный на двух реле времени. Время следования импульсов регулируется от 1 до 20 с.

Устройство памяти режимов 9 состо-10 ит из регистра сдвига, выполненного на триггерах. Количество триггеров в регистре определяет количество возможных дискретных вариантов комбинаций напряжений, емкостей и частот. Задание определенного режима в память может быть осуществлено вруч% ную — от блока толчковых кнопок, каждая из которых включает определенный триггер, или дистанционно от системы

ЧПУ или ЭВМ.

Блок 10 слежения с плавным регулированием энергии путем изменения частоты задающего генератора 5 состоит из узла 11 контроля мгновенной энергетической нагрузки на режущий участок электрода-проволоки, узла

12 смешения частот и генератора 13 несущей частоты.

Узел 11 выполнен аналогично узлу

8. Узлы 7 и 1 1 отличаются друг от друга коэффициентом сглаживания фильтра и его постоянной времени.

Пороговое устройство узла 11 включает два пороговых устройства — с максимальным уровнем срабатывания, соответствующим наибольшей энергетической нагрузке на электрод-проволоку,,и средним уровнем срабатывания соответствующим сниженной энергетической нагрузке на электрод-проволоку, которая обеспечивает ликвидацию длительного (более 0,1 с) короткого замыкания без обрыва проволоки.

Узел 12 смешения частот представляет собой сборку из двух ключей, выполненных на трехвходовых схемах совпадения с инвертором.

Узел 13 представляет собой низкочастотный генератор импульсов большой скважности (не менее 10). 50

Блок 14 аварийного сброса энергии контролирует длительные короткие замыкания между электродом (более

0,1 с) и деталью выпапнен аналогично узлам 7 и 11. Он отличается от SS узлов 7 и 11 местом подключения, коэффициентом соглаживания и постоянной времени фильтра.

20 б

Пороговое устройство блока включается при длительных коротких замыканиях.

Датчик 15 натяжения электрода-проволоки может быть выполнен в виде рычага,на одно из плеч которого воздействуют электрод †проволо. Угол поворота рычага пропорционален величине натяжения проволоки. Второе плечо рычага воздействует на две контактные группы, при помощи которых угол поворота преобразуется в электрический сигнал. Первая контактная группа при ее замыкании рычагом при натянутом электроде-проволоке дает сигнал на один из входов блока разрешения. Вторая контактная группа срабатывает при черезмерном натяжении электрода †проволо и сигнал с нее поступает на другой вход.

Датчик 16 скорости перемотки электрода-проволоки представляет собой тахогенератор, получающий вра— щение от электродвигателя протяжки проволоки. Сигнал тахогенератора, усиленный пороговым устройством (типа триггера Шмитта), поступает на один их входов блока 17.

Блок 17 разрешения включения блока питания, выключающий источник технологического тока при достижении граничных условий вырезки, представ— ляет собой ключ, выполненный на схеме совпадения.

Источник работает в комплексе с электроэрозионным станком.

После установки детали, электродапроволоки и включения механизма перемотки датчики 16 и 15 дают разрешение в блок 17 на включение блока памяти 1 источника технологического тока. Включением одного из триггеров устройства 9 задается режим, заведомо не обеспечивающий заданной энергетической загрузки режущего участка электрода-проволоки.

Включенный триггер устройства 9 воздействует на блок управления 3.

Сигнал триггера усиливается блоком

3, размножается и через мощные ключи блока управления воздействует на блок

1 питания и блок емкостей 2, включая определенную величину напряжения и емкости. После включения блоков 1 и

2 блок 5 задающего генератора производит поочередно включение и выключение силовых ключей (тиристоров) блока 4. Таким образом, к детали и электроду-проволоке периодически

733220 подается напряжение с частотой задающего генератора 5. После подвода электрода-проволоки к детали и начала процесса вырезки узел 7 блока 6, анализируя среднюю энергетическую нагруз- 5 ку на электрод-проволоку, сигналом минимального уровня производит включение таймера 8. Если энергетическая нагрузка на проволокч за время, определяемое таймером не достигнет макси- tð мального значения, таймер 8 произведет сдвиг "1", записанной во включенный триггер устройства памяти 9, с тем, чтобы включить более мощный режим, который способствовал бы более экономичному использованию электродапроволоки и повьппению производительности резки. Включенный новый триггер устройства 9 через блок управления 3 производит соответствующие переключе- 2р ния в блоке питания 1 и блоке емкостей 2,после чего через ключи блока 4 к электроду и детали прикладывается большая мощность. Если по прошествии времени, задаваемого таймером 8, нагрузка на электроде-проволоке достигла максимума, то сигнал с выхода узла 7 отключает таймер и устройство

9 запоминает режим, на котором должен работать источник технологического тока. Если нагрузка на электродпроволоку не достигает максимального значения, происходит новое переключение памяти с включением более высокого напряжения и емкости. Сразу 35 же с включением источника технологического тока слежение за мгновенными бросками энергетической нагрузки на электроде-проволоке осуществляется узлом 11 блока 10.

Когда энергетическая нагрузка на режущем участке электрода-проволоки превышает заданную, пороговое устройство с максимальным уровнем срабатывания узла 11 выдает разрешение в один из двух ключей узла 12 на пропускание импульсов генератора несущей частоты, которая накладывается (модулирует) на основную частоту задающего генератора 5. В результате

50 выходная частота импульсов источника уменьшается, снижая энергетическую нагрузку на электродпроволку.

При этом разрешение на открытие ключа узла 12, работающего от максимального уровня порогового устройства узла !1, выдает блок 14. Инвертор на входе второго ключа узла 12 преобразует разрешающий сигнал блока 14 в запрещающий. В случае длительного короткого замыкания блок 14 выдает запрещающий сигнал в узел 12, который инертором второго ключа преобразуется в разрешающий. При этом первый ключ запирается, а второй открывается и пропускает импульсы генератора несущей частоты в задающий генератор, где осуществляется модулирование основной частоты.источника до устранения длительного корот- кого замыкания электродов.

При отсутствии длительного короткого замыкания, если энергетическая нагрузка на электрод-проволоку не

1превышает заданную, максимальную уровень сигнала порогового устройства узла 11 не разрешает пропускание импульсов генератора несущей частоты в задающий генератор 5 и модулирования (уменьшения) основной частоты источника не происходит.

Таким образом, в работе источника технологического тока можно выделить три режима работы: автоматическая установка режима путем последовательного дискретного переключения напряжений и емкостей до тех пор, пока узел 7 контроля за средней энергетической нагрузкой на электрод-проволоку не дает команду на запоминание режж а; режим слежения за мгновенными скачками нагрузки на электроде-проволоке и плавное изменение в соответствии с этим. частоты генерируемых импульсов путем воздействия на задающий генератор; режим, при котором длительное короткое замыкание снижает энергию импульсов источника технологического тока по меньшей мере вдвое, пока не ликвидируется короткое замыкание.

Предлагаемый адаптивный источник технологического тока позволяет повысить производительность, стабильность процесса вырезки и автоматизировать управления.

733220 Ф

Редактор Л. Утехина Техред С.Мигунова

Корректор В. Синицкая

Заказ 7081/3 Тирам 1036 Подлисное

ВНЖПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раужская наб., д. 4/5

Ю ЮЮ

Филиал ППП "Патент", г. Умгород, ул. Проектная, 4