Генератор импульсов для электроэрозионных станков

 

onислниE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскик

Социалистических

Республик ()952495 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 290780 (21) 2965069/25-08 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет,— (51) М. Кп.

В 23 P 1/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.9.

° 048(088.8) Опубликовано 230882. Бюллетень ¹ Э1

Дата опубликования описания 230882 (72) Автор изобретения

В.N.Hóæäîâ

Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (71 ) За яв нт ель (54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ

СТАНКОВ

Изобретение относится к электрофи= зическим методам обработки и может быть использовано в ключевых генераторах импульсов технологического тока для. электроэрозионных станков.

Известны ключевые, в частности, транзисторные генераторы импульсов для электроэрозионных станков, содержащие задающий генератор, каскады предварительного усиления импульсов и силовые блоки, транзисторы которых включены в цепь источника питания межэлектродного промежутка. Они позволяют производить обработку на черновых, получистовых и чистовых режимах.

В оптимальных. условиях, когда обеспечена хорошая прокачка диэлектрика через межэлектродный промежуток, и текущая площадь электродов соответствует выбранному режиму, процесс обработки с известными генераторами протекает устойчиво.

Задающий генератор генератора импульсов выполнен в виде последовательно соединенных блокинг-генератора и одновибратора, логический эле-. мент И, предварительный усилитель мэщности, выходные полупроводниковые ключи, а также цепь обратной связи, служащую для предохранения выходных ключей от перегрузок по току. Эта цепт состоит из последова5 тельно соединенных релейного усилителя, дифференцирующего элемента, импульсного элемента и триггера, работающего в регистровом режиме.

Второй вход триггера подключен к выходу блокинг-генератора., а его выход присоединен к свободному входу элемента И 11) .

Однако при раббте генератора на чистовых режимах процесс обработки реальных деталей протекает,,как пра- . вило, неустойчиво, что приводит к снижению производительности станков.

Это связано с тем, что скорость нарастания среднего рабочего тока генератора не ограничена и определяется только скоростью изменения вероятности пробоя межэлектродного промежутка. Как следствие, концентрация частиц на небольших участках межэлектродного промежутка также

25 может быстро нарастать, приводя к локализации разрядов и коротку за. ьыканию электродов. При этом из-за быстроты развития процесса регулятор подачи электрода-инструмента

30 не успевает реагировать на возни,952495 кающие отклонения, и обработка идет неустойчиво.

Целью изобретения является повышение производительности станков путем повышения устойчивости процесса обработки.

Поставленная цель достигается тем, что генератор, в котором задающий генератор подключен через логический элемент И и предварительный усилитель мощности к выходным полупроводниковым ключам, содержа,щий триггер, датчик рабочеro тоха и дифференцирующее устройство, введены фильтр нижних частот и пороговый элемент, причем выход датчика соединен с входом фильтра, выход фильтра подключен к входу дифференцирующего устройства,.а выход последнего подключен к Входу порогового элемента, выход которого соединен с вторым входом триггера.

Введенные в генератор фильтр нижних частот и пороговый элемент вместе с датчиком рабочего тока, дифференцируюцим устройством и триггером образуют цепь гибкой отрицательной обратной связи, которая замедляет переходный процесс изменения среднего рабочего тока путем регулирования паузы между импульсами. Это уменьшает возможность локализации разрядов и повышает устойчивость процесса обработки, так как за время нарастания среднего рабочего тока продукты эрозии успевают распределиться по большей площади и более равномерно.

Фильтр нижних частот выделяет сигнал по среднему току, а пороговый элемент служит для преобразования аналогового сигнала в цифровой и задания зоны нечувствительности обратной связи к случайным колебаниям производной среднего тока и к импульсным помехам, На фиг.1 изображена схема генератора; на фиг.2 — диаграммы напряжений при работе генератора.

Задающее устройство 1 через предварительный усилитель 2 мощности подключено к выходным блокам 3, которые питают межэлектродный промежуток 4. К резистору 5 в цепи межэлектродного промежутка присоединен вход датчика 6 рабочего тока, выход которого через фильтр 7 нижних частот, дифференцирующее устройство 8 и пороговый элемент 9 подключен к

Входу задающего Устройотва 1. Датчик

6, фильтр 7, дифференцирующее устройство 8 и пороговый элемент 9 входят в цепь гибкой отрицательной обратной связи по, среднему рабочему току, воздействующую на частоту генерируемых импульсов.

Задающее устройство 1 состоит из задающего генератора 10, 0-триггера

11 и логического элемента И 12, выходы которого подключены к прямоМУ выходу задающего генератора и к инверсному выходу D-триггера. Пос- ледний имеет исполнительный вход

13, подключенный к инверсному выходу задающего генератора, и информаЦиОнный ВХОД 14, ЯВлЯющийсЯ ВхОДОм для всего устройства 1.

Датчик 6 рабочего тока служит для получения сигнала по току через межэлектродный промежуток и, при необходимости, для гальванической развязки силовой цепи и цепи обратной связи. Он может быть выполнен, например в виде релейного элемента, присоединенного к резистору 5, или в виде импульсного трансформатора с первичной обмоткой в силовой цепи.

Фильтр 7 в простейшем случае состоит иэ резистора 15 и сглаживакщего конденсатора 16, напряжение с которого поступает на вход дифференцирующего устройства 8. Устройс1во 8 (фиг.1) выполнено в виде операционного усилителя 17, во вход.ной цепи которого включены резистор

18 и конденсатор 19, а в цепи обратной связи установлен резистор 20.

Результирующая передаточная функция последовательно соединенных фильтра

7 и дифференцирующего устройства 8 равна Ч р

30 %(р)(Т Р+ )(Т р+ )

Постоянная времени Т выбирается в пределах 0,2-1,0 с, а примерно

° 2. равные постоянные времени Т и Т

35 рассчитывают по величине допустимых пульсаций напряжения на выходе дифференцирующего Устройства. Для частот импульсов от 0,4 до 400 кГц этому условию соответствует интервал постоянных от 0;05 до 0,005 с и менее.

40 Фильтр и дифференцирующее устройство могут быть объединены без изменения результирующей передаточной функ-, ции, если конденсатор 16 переставить в цепь обратной связи усилителя 17 параллельно резистору 20 °

Диаграмма (фиг.2) поясняет работу генератора при скачке вероятности пробоя межэлектродного промежутка от нуля до единицы в момент прихода второго по счету импульса. на ней показаны напряжения: 0 — на прямом выходе задающего генератора

10; Π— на межэлектродном промежутке 4; 3 - на Выходе датчика 6 тока; 7. — на выходе дифференцирующего устройства 8; д - на инверсном выходе 0-триггера 11; Š— на выходе элемента И 12; Ъс, - пропорциональное среднему току при усреднении за время, не менее нескольких

60 десятков периодов импульсов задающего генератора.

Напряжение Uy соответствует порогу срабатывания элемента 9.

Генератор работает следующим об-„

Б5 разом.

952495

ЬО формула изобретения

5

Прохождение импульсов от задающего генератора 10 к предварительному усилителю 2 и далее на,межэлектродный промежуток 4 зависит от состояния 0-триггера 11, информация в который записывается при положительном перепаде напряжения íà его исполнительном входе 13. Сюда поступают импульсы с инверсного выхода задающего генератора 10, поэтому момент записи информации в триггер соответствует заднему фронту импульсов (фиг..2а). На инверсном выходе

0-триггера появляется логический сигнал, противоположный тому, который был на информационном входе 14 в момент записи. Такая логика работы триггера позволяет исключить появление укороченных выходных импульсов и, тем самым, предотвратить увеличение износа электродаинструмента.

В исходном состоянии при отсутствии рабочего тока напряжение на выходе усилителя 17 равно "0", поэтому на выходе порогового элемента

9 логический сигнал равен "0", а на инверсном выходе триггера 11—

"1". С выхода задающего генератора

10 импульсы через логический элемент.И 12 поступают на предварительный усилитель 2 и далее на транзисторы выходных блоков 3, подключающие межэлектродный промежуток 4 к источнику питания.

Предположим, что в момент времени й„ вероятность пробоя межэлектродного промежутка изменяется скачком от "0" до "f." (фиг.2). На выходе датчика б тока появляется импульсное напряжение в моменты прохождения тока через промежуток 4, которое сглаживается фильтром 7 и подается на вход усилителя 17. В течение некоторого времени напряжение на выходе усилителя 17 нарастает до уРовня U9 срабатывания порогового элемента 9, и как только этот уровень достигается, на выходе элемента 9 появляется сигнал "1" ° В следующий за этим момент информация записывается в

0-триггер 11, на инверсном выходе которого появляется сигнал. "0", и поступление импульсов от задающего генератора 10 к предварительному усилителю 2 на некоторое время прекращается. Отсутствие выходных импульсов генератора приводит к уменьшению напряжения на выходе усилителя 17, и когда оно становится меньше порога

0, на выходе элемента 9 снова появляется сигнал "0" ° Очередным импульсом. на входе 13 он записывается в

О-триггер, на инверсном выходе которого появляется "1", и на усилитель, 2 снова поступают импульсы от задающего генератора 10. Если при этом опять возникают разряды (фиг.2), цикл повторяется.

С течением времени за Счет заряда дифференцирующего конденсатора 19 паузы выключения выходных блоков сокращаются, а продолжительность их включения растет, поэтому средний рабочий ток плавно нарастает (фиг.2ж).

В момент ь частота выходных импульсов становится равной частоте задающего генератора 10, и переход.ный процесс завершается. Время переходного процесса определяется постоянной времени Т и величиной напряжения 0

При отрицательных приращениях частоты разрядов, т.е. и среднего рабо» чего тока, а также при ее небольших случайных колебаниях около установившегося значения сигнал на выходе порогового элемента 9 остается равным "0". Поэтому все импульсы от задающего генератора 10 поступают на

20 предварительный усилитель 2 и далее на промежуток 4.

Задающее устройство может быть выполнено также s виде управляемого напряжением автогенератора. При этом

25 пороговый элемент нужно заменить элементом с пропорциональной характеристикой, имекщей зону нечувствительности. Однако представленная на фиг.1 схема более универсальна, так как применима для многоконтурных генераторов для обработки как прямоугольными, так и гребенчатыми импульсами. В последнем случае запись информации в 0-триггер должна происходить в,моменты окончания всего гребня. В многоконтурных генераторах каждый рабочий контур должен иметь свою цепь гибкой обратной связи.

В связи с тем, что предлагаеьый

4О генератор плавно увеличивает средний рабочий ток при начале обработки, вероятность локализации разрядов уменьшается, возрастает время непрерывного протекания процесса,. и повы45 шается производительность станков.

При этом наибольший Ъффект достигается на чистовых режимах. Одновременно устойчивость процесса обработки повьиаается также sa счет того, что имеющаяся в генераторе цепь гибкой отрицательной обратной связи по среднему рабочему току оказывает форсирующее действие на регулятор подачи электрода-инструмента, Работающий по напРяжению на межэлектродном промежутке. Это позволяет снизить требования к быстродействию регуляторов, шире использовать электромеханические система подачи.

Генератор импульсов для электроэрозионных станков, в котором задающий генератор подключен через логи952495

Фиг.Е

ВНИИПИ Заказ 6146/19 Тираж 1153 Подписное

Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная,4 ческий элемент И и предварительнйй усилитель мощности к выходным полупроводниковым ключам, .содержащий триггер, первый вход которого присоединен к выходу эадакюцего генератора, а выход подключен к свободному входу логического элемента И, датчик рабочего тока, вход которого присоединен к цепи межэлектродного промежутка, и дифференцнрующее устройство, о т л ич а ю щ g ä с я тем, что, с целью повьиаения производительности станков путем повышения устойчивости процесса обработки, в генератор введены фильтр .нижних частот и пороговый элемент, причем выход Датчика рабочего тока соединен с входом фильтра, выход которого подключен.к входу дифференцирующего устройства, а выход последнего к входу порогового элемента, выход которого соединен с вторым входом триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 335070, кл. В 23 Р 1/02, 1972.