Генератор импульсов для электроэрозионных станков — SU 952495 (original) (raw)
ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоеетскикСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 290780 (21) 2965069/25-08с присоединением заявки Мо(23) Приоритет, -И 11 М. Кп,В 23 Р 1/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий33 УДК 621,9.048(088.8) Опубликовано 230882. Бюллетень М Э 1 Дата опубликования описания 230832(72 Авторизобретения В. М. Нуждов Челябинский политехнический институт им.Ленинскогокомсомола(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ СТАНКОВИзобретение 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 предохранениявыходных ключей от перегрузок по току. Эта цепт состоит из последовательно 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 входуэлемента И 1 .Однако при раббте генератора начистовых режимах процесс обработкиреальных деталей протекаеткак пра- .15 вило, неустойчиво, что приводит кснижению производительности станков.Это связано с тем, что скорость нарастания среднего рабочего тока генератора не ограничена и определяется только скоростью изменения вероятности пробоя межэлектродногопромежутка. Как следствие, концентрация частиц на небольших участкахмежэлектродного промежутка также 25 может быстро нарастать, приводя клокализации разрядов и коротку за".ьыканию электродов. При этом из-забыстроты развития процесса регулятор подачи электрода-инструмента 30 не успевает реагировать на возникающие отклонения, и обработка идет неустойчиво.Целью изобретения является повы.шение 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 рабочего 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 1 Ц, О-триггера 11 и логического элемента И 12, выходы которого подключены к прямому выходу задающего генератора и кинверсному выходу О-триггера. Пос-ледний имеет исполнительный вход13, подключенный к инверсному выходу задающего генератора, и информаЦионный Вход 14, ЯВлЯющийсЯ ВхОДОмдля всего устройства 1.Датчик 6 рабочего тока служит дляполучения сигнала по току через межэлектродный промежуток и, при необходимости, для гальванической развязки силовой цепи и цепи обратнойсвязи. Он может быть выполнен,например в виде релейного элемента,присоединенного к резистору 5, илив виде импульсного трансформаторас первичной обмоткой в силовой цепи.Фильтр 7 в простейшем случае состоит иэ резистора 15 и сглаживающего конденсатора 16, напряжениес которого поступает на вход диф 20 ференцирующего устройства 8. Устройс 1 во 8 (фиг.1) выполнено в видеоперационного усилителя 17, во входной цепи которого включены резистор18 и конденсатор 19, а в цепи обратной связи установлен резистор 2 ц,Результирующая передаточная Функцияпоследовательно соединенных фильтра7 и дифференцирующего устройства 8равна тор30 %(р)- (тр+)(т р+)Постоянная времени Т выбираетсяв пределах Ц,2-1,Ц с, а примерно2.равные постоянные времени Т и Т35рассчитывают по величине допустимыхпульсаций напряжения на выходе дифференцирующего устройства. Для частот импульсов от Ц,4 до 4 ЦЦ кГц этому условию соответствует интервал постоянных от ц.;Ц 5 до Ц,цЦ 5 с и менее.40 фильтр и дифференцирующее устройство могут быть объединены без изменения результирующей передаточной функ-,ции, если конденсатор 16 переставитьв цепь обратной связи усилителя 17параллельно резистору 2 Ц.Диаграмма (фиг.2) поясняет работугенератора при скачке вероятности пробоя межэлектродного промежутка от нулядо единицы в момент приходавтоРого по счетУ ИмпУльса, Наней показаны напряжения: О - напрямом выходе задающего генератора1 Ц; О - на межэлектродном промежутке 4; 3 - на Выходб датчика 6тока; 7, - на выходе дифференцирующего устройства 8; д - на инверсном выходе О-триггера 11;- навыходе элемента И 12; Ъс, - пропорциональное среднему току при усреднении за время, не менее нескольких60 десятков периодов импульсов задакзцего генератора.Напряжение О соответствует порогу срабатывания элемента 9,Генератор работает следующим об-Б 5 разом.952495 ЬО Формула изобретения 65 5Прохождение 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 на его исполнительном входе 13. Сюда поступают импульсы с инверсного выхода задающего генератора 10, поэтому момент записи информации в триггер соответствует заднему фронту импульсов (фиг,.2 а). На инверсном выходе О-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 электрода- инструмента.В исходном состоянии при отсутствии рабочего тока напряжение на выходе усилителя 17 равно фОф, 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 "О" до ф 1 ф (фиг.2). На выходе дат-. чика 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 О 9 срабатывания порогового элемента 9, и как только этот уровень достигается, на выходе элемента 9 появляется сигнал "1"В следующий за этим момент йа 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 О, 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 19паузы выключения выходных блоков сокращаются, а продолжительность ихвключения растет, поэтому среднийрабочий ток плавно нарастает (фиг.2 ж).В момент ь частота выходных импульсов становится равной частотезадающего генератора 10, и переход,ный процесс завершается, Время переходного процесса определяется постоянной времени Т и величиной напряженияОПри отрицательных приращениях частоты разрядов, т.е. и среднего рабочего тока, а также при ее небольшихслучайных колебаниях около установившегося. значения сигнал на выходепорогового элемента 9 остается равным "0", Поэтому все импульсы отзадающего генератора 10 поступают на 20 предварительный усилитель 2 и далеена промежуток 4.Задающее устройство может бытьвыполнено также в виде управляемогонапряжением автогенератора. При этом 25 пороговый элемент нужно заменитьэлементом с пропорциональной характеристикой, имекщей зону нечувствительности. Однако представленнаяна фиг.1 схема более универсальна;так как применима для многоконтурных генераторов для обработки какпрямоугольными, так и гребенчатыми импульсами, В последнем случаезапись информации в О-триггер должна происходить в,моменты окончаниявсего гребня. В многоконтурных генераторах каждый рабочий контур должен иметь свою цепь гибкой обратнойсвязи.В связи с тем, что предлагаеьый 40 генератор плавно увеличивает средний рабочий ток при начале обработки,вероятность локализации разрядовуменьшается, возрастает время непрерывного протекания процесса,.и повы шается производительность станков.При этом наибольший эффект достигается на чистовых режимах. Одновременно устойчивость процесса обработкиповьваается также за счет того, чтоимеющаяся в генераторе цепь гибкойотрицательной обратной связи по среднему рабочему току оказывает форсирующее действие на регулятор подачиэлектрода-инструмента, работающийпо 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 иг. ир 6146/1 153 Подписно ИИП ул.Проект илиал ППЛ нт Уж ческий элемент И и предварительнййусилитель мощности к выходным полупроводниковым ключам, .содержащийтриггер, первый вход которого присоединен к выходу задающего генератора,а выход подключен к свободному входулогического элемента И, датчик рабочего тока, вход которого присоединенк цепи межэлектродного промежутка, идифференцнрующее устройство, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповьааения производительности станковпутем повьзаения устойчивости процесса обработки, в генератор введеныфильтр .нижних частот и пороговыйэлемент, причем выход Датчика рабочего тока срединен с входом фильтра,выход которого подключен.к входу дифференцирующего устройства, а выходпоследнего к входу порогового элемента, выход которого соединен свторым входом триггера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 335070, кл. В 23 Р 1/02, 1972.