Устройство для адаптивного управления током электроэрозионного станка Советский патент 1984 года по МПК G05B13/02 

Изобретение относится к электрическим адаптивным регуляторам и может быть использовано для управления величиной тока при электроэрозионной обработке разных типов металлов и при разных требованиях к чистоте поверхности обработки.

Известно устройство для управлеНИН током электроэрозионных станков (ЭЭС), содержащее два генератора, импульсов : высоковольтный слаботочный, инициирующий разряд (он же используется в качестве генератора зондирующих импульсов, и низковольтный силовой 1 выполненный в виде мощного источника постоянног тока и транзисторного переключателя ), подключенные к межэлектродному промежутку и связанные между собой схемой управления через датчики Тока и напряжения. Схема управления включает в себя два одновибратора, один из которых путем воздействия на транзисторный переключатель в цепи мощного источника постоянного тока управляет длительностью рабочих разрядов, а другой - интервалом между этими разрядами. Для регистрации протекающего тока разряда используется резистор, соединенный параллельно с источником постоянног тока и транзисторным переключателем. Величина МЭП регистрируется по напряжению, до которого заряжается конденсатор, подключенный параллельно промежутку. Это напряжение через усилитель подается .на схему первого одновибратора 1.3.

Недостатком известного устройства является неравность настройки источника на тот или другой вид кривой зависимости величины межэлектроного промежутка от энергии импульса в соответствии с условиями электроэрозионной обработки. Кроме того, устройству присущ недостаток, .обусловленный большим влиянием нестабильности характеристик элементов на работу устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для адаптивного управления технологическим током электроэрозионного станка, содержащее первый и второй т-актовые генераторы, .триггер, генератор пилообразного напряжения и генератор силового напряжения, подключенные выходами через разделительные диоды к межэлектродному промежутку, датчик напряжения, подключенный входами параллельно, и датчик тока, подключенный последовательно к межэлектродному промежутку 2.

, Недостатком прототипа является невозможность формирования рабочих импульсов с энергией, соответствующей величине МЭИ гю определенной.

изменяемой от условий электроэрозии, зависимости. Кроме того, недостатком является возможность ложных срабатываний в. момент переключений.

Цель изoбpeJгeния - повышение точ5 ности и надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит элемент И-НЕ, элемент 2И-2И ИЛИ-НЕ,

Q третий инвертор и последовательно соединенные первый инвертор, третий элемент И, триггер, первый элемент И, реверсивный счетчик, элемент ИЛИ-НЕ, второй инвертор и

5 второй элемент И, подключенный выходом к выходу первого элемента И, первым входом - к выходу второго инвертора, вторым входом - к выходу второго инвертора, вторым входом Q к выходу второго тактового генератора, третьим входом - к второму выходу триггера, подключенного зтоpfcjM входом к выходу первого инвертора ,первым выходом - к второму

5 входу реверсивного счетчика, к первому входу элемента 2И-2И-ИЛИ-НЕ, к первому и второму входам третьего инвертора, подключенного выходом к третьему входу реверсивного счетчика, подключенного выходом через эдемент И-НЕ к второму входу перво-го элемента И, третий вход которого подключен к выходу первого тактового генератора, подключенного входом к выходу датчика напряжения и к

5 второму входу третьего элемента И, вход второго инвертора соединен с вторым входом элемента 2И-2И-ИЛИ-НЕ, подключенного выходом к управляющим входам генератора пилообразного

0 напряжений и генератора силового напряжения , выход датчика тока подключен к входу первого инвертора.

На ФИГ..1 приведены графики зави5 симости величины критического МЭП от энергии импульса тока и типа отрабатываемого металла; на фиг. 2 - блоксхема устройства; на фиг. 3 - осциллограммы формируемых импульсов.

Q Устройство (фиг. 2} содержит генератор1 пилообразных импульсов, генератор 2 силовых импульсов, межэлектродный промежуток 3 (МЭп), первый и второй разделительный диоды 4 и 5, датчик б напряжения, датчик 7 тока,

реверсивный счетчик 8, первый и второй элементы И 9 и 10, триггер 11, первый инвертор 12, третий элемент И 13, первый тактовый генератор 14, элемент И-НЕ 15, второй тактовый

0 генератор 16, второй инвертор 17,

элемент ИЛИ-НЕ 18, третий инвертор 19 19, элемент 2И-2И-ИЛИ-НЕ 20.

Генератор пилообразных импульсов должет быть вьюоковольтным, а гене5 ратор 2 - низковольтным. Генераторы 14 и 16 должны быть с регулируемой частотой автоматичес ки за счет связи с датчиком 6 напря жения, а частота генератора 16 настраивается вручную при назначении режима обработки ЭЭС. Устройство работает следующим об разом. В исходном состоянии, когда отсу ствует напряжение на МЭП 3, состояние счетчика нулевое по всем разрядам. В этот момент тактовые импульс с генераторов 14 и 16 на счетчкк не поступают, т.е. элемент 9 закрыт уровнем О с выхода триггера 11, а элемент 10 закрыт уровнем О с выходам элемента 17. Элемент 20 также находится в нулевом состоянии т.е. с него не поступает управляющи сигнал на генераторы 1 и 2. В этом случае ключевые элементы генератора 1 включены (напряжение подается на емкость шунтирующую МЭП), а генератора 2 отключены. Таким образом,.на МЭП возникает пилорбразное ( точнее экспоненциальное напряжение, с ростом которого на датчике 6 появляется сигнал.Этот сигнал вызывает появление на входе элемента 9 и ее отпирание. В результате по каналу записи поступают импульсы на счетчик 8 (счетная шина С ). Счет происходит до тех пор, пока через МЭП не пройдет разрядный ток. В этом случае сигнал с датчика 7 вызовет опрокидывание триггера 11, запирание элемента 9 и открытие элемента 11, что позволи импульсам с тактового генератора 1 проходить по каналу считывания на счетчик 8. Сигнал О с триггера 1 элемент 19 переводит счетчик 8 в режим вычитания (н 0, К 1 ). При этом уровни О на выходе, элем тов 8 и 11 переводят элемент 20 в состояние 1, т.е. на генераторы 1 и 2 подается управляющий сигнал. В результате ключевые элементы генератора 1 закрываются, а генератора 2 открываются, что приводит к снятию пилообразного напряжения с генератора 1 и к появлению силового импульса генератора 2 на МЭП При этом длительность силового имт пульса будет определяться временем за которое происходит полное обну ление заполненных за период сущест вования импульсов генератора 1 ячеек счетчика 8. Это время зависит от длительнос ти пилообразного инициирующего напряжения (соответственно от лапряжения пробоя и пропорциональной ему величины МЭП), так и от соотно .шения частот тактовых импульсов. При уменьшении частоты генератора по сравнению с частотой генератора 14 происходит увеличение длительности силового импульса по отношению к длительности инициирующего и наоборот. Таким образом, в случае постоянной частоты следования тактовых импульсов будет иметь место соотношение: - 1л±- к f 1(, где tj, tp - длительность инициирующего и силового импульсов, соответственно; f , f - частота следования тактовых импульсов с генераторов 14 и 16. При обнулении счетчика на выходе элемента 18 появляется уровень 1, которым через элемент 17 закрывается элемент 10 и тактовые импульсы вычитания не проходят с генератора 16 на счетчик В. Одновременно элемент 20 возвращается в состояние О, в результате чего силовые ключи х-енератора 2 закрываются и с генератора 1 начинает подаваться нарастающее напряжение на МЭП 3. Таким образом формируются и последующие силовые импульсы, длительность которых находится в зависимости от величины МЭП, т.е. для оптимизации режима электроэрозионной обработки при различных условиях ее ведения (фиг.. 1) частоту тактового генератора 14 автоматически изменяют в соответствии с ростом напряжения на МЭП. Если частота генератора 14 с увеличением напряжения на МЭП увеличивается, то устройство реализует зависимость (i) в виде вогнутой кривой, а если наоборот, то выпуклой (с насыщением). При постоянной частоте генератора 14 эта зависимость получается линейной (при условии работы на начальном участке кривой заряда конденсатора генератора инициирующих импульсов и с углом наклона, пропорциональным соотношению частот f. На фиг. 3 приведены осциллограммы импульсов напряжения (с) и тока (5) на МЭП. Устройство позволяет за счет оптимизации режимов снизить износ электрода-инструмента и шероховатость обрабатываемой поверхности. Одной из основных причин повышенного износа инструмента является то, что в реальных условиях обработки величина МЭП колеблется в диапазоне ±15-20% от его .рабочей величины, т.е. до 25% импульсов идет в. условиях мостикового разряда (возбуждаемого на закритических величинах МЭП|, при этом износ инструмента достигает 100%, поэтому, в

реальных условиях при максимальной производительности не уд ается добиться износа менее 20-25%. В условиях прецизионной Обработки износ инструмента достигает величин в несколько раз больших. Предлагае мое устройство предотвращает мостиковый разряд и, таким образом, позволяет при одинаковой максимально возможной производительности возможной производительности снизить износ инструмента в 2-5 раз по сравнению с прототипом.

Устройство позволя ет стабилизировать величину одино чной аэррзионной лунки путем изменения злергии 5 импульса в соответствии .с величиной МЭП. Следовательно, при прочих равных условиях предлагаемое устройство позволяет уменьшить по крайней мере вдвое шероховатость поверхност 10 обработки.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОКОМ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО СТАНКА, содержащее первый и второй тактовые генераторы, триг- гер., генератор пилообразного напряжения и генератор силового напряжения-, подключенные выходами через разделительные диоды к межэлектродному промежутку, датчик напряжения,, подключенный параллельно, и датчик тока, подключенный последовательно к межэяектродному промежутку, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности, оно содержит элемент И-НЕ, элемент 2И-2И-ИЛИ-НЕ, третий инвертор и последовательно соединенные первый инвертор, третий элемент И, триггер, первый эпемент И, реверсивный счетчик, элемент ИЛИ-НЕ, второй инвертор и второй элемент И, подключенный выходом к выходу первого элемента И, первым входом - к выходу вторюго инвертора, вторым входом к- выходу второго тактового генератора, третьим входом - к второму выходу триггера, подключенного вторым входом к выходу первого инвертора, первым выходом - к второму входу реверсивного счетчика, к первому входу элемента 2И-2И-ИЛИ-НЕ, к первому и второму входам третьего инвертора, подключенного выходом а S к третьему входу реверсивного счетчика, подключенного выходом через элемент И-НЕ к второму входу первого элемента И, третий вход, которого подклн5чен к выходу первого тактового генератора, подключенного входом к выходу датчи:са напряжения и к второму входу третьего элемента И, вход второго инвертора соединен с вторым входом элемента 2И-2И-ИЛИ-НЕ, подключенного выходом к управляющим входам генератора пилообразного напряжения и генератора силового напряжения, выход датчика тока подключен к входу первого инвертора.