Источник технологического тока Советский патент 1984 года по МПК B23P1/02 

4. Источник по П.1, отличающийся тем, что, с целью визуального контроля энергетической нагрузки на режущий участок электродапроволоки, к нему подключено измери тельное устройство, содержащее звенья выпрямления, усредйения и индикации сигнала.

5. Источник по П.1, о т л и чающийся тем, что устройство памяти режимов вьшолнено в виде реверсивного регистра сдвига, каждьй разряд которого соответствует одному из вариантов включения емкостей, питающих их напряжений и частот следования импульсов.

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 .

, 1

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 межэлектродного промежутка, по электрическому сигналу - наличию у разрядных импульсов начальных пиков холостого хода (при понижении диэлектрической прочности межэлектродного промежутка напряжение- холостого хода исчезает либо уменьшается). Источник осуществляет ступенчатое регулирование рабочего тока за счет изменения паузы между импульсами. Напряжение на межзлектродном промежутке регистрируется датчиком и после сравнения с эталонным поступает в блок принятия решений, связанный с блоком памяти.

Этот блок через таймер, связанный с задающим генератором и определяющий интервалы времени между переключением ступеней, и усилитель включает транзисторные каскады силового блока, обеспечивая ; ступенчатое изменение паузы между импульсами в соответствии с рассогласованием измеряемого и , эталонного сигналов ClJВ этом источнике технологического тока с адаптивным управлением диэлектрическая прочность междуэлектродного промежутка не снижается. Другие источники технологического тока с адаптивным управлением дпя прошивочных элБктроэрозионных станков также устра няют различные аномали состояния межэлектродного промежутка.

Основным препятствием при злектроэрозионной вырезки являются обрывы электрода-проволоки, которые вызваны увеличенным вьщелением энергии на ее

режущем участке в связи с ухудшением условий удаления продуктов эрозии, чрезмерным 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,

5 характеризующему проводимость межэлектродного промежутка, а не выделение энергии на режущем участке электрода-проволоки.

Целью изобретения является повьше-

0 ние производительности и стабильности процесса вьфезки, а также автоматизация управления путем предотвращения обрывов электрода-проволоки и автоматического установления оптималь5 него режима вырезки.

Это достигается тем, что в предлагаемый источник технологического тока для электроэрозионной вырезки злект.родом-проволокой, содержащий блок

Q питания с регулируемым выходным наIпряжением, блок силовых полупроводни ковых ключей,управляемых задающим генератором, набор накопительных ем.костей, блок управления включением емкостей и регулирования питающих их напряжений, блок разрешения включения блока питания, включающий источник при превышении заданных параметров, ипи отказа различных систем станка, например механизмов подъема и наполнения ванны, датчики натяжения и скорости перемотки электрода-проволоки, введены блок автоматического. ступенчатого переключения режимов, блок слежения с плавным регулированием и блок аварийного сбро.са энерги выделяющийся на режущем участке электрода-проволоки, вход которого соединен с межэлектродным промежутком, а выход - с одним из входов бло ка 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 натяжения и; скорости перемотки электро да-проволоки. Блок автоматического ступенчатого переключения режимов может содержать последовательно включенные узел контроля средней энергетической нагрузки на режущий участок электродапроволоки, таймер и устройство памяти режимов. В качестве последнего может быть использовано реверсивньй регистр сдвига, каждый разряд которого соответствует одному из вариантов комбинаций включения емкостей, питающих их напряжений и частот следования импульсов. Блок слежения с плавным регулированием энергии, вьщеляющейся на ре жущем участке электрода-проволоки, может содержать узел смещения частот генератор несущей частоты, скважност которой более чём дестикратно 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 смещ ния частот, ко второму входу которых подсоединен генератор несущей частоты, а к третьему входу - выход узла аварийного сброса энергии, причем к третьему входу одного из ключей по следний подсоединен через инвертор. Для визуального контроля энергети ческой нагрузки на режущий участок электрода-проволоки к последнему может быть подключено измерительное устройство, содержащее звенья. Устройство памяти может быть выполнено в виде реверсивного регистра сдвига, каждьш 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, вьшолненной 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 усилителей сигнале и мощных ключей, управляемых усилителями сборки. Сборка усилителей может быть вьтолнена в вцце сборки реле с несколькими парами контактов для управления одно.временно 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. Заданщий 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 устройство 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 срабаты ания. Первое пороговое устройство узла 7 срабатывает сразу же после начала резания, как только на режущем участке проволоки вьщелится минималь ная энергия. Второе пороговое, устрой5ство блока настроено на максимальный уровень энергетической нагрузки, после которой происходит обрыв элект рода-проволоки. Таймер 8 представляет собой управ низкочастотный генератор импульсов, выполненный на двзлх реле времени. Время следования импульсов регулируется от 1 до 20 с. Устройство памяти режимов 9 состо ит из регистра сдвига, вьтолненного на триггерах. Количество триггеров в регистре определяет- количество возможных дискретных вариантов комбинаций напряжений, емкостей и частот. Задание определенного режима в память может быть осуществлено вручную - от блока толчковых кнопок, каж дая из которых включает определенный триггер, или дистанционно от системы ЧПУ или ЭВМ. Блок 10 слежения с плавным регули рованием 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 вьшолнен аналогично узлу 8. Узлы 7 и 11 отличаются друг от друга коэффициентом сглаживания фильтра и его постоянной времени. Пороговое устройство узла 11 включае два пороговых устройства - с максимальным уровнем срабатывания, соответствующим наибольшей энергетической нагрузке на электрод-проволоку, ,и с1оедним уровнем срабатывания соптветствующим сниженной энергетической нагрузке на электрод-проволоку, которая обеспечивает ликвидацию дли тельного (боле.е 0,1 с) короткого за мыкания без обрыва проволоки. Узел 12 смешения частот представ ляет собой сборку из двух ключей, выполненных на трехвходовьк схемах совпадения с инвертором. Узел 13 представляет собой низкочастотный генератор импульсов бол шой скважности (не менее 10). Блок 14 аварийного сброса энерги контролирует длительные короткие замыкания между электродом (более 0,1 с) и деталью выполнен аналогично узлам 7 и 11. Он отличается от узлов 7 и 11 местом подключения, ко фициентом соглаживания и постоянной времени фильтра. 0 Пороговое устройство блока вклю- , чается при длительных коротких замыканиях. Датчик 15 натяжения электрода-проволоки может быть выполнен в виде рычага,на одно из плеч которого воздействуют электрод-проволока. Угол поворота рычага пропорционален величине натяжения проволоки. Второе плечо рьиага 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 чрезмерном натяжении электрода-проволоки и сигнал с нее поступает на другой вход. Датчик 16 скорости перемотки электрода-проволоки представляет собой тахогенератор, получающий вращение от электродвигателя протяжки проволоки. Сигнал тахогенератора, усиленньш пороговым устройством (типа триггера Шмитта), поступает на один их входов блока 17. Блок 17 разрешения включения- блока пита-ния, выключающий источник технологического тока при достижении граничных условий вырезки, представляет 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, Включенньй триггер устройства 9 воздействует на блок управления 3. Сигнал триггера усиливается блоком 3, размножается и через мощные Ключи блока управле.ния воздействует на блок 1питания и блок емкостей 2, включая определенную величину напряжения и , емкости. После включения блоков 1 и 2блок 5 задающего генератора производит поочередно включение и выключение силовых ключей (тиристоров) блока 4. Таким образом, к детали и электроду-проволоке периодически 7 подается напряжение с частотой задающего генератора 5. После подвода электрода-проволоки к детали и начал процесса вырезки узел 7 блока 6, ана лизируя среднюю энергетическую нагру ку на электрод-проволоку, сигналом минимального уровня производит включение таймера 8. Если энергетическая нагрузка на проволоку за время, опре деляемое -таймером не достигнет макси мального значения, таймер 8 произведет сдвиг 1, записанной во включен ный триггер устройства памяти 9, с тем, чтобы включить более мощньш режим, которьй способствовал бы более экономичному использованию электрода проволоки и повышению производительности резки. Включенный новый тригге устройства 9 через блок управления 3 производит соответствующие переключе 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 элект роде-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 электрод проволоку не достигает максимального значения, происходит новое переключение дамяти с включением более высокого напряжения и емкости. Сразу же с включением источника технологического тока слежение за мгновенными бросками энергетической нагрузки на электроде-проволоке осуществля ется узлом 11 блока 10. Когда энергетическая нагрузка на режущем участке электрода-проволоки превьппает заданную, пороговое устрой ство с мак,симальным уровнем срабатывания узла 11 вьщает 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 выходная частота импульсов источника уменьшается, снижая энергетическую нагрузку на электродпроволку. 8 При этом разрешение на открытие ключа узла 12, работающего от максимального уровая порогового устройства узла 11, 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 первьй ключ запирается, а второй открывается и пропускает импульсы генератора несущей частоты в задающий генерато р, где осуществляется модулирование основной частоты-источника до устранения длительного короткого замыкания электродов. При отсутствии длительного короткого замыкания, если энергетическая нагрузка на электрод-йроволоку не превьш1ает 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 режимаj 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 повьсить производительность, стабильность процесса вырезки и автоматизирсЗвать управления.