Устройство для автоматического регулирования режимов электроэрозионных станков Советский патент 1982 года по МПК B23P1/02 

Изобретение относится к области электроэрозионной обработки токопроводящих материалов, а именно к устройствам автоматического регули- рования режимов обработки на электроэрозионных станках.

По основному авт.св. №623690 известно устройство для автоматического регулирования режимов электроэрозионных станков lio заранее определенной программе переключения режимов в функции площади поперечного сечения электродов, измеряемой в процессе обработки 1.

Устройство состоит из систет ы измерения площади обработки, функционального преобразователя, задакицего программу переключения режимов, и блока переключения режимов. Система измерения площади обработки выполнена в виде счетчика энергии, расходуемой на эрозионный процесс, и представляет собой электродвигатель постоянного тока, обмотка якоря которого включена последовательно с источником питания и двумя усилителями вход одного из которых связан с эрозионным промежутком, а другого - с шунтом, причем вал двигателя связан с функциональным преобразователем.

Существенныгл недостатком этого . устройства является низкая статическая точность,, так как электродвигатель постоянного тока, как элемент счетчика энергии, управляется .системой разомкнутого типа, не подавляющей таких помех, как падение напряжения в якорной цепи двигателя, колебание напряжения источника пита10ния, дрейф выходного напряжения обоих усилителей и т.д. Другим недостатком устройства является низкое быстродействие в переходных режимах, вызванное тем, что в системах разомк15нутого типа время переходного процесса определяется четырехкратным значением электромеханической постоянной времени двигателя, обусловленной инерционностью его якоря. Поэтому

20 работа регулятора межэлектродного промежутка будет малоэффективной, особенно в режимах холостого хода и короткого загФ1кания, что снижает как производительность, так и каче25ство процесса обработки.

Целью изобретения является повышение статистической точности и быстродействия настройки на оптимальный 30 режим обработки, а следовательно.

повышение производительности и качества процесса обработки.

Цель достигается тем, что устройство по авт.св. №623690 для автоматического регулирования режимов электроэрозионных станков снабжено пропорционгшьно-интегральным регулятором скорости и преобразователем мощности, к выходу которого подключен электродвигатель постоянного тока, выход регулятора скорости соединен с входом преобразователя мощности, а два входа регулятора скорости соответственно подключены к выходам усилителей и преобразователя мощности.

За счет включения в устройство регулятора с пропорционально-интегральным законом изменения выходного напряжения при управлении приводным электродвигателем возникает форсировка в переходных процессах, способствующая повышению быстродействия Настройка же регулятора с пропорционально-интегральным .законом изменения выходного напряжения на электромеханическую постоянную времени электродвигателя (наибольшая постоянная времени контура регулирования - регулятор и управляемЕЛй усилитель с электродвигателем), работающего в системе измерения площади обработки электроэрозионных станков обеспечивает компенсацию этой постоянной времени, а следовательно, повышение быстродействия настройки на оптимальный режим обработки. За счет включения в схему указанного регулятора управления частотой вращения электродвигателя осуществляется без перерегулирования, а управление частотой вращения электродвигателя в широких пределах отрабатывается с большой точностью.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Двигатель 1 постоянного тока по якорной цепи подключен к выходу преобразователя 2 мощности, вход которого соединен с выходом регулятора 3 скорости. Для формирования пропорционально-интегральной 3 ависимости выходного напряжения от входного выход регулятора 3 скорости связан с входом посредством резистора 4 и емкости 5. Вход регулятора 3 скорости соединен с выходом преобразователя 2 мощности через резистор 6, Второй вход регулятора 3 скорости через резистор 7 соединен с выходной цепью усилителей 8 и 9, получающих питание от источника 10. На вход усилителя 8 подается сигнал, равный напряжению межэлектродного промежутка 11. Вход усилителя 9 подсоединен к шунту 12 в цепи источника питания Unur межэлектродного промежутка. Вал 1цвигателя связан с функциональным

преобразователем 13, выход которого подключен к переключателю 14 режимов.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства.

В процессе работы система измерения площади обработки получает информацию по напряжению с эрозионного промежутка 11, а по току - с шунта 12. При достаточно большом расстоянии между электродом-инструментом и деталью (холостой ход) усилитель 8 открыт, а усилитель 9 закрыт. В этом случае регулятор межэлектродного промежутка перемещает электродинструмент к детали. При сближении электрода-инструмента и детали в некоторый момент происходит электрический пробой промежутка и через шунт 12 начинает протекать ток, что приводит к увеличению напряжения на шунте и уменьшению напряжения на эрозионном промежутке 11. В результате этого усилитель 9 начинает закрываться. Разность выходных напряжений усилителей 8 и 9 и напряжение управляющего преобразователя мощности 2 поступает на вход регу- , лятора 3 скорости соответственно через резисторы 7 и 6. Алгебраическая сумма указанных сигналов усиливается регулятором 3 скорости, а затем управляющим преобразователем 2 мощности и подается на якорную цепь электродвигателя 1. Двигатель 1 начинает вращаться с частотой вращения пропорциональной суммарной энергии импульсов, реализуемой в межэлектродном промежутке. Функциональный преобразователь 13, связанный с валом двигателя, преобразует угол поворота вала двигателя в последовательный ряд сигналов, программа которых составляется по заранее установленны уровням накопленной полезной энергии пропорциональным соответствующим участкам площадей обрабатываемой фигуры. Последовательный ряд сигналов с функционального блока поступает на регулятор 14 режимов, который воздействует на регулятор межэлектродного- промежутка, настроенный на поддержание энергии, соответствующей максимальной производительности процесса съема металла. Пропорционально-интегральный регулятор 3 обеспечивает форсйровку при управлении двигателем 1. Выполняя настройку регулятора 3 на компенсацию электромеханической постоянной времени двигателя, удается существенно повысить быстродействие настройки на оптимальный режим обработки. Большой же коэффициент усиления пропорционально-интегрального регулятора в статическом режиме обеспечийает повышение статической точности при настройке на оптимальный режим обработки.

В случае контакта электрода-инструм&нта и детали (короткое закыкание напряжение на эрозионном промежутке падает до нуля, а на шунте достигает максимальной величины. При этом усилитель 8 закрывается, а усилитель 9 полностью открывается, и двигатель 1 перестает вращаться. Регулятор межэлектродного промежутка смещает электрод-инструмент вверх. Таким образом, вращение вала двигателя осу ществляется только в одну сторону и учитывает лишь полезную энергию, реализуемую на эрозионном промежутке Повышение статической точности и быстродействия настройки на оптимальный режим обработки осуществляется аналогичным образом, как и при сближении электрода-инструмента в детали. Введение интегральной составляющей в закон управления регулятора скорости сводит ошибку в регулировании частоты вращения в статическом режиме к малому значению. Придание регулятору пропорционально-интегральных свойств и охват его вместе с ,управляе№1М усилителем обратной связью по напряжению двигателя приводит к существенному снижению результирующей постоянной времени всего контура, а следовательно к повышению быстродействия, что объясняется изменением выходного напряжения регулятора и компенсацией запаздывания, вносимого управляемым усилителем и Электродвигателем.

Таким образом повы1иается производительность и качеств обработки.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования режимов электроэрозионных станков по авт.св. W623690, о тличающееся тем, что, с целью повышения производительности и качества обработки, устройство снабжено пропорционально-интегральны регулятором скорости и преобразователем мощности, к выходу которого подключен электродвигатель постоянного тока, выход регулятора скорости соединен с входом преобразователя мощности, а два входа регулятора скорости соответственно подключены к выходам усилителей и преобразователя мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №623690, кл. В 23 Р 1/02, 1976.