Устройство для автоматического регулирования межэлектродного зазора Советский патент 1983 года по МПК B23P1/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МЕЖЭЛЕКТРОДНОГО ЗАЗОРА

1

Изобретение относится к электрохимической размерной обработке материалов и предназначено для регулирования межэлектродного зазора.

Известна система регулирования межэлектродного зазора, состоящая из датчика высокочастотных колебаний, подключенного параллельно электроду-инструменту, обрабатываемой детали и источнику технологического тока, усилителя, входом соединенного с выходом датчика высокочастотных колебаний, управляемого привода подачи, жестко связанного с электродоминструментом, ключевого устройства, входами подключенного к выходам усилителя и схемы управления, соединенной с источником технологического тока, а выходом через квадратор к одному входу интегратора, соединенного другим входом со схемой управления, выход интегратора через схему сравнения подключен к управляемому приводу подачи 1.

Недостатками системы являются низкая точность регулирования межэлектродного зазора и ограниченные функциональные возможности.

Низкая точность регулирования межэлектродного -зазора обусловлена дискретным характером регулирования. Это связацо с тем, что напряжение, соответствующее дисперсии верхних полуволн высокочастот5 ных колебаний, вырабатывается интегратором не непрерывно, а периодически, в то время как подача электрода-инструмента осуществляется непрерывно. - В результате в паузах между сигналами с выхода ин,0 тегратора информация о величине зазора отсутствует. Кроме того, в системе не учитывается информация о межэлектродном зазоре, заключенная в отрицательных полуволнах высокочастотных колебаний.

Ограниченные функциональные возмож15 ности прототипа обусловлены жестким соответствием между выходной величиной схемы сравнения и приводом подачи. В результате невозможна реализация различных функциональных зависимостей (зако2Q нов управления) между величиной межэлектродного зазора и скоростью перемещения электрода-инструмента..

Целью изобретения является повыщение точности поддержания заданной величины межэлектродного зазора и расщирение функциональных возможностей регулирования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического регулирования межэлектродного зазора, содержащее последовательно подключенный к межэлектродному зазору привод подачи и параллельно подключенные к межэлектродному зазору дифференцирующую цепочку и источник технологического напряжения, соединенный через схему управления с первым ключевым элементом связанным с квадратором, усилитель и схему сравнения, введены двухполупериодный выпрямитель, апериодическое звено, счетчик импульсов, два ключевых элемента, запоминающее устройство и регулятор, при этом источник технологического напряжения через счетчик импульсов связан с первым входом второго ключевого элемента, второй вход которого соединен с выходом апериодического звена, связанного с первым ключевым элементом, а выход через запоминающее устройство - с первым входом схемы сравнения, второй вход которой связан с выходом апериодического звена, а выход через регулятор подключен к приводу подачи, причем усилитель связан с квадратором через двухполупериодный выпрямитель а третий ключевой элемент выходом связан с усилителем, а входами - со связанными между собой дифференцирующей цепочкой и схемой управления Введение двухполупериодного .выпрямителя обуславливает выделение как положительных, так и отрицательных полуволн высокочастотных колебаний, имеющих на выходе выпрямителя одну и ту же (положительную) полярность. В этом случае достигается возможность использования всей информации о межэлектродном зазоре, заключенной в высокочастотных колебаниях. В предлагаемом устройстве в качестве характеристики высокочастотных колебаний использована дисперсия, имеющая по сравнению с другими числовыми характеристиками высокочастотных колебаний наиболее сильную коррекцию с величиной зазора. Введение апериодического звена обеспечивает непрерывное формование осредненного значения дисперсии высокочастотных колебаний, соответствующего текущей величине межэлектродного зазора. Введение счетчика импульсов совместно со вторым ключевым элементом позволяет формировать заданный для оценки дисперсии ансамбль реализаций высокочастотных колебаний. Введение третьего ключевого элемента способствует защите электронных элементов системы от действия выбросов напряжения, возникающих при дифференциировании передних фронтов силовых технологических импульсов. Ввёдение запоминающего устройства обеспечивает хранение эталонного значения дисперсии высокочастотных колебаний в процессе регулирования межэлектродного зазора. Введение регулятора позволяет реализовать непрерывное регулирование скорости rtoдачи в соответствии с принятым законом управления. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит последовательно подключенный к межэлектродному зазору 1 привод 2 подачи и параллельно подключенные к межэлектродному зазору 1 дифференцирующую цепочку 3 и источник 4 технологического напряжения, соединенного через схему 5 управления с первым ключевым элементом 6, связанным с квадратором 7, усилитель 8 и схему 9 сравнения, причем источник 4 технологического напряжения через счетчик 10 импульсов связан с первым входом второго ключевого элемента 11, второй вход которого соединен с выходом апериодического звена 12, связанного с первым ключевым элементом 6, а выход через запоминающее устройство 13 с первым входом системы 9 сравнения, второй вход которой связан с выходом апериодического звена 12, а выход через регулятор 14 подключен к приводу 2 подачи, усилитель 8 связан с квадратором 7 через двухполупериодный выпрямитель 15, а ключевой элемент 16 выходом связан с усилителем 8, а входами - со связанными между собой дифференцирующей цепочкой 3 и схемой 5 управления. Устройство работает следующим образом. В начале обработки без подачи электролита с высокой точностью устанавливают требуемую величину межэлектродного зазора 1, затем в зону обработки подают электролит, включают источник 4 технологического напряжения. С выхода дифференцирующей цепочки 3 через ключевой элемент 16 усиленное усилителем 8 напряжение от высокочастотных колебаний подводится к входу двухполупериодного выпрямителя 15. Приведенное выпрямителем 15 к одной (положительной) полярности напряжение от высокочастотных колебаний поступает на вход квадратора 7. На выходе последнего формируется н- пряжение, пропорциональное квадрату мгновенного значения напряжения от высокочастотных колебаний, которое прикладывается к входу ключевого элемента 6. Работой ключевого элемента 6 управляет схема 5 управления, запускаемая в случае обработки на выпрямленном напряжении от источника 4 технологического напряжения, а в случае обработки на импульсном напряжении - от положительных выбросов напряжения с выхода дифференцирующей цепочки 3. Схема 5 управления формирует управляющие импульсы, возникающие либо на обоих выходах, либо только на втором выходе, соединенном с ключевым элементом 6. В первом случае, имеющем место при обработке на импульсном напряжении, управляющие импульсы с первого выхода схемы 5 управления выключают ключевой элемент 16 на время действия выбросов напряжения. Тем самым исключается влияние выбросов напряжения на электронные элементы схемы и на результат измерения реализаций высокочастотных колебаний x(t). В паузах между указанными импульсами управляющие импульсы со второго выхода схемы 5 управления включают ключевой элемент б на время, требуемое для формирования реализаций квадрата мгновенного значения напряжения от высокочастотных колебаний ). Во втором случае при обработке на выпрямленном напряжении периодически включается на требуемое время только ключевой элемент 6, формируя реализации х (t). При этом ключевой элемент 16 включен постоянно, так как в данном случае выбросы напряжения отсутствуют и дифференцирующая цепочка 3 будет выделять только высокочастотные колебания. В результате в обоих случаях на вход апериодического звена 12 через равные промежутки времени, определяемые периодом либо силовых импульсов, либо пульсаций выпрямленного напряжения, поступают равные по длительности реализации х (t). Периодическое звено 12 формирует на своем выходе напряжение, пропорциональное оценкам дисперсии высокочастотных колебаний DX, значения которых соответствуют текущей величине межэлектродного зазора. При этом постоянная времени апериодического звена 12 выбирается равной 1/4 суммарной, длительности реализации x2(t), составляющих ансамбль. Экспериментально установлено, что количество реализации, составляющих ансамблю, целесообразно выбирать равным 20-25. Этому количеству соответствует подача в зону обработки такого же числа силовых импульсов (пульсаций) технологического напряжения. За время действия данного количества силовых импульсов (пульсаций) электрохимическим съемом можно пренебречь и, следовательно, регистрировать ансамбль реализаций x(t) при одном и том же зазоре. В то же время указанное количество реализаций x(t), составляющих ансамбль, обеспечивает необходимую статистическую точность и надежность получения оценок Од . Для формирования эталонного значения оценки дисперсии DXO, соответствующего заданной величине зазора, поддерживаемой в процессе обработки, в систему введен счетчик 10 импульсов. Последний осуществляет подсчет, силовых импульсов (пульсаций) с момента начала обработки. Значение эталонной дисперсии DX, соответствующее подаче в зону обработки 25-го силового импульса (пульсации), записывается через включенное ключевое устройство 11 в запоминающее устройство .13 и хранится весь цикл обработки. Далее счетчик 10 самоблокируется и выдает команду на ключевое устройство П, которое отключает запоминающее устройство 13 от апериодического звена 12. С этого момента на один вход схемы 9 сравнения прикладывается эталонное значение дисперсии D, а на другой, с выхода апериодического звена 12 - текущее значение дисперсии DX, соответствующее текущей величине зазора. Сигнал ошибки. 6 Dxi)- DX с выхода схемы 9 сравнения поступает на регулятор 14, который в соответствии с принятым законом управления вырабатывает сигналы управления приводом 2 подачи. Последний соответственно изменяет скорость подачи, поддерживая процесс обработки, на заданную величину межэлектродного- зазора. Таким образом, введение в систему вышеперечисленных элементов позволяет повысить точность поддержания заданной величины межэлектродного зазора и расщирить функциональные возможности регулирования. Повыщение точности происходит за счет непрерывного регулирования межэлектродного зазора в процессе обработки. При этом учитывается,информация о величине зазора, заключенная как в положительных, так и в отрицательных полуволнах высокочастотнь1Х колебаний. Повышению точности также способствует тот факт, что система автоматически, независимо от параметров данного технологического режима, оценивает величину эталонного значения дисперРасширению функциональных возможностей регулирования способствует введение регулятора, с помощью которого возможна реализация различных законов управления (регулирования) межэлектродным зазором, Формула изобретения Устройство для автоматического регулирования межэлектродного зазора; содержащее привод подачи и параллельно подключенные к межэлектродному зазору дифференцирующую цепочку и источник технологического напряжения, соединенный через с.хему управления с ключевым элементом, связанным с квадратором, усилитель и. схему ср.авнения, отличающееся

тем, что, с целью повышения точности поддержания заданной величины межэлектродного зазора и расширения функциональных возможностей регулирования, в него введены двухполупериодный выпряпитель, апериодическое звено, счетчик импульсов, два ключевых элемента, запоминающее устройство и регулятор, при этом источник технологического напряжения через счетчик импульсов связан с первым входом второго ключевого элемента, второй вход которого соединен с выходом апериодического звена, связанного с первым ключевым элементом, а выход через запоминающее устройство - с первым входом

схемы сравнения, второй вход которой связан с выходом апериодического звена, а выход через регулятор подключен к приводу подачи, причем усилитель связан с квадратором через двухполупериодный выпрямитель, а третий ключевой элемент выходом связан с усилителем, а входами - со связанными между собой дифференцирующей цепочкой и схемой, управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2825844/25-08, кл. В 23 Р 1/14, 1980.