Устройство для автоматического регулирования режимов электроэрозионных станков

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

1 (j

/Г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву 9623690 (22) Заявлено 17.04. 81(2>) 3278654/25-08 (51) М. КП.

В 23 Р 1/02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет .—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 071182. Бюллетень №41

Дата опубликования описания 07.11.82 (S3) УДК621,9. .048(088.8) с .." Ф, д „, у

С.Ф.Быстров, Л.Я.Макаровский и В.Р.Ратцеф: .„ . :l ., " Л.д„1;;, . с, " (, (1

L (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Куйбышевский политехнический институт им. В.В.Куйбышева (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ СТАНКОВ

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

По основному авт.св, 9623690 известно устройство для автоматического регулирования режимов электроэрозионных станков по заранее определен- ной программе переключения режимов в функции площади поперечного сечения электродов, измеряемой в процессе обработки 11).

Устройство состоит из системы измерения площади обработки, функционального преобразователя, задающего 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.

Существенным 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 питания, дрейф выходного напряжения обоих усилителей и т.д. Другим недостатком устройства является низкое быстродействие в переходных режимах, вызванное тем, что в системах разомкнутого типа время переходного процесса определяется четырехкратным значением электромеханической постоянной времени двигателя, обусловленной инерционностью его якоря. Поэтому работа регулятора межэлектродного промежутка будет малоэффективной, особенно в режимах холостого хода и короткого замыкания, что снижает как производительность, так и качество процесса обработки.

Целью изобретения является повышение статистической точности и быстродействия настройки на оптимальный режим обработки, а следовательно, 971603 повышение производительности и качества .процесса обработки.

Цель достигается тем, что устройство по авт.св. Р623690 для автоматического регулирования режимов электроэрозионных станков снабжено 5 пропорционально-интегральным регулятором скорости и преобразователем мощности, к выходу которого подключен электродвигатель постоянного тока, выход регулятора скорости со- 10 единен с входом преобразователя мощности, а два входа регулятора скорости соответственно подключены к выходам усилителей и преобразователя мощности, 15

3а 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 управляемый усилитель с электродвигателем), работающего в системе измерения площади

ЗО обработки электроэрозионных станков, обеспечивает компенсацию этой постоянной времени, а следовательно, повышение быстродействия настройки на оптимальный режим обработки. За 35 счет включения в схему указанного регулятора управления частотой вращения электродвигателя осуществляется без перерегулирования, а управление частотой вращения электродвигателя 4Q в широких пределах отрабатывается с большой точностью.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Двигатель 1 постоянного тока по 45 якорной цепи подключен к выходу преобразователя 2 мощности, вход которого соединен с выходом регулятора

3 скорости. Для формирования пропорционально-интегральной зависимости 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

U межэлектродного промежутка. Вал цвигателя связан с функциональным 65 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 регулятора 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 межзлектродном промежутке. Функциональный преобразователь 13, связанный с валом двигателя, преобразует угол поворота вала двигателя в последовательный ряд сигналов, программа которых составляется по заранее установлечным уровням накопленной полезной энергии, пропорциональным соответствующим участкам площадей обрабатываемой фигуры. Последовательный ряд сигналов с функционального бдока поступает на регулятор 14 режимов, который воздействует на регулятор межэлектродного промежутка, настроенный на поддержание энергии, соответствующей максимальнсй производительности процесса съема металла. Пропорционально-интегральный регулятор 3 обеспечивает форсировку 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 обеспечивает повьыение статической точности при настройке на оптимальный режим обработки.

971603

В случае контакта электрода-инструмента и детали (короткое заьыкание) 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 осуществляется только в одну сторону и учитывает лишь полезную энергию, реализуемую на эрозионном промежутке.

Повышенив 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 управляемам усилителем обратной связью по напряжению двигателя при,водит к существенному снижению результирующей постоянной времени всего контура, а следовательно к повышению быстродействия, что обьясня. ется изменением выходного напряжения регулятора и компенсацией запаздывания, вносимого управляемым усилителем и электродвигателем.

Таким образом повышается производительность и качеств ) обработки.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования режимов электроэрозионных станков по авт.св. 9623690, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, c z eiS лью повыаения производительности и качества обработки, устройство снабжено пропорционально-интегральным регулятором скорости и преобразователем мощности, к выходу которого

;ф подключен электродвигатель постоянного тока, выход регулятора скорости соединен с входом преобразователя мощности, а два входа регулятора ,скорости соответственно подключены

25 к выходам усилителей и преобразователя мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9623690, кл. В 23 Р 1/02, 1976 °

971603

Составитель Л.Колобова

Техред A.À÷ Корректор Н . КоРоль

Редактор Н.Багирова

Заказ 8813/24 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4