УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ
PLANT FOR ELECTROEROSION MACHINING

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Изобретение относится к установке для электроэрозионной обработки, подающей импульс тока на межэлектродный промежуток, образованный между обрабатываемой деталью и электродом-инструментом, для механической обработки детали. В частности, изобретение относится к установке для электроэрозионной обработки, выполненной с возможностью подачи импульса тока одной полярности, при которой обрабатываемая деталь обладает положительным потенциалом, а электрод-инструмент обладает отрицательным потенциалом, и подачи импульса тока другой полярности, при которой обрабатываемая деталь обладает отрицательным потенциалом, а электрод-инструмент обладает положительным потенциалом.
Описание уровня техники
[0002] Полярность, при которой обрабатываемая деталь обладает положительным потенциалом, а электрод-инструмент обладает отрицательным потенциалом, именуют "прямой полярностью". Полярность, при которой обрабатываемая деталь обладает отрицательным потенциалом, а электрод-инструмент обладает положительным потенциалом, именуют "обратной полярностью". Полярность рабочего импульса является важной характеристикой электроэрозионной обработки. Обычно для предотвращения электрокоррозии обрабатываемой детали электроэрозионный проволочно-вырезной станок обеспечивает возможность поддержания среднего напряжения в межэлектродном зазоре ("напряжения в межэлектродном зазоре") по возможности на уровне 0 В за счет переключения полярности.
[0003] Известен электроэрозионный проволочно-вырезной станок, выполненный с возможностью подачи на межэлектродный зазор переменного напряжения высокой частоты при механической обработке детали. При использовании такого электроэрозионного проволочно-вырезного станка прохождение импульса тока малой длительности улучшает шероховатость поверхности. Однако изменение величины межэлектродного зазора и обрабатываемой поверхности приводит к изменению полного сопротивления межэлектродного зазора. Значительное изменение полного сопротивления не вызывает достаточно высокого повышения напряжения холостого хода, и значение мощности, передаваемой в межэлектродный зазор, может оказаться ниже ожидаемого.
[0004] В патентном документе 1 приведено описание установки для электроэрозионной обработки, в которой между источником переменного тока и межэлектродным зазором включена цепь согласования полных сопротивлений. Источник переменного тока соединен с межэлектродным зазором посредством соответствующего силового кабеля. Цепь согласования полных сопротивлений обеспечивает возможность подавления вредного влияния электростатической емкости силового кабеля.
Источники уровня техники
Патентные документы
[0005]
[Патентный документ 1] Патент США №5585014
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[Задача изобретения]
[0006] Однако наличие цепи согласования полных сопротивлений может привести к увеличению стоимости установки, выполненной с возможностью передачи мощности в межэлектродный зазор. Задача изобретения состоит в создании установки для электроэрозионной обработки, выполненной с возможностью подачи импульса тока заданной формы на межэлектродный зазор без использования цепи согласования полных сопротивлений.
Решение поставленной задачи
[0007] Изобретение относится к установке для электроэрозионной обработки детали (4) посредством подачи импульса тока на межэлектродный зазор (9), образованный между обрабатываемой деталью и электродом-инструментом (2) при попеременном переключении полярности между прямой полярностью, при которой обрабатываемая деталь обладает положительным потенциалом, а электрод-инструмент обладает отрицательным потенциалом, и обратной полярностью, при которой обрабатываемая деталь обладает отрицательным потенциалом, а электрод-инструмент обладает положительным потенциалом. Согласно примеру осуществления изобретения, установка для электроэрозионной обработки содержит: источник питания (30), имеющий положительный полюс и отрицательный полюс; первый переключатель (41), расположенный между положительным полюсом источника питания и обрабатываемой деталью; второй переключатель (42), расположенный между обрабатываемой деталью и отрицательным полюсом источника питания; третий переключатель (43), расположенный между электродом-инструментом и отрицательным полюсом источника питания; четвертый переключатель (44), расположенный между положительным полюсов источника питания и электродом-инструментом; а также генератор импульсов (10) выполненный с возможностью управления первым, вторым, третьим и четвертым переключателями. При включении первого переключателя либо третьего переключателя, генератор импульсов дублирует операцию включения-выключения другого переключателя из первого переключателя или третьего переключателя, чтобы подавать на межэлектродный зазор серию импульсов тока прямой полярности. Кроме того, при включении второго переключателя либо четвертого переключателя, генератор импульсов дублирует операцию включения-выключения другого переключателя из второго переключателя или четвертого переключателя, чтобы подавать на межэлектродный зазор серию импульсов тока обратной полярности.
[0008] Предпочтительно, может быть сформирована мостовая схема, первый узел (51) которой расположен между первым и вторым переключателями, второй узел (52) расположен между вторым и третьим переключателями, третий узел (53) расположен между третьим и четвертым переключателями, а четвертый узел (54) расположен между четвертым и первым переключателями. Первый узел соединен с обрабатываемой деталью, второй узел подключен к отрицательному полюсу источника питания, третий узел соединен с электродом-инструментом, а четвертый узел подключен к положительному полюсу источника питания. Первый узел соединен с обрабатываемой деталью, второй узел подключен к отрицательному полюсу источника питания, третий узел соединен с электродом-инструментом, а четвертый узел подключен к положительному полюсу источника питания.
[0009] Установка для электроэрозионной обработки также содержит: первый транзистор, расположенный в цепи протекания тока прямой полярности через первый переключатель, межэлектродный зазор, и третий переключатель; первый резистор, один вывод которого соединен с базой первого транзистора, а второй вывод соединен с коллектором первого транзистора; второй транзистор, расположенный в цепи протекания тока обратной полярности через четвертый переключатель, межэлектродный зазор, и второй переключатель; а также второй резистор, один вывод которого соединен с базой второго транзистора, а второй вывод соединен с коллектором второго транзистора. Первым и вторым транзисторами могут служить биполярные транзисторы.
[0010] Генератор импульсов выполнен с возможностью выключения по меньшей мере одного из второго переключателями четвертого переключателя при одном включенном первом переключателе либо третьем переключателе, чтобы подавать импульс тока прямой полярности на межэлектродный зазор. Генератор импульсов выполнен с возможностью выключения по меньшей мере одного первого переключателя либо третьего переключателя при одном включенном втором переключателе либо четвертом переключателе, чтобы подавать импульс тока обратной полярности на межэлектродный зазор.
[0011] Генератор импульсов может быть выполнен с возможностью одновременного выключения второго переключателя и четвертого переключателя при одном включенном первом переключателе либо третьем переключателе, чтобы подавать импульс тока прямой полярности на межэлектродный зазор. Генератор импульсов может быть выполнен с возможностью выключения как первого переключателя, так и третьего переключателя при одном включенном втором переключателе либо четвертом переключателе, чтобы подавать импульс тока обратной полярности на межэлектродный зазор.
[0012] Согласно другому примеру осуществления изобретения, установка для электроэрозионной обработки содержит: первый источник питания (31), имеющий положительный полюс и отрицательный полюс; второй источник питания (32), имеющий положительный полюс и отрицательный полюс, первый переключатель (41), расположенный между положительным полюсом первого источника питания и обрабатываемой деталью (4); второй переключатель (42), расположенный между обрабатываемой деталью и отрицательным полюсом второго источника питания; третий переключатель (43), расположенный между электродом-инструментом (2) и отрицательным полюсом первого источника питания; четвертый переключатель (44), расположенный между положительным полюсом второго источника питания и электродом-инструментом; а также генератор импульсов (10), выполненный с возможностью управления первым, вторым, третьим и четвертым переключателями. При включении первого переключателя либо третьего переключателя, генератор импульсов дублирует операцию включения-выключения другого переключателя из первого переключателя и третьего переключателя, чтобы подавать на межэлектродный зазор серию импульсов тока прямой полярности. При включении одного переключателя из второго переключателя либо четвертого переключателя, генератор импульсов дублирует операцию включения-выключения другого переключателя из второго переключателя и четвертого переключателя, чтобы подавать на межэлектродный зазор серию импульсов тока обратной полярности.
Результаты от использования изобретения
[0013] Установка для электроэрозионной обработки согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность подачи импульсов тока на межэлектродный зазор с высокой частотой, а длительный цикл переключения полярности позволяет обойтись без цепи согласования полных сопротивлений.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0014] На фиг. 1 показана схема, иллюстрирующая конструкцию установки для электроэрозионной обработки согласно настоящему изобретению.
На фиг. 2 показана схема, иллюстрирующая пример генератора импульсов, изображенного на фиг. 1.
На фиг. 3 показана временная диаграмма, иллюстрирующая работу генератора импульсов, изображенного на фиг. 1.
На фиг. 4 показана временная диаграмма, иллюстрирующая работу второго генератора импульсов.
На фиг. 5 показан еще один пример конструкции установки для электроэрозионной обработки согласно настоящему изобретению.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0015] Ниже приведено подробное описание установки для электроэрозионной обработки согласно настоящему изобретению со ссылкой на прилагаемые чертежи. На фиг. 1 показан пример осуществления установки для электроэрозионной обработки согласно настоящему изобретению. Электродом-инструментом в установке для электроэрозионной обработки служит электрод-проволока 2, выполненная с возможностью перемещения в вертикальном направлении. Между электродом-проволокой 2 и обрабатываемой деталью 4 образован межэлектродный зазор 9. Обрабатываемая деталь 4 размещена в рабочей ванне (не показана). При подаче в рабочую ванну рабочей жидкости межэлектродный зазор 9 также оказывается заполненным рабочей жидкостью. Основным компонентом рабочей жидкости служит деионизированная вода либо масло.
[0016] Мостовая схема расположена между источником постоянного тока 30 и межэлектродным зазором 9. Мостовая схема состоит из первого переключателя 41, второго переключателя 42, третьего переключателя 43 и четвертого переключателя 44. Переключатели 41, 42, 43 и 44 образуют четыре узла 51, 52, 53 и 54 между соседними выключателями и соединены последовательно. Первым 41, вторым 42, третьим 43 и четвертым 44 переключателями могут служить МОП-транзисторы.
[0017] Первый узел 51 расположен между первым переключателем 41 и вторым переключателем 42 и соединен с обрабатываемой деталью 4 посредством соответствующего силового кабеля. Второй узел 52 расположен между вторым переключателем 42 и третьим переключателем 43 и подключен к отрицательному полюсу (-) источника питания постоянного тока 30. Третий узел 53 расположен между третьим переключателем 43 и четвертым переключателем 44 и соединен с электродом-проволокой 2 посредством соответствующего силового кабеля. Четвертый узел 54 расположен между четвертым переключателем 44 и первым переключателем 41 и подключен к положительному полюсу (+) источника питания постоянного тока 30. Вышеупомянутым соответствующим силовым кабелем может служить, например, коаксиальный кабель.
[0018] Первый транзистор 45 расположен между узлом 53 и третьим переключателем 43, а второй транзистор 46 расположен/между узлом 51 и вторым переключателем 42. Первым 45 и вторым 46 транзисторами могут служить биполярные транзисторы. Эмиттер Е первого транзистора 45 соединен с третьим переключателем 43. База В первого транзистора 45 соединена с выводом первого резистора 65. Коллектор С первого транзистора 45 соединен с другим выводом первого резистора 65 и электродом-проволокой 2. Эмиттер Е второго транзистора 46 соединен со вторым переключателем 42. База В второго транзистора 46 соединена с выводом второго резистора 66. Коллектор С второго транзистора 46 соединен с другим выводом второго резистора 66 и обрабатываемой деталью 4.
[0019] Первый резистор 65 определяет ток базы первого транзистора 45. Первый транзистор 45 ограничивает протекание тока прямой полярности и защищает первый переключатель 41 и третий переключатель 43. Кроме того, второй резистор 66 определяет ток базы второго транзистора 46. Второй транзистор 46 ограничивает протекание тока обратной полярности и защищает второй переключатель 42 и четвертый переключатель 44.
[0020] Генератор импульсов 10 выполнен с возможностью управления включением-выключением первого переключателя 41, второго переключателя 42, третьего переключателя 43 и четвертого переключателя 44. Генератор импульсов 10 выполнен с возможностью подачи первого отпирающего импульса G1, второго отпирающего импульса G2, третьего отпирающего импульса G3, а также четвертого отпирающего импульса G4 соответственно на первый переключатель 41, второй переключатель 42, третий переключатель 43 и четвертый переключатель 44. Подача отпирающих импульсов G1, G2, G3 и G4 обеспечивает возможность включения соответственно первого переключателя 41, второго переключателя 42, третьего переключателя 43 и четвертого переключателя 44.
[0021] Подробное описание генератора импульсов 10 приведено со ссылкой на фиг. 2 и 3. Как показано на фиг. 2, генератор импульсов 10 выполнен с возможностью формирования высокочастотного синхронизирующего сигнала CLK. Синхронизирующий сигнал CLK определяет частоту импульса тока, подаваемого на межэлектродный зазор 9. Длительность c1 импульса тока может составлять, например, 100 нс. Кроме того, возможно формирование сигналов PS и DLY. Сигнал PS определяет длительность периода с2 полярности. Длительность периода с2 полярности может составлять, например, 20 мкс. Длительность c1 импульса тока гораздо меньше длительности периода с2 полярности. Сигнал DLY активен при отсутствии сигнала PS и неактивен по истечении времени задержки td.
[0022] Синхронизирующий сигнал CLK поступает на элементы И 23 и 22. Сигнал PS поступает на элементы И 23 и 21. Как показано на фиг. 3, элемент И 23 обеспечивает прохождение синхронизирующего сигнала CLK только при активном сигнале PS, с возможностью формирования третьего отпирающего импульса G3. Сигнал PS, инвертированный преобразователем 26, поступает на элементы И 22 и 24. Элемент И 22 обеспечивает прохождение синхронизирующего сигнала CLK только при отсутствии сигнала PS, с возможностью формирования второго отпирающего импульса G2. Инвертированный сигнал DLY поступает на элементы И 21 и 24. Элемент И 21 обеспечивает прохождение сигнала PS только при отсутствии сигнала DLY, с возможностью формирования первого отпирающего импульса G1. Элемент И 24 обеспечивает прохождение инвертированного сигнала PS только при отсутствии сигнала DLY, с возможностью формирования четвертого отпирающего импульса G4.
[0023] Как показано на фиг. 3, в момент времени t1, когда первый отпирающий импульс G1 и третий отпирающий импульс G3 активны, первый переключатель 41 и третий переключатель 43 включены. При этом второй отпирающий импульс G2 и четвертый отпирающий импульс G4 отсутствуют, а второй переключателе 42 и четвертый переключатель 44 выключены. Следовательно, на межэлектродный зазор 9, в котором обрабатываемая деталь 4 обладает положительным потенциалом, а электрод-проволока 2 обладает отрицательным потенциалом, подается напряжение источника постоянного тока 30 прямой полярности. В результате, имеет место быстрое повышение напряжения Vgap межэлектродного зазора 9 и возникновение электрического разряда. Электрический разряд вызывает протекание тока Igap через межэлектродный зазор 9. Протекание токе прямой полярности показано пунктирной линией на фиг. 1. В момент времени t2, когда третий отпирающий импульс G3 отсутствует, а третий переключатель 43 выключен, имеет место резкое уменьшение тока Igap до 0. Вследствие отсутствия в цепи токоограничивающего резистора, импульс тока имеет резко нарастающий фронт.'
[0024] В момент времени t3, когда завершен цикл с1, следующий за периодом времени t1, третий отпирающий импульс G3 активен, третий переключатель 43 включен и имеет место повторное генерирование импульса тока. Включение первого переключателя 41 дублирует операцию включения-выключения третьего переключателя 43 на высокой частоте, и подачи на межэлектродный зазор 9 серии импульсов тока прямой полярности. Генератор импульсов 10 выполнен с возможностью выключения, по меньшей мере, одного второго 42 либо четвертого переключателя 44 при включенном первом переключателе 41. В примере осуществления изобретения, показанном на фиг. 3, генератор импульсов 10 выключает второй 42 и четвертый переключатели 44 в период времени с t1 до t4. В результате может быть сформирован импульс тока, который имеет резко нарастающий и резко спадающий фронт.
[0025] В момент времени t4, когда завершен полупериод цикла с2, прошедший с момента времени t1, первый отпирающий импульс G1 отсутствует, первый переключатель 41 выключен, и имеет место быстрое снижение напряжения Vgap. В момент времени t5, по истечении времени задержки td, прошедшего с момента времени t4, четвертый отпирающий импульс G4 и второй отпирающий импульс G2 активны, а четвертый переключатель 44 и второй переключатель 42 включены. При этом первый отпирающий импульс G1 и третий отпирающий импульс G3 отсутствуют, а первый переключатель 41 и третий переключатель 43 выключены. Следовательно, на межэлектродный зазор 9, в котором электрод-проволока 2 обладает положительным потенциалом, а обрабатываемая деталь 4 обладает отрицательным потенциалом, может быть подано напряжение источника постоянного тока 30 обратной полярности. В результате, имеет место быстрое повышение напряжения Vgap межэлектродного зазора 9 и возникновение электрического разряда. Электрический разряд вызывает протекание тока Igap через межэлектродный зазор 9; на фиг. 1 пунктирной линией доказано протекание тока обратной полярности.
[0026] В период, когда четвертый отпирающий импульс G4 активен, а четвертый переключатель 44 включен, возможно дублирование операции включения-выключения второго переключателя 42 и подача ряда импульсов тока обратной полярности на межэлектродный зазор 9. При включении четвертого переключателя 44 (t5-t6), генератор импульсов 10 обеспечивает возможность выключения, по меньшей мере, одного первого переключателя 41 либо третьего переключателя 43. В примере осуществления изобретения, показанном на фиг. 3, генератор импульсов 10 выключает первый переключатель 41 и третий переключатель 43 в период времени с t5 до t6. На межэлектродный зазор 9 попеременно поступает ряд импульсов тока прямой полярности и ряд импульсов тока обратной полярности. Длительное время цикла с2 переключения полярности обеспечивает возможность роста напряжения Vgap до относительно высокого значения. Кроме того, генерирование импульсов тока малой длительности при высокой частоте позволяет значительно улучшить шероховатость обрабатываемой поверхности.
[0027] Описание работы второго генератора импульсов приведено со ссылкой на фиг. 4. Генератор импульсов 10 прекращает подачу четвертого отпирающего импульса G4 при активном первом отпирающем импульсе G1. Кроме того, генератор импульсов 10 прекращает подачу первого отпирающего импульса G1 при активном четвертом отпирающем импульсе G4. В примере осуществления изобретения, показанном на фиг. 4, второй генератор импульсов выполнен с возможностью дублирования операций включения-выключения второго переключателя 42, при включенном первом переключателе 41. В результате, включение первого переключателя 41 обеспечивает протекание тока прямой полярности (показан пунктирной линией на фиг. 1) от узла 51 к узлу 52 через второй переключатель 42.
[0028] Кроме того, упомянутый выше второй генератор импульсов выполнен с возможностью дублирования операций включения-выключения третьего переключателя 43 при включенном четвертом переключателе 44. В результате, включение четвертого переключателя 44 обеспечивает протекание тока обратной полярности (показан пунктирной линией на фиг. 1) от узла 53 к узлу 52 через третий переключатель 43. Как было сказано выше, обход частью тока межэлектродного зазора 9 вызывает снижение тока Igap и улучшение шероховатости обрабатываемой поверхности.
[0029] Второй отпирающий импульс G2 и третий отпирающий импульс G3 имеют одинаковое время активности и длительность цикла c1. В период активности первого отпирающего импульса G1 может иметь место временное отличие второго отпирающего импульса G2 от третьего отпирающего импульса G3 и его возрастание. На фиг. 4 показаны три типа А, В и С второго отпирающего импульса G2. Импульс А характеризует второй отпирающий импульс G2, который возрастает при спаде третьего отпирающего импульса G3. Импульс В характеризует второй отпирающий импульс G2, рост которого происходит несколько ранее роста третьего отпирающего импульса G3. Импульс С характеризует второй отпирающий импульс G2, рост которого происходит несколько позже роста третьего отпирающего импульса G3. В период активности четвертого отпирающего импульса G4, может иметь место временное отличие третьего отпирающего импульса G3 от второго отпирающего импульса G2 и его возрастание. На фиг. 4 показаны три типа D, Е и F третьего отпирающего импульса G3.
[0030] Импульс А либо D обеспечивает возможность формирования резко понижающегося импульса тока. Импульс В либо Е обеспечивает возможность формирования постепенно возрастающего импульса тока. Импульс С либо F обеспечивает возможность формирования импульса тока, пик которого постепенно возрастает. Вышеупомянутый второй генератор импульсов выполнен с возможностью генерирования последовательности импульсов тока, форма которых отлична от формы импульса тока в межэлектродном зазоре 9, показанного на фиг. 3.
[0031] Ниже приведено описание другого примера осуществления установки для электроэрозионной обработки согласно настоящему изобретению со ссылкой на фиг. 5. Элементы, идентичные элементам, показанным на фиг. 1, имеют одинаковые номера позиций, и их подробное описание опущено. Установка для электроэрозионной обработки содержит первый источник питания 31, выполненный с возможностью подачи на межэлектродный зазор 9 импульса тока прямой полярности, а также второй источник питания 32, выполненный с возможностью подачи на межэлектродный зазор 9 импульса тока обратной полярности. Путь тока прямой полярности проходит от первого источника питания 31 через первый переключатель 41, обрабатываемую деталь 4, электрод-проволоку 2 и третий переключатель 43. Путь тока обратной полярности проходит от второго источника питания 32 через четвертый переключатель 44, электрод-проволоку 2, обрабатываемую деталь 4 и второй переключатель 42.
[0032] Приведенные описания не служат для ограничения установки для электроэрозионной обработки согласно настоящему изобретению тем, что изложено выше. Различные усовершенствования и модификации могут быть внесены со ссылкой на приведенные выше описания. Например, для подачи на межэлектродный зазор 9 тока прямой полярности, первый отпирающий импульс G1 может быть подан на третий переключатель 43, а третий отпирающий импульс G3 может быть подан на первый переключатель 41. Для подачи на межэлектродный зазор 9 тока обратной полярности, второй отпирающий импульс G2 может быть подан на четвертый переключатель 44, а четвертый отпирающий импульс G4 может быть подан на второй переключатель 42.
[0033] Кроме того, положения первого транзистора 45 и второго транзистора 46 не ограничены тем, что показано на фиг. 1. Первый транзистор 45 может быть расположен в цепи, путь тока прямой полярности в которой проходит через первый переключатель 41, межэлектродный зазор 9 и третий переключатель 43. Второй транзистор 46 может быть расположен в цепи, путь тока обратной полярности в которой проходит через второй переключатель 42, межэлектродный зазор 9 и четвертый переключатель 44.
[Перечень номеров позиций]
[0034]
электрод-проволока
обрабатываемая деталь;
межэлектродный зазор
генератор импульсов
элемент И
преобразователь
источник питания
переключатель
транзистор
узел
резистор.