способ управления технологическим током при электроэрозионной обработке

Формула изобретения

Способ управления технологическим током при электроэрозионной обработке, вырабатываемым транзисторными силовыми ключами импульсного генератора, заключающийся в изменении амплитуды и длительности импульсов тока при переходе от черновых к чистовым режимам обработки, которое осуществляют путем переключения силовых ключей с одного вида коммутации на другой, а именно с одновременного включения на поочередное включение, отличающийся тем, что все ключи разбивают на группы, а при управлении током используют промежуточные виды коммутации, а именно поочередное включение групп силовых ключей с одновременным включением всех силовых ключей в группе или поочередное включение групп силовых ключей с одновременным включением части ключей группы с изменением комбинации включаемых ключей при каждом последующем включении группы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электроэрозионной обработки.

Известен способ управления технологическим током при электроэрозионной обработке (ЭЭО), заключающийся в том, что для изменения величины тока соответственно изменяют количество параллельно включенных силовых транзисторных ключей генератора с заданной максимальной токовой нагрузкой в каждом работающем ключе (Отто М.Ш. Коренблюм М.Г. Транзисторные генераторы для питания электроэрозионных станков. М. НИИМАШ, 1968 с. 4 9).

Указанный способ управления используют в серийных генераторах типа ШГИ, имеющих от 36 (ШГИ 63-440М) и более транзисторных ключей с токоограничивающим резистором в каждом, выходы которых подключены через общую шину и малоиндуктивный кабель к межэлектродному промежутку. Регулирование технологического тока осуществляется за счет включения (выключения) транзисторного ключа с заданной максимальной амплитудой тока на каждом транзисторе (Отто М.Ш. Белицкий В. Б. Режимы электроэрозионного объемного копирования. М. ЭНИМС. 1989 с. 18, 32 34).

Недостаток указанного выше способа управления технологическим током заключается в том, что для его обеспечения требуется избыточное количество силовых ключей при неравномерной загрузке каждого ключа. Объясняется это тем, что в генераторах ШГИ, вырабатывающих импульсы в диапазоне частот 1 440 кГц, основным ограничивающим параметром для силового ключа являются потери на коммутацию при максимальной частоте, которые и определяют максимальную амплитуду тока, получаемую на одном ключе. При этом оказывается, что на низких частотах ключ недогружен, но для обеспечения максимальной величины тока (на минимальной частоте) необходимо увеличивать количество параллельных ключей. В этом случае увеличиваются габариты и масса генератора, связанные с установкой транзисторов на радиаторы, обеспечивающие соответствующий тепловой режим их работы. Надежность генератора определяется надежностью каждого ключа, работающего на максимальном токовом режиме.

Целью изобретения является снижение массогабаритных показателей и стоимости генератора с одновременным увеличением его надежности за счет комбинированной загрузки транзисторных ключей генератора при минимальном количестве и максимальной эффективности использования каждого ключа.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе управления технологическим током, вырабатываемым импульсным генератором с помощью транзисторных силовых ключей, согласно изобретению изменение величины технологического тока, связанное с изменением амплитуды и длительности импульсов при переходе от черновых режимов обработки к чистовым, осуществляют переключением силовых ключей соответственно с одного вида коммутации - одновременного включения, одновременно-поочередного и одновременно-поочередного включения с тактовым сдвигом, поочередного включения на другой.

Пример осуществления способа. В новом генераторе, имеющем 12 силовых мостовых ключей (всего 24 силовых транзистора), обеспечивалось изменение технологического тока от 1 до 60 А при изменении частоты следования импульсов от 1 до 880 кГц. Электротехнические показатели нового генератора при работе со станком модели 4Л721Ф1, имеющего индуктивность контура с учетом индуктивности кабеля 2,0 мкГн, сравнивалась с электротехническими показателями генератора ШГИ-63-440М в аналогичных условиях. Результаты отражены в таблице.

Таким образом, использование нового предлагаемого способа в генераторе позволило обеспечить при меньшем количестве силовых транзисторов такой же выход по току. При этом на высокочастотных режимах увеличение среднего тока сопровождается уменьшением тепловых потерь на каждом транзисторе за счет уменьшения собственной частоты работы каждого ключа.

Способ предполагает наиболее полное использование коммутируемой мощности силовых ключей любого типа при любом количестве параллельных цепей (которые определяют максимальный выходной технологический ток генератора).

Блок-схема заявленного устройства изображена на фиг. 1.

Генератор содержит силовые ключи 1 12, каждый из которых включает силовые транзисторы 13 и 14 и силовые диоды 15 и 16, образующие транзисторно-диодный мост, одной диагональю подключенный к шинам 17 и 18 силового питания, а другой диагональю через индуктивное сопротивление 19 (L_cк) к эрозионному промежутку 20 с последовательно включенной с ним индуктивностью 21 (L) контура станка 22.

Согласно чертежу силовые мостовые ключи 1 -12 для получения наибольшего тока переключаются поочередно двумя группами (ключи 1 6 и ключи 7 12), в каждой из которых все силовые ключи включаются одновременно. В этом случае, поскольку частота следования импульсов относительно невысока, силовой ключ может коммутировать номинальную величину тока. При увеличении частоты следования импульсов и уменьшении технологического тока количество одновременно включаемых ключей в каждой группе уменьшается (например включается всего 3 ключа), но внутри каждой группы при каждом последующем включении осуществляется тактовый сдвиг включаемых ключей по принципу "бегущего огня" (сначала ключи 1, 2 и 3; затем 2, 3 и 4; далее 3, 4 и 5; и т.д.).

На высоких частотах при сравнительно небольшом технологическом токе силовые ключи включаются поочередно. При этом собственная частота каждого ключа в соответствии с данным примером в 12 раз меньше выходной частоты генератора и соответственно уменьшается мощность потерь на каждом ключе.

В соответствии с заявляемым устройством величина индуктивного сопротивления Lск, введенного в цепь каждого силового ключа, определяется исходя, не только из допустимой величины тока ключа, но также в соответствии с величиной индуктивного сопротивления нагрузки L и наибольшим количеством параллельно включаемых ключей, т.е.

,

или при условии L_ск1 L_ск2 L_скn

,

отсюда nL < L_ск.

Использование заявляемого способа и устройства позволяет уменьшить количество силовых ключей, повысить надежность ключей на высоких частотах за счет снижения коммутируемой мощности, уменьшить габариты генератора и его стоимость.