CH621726A5

CH621726A5 - Electric-pulse generator for electrical-discharge (spark-erosion) machining machines

Info

Publication number: CH621726A5
Application number: CH689278A
Authority: CH
Inventors: Nicolas Mironoff
Original assignee: Nicolas Mironoff
Priority date: 1977-06-24
Filing date: 1978-06-23
Publication date: 1981-02-27
Also published as: FR2395644A1; DE2828166B2; DE2828166A1; DE2828166C3; FR2395644B1

Description

L'invention concerne un générateur d'impulsions électriques pour machine d'usinage par électro-érosion. En dehors des types à accumulateurs d'énergie capacitifs ou selfiques, ces générateurs sont généralement basés sur des systèmes à éléments électroniques de puissance — le plus souvent des transistors — qui produisent des impulsions unipolaires de courant de l'énergie désirée. The invention relates to an electrical pulse generator for an EDM machine. Apart from the types with capacitive or inductive energy accumulators, these generators are generally based on systems with electronic power elements - most often transistors - which produce unipolar pulses of current of the desired energy.

Ces systèmes comportent, toutefois, plusieurs inconvénients : les systèmes, générant directement ou indirectement les impulsions unipolaires de courant, provoquent certains effets parasites tels que, par exemple, les oscillations difficilement contrôlables de la tension et du courant de ces impulsions. Cela nuit à la stabilité du processus d'érosion et perturbe l'information nécessaire à la commande de l'avance automatique de l'électrode-outil au cours de l'usinage. En outre, ces impulsions sont généralement produites sous une tension déterminée dictée par les caractéristiques des éléments électroniques (transistors) et par la nécessité d'ouvrir le canal d'une longueur suffisante permettant l'évacuation des résidus d'usinage, ce qui veut dire que la marge disponible est assez étroite. La variation de cette tension dans des proportions plus larges comporte certaines difficultés d'adaptation, de sorte que, dans les générateurs d'impulsions existants, on choisit une seule tension pour tous les régimes d'usinage. Or, le réglage de cette tension dans de larges proportions est un facteur très important dans l'usinage par électro-érosion, car elle exerce une grande These systems have, however, several drawbacks: the systems, directly or indirectly generating the unipolar current pulses, cause certain parasitic effects such as, for example, the oscillations of the voltage and current of these pulses which are difficult to control. This affects the stability of the erosion process and disrupts the information necessary for controlling the automatic advance of the tool electrode during machining. In addition, these pulses are generally produced under a determined voltage dictated by the characteristics of the electronic elements (transistors) and by the need to open the channel of a sufficient length allowing the evacuation of the machining residues, which means that the available margin is quite narrow. The variation of this voltage in larger proportions involves certain adaptation difficulties, so that, in existing pulse generators, a single voltage is chosen for all the machining regimes. Adjusting this tension in large proportions is a very important factor in EDM machining, because it exerts a great deal of

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influence sur la vitesse de l'usinage, sur l'état des surfaces usinées, sur le taux d'usure des électrodes-outils et enfin sur la stabilité du processus d'usinage lui-même. influence on the speed of the machining, on the state of the machined surfaces, on the rate of wear of the tool electrodes and finally on the stability of the machining process itself.

L'utilisation des accumulateurs d'énergie capacitifs présente 5 un avantage certain, car ces accumulateurs permettent d'éviter les effets parasites décrits ci-dessus en donnant des impulsions de forme plus pure (brevet suisse N° 586091 du 9 juillet 1974). Toutefois, ce système comporte aussi des limitations, car, d'une part, il ne permet des variations de la forme des impulsions que dans io certaines limites et, d'autre part, le fonctionnement stable du système nécessite un certain rapport entre la durée de l'impulsion et le temps de pause, rapport qui, en général, est de l'ordre de 1/1. The use of capacitive energy accumulators has a certain advantage, since these accumulators make it possible to avoid the parasitic effects described above by giving pulses of a more pure form (Swiss Patent No. 586091 of July 9, 1974). However, this system also has limitations, because, on the one hand, it allows variations in the shape of the pulses only within certain limits and, on the other hand, the stable operation of the system requires a certain relationship between the duration of the pulse and the pause time, a ratio which, in general, is of the order of 1/1.

La présente invention a pour but de créer des impulsions érosives unipolaires de fréquence, de durée, de forme et d'énergie 15 variables, avec la possibilité de donner au rapport durée de l'impulsion / temps de pause différentes valeurs et de faire varier la tension des impulsions dans de larges proportions sans introduire des effets parasites quelconques. The object of the present invention is to create unipolar erosive pulses of variable frequency, duration, shape and energy, with the possibility of giving the ratio of the pulse duration / pause time different values and of varying the pulse voltage in large proportions without introducing any parasitic effects.

Dans ce but, l'invention propose un générateur d'impulsions 20 électriques pour machine d'usinage par électro-érosion, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de fonction délivrant un signal électrique à fréquence réglable, un amplificateur de puissance à gain réglable, fonctionnant en classe C, dont l'entrée reçoit le signal issu du générateur de fonction et dont la sortie 25 délivre un signal alternatif de puissance comportant des impulsions alternées entre lesquelles interviennent des pauses, un transformateur de sortie à rapport de transformation réglable dont le primaire reçoit le signal de puissance issu de l'amplificateur et dont le secondaire délivre un signal alternatif de sortie compor-30 tant, séparées par des pauses, des impulsions alternées dont la tension est ajustée à une valeur désirée, et un redresseur à double alternance recevant le signal alternatif de sortie et redressant les impulsions alternées de celui-ci pour fournir un signal pulsatoire comportant des impulsions de puissance, toutes de même polarité, 35 séparées par des pauses et destinées à constituer des impulsions de puissance érosives d'usinage par électro-érosion. To this end, the invention provides an electric pulse generator for an EDM machine, characterized in that it comprises a function generator delivering an electric signal with adjustable frequency, a gain power amplifier. adjustable, operating in class C, whose input receives the signal from the function generator and whose output 25 delivers an alternating power signal comprising alternating pulses between which there are pauses, an output transformer with adjustable transformation ratio including the primary receives the power signal from the amplifier and the secondary delivers an alternating output signal comprising 30, separated by pauses, alternating pulses whose voltage is adjusted to a desired value, and a double rectifier alternation receiving the alternating output signal and rectifying the alternating pulses thereof to provide a pulsating signal comprising im power pulses, all of the same polarity, separated by pauses and intended to constitute erosive power pulses by electro-erosion machining.

Une forme de réalisation de l'invention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé; An embodiment of the invention is shown, by way of example, in the accompanying drawing;

la fig. 1 montre le schéma d'un générateur, et 40 la fig. 2 montre des formes d'onde en divers endroits du générateur et avec différents réglages de celui-ci. fig. 1 shows the diagram of a generator, and FIG. 2 shows waveforms in various places of the generator and with different settings thereof.

Un générateur de fonctions 1 (fig. 1) fournit un courant alternatif à basse tension et faible intensité (fig. 2a). Sur ce générateur de fonctions, on règle la fréquence et la forme du courant alterna-45 tif. Ce courant passe ensuite par un amplificateur 2 fonctionnant en classe C. Sur cet amplificateur, en réglant le seuil de polarisation, on obtient le rapport désiré entre la durée de l'impulsion td et le temps de pause ta. En même temps, le facteur d'amplification permet le réglage de la puissance de sortie voulue. Les courbes b so et b' de la fig. 2 montrent, respectivement pour deux réglages différents du rapport durée d'impulsion / temps de pause, l'allure de la tension à la sortie de l'amplificateur 2. A function generator 1 (fig. 1) supplies alternating current at low voltage and low intensity (fig. 2a). On this function generator, the frequency and the form of the alternating current are adjusted. This current then passes through an amplifier 2 operating in class C. On this amplifier, by adjusting the polarization threshold, the desired ratio between the duration of the pulse td and the pause time ta is obtained. At the same time, the amplification factor allows adjustment of the desired output power. The curves b so and b 'of fig. 2 show, respectively for two different settings of the pulse duration / pause time ratio, the shape of the voltage at the output of amplifier 2.

Un transformateur adapteur de tension 3 amène les impulsions à la tension désirée (c et c', fig. 2). Ensuite, un redresseur 4 55 transforme le courant alternatif délivré par le transformateur 3 en impulsions unipolaires (d et d', fig. 2). Lorsque la tension de l'impulsion atteint une valeur déterminée, celle'ci sert d'information à un circuit de préallumage 5 qui envoie, sur la zone d'usinage, une impulsion de tension plus élevée que la tension des 60 impulsions érosives, mais d'une faible intensité, servant uniquement au préallumage du canal par lequel s'écoule ensuite le courant de l'impulsion érosive (e et e', fig. 2). Le circuit de préallumage peut être celui faisant l'objet du brevet suisse N° 582556. Les diodes 6 et 7 conduisent le courant des impulsions de préallu-65 mage dans la zone d'usinage entre l'électrode-outil 8 et la pièce 9. Une source d'alimentation 10 fournit la tension et le courant nécessaires pour le générateur de fonctions 1, l'amplificateur 2 et le circuit de préallumage 5. A voltage adapter transformer 3 brings the pulses to the desired voltage (c and c ', fig. 2). Next, a rectifier 455 transforms the alternating current delivered by the transformer 3 into unipolar pulses (d and d ', fig. 2). When the pulse voltage reaches a determined value, this serves as information to a pre-ignition circuit 5 which sends, on the machining zone, a voltage pulse higher than the voltage of the 60 erosive pulses, but of low intensity, used only for pre-ignition of the channel through which the current of the erosive pulse then flows (e and e ', fig. 2). The pre-ignition circuit can be that which is the subject of Swiss patent No. 582556. The diodes 6 and 7 conduct the current of the pre-65-mage pulses in the machining zone between the tool electrode 8 and the part 9 A power source 10 supplies the voltage and current necessary for the function generator 1, the amplifier 2 and the pre-ignition circuit 5.

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621 726 621,726

Avantageusement, le circuit générateur d'impulsions comprend encore, comme cela est montré en traits pointillés à la fig. 1, un multimètre 14 permettant la mesure des différents paramètres électriques (tension de crête, tension efficace, puissance, fréquence, etc.) à la sortie du générateur de fonctions 1, à la sortie de 5 l'amplificateur en classe C à gain réglable 2, et à la sortie (c'est-à-dire sur l'enroulement secondaire) du transformateur à rapport de transformation réglable 3. Pour cela, des capteurs adéquats, respectivement 11, 12 et 13, sont branchés à la sortie de ces composants 1,2 et 3, ces capteurs alimentant trois entrées différentes 10 du multimètre 14. Ce dernier comprend, en plus de sa partie d'indication m, une partie de sélection s qui permet de sélectionner, d'une part, l'endroit auquel est prélevée l'information électrique dont un paramètre est affiché et, d'autre part, celui des paramètres (tension, fréquence, puissance, etc.) qui est affiché par 15 la partie m du multimètre. Advantageously, the pulse generator circuit also comprises, as shown in dotted lines in FIG. 1, a multimeter 14 allowing the measurement of the various electrical parameters (peak voltage, rms voltage, power, frequency, etc.) at the output of the function generator 1, at the output of the amplifier in class C with adjustable gain 2, and at the output (that is to say on the secondary winding) of the transformer with adjustable transformation ratio 3. For this, suitable sensors, respectively 11, 12 and 13, are connected to the output of these components 1,2 and 3, these sensors supplying three different inputs 10 of the multimeter 14. The latter comprises, in addition to its indication part m, a selection part s which makes it possible to select, on the one hand, the place from which the electrical information is taken, a parameter of which is displayed and, on the other hand, that of the parameters (voltage, frequency, power, etc.) which is displayed by the part m of the multimeter.

La présence d'un tel multimètre permet de régler aisément le circuit générateur d'impulsions électriques électro-érosives dans les conditions de fonctionnement les plus adéquates. The presence of such a multimeter makes it possible to easily adjust the circuit generating electrical electro-erosive pulses under the most adequate operating conditions.

Le générateur d'impulsions électriques pour usinage par 20 The electric pulse generator for machining by 20

électro-érosion selon l'invention présente les avantages suivants: EDM according to the invention has the following advantages:

— Le générateur de fonctions et l'amplificateur de classe C, du type courant, permettent d'obtenir des formes différentes pour le courant alternatif, et de varier la fréquence dans de larges proportions. 25 - The class C function generator and amplifier, of the current type, make it possible to obtain different forms for the alternating current, and to vary the frequency in large proportions. 25

— Le réglage du seuil de polarisation de l'amplificateur de classe C permet de varier le rapport durée de l'impulsion / temps de pause (td/ta) dans des proportions amplement suffisantes pour tous les cas de l'usinage par électro-érosion. - The adjustment of the polarization threshold of the class C amplifier makes it possible to vary the ratio of the pulse duration / pause time (td / ta) in amply sufficient proportions for all cases of EDM machining .

— L'amplification du courant alternatif ne présente pas de difficultés. Les amplificateurs de la classe C sont simples et n'introduisent pas d'éléments perturbateurs, ce qui permet d'obtenir facilement la puissance désirée et de l'ajuster sur toute la plage des régimes d'usinage en conservant la forme et la netteté d'impulsions choisies. - The amplification of alternating current presents no difficulties. Class C amplifiers are simple and do not introduce disturbing elements, which makes it possible to easily obtain the desired power and to adjust it over the whole range of machining regimes while retaining the shape and sharpness d selected pulses.

— La variation de la tension des impulsions érosives se fait à l'aide du transformateur adapteur, qui permet de baisser ou d'élever la tension de sortie sans introduire des déformations ou des perturbations dans le courant alternatif. - The voltage of the erosive pulses is varied using the adapter transformer, which allows the output voltage to be lowered or raised without introducing deformations or disturbances in the alternating current.

— Le transformateur adapteur de sortie isole en même temps galvaniquement le circuit de génération des impulsions de la zone d'usinage et exclut ainsi le risque de courts-circuits. - The output adapter transformer at the same time galvanically isolates the pulse generation circuit from the machining area and thus excludes the risk of short circuits.

— Le préallumage du canal se fait indépendamment des paramètres des impulsions érosives. Toutefois, le moment de l'enclenchement de l'impulsion de préallumage est commandé par le fait qu'une valeur choisie est atteinte par la tension de l'impulsion érosive qui, provenant du générateur des fonctions, est stable et régulière. Par conséquent, la fréquence des impulsions érosives est également stable et leur énergie ne subit aucune variation au cours de l'usinage. - The pre-ignition of the channel is done independently of the parameters of the erosive pulses. However, the moment of activation of the pre-ignition pulse is controlled by the fact that a selected value is reached by the voltage of the erosive pulse which, coming from the generator of the functions, is stable and regular. Consequently, the frequency of the erosive pulses is also stable and their energy does not undergo any variation during the machining.

— La transformation du courant alternatif en impulsions unipolaires, comme dernier stade de la création des impulsions érosives, réduit les pertes de puissance du générateur. - The transformation of alternating current into unipolar pulses, as the last stage of the creation of erosive pulses, reduces the power losses of the generator.

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1 feuille dessins 1 sheet of drawings

Claims

621726 CLAIMS

1. Electric pulse generator for an EDM machining machine, characterized in that it comprises a function generator delivering an electric signal (a) with adjustable frequency, a power amplifier with adjustable gain, operating in class C, whose input receives the signal from the function generator and whose output delivers an alternating power signal (b, b ') comprising alternating pulses (td) between which there are pauses (ta), an output transformer with adjustable transformation ratio whose primary receives the power signal from the amplifier and whose secondary delivers an alternating output signal (c, c ') comprising, separated by pauses, alternating pulses whose voltage is adjusted to a desired value, and a full wave rectifier receiving the alternating output signal and rectifying the alternating pulses thereof to provide a pulsating signal (d, d ') comprising pulses power ons, all of the same polarity, separated by pauses and intended to constitute erosive power pulses by electro-erosion machining.

2. Electric pulse generator according to claim 1, characterized in that it further comprises a pre-ignition circuit which detects the reaching of a certain voltage threshold by the erosive power pulses and which, on this detection, provides a higher voltage, low current pulse which, combined with diodes with the erosive power pulses, provides the generator machining output pulses (e, e '), which thus comprise an initial pulse with high voltage and low current which pre-ignites the discharge channel, and a part with lower voltage and high current which provides the electro-erosive effect.

3. electrical pulse generator according to one of claims 1 or 2, characterized in that it also comprises a multimeter provided with a preselector and connected to allow the measurement of the various electrical parameters at the output of the function generator, class C amplifier with adjustable gain and transformer with adjustable transformation ratio, this multimeter allowing adjustment and constant monitoring of the operating conditions of the electric pulse generator.