DE2515799A1

DE2515799A1 - Stromimpulsgenerator zur elektroerosionsmetallbearbeitung

Info

Publication number: DE2515799A1
Application number: DE19752515799
Authority: DE
Inventors: Sergei Nikolaewitsch Bashenow; Efim Morduchowitsch Belyawsky
Original assignee: Kh Politekhn I Im W I
Current assignee: Kh Politekhn I Im W I
Priority date: 1975-03-28
Filing date: 1975-04-11
Publication date: 1976-10-21
Also published as: FR2309304B1; US4017705A; AT329704B; GB1496226A; ATA241075A; CH587706A5; FR2309304A1

Description

Frank Arnold Nix

Patentanwalt

Frankfurt am Main 70
Gartenstraße 123

STROMIMPULSGENiäRAIüB ZUR ELEKIROEROSIOüSMETALLBE JLRBEITUiJ&

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Elektroerosionsmetall be arbeitung, insbesondere einen Stromimpulsgenerator für die Elektroerosionsmetall bearbeitung, der als Speisequelle beim Druckräumen von feinen Löchern und zum Ausschneiden von Konturen mittels eines dünnen Drahtes Verwendung finden kann. = ■

Es sind Stromimpulsgeneratoren fur die Elektroerosionsmetall be arbeitung bekannt, deren Schaltungen auf der Basis von JPolgeinvertoren ausgeführt sind.

Der bekannte Stromimpulsgenerator für die Elektroerosionsmetallbe arbeitung ist auf der Basis eines Folgeinvertors mit mindestens einer Speisequelle ausgeföhrt, der durch eine Steuerschaltung gesteuerte Ventile, zwei

Drosseln, deren erste und die zweite Enden aufweisende Wicklungen durch die ersten Enden in Reihe geschaltet sind,

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und einen an den veroindungspunkt der ersten Enden der Drosselwicklungen angeschalteten Speicherkondensator enthalt, der mit jeder der Drosselwicklungen und mit dem jeweiligen gesteuerten Ventil Umladestromkreise für den Speicherkondensator bildet, wobei der Ausgang des Folgeinvertors mit dem Eingang eines Gleichrichters verbunden ist, der drei Sin- und zwei Ausführungen aufweist, an die eine Belastung angeschlossen ist, wahrend alle Einfführungen jeweils an das zweite Wicklungsende der ersten Drossel, an den Verbindungspunkt der ersten Enden der Drosselwicklungen und an das zweite Wicklungsende der zweiten Drossel angeschaltet sind.

Als gesteuerte Ventile können bei diesem bekannten Generator sowohl Thyristoren als auch Thyratrone (s. beispielsweise Bedford und Hoft „Theorie der autonomen Invertoren, Verlag „Energie" 1969» S.11-16-90-114) verwendet werden.

Nachteilig ist beim bekannten Stromimpulsgenerator fttr die Slektroerosionsmetall be arbeitung die Tatsache, daß derartiger Generator es nicht gestattet, Impulse zu formen, deren Dauer im Bereich von 0,2 bis 2 ua liegt und die Folgefrequenz gleich 100 kHz und größer ist, weil in derartiger Schaltung die Dauer und die Folgefrequenz entweder durch die Wiederherstellungszeit für die SperrfShigkeit des Thyristors (bei Verwendung von Thyristoren) oder durch die Deionisationszeit des Thyratrons (bei Verwendung von Thyratronen) begrenzt sind.

Sin weiterer Nachteil des bekannten Stromimpulsgenerators flir die Slektroerosionsbearbeitung ist der Umstand, daß der Generator es nicht gestattet, Impulspakete zu formen, die für solche Arten der Elektroerosionsbearbeitung wie Druckräumen von feinen Löchern und Ausschneiden von Kon-

türen durch einfFeinoi-aht erforderlich sind. Um einen derartigen bekannten Generator zur Formierung von Impulspaketen auszunutzen} ist es notwendig, in die Schaltung des bekannten Generators mehrere in Reihe liegende, abwechselnd arbeitende und eine komplizierte, derart wechselweise Arbeit ermöglichende Steuerung aufweisende Invertoren einzuführen.

Zweck der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu überwinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Stromimpulsgenerator fur die Elektroerosionsmetallverarbeitung zu schaffen, dessen schaltungstechnische Lösung es gestattet, Pakete von Leistungs- und Kurzzeitimpulsen mit einer hohen Folgefrequenz zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Stromimpulsgenerator fur die Elektroerosionsmetallverarbeitung, der auf der Basis eines Folgeinvertors mit mindestens einer Speisequelle ausgeführt ist, der durch eine Steuerschaltung regelbare, gesteuerte Ventile, zwei Drosseln, deren erste und die zweite Enden aufweisende Wicklungen durch die ersten Enden in Heihe geschaltet sind, und einen an den Verbindungspunkt der ersten Enden der Drosselwicklungen angeschalteten Speicherkondensator enthält, der mit jeder der Wicklungen und mit dem jeweiligen gesteuerten Ventil Umladestromkreise des Speicherkondensators bildet, wobei der Ausgang des Folgeinvertors mit dem Eingang eines Gleichrichters elektrisch gekoppelt ist, der drei Ein- und zwei Ausfuhrungen aufweist, wobei die erste Einführung an den Verbindungspunkt der ersten Enden der Drosselwicklungen und an die Ausfuhrungen eine Belastung angeschlossen ist, gemäß der Erfindung zwei Kondensatoren aufweist, deren jeder an

das zweite Ende der entsprechenden Drosselwicklung angeschaltet ist und die elektrische Verbindung des Ausganges des Folgeinvertors mit dem lingan^ des Gleichrichters herstellt, wobei er

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mit jeder entsprechenden Drosselwicklung einen eigenen Formierkreis für Ausgangsstromimpulse des Generators bildet.

Die Erfindung soll an Hand einer Beschreibung von konkreten Ausf-ührungsbeispielen sowie beiliegender Zeichnungen näher erläutert werden. 5s zeigt:

fig. 1 die Prinzipschaltung des erfindungsgemSßen Stromimpulsgenerators für Blektroerosionsmetallbe arbeitung}

Fig. 2 die Prinzipschaltung einer anderen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Stromimpulsgenerators for Blektroerosionsmetallbe arbeitungf

Fig. 3a, b, c, d, e Strom- und Spannungsverläufe in verschiedenen Punkten eines erfindungsgemäßen Stromimpulsgenerators ftir Blektroerosionsmetallbe arbeitung.

Der Stromimpulsgenerator ftir die Elektroerosionsmetallbearbeitung weist einen Folgeinvertor 1 (Fig.1) auf, der eine Speisequelle enthalt, als welche eine Gleichspannungsquelle 2 auftritt. Der Folgeinvertor 1 ist nach einer bekannten Brttckenschaltung mit gesteuerten Ventilen - Thyristoren 3>4,5 und 6, Drosseln 7 und 8 und einem Speicherkondensator 9 ausgeführt. Die Wicklungen 10 und 11 der Drosseln 7 und 8 sind in Reihe geschaltet und weisen einen Verbindungspunkt A der ersten Enden der Wicklungen 10 und 11 auf, an den der Speicherkondensator 9 angeschlossen ist. Das zweite Ende der Wicklung 10 ist an einen Kondensator 12 und das zweite Bnde der Wicklung 11 an einen Kondensator 13 gekoppelt. Thyristor 3, Drossel 7, Thyristor 5 und Gleichspannungsquelle 2 bilden den ersten Umladestromkreis des Speicherkondensators 9.

Der Gleichrichter 14 ist in bekannter Schaltung mit Dioden 15f16,17,18,19 und 20 ausgeführt und weist drei Einführungen und zwei Ausführungen auf. Die erste Einführung ist an den

G ü 9 B A V Ü 5 8 7

eine elektrische Verbindung des Ausganges des Folgeinvertors 1 mit dem Eingang des Gleichrichters 14 herstellenden Kondensator 12, die zweite Einführung an den Verbindungspunkt A der ersten Enden der Wicklungen 10 und 11 der Drosseln 7 und 8 und die dritte Einführung an den eine elektrische Verbindung des Ausganges des Folgeinvertors 1 mit dem Eingang des Gleichrichters 14 herstellenden Kondensator 13 angeschlossen.

An die Ausführungen des Gleichrichters 14 ist eine Belastung angeschlossen, als welche die Srosionsstrecke 21 (nicht gezeigt) einer Elektroerosionsmaschine auftritt.

An die Steuerelektroden aller Thyristoren 3,4,5 und 6 sind die Ausgänge einer Steuerschaltung 22 angeschlossen, die einen bekannten Multivibrator darstellt, an dessen zwei jeweils an einen Thyristor angeschlossenen Ausgängen zwei Folgen von gegeneinander um eine halbe Periode verschobenen Steuerimpulsen formiert werden.

An Stelle der Thyristoren können als steuerbare Ventile Thyratrone eingesetzt werden, wobei die Schaltung analog der oben beschriebenen bleibt.

In der in Fig. 2 dargestellten Schaltung eines Stromimpulsgenerators f&r die Slektroerosionsmetallverarbeitung ist zum Unterschied von der in Fig.2 wiedergegebenen Schaltung eine andere Modifikation eines Folgeinvertors 23 dargestellt. Der Invertor 23 (Fig.2) weist zwei hintereinandergeschaltete Gleichspannungsquellen 24 und 25, zwei durch Thyristoren 26 und 27 dargestellte steuerbare Ventile, zwei Drosseln 28 und 29 und einen Speicherkondensator 30 auf.

Die Wicklungen 31 und 32 der Drosseln 28 und 29 liegen gleichfalls in Heihe, die Speisequelle 24, der Thyristor 26 und die Drossel 31 bilden den ersten Umladestromkreis dieses Konden-

sators 30» während den zweiten Uraladestromkreis dieses Kondensators 30 die Speisequelle 25, Drossel 32 und der Thyristor 27 bilden.

Fig.3 zeigt die zeitliche Strom- und Spannungsabhängigkeit in verschiedenen Punkten eines Stromimpulsgenerators fur die Blektroerosionsmetallverarbeitung.

Die grafische Darstellung (Mg. 3a) zeigt die von der Steuerschaltung 22 (Fig.1) den Thyristoren ζugeföhrtea Steuerimpulse.

Die grafische Darstellung (Mg. 3b) zeigt die Abhängigkeit der Spannung U am Speicherkondensator 9 (Fig.1) von der Zeit t.

Die grafische Darstellung (Fig. 3c) zeigt die Abhängigkeit der Spannung U an der Wicklung 1O (Fig.1) der Drossel 7 von der Zeit t.

Die grafische Darstellung (Fig.3d) zeigt in der Zeit t durch den Kondensator 12 (Fig.t) fließende Stromimpulse,I

Die grafische Darstellung (Fig.3e) gibt Impulspakete des in der Zeit t durch die Belastung - Erosionsstrecke 21 fließenden Ausgangsstromes J wieder.

Der Stromimpulsgenerator für Slektroerosionsmetallbearbeitung arbeitet gemäß der Erfindung folgendermaßen.

Der an die Srosionsstrecke 21 (Fig.i) der Slektroerosionsmaschine angeschlossene Generator wird angelassen, indem die G-leichspannungsquelle 2 und die Steuerschaltung 22 eingeschaltet werden.

Der erste zum Zeitpunkt t₁ (Fig.3a) von der Steuerschaltung 22 erscheinende Steuerimpuls öffnet die Thyristoren 3 (Fig.1) und 5 des ersten umladeStromkreises des Speicherkondensators 9.

Infolgedessen entsteht ein Impuls des von der Gleichspannungsquelle 2 im ersten Stromkreis fließenden Stromes, wobei der Speicherkondensator 9 (Fig.3b) umgeladen wird.

Zur gleichen Zeit t. wird die (je samt spannung des geladenen Speicherkondensatore 9 (Fig.1) und der Gleichspannungsquelle 2 an die Wicklung 10 der Drossel 7 angelegt, wobei die letztere (Fig.3) gesättigt wird, und nach der Sättigung der Drossel 7 (Fig.1) fällt die Spannung an der Wicklung 10 (Fig.1) zum Zeitpunkt t_g (Fig.3c) auf den Wert Null ab.

Zur Zeit t~ (Fig.3b) der Beendigung des UmIadevorganges des Speicherkondensators 9 (Fig.1) kehrt der Kern der Drossel 7 in den magnetischen Ausgangszustand zurück, und an deren Wicklung 10 entsteht erneut ein Spannungsimpuls (Fig.3c), der bis zum Zeitmoment t. dauert, der als Moment einer endgültigen Umladung des Speicherkondensators 9 (Fig.1) auftritt.

Zu den einer SpannungsSnderung an der Wicklung 10 der Drossel 7 (Fig.1) entsprechenden Zeitpunkten t_1ft₂,t, und t. (Fig.3) gehen durch den Kondensator 12 unter der Wirkung der Spannungsilnderung an der Wicklung 10 der Drossel 7 entstehende Kurzzeitimpulse (Fig.3d) des Umladestromes dieses Kondensators 12 (Fig.1) durch.

Die Folgefrequenz dieser Stromimpulse und deren Dauer hängen ausschließlich von den Parametern der Drossel 10, des Speicherkondensators 9 und des Kondensators 12 und keinesfalls von den Parametern der Thyristoren 3 und 5 ab.

Diese durch den Gleichrichter 14 (Fig.3e) bearbeiteten Impulse gelangen an die Srosionsstrecke 21 (Fig.1).

Die Steilheit der Vorderflanke der Stromimpulse wird durch die Parameter der Drossel 7 und die Widerstände des Gleichrichters 14 und der Erosionsstrecke 21 bestimmt.

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Durch die Erosionsstrecke 21 geht ein Impulspaket des Ausgangsstromes des Generators, wobei die Impulszahl des Pakets der Zahl der Spanriungsänderungen an der Wicklung 10 der Drossel 7 entspricht und beim Vorhandensein von idealen (keinen Rückstrom aufweisenden) Thyristoren gleich vier ist.

Beim Hiickstrom der Thyristoren kann die Impulszahl des Pakets größer sein.

Nach Beendigung des tlmladeVorganges des Kondensators 9 sperren die Thyristoren 3 imd 5 unter der Wirkung einer am umgeladenen Speicherkondensator 9 auftretenden Sperrspannung.

Diese Spannung wird im Verlaufe der Zeit nicht unterhalb von der zur Wiederherstellung der Sperrfähigkeit der Thyristoren 3 und 5 des ersten Stromkreises erforderlichen Zeit unterhalten. Diese Zeit bestimmt die minimale Pause zwischen den Impulspaketen, und nach Ablauf dieser Zeit erarbeitet die Steuerschaltung 22 einen zweiten, die Thyristoren 4 und 6 (Fig.1) des zweiten Stromkreises öffnenden Impuls (Fig.3a). Der Vorgang wiederholt 4-ch analog dem Vorgang ab Zeitpunkt t. (Fig.3)·

Der in Fig.2 gezeigte Stromimpulsgenerator für die Slektroerosionsmetall be arbeitung arbeitet in Analogie zum oben beschriebenen, wobei die Steuerschaltung 22 Thyristoren 26 und 27 wechselweise öffnet.

Der vorliegende Stromimpulsgenerator for die Blektroerosionsmetair bearbeitung ist zur Ausnutzung als Speisequelle einer Blektroerosionsmaschine vorgesehen, wobei er eine hochproduktive Schlichtarbeit der letzteren beim Druckräumen von feinen Löchern und Ausschneiden von Konturen nit einem Feindraht in beliebigen Medi en, darunter in ...... . . . Wasser und in Lösungen schwacher Elektrolyte, gewährleistet, üin Vorteil dieses Generators ist seine Fähigkeit, Pa-

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kete von Leistungs- und Kurzzeitimpulsen zu formieren, deren Dauer in den Grenzen von 0,5 bis 5 ^s liegt, die Steilheit der Vorderflanke 200 A/,ks ¹^i die Frequenz in den Paketen 500 kHz beträgt, wobei die Folgefrequenz der Impulspakete gleich 20 kHz ist.

Die Impulszahl der Pakete ist gleich vier, und ihre i_mpulsamplitude beträgt 70 A.

Im Generator ist die Möglichkeit der Arbeit mit einer sich in weiten Grenzen ändernden variablen Belastung vorgesehen.

Der erfindungsgemäße Stromimpulsgenerator für die Elektroerosionsmetallbe arbeitung kann auf dem Gebiet der Elektrothermie Anwendung finden.

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Claims

PATENTANSPRUCH

Stromimpulsgenerator für die Elektroerosionsmetallbe arbeitung, der auf der Basis eines Folgeinvertors mit mindestens einer Speisequelle ausgeführt ist, der durch eine Steuerschaltung . gesteuerte Ventile, zwei Drosseln, deren Wicklungen in Heihe geschaltet sind, und einen an den Verbindungspunkt der Drosselwicklungen angeschalteten Speicherkondensator enthält, der mit jeder der Wicklungen und mit dem jeweiligen gesteuerten Ventil Umladestromkreise des Speicherkondensators bildet, während der Ausgang des Folgeinvertors mit dem Eingang eines G-leichrichters elektrisch gekoppelt ist, der drei Ein- und zwei Ausführungen aufweist, wobei die erste Einführung an den Verbindungspunkt der ersten Enden der Drosselwicklungen und an die Ausführungen die Belastung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Kondensatoren (12 und 13) aufweist, deren jeder an das andere freie Ende der Wicklung (10 und 11) der entsprechenden Drossel (7 und 8) angeschaltet ist und die elektrische Verbindung des Ausganges des Folgeinvertors (1) mit dem Eingang des Gleichrichters (H) herstellt, wobei er mit der entsprechenden Wicklung (10 und 11) der Drossel (7 and 8) einen eigenen Formierkreis für Ausgangsstromimpulse des Generators bildet«

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