SU778987A1

SU778987A1 - Apparatus for protecting from short circuits at electroerosion treatment

Info

Publication number: SU778987A1
Application number: SU782689569A
Authority: SU
Inventors: Виктор Матвеевич Нуждов
Original assignee: Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола
Priority date: 1978-11-22
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1980-11-15

Description

Изобретение относитс к электрофизйвсКйМ л тодам обработки и, в частности, касаетс устройства дл защиты от межэлектродных коротких замыканий, которое может быть использовано в генераторах импульсов texHQJioniческогЬ тока, а также дл уйравлеш приводом поДачи электрода-инструмента электроэ юэийиного станка. Известны быстродействующие устройства дл защиты от межэлектродных коротких замьжаний , в которых задающий генератор св зан с денью управлени выходными ключами генератора импульсов технологического тока через логический элемент И. Эти устройства содержат релейный элемент дл контрол напр жени на межэлектродном зазоре, формирователь импульсов и логический элемент ИЛИ, вьисод которого присоединен ко входу логического элемента И 1 В этом устройстве входы элемента ИЛИ присоединены к выходам релейного элемента и фор мировател укороченных импульсов, а вход формировател подклкзчен к вьосоду задающего генератора. Недостатком этого устройстйа вл етс рост средаего тока короткого замыкани прн увеличении рабочей частоты генератора. Верхдий предел рабочих частот известного устройства равен 8-10 кГц.. Известно также устройство, содержащее формирова±ель расширенных имйупьсов, второй логический злемеш И и вспомогательный генератор коротких импульсов с управл ющим клкь :чом. . в режиме короткого замьпсани электрода частота и длительность импульсов генератора технологического мка задаютс вспомогательным генератором, что позвол ет ограничить средний ток короткого замыкани и тем самым расщирить диапазон рабочих частот устройства 2 Недостатками этого устройства вл ютс его пониженна помехоустойчивость и ограниченный диапазон, рабочих частот. Они взаимосв заны и обусловлены тем, что при электроэрозионной ёработке Между электродами могут образовывать с кратковременные электрические соединени через частицы диспергированного металла. Эти Соединени разрушаютс самими рабочими импульсами и, как правило, не нарушают электроэрозионного процесса, но дл их ликвидации требуетс некоторое врем , в течение которого импульс напр жени на мёжэлектродном зазоре имеет пониженную амплитуду - доли или единицы Вольт. Чтобы защитное устройство не реагировало iia такие самоликвидирующиес короткие замыкани , врем задержки его срабаты рани должно быть не меньше времени разрушени соединени . Экспериментальные исследовани показывают, что при обработке стали графитовыми электродами на частотах 3-8 кГц и более достаточна задержка величиной 5-10 мк в то врем , как при обработке медными элект родами она значительно больше. В противном случае происходит неоправдашю частое преры-. ва иё импульсов генератора, снижаетс средний рабочий ток и, соответственно, падает производательность станка. Однако врем задержки определ ет верхнюю границу диапазона рабочих частот известного устройства. Например, при задержке 5 мкс и скважности импульсов 2 рабоча частота устрой ства ограничена величиной 100 кГц, а при 25 м и скважности 4 частота не может быть больше 10 кГц. Это св зано с тем, что при длительности импульсов задающего генератора, меньшей времени задержки срабатьтани , на выходе фор мировател расширенных импульсов удерживаетс посто нный логический сигшл 1, и устрой ство не реагирует на короткие замыкани . -Цель.изобретени - повышение помехоустойчивости защитного устройства и расширение Д1Ш1азона его рабочих частот за счет устранени режима посто нства сигналов на входах второго логического элемента И при малых длительност х импульсов задающего генератора. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве, в котором задающий генератор через логический элемент И св зан с цепью управлени выходными ключами генератора технологического тока, содержащем релейный элемент , формирователь расширенных и уйульсов, вспомогательный генератор коротких импульсов второй логический элемент И и логический элемент ИЛИ, свободный вход второго элемента И присоединен к инверсному выходу задающего генератора, а формирователь расширенных импульсов включён между выходом элемента ИЛИ и свободным входом элемента И в цепи управлени выходными ключами генератора им пульсов. Присоединение свободного входа второго логаческого элемента И непосредственно к инверс ному выходу задающего генератора позвол ет осуществл ть обнаружение импульсов короткого замьи :ани во всем диапазоне частот злектроэрозионной обработки, поскольку в этой цепи до выхода элемента ИЛИ йе происходит измеение временных параметров, импульсов задающего генератора. Необходима задержка срабатьюани устройства осуществл етс формирователем расширенных импульсов, установленным после, элемента ИЛИ. Такое решение одновреМенно повышает устойчивость устройства к дей,ствию помех, возникающих в элементах и лини х св зи до входа формировател , так как последний отфильтровывает помехи. На фиг. 1 изображена схема генератора импульсов; на фиг. 2 - диаграммь напр жений при работе предлагаемого устройства: а - напр жение на пр мом выходе задающего генератора 1; б - напр жение на межэлектродном зазоре; в - напр жение на выходе логического элемента ИЛИ 9; г - напр жение на выходе формировател расширенных импульсов 10; д - напр жение на выходе вспомогательного генератора 11; е - ЭДС Ер выходных блоков 4. Пр мой выход .задающего генератора 1 подключен через логический элемент И 2 ко входу промежуточных усилителей 3, управл ющих работой выходных блоков 4 генератора импульсов , которые подключены к зазору между инстрзментом 5 и заготовкой 6. Релейный элемент 7, вход которого присоединен к зазору. контрол напр жени во врем разр да . Инверсный выход задающего генератора 1 присоединен ко входу второго логического элемента И 8, выход которого подключен ко входу логического элемента ИЛИ 9. Выход элемента ИЛИ присоединен ко входу второго элемента И 8 и ко входу формировател Ю расширенных илйульсов, выход которого присоединен ко входу элемента И 2 в пр мом канале генератора . Ко входам элемента ИЛИ 9 подключены также выходы релейного элемента 7 и вспомогательного генератора 11 коротких импульсов , работающего в автоколебательном режиме. Устройство работает следующим образом. В исходном состо нии на выходах элемента ИЛИ 9 и формировател 10 импульсов имеютс напр жени , соответствующие логической 1, поэтому при по влении импульса на пр мом выходе задающего генератора 1 открываютс транзисторы выходных блоков 4 и напр жение от источника питани подаетс на межэлектродный зазор. Одновременно на инверсном выходе задающего генератора 1 и, соответственно, на выходе элемента И 8 по вл етс логический О. При отсутствии короткого замьпсани напр жени на межэлектродном зазоре достигает значени UjjiipH котором срабатывает релейный элемент 7. За счет этого на выходе элемента ИЛИ 9 остаетс логическа 1, что обеспетавает дальнейшее прохождение сигнала черезThe invention relates to electrophysical processing methods and, in particular, relates to a device for protection against interelectrode short circuits, which can be used in texHQJionic current pulse generators, as well as for the transmission of an electrode-tool of an electric machine. High-speed devices for protection against interelectrode short closures are known, in which the master oscillator is connected with the control day of the output keys of the technological current pulse generator through the logic element I. These devices contain a relay element for controlling the voltage at the interelectrode gap, the pulse driver and the logic element OR, whose input is connected to the input of the logical element AND 1 In this device, the inputs of the element OR are connected to the outputs of the relay element and the formatter pulses, and the input of the driver is connected to the output of the master oscillator. The disadvantage of this device is the increase in the medium short circuit current by increasing the operating frequency of the generator. The upper limit of the operating frequency of the known device is 8-10 kHz. It is also known a device containing a form of ± spruce extended imyupysov, the second logical zlemesh And and an auxiliary generator of short pulses with control klk: chom. . in the short-term electrode, the frequency and duration of the pulses of the technological generator are set by an auxiliary generator, which allows limiting the average short-circuit current and thereby expanding the operating frequency range of the device 2. The disadvantages of this device are its reduced noise immunity and limited operating frequency range. They are interconnected and due to the fact that during electroerosive processing between electrodes they can form short-term electrical connections through particles of dispersed metal. These compounds are destroyed by the working pulses themselves and, as a rule, do not disturb the electroerosive process, but their elimination requires some time during which the voltage pulse on the electrode gap has a reduced amplitude — fractions or units of volts. In order for the protective device to not react to such self-closing short circuits, the delay time of its sravaty wounds should be no less than the time of destruction of the connection. Experimental studies show that when machining steel with graphite electrodes at frequencies of 3–8 kHz or more, there is a sufficient delay of 5–10 μm, while in processing with copper electrodes it is much larger. Otherwise, unjustifiable frequent interruptions occur. Your generator pulses decrease the average operating current and, consequently, the productivity of the machine decreases. However, the delay time determines the upper limit of the operating frequency range of the known device. For example, with a delay of 5 μs and a pulse duty cycle of 2, the operating frequency of the device is limited to 100 kHz, and at 25 m and a duty cycle of 4, the frequency cannot be more than 10 kHz. This is due to the fact that when the pulse duration of the master oscillator is shorter than the delay time of operation, a constant logic signal 1 is kept at the output of the spread pulse generator and the device does not respond to short circuits. - The purpose of the invention is to increase the noise immunity of the protective device and expand the D1Sh1zone of its operating frequencies by eliminating the constant mode of the signals at the inputs of the second logic element AND at small pulse durations of the master oscillator. The goal is achieved by the fact that in the device, in which the master oscillator through the logic element I is connected with the control circuit of the output keys of the technological current generator, which contains the relay element, the driver of the augmented and uyuls, the auxiliary short pulse generator, the second logic element AND and the logic element OR, the free input of the second element AND is connected to the inverse output of the master oscillator, and the driver of the expanded pulses is connected between the output of the OR element and the free input of The elements And in the control circuit of the output keys of the pulse generator. Attaching the free input of the second logic element AND directly to the inverse output of the master oscillator allows for the detection of short sweep pulses: in the entire frequency range of electro-erosion processing, because in this circuit, before the output of the OR cell, the temporal pulses of the master oscillator change. The necessary delay in the operation of the device is carried out by the extended pulse shaper, installed after the OR element. Such a solution simultaneously increases the resistance of the device to the effect of interference occurring in the elements and lines of communication before the input of the driver, since the latter filters out the noise. FIG. 1 shows a pulse generator circuit; in fig. 2 - voltage diagram for the operation of the proposed device: a - voltage at the direct output of the master oscillator 1; b - voltage across the interelectrode gap; c - voltage at the output of the logical element OR 9; d is the voltage at the output of the extended pulse generator 10; e is the output voltage of the auxiliary generator 11; е - EMF Ер output blocks 4. Forward output of the target generator 1 is connected via logic element AND 2 to the input of intermediate amplifiers 3 that control the operation of output blocks 4 of the pulse generator, which are connected to the gap between tool 5 and the workpiece 6. Relay element 7 whose input is attached to the gap. voltage control during discharge. The inverse output of the master oscillator 1 is connected to the input of the second logic element AND 8, the output of which is connected to the input of the logic element OR 9. The output of the element OR is connected to the input of the second element AND 8 and to the input of the driver Yu and extended ilyyulsov, the output of which is connected to the input of the element And 2 in the forward channel of the generator. The inputs of the element OR 9 are also connected to the outputs of the relay element 7 and the auxiliary generator 11 short pulses operating in self-oscillating mode. The device works as follows. In the initial state, the outputs of the element OR 9 and the pulse shaper 10 have voltages corresponding to logic 1, therefore, when a pulse appears at the forward output of the master oscillator 1, the transistors of the output blocks 4 are opened and the voltage from the power source is applied to the interelectrode gap. At the same time, the logical output O appears at the inverse output of the master oscillator 1 and, accordingly, at the output of the element And 8. In the absence of a short loosening, the voltage at the interelectrode gap reaches the value UjjiipH which the relay element 7 is triggered. Due to this, the output of the element OR 9 remains logical 1, which ensures the further passage of the signal through

элемент И 2 от задающего генератора 1 к межуточным усилител м 3.element 2 from the master oscillator 1 to the intermediate amplifier 3.

После окончани импульса релейный элемент 7 отключаетс , но на инверсном выходе задающего генератора 1 по вл етс логическа 1, котора поступает на вход элемента ИЛИ 9 и поддерживает посто нство сигнала 1 на выходе формировател 10 расширенных импульсов.After the end of the pulse, the relay element 7 is turned off, but at the inverse output of the master oscillator 1 a logical 1 appears, which enters the input of the OR element 9 and maintains the signal 1 constant at the output of the extended pulse generator 10.

При случайном коротком замьпсании через частицу или от действи электрических помех на выходе элемента ИЛИ 9 возникает состо ние логического О, однако этот сигнал не передаетс на выход формировател 10 расширенны импульсов, если врем его действи меньше времени задержки t, создаваемой формирователем .In the case of an accidental short jamming through a particle or from the effect of electrical noise, a logical O state occurs at the output of the element OR 9, however this signal is not transmitted to the output of the driver 10 of the extended pulses if its duration is shorter than the delay time t generated by the driver.

Если с приходом нового импульса релейш 1Й элемент 7 не срабатьтает по истечении времени ta или за врем ts при разр де напр жение на зазоре ниже значени Da, при котором отключаетс релейный элемент, то выходной импульс прерываетс , а по вившийс логический О на вькоде элемента ИЛИ 9 запоминаетс за счет подачи этого сигнала на один из входов элемента И 8. При этом импульсы с пр мого выхода задающего генератора 1 не поступав ют на промежуточные усилители 3 и выходные блоки 4,If, with the arrival of a new pulse, the 1 st relay element 7 does not operate after the time ta or during the ts time when the discharge voltage at the gap is lower than the value of Da, at which the relay element turns off, the output pulse is interrupted and the logic of the element OR turns off. 9 is memorized by supplying this signal to one of the inputs of element 8. At the same time, the pulses from the direct output of the master oscillator 1 do not reach the intermediate amplifiers 3 and the output blocks 4,

С выхода вспьмогательного генератора П на один из входов логического элемента ИЛИ 9 поступают короткие импульсы, например, с частотой 0,3-0,5 кГц, которые в нормальном режиме не вли ют на работу устройства, а п{« коротком замыкании дают кратковременное разрешение на включение транзисторов выходных блоков. Длительность выходных импульсов в режиме короткого замьпсани равна времени задержки ts, если импульс вспомогательного генератора И возникает в паузе между импульсёми задающего генератора 1, и сумме времени ta и длительности импульсов генератора 11 в противоположном случае . (фиг.2 е), Как jonbKo на межэлектродном зазоре возникает импульс холостого хода илн нормальный разр д схема возвращаетс в исходное coctb ние , а выходные импульсы ЭДС подаютс с нормальной длительностью и частотой,From the output of the auxiliary generator P, one of the inputs of the logic element OR 9 receives short pulses, for example, with a frequency of 0.3-0.5 kHz, which in normal mode do not affect the operation of the device, and short intermittent give short-term resolution to turn on the output transistors. The duration of the output pulses in the short-clamp mode is equal to the delay time ts, if the impulse of the auxiliary generator I occurs in the pause between the pulses of the master oscillator 1 and the sum of the time ta and the duration of the pulses of the generator 11 in the opposite case. (Fig. 2e) As a jonbKo, an idle pulse or normal discharge occurs on the interelectrode gap. The normal discharge circuit returns to the initial coctb, and the EMF output pulses are given with a normal duration and frequency,

В св зи с тем, что свободный вход второго логического элемента И в предлагаемом устройстве присоединен непосредственно к ййверснб у выходу задающего генератора, а формирователь расширенных импульсов установлен после логического элемента ИЛИ, врем задержки срабатывани , определ емое формирователем,не вл дет на диапазон рабочий: частот устройства. Due to the fact that the free input of the second logic element AND in the proposed device is connected directly to the iversnb at the output of the master oscillator, and the extended pulse driver is installed after the logical element OR, the response delay time determined by the driver does not affect the operating range: device frequencies.

ме того, задержка исчезновени логического ригнала 1 на свободном входе элемента И в цепи управлени вьссодныкш ключами имеет место в течение периода импульсов задающего генератора, что повьщ1ает помехоустойчивость устройства. Таким образом, предлагаемое устройство, имеющее высокое быстродействие и независимость среднего токз; корожого замыкани от рабочей частоты, может, быть применено во всем диапазоне частот электроэрозионной обработки.Moreover, the delay of the disappearance of the logical signal 1 at the free input of the element AND in the control circuit of the all-key switches takes place during the period of the pulses of the master oscillator, which increases the noise immunity of the device. Thus, the proposed device has a high speed and independence of the average current; The closure of the working frequency can be applied over the entire frequency range of EDM.

При нормальных услови х обработки сигнал на выходе формировател расширенных импулйсов посто нен и соответствует логической 1 (фиг. 2 г). Поэтому он, будучи проинвертированным , может быть использован в качестве команды дл привода на разведение электродов при коротком замьжании, что позвол ет повысить быстродействие регул тора межэлектродного зазора.Under normal processing conditions, the signal at the output of the extended pulse shaper is constant and corresponds to logical 1 (Fig. 2 g). Therefore, when inverted, it can be used as a command to drive the dilution of the electrodes during a short clamping period, which improves the speed of the interelectrode gap regulator.

Claims

1. USSR author's certificate number 622613, cl. B 23 P 1/02.

2. USSR author's certificate

N 2541322 / 25-08, class B 23 P 1/14, 1977.