CC BY
23
COST-EFFECTIVE APPROACH TO A UTOMATION OF VERIFICATION MEASURING INSTRUMENTS
I.A. Khodzhaev, A.M. Solovyov, A.G. Dubrovin
Automation of the comparison of the digital pulse shape obtained during measurements and the mask installed according to G.703 is proposed to be implemented using a digital oscilloscope that stores measurement data on a USB drive.
Key words: verification of measuring instruments, parameters of digital signals, rectangular pulse mask in accordance with recommendation G. 703, USB drive, LabVIEW graphical programming environment.
Khodzhaev Ilmir Abdullayevich, candidate of technical sciences, docent, hia205916@gmail.com, Russia, Orel, Academy FSO of the Russian Federation
Solovyov Alexander Mikhailovich, candidate of technical sciences, solowjevam@mail.ru, Russia, Orel, Academy FSO of the Russian Federation,
Dubrovin Alexander Georgievich, candidate of technical sciences, hia205916@gmail.com, Russia, Orel, Academy FSO of the Russian Federation
УДК 621.9.048
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-9-43-46
РАЗРАБОТКА ГЕНЕРАТОРА ИМПУЛЬСОВ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО СТАНКА С СИСТЕМОЙ РЕГУЛИРОВКИ ТОКА
Н.О. Кирянов
В данной статье предложен генератор импульсов с встроенной системой регулировки тока для электроэрозионного станка. В основе метода контроля заложено управление током в разрядном контуре посредством программного ПИД-регулятора.
Ключевые слова: электроэрозионная обработка, генератор импульсов, управление током.
В настоящее время метод электроэрозионной обработки (ЭЭО) для производства токопрово-дящих деталей различной формы и сложности продолжает оставаться востребованным [1].
Цель работы - создание генератора импульсов для электроэрозионного станка с системой контроля и регулировки тока.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
1) проектирование силовой части электроэрозионного станка;
2) разработка алгоритма функционирования модуля формирования импульсов в электроэрозионном станке;
3) разработка алгоритма работы микропроцессорного блока управления для системы контроля и регулировки тока.
Практическая ценность заключается в повышении электробезопасности и энергоэффективности системы. Данная система направлена на:
1) использование современной элементной базы с целью упрощения и удешевления;
2) улучшение рабочих характеристик электроэрозионного станка за счет контроля процесса разряда в межэлектродном промежутке.
Принципы работы электроэрозионных станков. Станки для электроэрозионной обработки независимо от конструкции работают на эффекте - расплавления и испарения микропорций материала в основном под тепловым воздействием импульсов электрической энергии. Эта энергия выделяется в канале разряда между поверхностью обрабатываемой детали и электродом-инструментом, погруженным в жидкую диэлектрическую среду. Следующие друг за другом импульсные разряды производят выплавление и испарение микропорций материала. Продукты обработки - частицы расплавленного материала выбрасываются из зоны обработки развивающимся в канале давлением.
Генератор импульсов с возможностью реализации управления током. На основании структурной схемы (рис. 2), предложенной в работе, можно спроектировать генератор импульсов в который будет включена предложенная система контроля и регулировки тока. Данный генератор должен позволять работать на одном станке в разных режимах обработки заготовки, а также точно следовать заданным параметрам импульсов [2].
Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. Вып. 9
■ « ■ ■
©
Ф
гпп
е 1
©
Ш
©
IV
©
©
V VI
Рис. 1. Механизм пробоя жидкого диэлектрика: I стадия - ионизация межэлектродного промежутка (МЭП); II стадия - перекрытие промежутка первичным каналом разряда; III стадия - преобразование первичного канала в лидерный, зарождение искрового разряда, начало разогрева электродов; IV- увеличение диаметра канала разряда, образование газового пузыря, закипание и испарение расплавленного материала электродов; V стадия - исчезновение канала разряда, распад газового пузыря, вымывание расплавленного материала электродов потоком рабочей жидкости; VI стадия - восстановление МЭП.
[аящхнм/пе/ъ Шк&се к&тугцуюшее (^чаялтйя устйлй) Оотхтско
устшШ
]_с
устроистйо (ыфокатхшс)
V
ЮП
Рис. 2. Структурная схема генераторов импульсов с добавленной системой контроля
и регулировки тока
Работа модуля формулирования импульсов с добавленной системой контроля и регулировки тока. Подробная структурная схема генератора формирования импульсов для создания разряда в межэлектродном промежутке представлена на рис. 3 и рис. 4:
14» О
Ю2
■> +Цюб
Контроль Ц |
Уп- О- -4-1-1 -1-1-4-1-*—^-0ра5
!бх-
$5-^85-
Рис. 3. Структурная схема модуля формирования импульсов: СУ — система управления;
С1 — конденсатор; Я1 - резистор; Б1, Б2 - электронные ключи; ДТ - датчик контроля тока;
Я2-Я3 - делитель; К01-К02 - защитные диоды; Ь1 - дроссель; Кп- - входное напряжение;
+ираб, -ираб - выходное напряжение в МЭП
Модуль формирования импульсов представляет собой обратноходовой преобразователь, который обеспечивает гальваническую развязку и работает следующим образом: энергия от источника питания подается на первую катушку дросселя L1 и происходит накопление энергии в ней. При открытии ключа S1 происходит передача запасенной энергии на вторую катушку дросселя L1, и она идет в МЭП. Происходит повышение напряженности поля в МЭП и в последствии пробой промежутка [3, 4].
В момент, когда величина тока в цепи обработки начинает превышать определенный заданный порог, включается система регулировки тока и посредством управления ключом S2 микроконтроллером происходит его удержание на заданном уровне. Микроконтроллер выдает управляющий сигнал на ключ с ШИМ-модуляцией, изменение скважности которого происходит посредством алгоритма программного ПИД-регулятора предложенного в работе [2].
В работе предложен генератор импульсов для электроэрозионного станка с системой поддержания значения тока в процессе обработки посредством микроконтроллера с реализованным программно ПИД-регулятором.
Рис. 4. Структурная схема системы управления (СУ)
Предложенный генератор формирования импульсов обеспечивает высокую электробезопасность из-за наличия гальванически развязанных силовых частей накопления и отдачи энергии. Система контроля и регулировки тока базируется на микроконтроллере, что в отличии от традиционных систем позволяет снизить затраты на элементную базу и время проектирования.
На основе предложенного генератора формирования импульсов и системы контроля и регулировки тока можно спроектировать электроэрозионный станок с возможностью обработки заготовок токами различной силы и возможностью регулировки и поддержания заданного порога силы тока.
Список литературы
1. Gupta K., Jain N.K., Laubscher R.F. Hybrid Machining Processes Perspectives on Machining and Finishing, Springer, 2016. 68 p.
2. Кирянов Н.О., Злобарь А.А., Николаев А.Б. Улучшение рабочих характеристик электроэрозионной обработки посредством регулировки тока // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 9. С. 535-537.
3. Белоус А.И., Солодуха В.А., Ефименко С.А., Пилипенко В.А. Основы силовой электроники. М.: Техносфера, 2019. 425 с.
4. Сукер К. Силовая электроника. Руководство разработчика. М.: ДМК Пресс, 2019. 254 с.
Кирянов Николай Олегович, магистр, старший оператор, era_1@mil.ru, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»
DEVELOPMENT OF THE PULSE GENERATOR OF THE EDM MACHINE WITH A CURRENT
REGULATION SYSTEM
N.O. Kiryanov
This article proposes a pulse generator with a built-in current control system for an EDM machine. The control method is based on the control of the current in the discharge circuit by means of a software PID controller.
Key words: electrical discharge machining, pulse generator, current control.
Kiryanov Nikolay Olegovich, magister, senior operator, era_1@mil.ru, Russia, Anapa, FGA U «MIT
«ERA»
