專利名稱:電火花腐蝕裝置上產生腐蝕脈沖的電路安排的制作方法
根據申請的第一項專利的序言，本發明是關于在一個電火花腐蝕裝置上產生腐蝕脈沖用的電路布置。
在電火花腐蝕加工中，工作間隙內火花放電的有效性，也就是火花發生器的設計，對于電火花腐蝕過程的經濟作起決定性的作用。所以，過去使用的火花脈沖發生器都設有一個限流電路當放電間隙發火時，在鎮流電阻的幫助下防止電源產生過載電流。鎮流電阻也是為了保護半導體開關。但是鎮流電阻不利于發生器所需要的功率的增長，這是已被公認的。
所以，DE-OS2，908，696提出了一種沒有鎮流電阻的電火花腐蝕發生器，它把發生器線路的高頻半波正電流以一定的間隔時間供給火花間隙。但這種方法引起了討厭的帶短暫電源斷電的高度波動的放電脈沖。這種斷電的時間之短也許足以使所有脈沖在同一放電通道中發生放電。這種狀態使裝置實現靈活控制從而容許不同的加工參數在最大范圍內變化的可能性更為困難了。
本發明所要解決的問題是改善關于上述電路布置的控制范圍。從發明的內容來看，這個問題是被申請的第1項專利中所描述的特點所解決了。
這就有可能實現高度靈活的控制，即在大范圍內預選加工參數的功能，從而為提高發生器的效率起決定性的作用。此外，制造這種電路需要的費用也不算大。電流的振幅和時間節拍可以自由地控制而不受供電網的電流波動所影響。依靠一種在放電電流上可以自由調定的殘余波動的幫助，被加工表面的粗糙度可以按有利的方式改變。最后，按本發明的電路布置可使供電網與火花間隙之間成為絕緣。
電路圖簡介下文是較詳細地介紹與發明有關的非限制性的具體裝置和附圖，其中包括圖1，推薦一種帶兩個可控電路的裝置。
圖2，表示圖1的發生器中電流疊加的定時節拍示意圖3，除某些電路元件的真實布置以外的用于控制圖1的兩個電路的控制電路裝置。
圖4a至4d說明操作步驟的時間節拍示意圖1所示的發生器電路圖有一個電源1，從它通過兩條平行的無耗損電路或分支電路2a和2b向火花間隙3供電，所以通過火花間隙3的電流I是分電流IA和IB的總和。這個有代表性的基本電路原理可以按同樣方式多次重復。為了給轉換分支2A和2B的開關21A，22A，21B，22B產生開關信號，設置了一個控制電路4，它包含一個邏輯電路，按轉換分支2A，2B的要求而產生控制信號A，a，B，b。這個控制電路是由時間脈沖發生器5通過一個定時信號S來定時的，所以發生器脈沖用的開關信號可以由機器操作人員有選擇地給定。
轉換分支2A的元件都帶有字母A作標志，而分支2B的元件則用B作標志。在代表性的裝置中，轉換分支2A，2B的構造是相同的。所以在下文中介紹轉換分支時不需要引用前面提到的字母標志了。
每一個轉換分支2有兩個控制開關21，22，這些開關在導通狀態時，通過一個脈沖變壓器23的初級繞組釋放一個電流。電流密度是在電流測量元件24中確定的，而且在第一控制級25要調節到把一個所需要的值在其中調定。為此目的，從電流測量元件24來的實際值信號被儲存在控制級25中的貯存的需要值所測量。當實際值信號達到需要值信號時，控制級25就把開關21變換為非導通狀態。脈沖變壓器23是在它的飽和以下工作的，所以通過初級側的全部電流脈沖產生的分支電流IA、B，其電流密度相當于次級側的傳動比。這些分支電流由二極管27使之保持為單極性(單流的)。
對開關21、22(以晶體管的形式為好)的控制是在通過第一控制級25或第二控制級26而分配給開關21和22的邏輯(或控制)信號A，a，B，b的幫助下在控制電路4發生的。指出如果上述控制信號A，a，B，b是在邏輯1，則轉換分支2中的開關21、22是不通的;如果上述信號是在邏輯0則開關21、22是導通的。只有在兩個開關21、22同時斷開時脈沖電流才能送到火花間隙3。但是如果只有一個開關21或22接通，那末由于二極管28或29的作用，脈沖變壓器23的初級側總是在一種“自由”的電路中。
為此目的，脈沖變壓器23的初級側在開關21、22之間是串聯的。此處二極管29是與開關21和初級側所組成的轉換分支并聯連接的;而二極管28是與初級側和開關22組成的轉換分支并聯連接的。
火花間隙3放電的可靠點火是通過脈沖傳導所產生的高感應電壓而得到的。電路圖表明火花間隙3與發生器電路是完全斷開的，所以能以任意極性工作。
圖2表明在控制電路4相應地驅動兩個轉換分支2A、2B的情況下，兩個分支電流IA和IB相疊加而形成總電流I。在時間為TS時，操作人員控制的定時發生器5接通定時信號S，以便開始時開關21A、22A在第一個轉換分支2A中都被接通，所以在變壓器23A中放出一個電流脈沖。正如在下文中對于控制電路4(圖4)將要詳細說明的，這個脈沖電流是被調整到一定的持久時間(t2-t0)，使它在技術上和熱特性上能應付所使用的電器元件。與ts相比的時間滯后t0是由于典型的動力開關電路的響應延時所造成的。于是轉換分支2A就斷開。但是與此相并行的是第二轉換分支2B卻提前點火，所以分支電流IB在t1時開始流經這里。由于它的熱移性和技術上的承載能力，使它也能在一定時間(t4-t1)內保持接通。在時間為T3提前時，第一轉換分支2A已再次接通，如此等等。第三個指出電流I是在定時信號S處于“準時”狀態時，由分支電流IA和IB相加而成的，并且由并行的轉換分支2A、2B按交替方式產生。通過對后續脈沖的發火提前時間，以及相同的停頓和脈沖寬度的控制，有可能使一個實際上是任意添加波形的無限持久的電流脈沖發火引燃。電流持續的最短時間是唯一的轉換通路2用于一個電流從上升側到下降側所能達到的時間。采用市場上的商品元件，這個時間就能達到μs(微秒)的數量級。圖2中在時間t1與t2;t3與t4;t5與t6之間電流I的微量中斷，說明了通過把脈沖疊加使放電電流脈沖成為預先設計好的波形是可能的。
圖3表示用一個轉換邏輯產生相互聯系的控制信號A，a，B，b的控制電路4電路圖。通過控制電路4的定時信號S為機床操作人員提供所需要的放電脈沖的處理速度，除了向作為振蕩器的定時發生器4提供外，控制電路4還有一個振蕩器41，它產生一個更好的方波脈沖的高頻脈沖信號P。經轉換器48轉換成為
P之后，這個脈沖信號P被送到一個J-K觸發器42的定時輸入CK，而觸發器的輸入J和K是調定在邏輯1上的。信號A″和B″是從上述主觸發器42的輸出Q和
Q處獲得的，并被第一個“與”門元件413或412轉換為信號A′和B′，再經第二個“與”門元件415，414而轉變為信號A和B。如果同時送到那里的一個信號M是在邏輯1，則第一個“與”門元件組只允許信號A″和B″通過。信號M是由一個單穩態器件47的輸出提供的，而對那些輸入控制則提供脈沖信號P。單穩態器件47在脈沖信號P的正側時從穩態轉變為非穩態。這樣，單穩態器件37對于圖2中關于引燃后續脈沖的時間超前所談到的“工作”間隔就轉變到“不工作”(off)間隔的不均勻性。
第二組“與”門元件414、415只允許信號A′和B′通過，只要D觸發器44的輸出Q′的輸出信號是在邏輯1。定時信號S被送到觸發器44的定時輸入CK，而信號U′被送到清除輸入CL。信號U′是一個反向變換器49的輸出信號，該反向變換器輸入端與“與”門元件411的輸出相連接，脈沖信號P和信號M就是送到它(元件)的輸入端的。它的輸出端把信號U送到反向變換器49。這個觸發器44的D-輸入端永遠保持在邏輯1。
這里所感興趣的是由真實的布置圖造成的D觸發器44的幾種可能狀態，如圖3所示，其中要用到以下一些代號的含意CL請除輸入DD-輸出CK定時輸入
QQ-輸出
Q
Q-輸出 L邏輯OH邏輯1 Qo，
Qo可任意預調的等級X任意等級 上升側信號M的下降側是用來控制上述點燃后續脈沖的時間超前的。
信號a和b是從信號A和B導出的。為此目的，“與”門元件415的輸出信號A或“與”門元件414的輸出信號B像信號A″和B″那樣被送到第一“或”門元件417或416的一個輸入。這樣，信號A″和B″就與信號A和B′等同了。定時信號S由反向變換器410轉變為
S，作為交替信號被送到兩個“或”門元件416、417。“或”門元件416、417的輸出端提供信號A′和B′，只要定時信號S是在邏輯O，則信號A′和B′就保持為邏輯1。但是，如果定時信號S也是邏輯1，則信號A′和B′與信號A″和B″相一致，隨后也與A和B相一致。
由于主觸發器42的控制，信號A和B只能是以交替的方式出現。信號A的下降側與信號B的上升側之間(或相反)的時間周期等于信號M在邏輯O的時間。關于信號A和B方面還必須記住如果信號S是在邏輯1，則它們只能在邏輯O。必須指出，在定時信號S的正側具有與其余信號，特別是信號M和U，強制同步的作用。
為此，在“或”門元件416的下方再接上一個“或”門元件418，它的一個輸入端受信號B影響。同樣地可以在“或”門元件416的下方再接上一個“或”門元件419，它的一個輸入端接受信號A′。對“或”門元件418的另一輸入端，由接在上方的D-觸發器46送入一個Q信號，而對“或”門元件419的另一輸入端則由D-觸發器45送入一個Q信號。“或”門元件418、419提供信號A和B。在兩個D-觸發器45、46的上方還有一個D-觸發器43。D-觸發器43的清除輸入CL永遠保持在邏輯1。觸發器43、45和46也可滿足圖3所給出的實際布置的要求。“與”門元件411的輸出信號U被送給觸發器43的定時輸入CK，而主觸發器42的輸出信號B″是送給D-輸入的。由觸發器43的Q輸出提供的信號R被送給觸發器45的D-輸入。由觸發器43的
Q-輸出提供的信號R′被送給觸發器46的D-輸入。把定時信號S加到觸發器45，46的定時輸入CK，并把反向變換器49的輸出信號
U供給清除輸入CL。用主觸發器42的輸出信號B″起動觸發器43的D-輸入，并用“與”門元件411的輸出信號U起動定時輸入CK，(當把定時信號S從邏輯Q改變到邏輯1時，也可做到這一點)就可使信號A和B與信號a和b之間的交替過程保持為所希望的強制同步。此外，信號A和B與a和b及其產生的電流IA和IB的轉換順序作為電路4中不同信號所起的作用，在圖4a至4b中表示得更為清楚。
圖4a的情況是假定電火花腐蝕機床是在停機狀態，即沒有進行腐蝕加工。這樣，定時發生器5的定時信號S是在邏輯O，所以在反向變換器410中變換的結果，“或”門元件416，417的輸出信號A′和B′，接著是“或”門元件418、419的輸出信號a，b都持久地為邏輯1。這樣，在轉換分支2A、2B中的脈沖變壓器23a，23b，沒有流過電流IA，IB，即電火花間隙3保持沒有電流脈沖。
從脈沖信號P導出信號M和U，也就是信號M通過單沖多諧振蕩器47，而信號U通過“與”門元件411。
如圖4a假設的情況，信號A″與信號B″是鏡象對稱的，而信號A′則與信號A和a″重合一致。這種關系也適用于信號B，B′和B″。此外，信號a和a′以及b和b′是相互一致的。
在圖4b中，假定這臺電火花腐蝕機床是在工作狀態，即定時信號S調定在邏輯1。圖4b所假定的情況是在一定的工作數據范圍內發生的，這時信號U也在邏輯1。從定時的觀點來看，信號U很大程度上與振蕩器41的脈沖信號P相一致，但是為了使脈沖疊加而使用可調定的超前時間卻使信號U減小，這一超前時間相同于單沖多諧振蕩器47中的輸出信號M在邏輯O所停留的時間。圖4表示當把定時信號S調整到U＝1為邏輯1時，“或”門元件419的輸出信號a直接從邏輯1改變為邏輯O。其結果(如例)，電流開始流入轉換分支2A，同時在電火花間隙3中誘發一個相應的分支電流IA，再次帶有所采用的動力開關電路所給定的滯后。只要有定時信號S，則進一步的轉換信號順序就與上面介紹圖4a時的格調相同。這樣，圖4a中所說的各轉換信號之間的關系仍然適用，所不同的是a與A的同步關系以及b與B的同步關系改變了。
與圖4b相比，圖4C考慮了當信號U在邏輯O時，把信號S調定在邏輯1這種選擇的可能性。在這種情況下，通過控制電路4和觸發器44的作用，“與”門元件414的輸出信號B被直接調在邏輯O。觸發器46的輸出信號也被直接調在邏輯O，所以“與”門元件418的輸出信號b也就調在邏輯O。結果是分支電流IB流過變壓器23B并向火花間隙3釋放一個相應的脈沖。在用觸發器45的Q-輸出的信號激活“或”門元件419的時候，信號a保持在1并隨之阻斷電路2A中有關的開關。此后各信號再次按圖4b所示的格調工作。
圖4d也表示了在脈沖信號P以及信號M和U的作用下，信號B″，R和
R之間的關系。值得注意的是信號R(還有信號
R)在時間座標上相對于信號B″位移一個固定的時間量，而且這個量與信號M在邏輯O的持續時間相等。
上面介紹的與圖3和圖4a～4d有關的控制電路4也可以重復使用和并聯連接，所以有可能用任意的振幅來產生任意脈沖波形。這是通過適當選擇各控制電路提供的脈沖的疊加和適當選擇各脈沖之間的間斷時間來實現的。定時發生器5負責對所有參加進來的幾個控制電路4的同步控制。控制電路4的平行分支也可以相互連接起來把電流加大，以便產生特強的脈沖。
勘誤表文件名稱 頁 行 補正前 補正后說明書 1 18 被連接到電路的控制輸入。
3 1 把一個所需要的值 一個在其中已經調定的在其中調定 值6 8 A和B′ A和B20 信號B 信號B′7 9 邏輯Q 邏輯O8 16 “與”門元件 “或”門元件
權利要求
1.用直流電源的電火花腐蝕裝置中不用接入一個重要的鎮流電阻而能產腐蝕脈沖的一種電路布置，其中包括a、至少有兩個布置成平行于火花間隙而且相互平行的可控電路；b、把電路的輸出電流疊加為流過火花間隙的總電流的方法；c、為產生可調(或可控)的有時間聯系的控制信號而設計的控制電路；d、上述的控制輸出被連接到電路的控制輸入。
2.根據第1項專利要求而設計的一個電路，其中每一個電路的每一個控制輸入的下方都接入一個開關轉換裝置，它在電路中的接法是，如果在特定電路中的所有轉換裝置的開關都同時斷開時，則電路中電流脈沖才能通過火花間隙。
3.根據第2項專利要求而設計的電路，每一種情況都在火花間隙與每一個電路之間接入一個脈沖變壓器，其中在每個脈沖變壓器的初級側的上方連接一個開關，以及在每個脈沖變壓器的初級側的下方連接另外一個開關，而開關與初級側形成的兩個串聯電路都分別并聯了一個單向二極管，所以只要電路中與初級側相聯系的一個開關是斷開的，脈沖變壓器的初級側就總是連接成自由電路。
4.根據前述專利要求中的至少一項要求而設計的一種電路，其中為控制放電脈沖的加工速度，把控制電路的一個控制輸入接到一個外部定時發生器的定時輸出并設有一個第二振蕩器，用以產生一個高頻脈沖信號供給控制電路內獨立的定時控制。
專利摘要
在一個直流的電火花腐蝕裝置上設有接入鎮流電阻也能起到產生腐蝕脈沖的作用的電路布置。這個電路中至少有兩個并行于火花間隙而且又相互并行的可控制電路而且它們的輸出電流是被疊加到流過火花間隙的總電流上的。電路的控制輸入被接到一個控制電路，它產生有時間聯系的控制信號，時間聯系的性質是可調的和(或)可控的。控制電路與各電路中的控制元件相合作的情況下，只有被控制元件所控制的各開關同時斷開時，才能允許電流脈沖通向火花間隙。
文檔編號B23H7/04GK85104689SQ85104689
公開日1986年12月31日 申請日期1985年6月19日
發明者西爾瓦諾·德雷斯蒂, 厄斯脫·比勒·薩里塔, 勒內·德里黑梯 申請人:洛迦諾電子工業股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan