РОЗДІЛ 2
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ОБЛАДНАННЯ І МЕТОДИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1 Експериментальна база досліджень та оцінка достовірності результатів
Дослідження фізико-технологічних параметрів електроерозійного дротяного різання проводилось на серійному електроерозійному верстаті СЭЛД-02, який на різних етапах досліджень комплектувався серійним генератором технологічного струму ГКИ-300-200А або генератором з модифікованим силовим блоком МГКІ-1. Враховуючи задачі, що розв'язуються в даній роботі при проведенні експериментів використовувались додаткові прилади та обладнання. Їх використання дозволило з високим ступенем точності реєструвати необхідні параметри процесу (тиск робочої рідини, її швидкість, натяг та швидкість руху дроту, миттєві значення струму розряду та напруги на електродах).
Для керування процесом енерговиділення (обмеження кількості імпульсів, що подаються на проміжок) використовувався спеціально розроблений формувач пачок імпульсів, що програмується від персонального комп'ютера та під'єднується до генератора імпульсів електроерозійного комплексу. Для визначення значень напруги та струму використовувалися швидкодіючі 12-розрядні АЦП типу L-1211, фірми L-Card з частотою дискретизації 10 МГц та похибкою не більше 1,5%.
Визначення геометричних параметрів одиничних лунок проводилось за допомогою електронного мікроскопу РЭМ-100У, металографічного мікроскопу ММР-2Р та мікроінтерферометра МИИ - 4 з похибкою не більше 0,2 мкм по глибині лунки та не більше 3 мкм по діаметру.
Для перевірки отриманих даних кожен експеримент проводився не менше 5 разів.
2.2 Методики експериментальних досліджень
2.2.1 Методика вимірювання енергії одиничного імпульсу
Для дослідження енергетичних показників одиничного імпульсу була розроблена відповідна методика та виготовлено спеціальне обладнання. При розробці методики були сформульовані такі задачі:
- Визначення імпульсного значення потужності, що подається генератором технологічного струму в МЕП;
- Визначення часових параметрів розряду.
Для вибору засобів вимірювання необхідно враховувати:
- задачі, що мають бути розв'язані;
- відомі параметри імпульсів існуючого генератора;
- технічну безпечність;
- технічні можливості верстата.
Найбільш повну інформацію про імпульси струму та напруги, що подаються в міжелектродний проміжок, час нарощування та спадання струму через МЕП можна отримати лише при застосуванні електронного осцилографа разом з датчиком струму.
Через те, що пробиття МЕП та інші параметри, які характеризують розряд не є сталими величинами, виникає потреба в оцінці параметрів кожного імпульсу, тобто запам'ятовування параметрів імпульсу для подальшої обробки. Це можливо лише при застосуванні цифрового запам'ятовуючого осцилографа.
Осцилограф повинен відповідати таким вимогам:
- смуга пропускання - ? 7 МГц;
- кількість каналів - 2;
- частота дискретизації - ? 10 МГц;
- діапазон зміни миттєвих значень напруги - 50мВ - 250В;
- бажано наявність цифрового інтерфейсу типу CENTRONICS.
Цим параметрам відповідає програмний осцилограф з платою швидкодіючого АЦП L-1211. В таблиці 2.1 наведені основні його характеристики:
Таблиця 2.1
Основні характеристики швидкодіючого АЦП L-1211 [49]
ПараметрЗначення1. ВиробникL-Card2. МодельL-12113. Тип шиниPCI4. ІнтерфейсGUI Windows5. Можливість використання кількох платТак6. Частота дискретизації, МГц107. Розрядність128. Похибка, %?1.59. Діапазон вхідних напруг, В0...5,12
Для вимірювання величини струму необхідно використовувати датчик струму. Конструктивно він може бути виконаний як шунт або трансформатор струму.
При використанні АЦП із неізольованими вхідними каналами правила ТБ вимагають використовувати гальванічну розв'язку з вимірювальним ланцюгом. Тобто для вимірювання струму необхідно використовувати трансформатор струму, а для вимірювання напруги - трансформатор напруги. Виходячи з паспортних параметрів генератора імпульсів трансформатор струму повинен забезпечити вимірювання струму в діапазоні від 0 до 150 А при частоті імпульсів не менше 200 кГц. Трансформатор напруги повинен забезпечити вимірювання напруги в діапазоні від 0 до 300 В при частоті імпульсів не менше 200 кГц.
Перед використанням будь-яких датчиків необхідно провести їх тарирування - тобто вивчити залежність напруги на виході датчика від вхідного параметра. Схеми тарирування трансформаторів струму та напруги наведені на рис. 2.1 та 2.2.
Рис. 2.1 Схема тарирування датчика струму
Рис. 2.2 Схема тарирування датчика напруги
Трансформатор струму (рис. 2.1) під'єднується послідовно з еталонним опором. Одночасно осцилограф знімає напругу на опорі та струм, що протікає в ланці. Знаючи опір та напругу на ньому, нескладно визначити миттєве реальне значення струму.
Трансформатор напруги під'єднується паралельно струмообмежуючому опору в генераторі імпульсів. Значення напруги на еталонному опорі R* порівнюють із значенням напруги на струмообмежуючому опорі.
Після того, як визначені параметри датчиків можна проводити дослідження. Установка збирається за схемою, наведеною на рис. 2.3.
Рис. 2.3 Схема під'єднання датчиків та АЦП до генератора імпульсів
Датчик напруги під'єднується до струмопідводів і деталі, датчик струму - послідовно МЕП, вихідні сигнали датчиків подаються на входи швидкодіючих АЦП. Для генерування імпульсу та початку запису сигналів датчика використовується сигнал запуску fзап . Цей сигнал відкриває або закриває силові транзистори генератора імпульсів, що дозволяє реалізовувати різні алгоритми керування генератором.
Отримані результати (рис. 2.4) записуються програмним осцилографом на жорсткий диск персонального комп'ютера для подальшої обробки та аналізу.
Рис. 2.4 Форми імпульсів напруги (а) та струму (б) отримані за допомогою схеми
рис. 2.3 (ГКІ 300-200А, режим 4-3)
Сумарну енергію імпульсу можна визначити за формулою
(2.1)
- Київ+380960830922