Генератор содержит 3 маломощные (чистовые) секции С0, C2, СЗ и 16 основных (силовых) С4..С19, которые периодически включаются в различных комбинациях в зависимости от выбранного режима.
Секция С0 используется в основном для генерации опережающего слаботочного импульса поджига и построена по схеме коммутируемого генератора тока, тогда как все остальные 19 секций используют накопление энергии в конденсаторах с разрядом их через зазор, построены по одной схеме и отличаются только параметрами. В секции С0 можно независимо задавать как амплитуду, так и длительность импульса, а во всех остальных – только один параметр: энергию импульса, т. е. напряжение на конденсаторе, при этом длительность импульса тока определяется суммарной емкостью конденсаторов и индуктивностью цепи подвода тока к зазору.
Секции С2, С3 формируют сравнительно короткие импульсы, т. к. их конденсаторы имеют на порядок меньшие емкости по сравнению с силовыми. Самые короткие импульсы генерирует секция С3, которая используется для последней подчистки. Секция С2 формируют импульсы примерно в 4 раза длиннее и используется (возможно, в сочетании с силовыми) для предпоследней подчистки или при резании очень тонких заготовок. На платах GEN-61/63 секция C2 сдвоенная, C1 в данной версии генератора не используется.
Силовые секции С4, С8, С12 и С16 используются как первичные, т. е. поджигающие в сочетании с С0. Остальные силовые секции используются как вторичные, т. е. подключаются к зазору только после его пробоя (поджига); они обеспечивают основную энергию импульсов. Обычно напряжение на их конденсаторах больше, чем у первичных секций. Чем больше силовых секций включается одновременно, тем больше длительность и амплитуда генерируемого импульса тока; энергия импульса равна сумме энергий используемых секций.
Режим генератора определяется совокупностью следующих параметров:
Md – номер режима коммутации секций;
Fp – частота импульсов;
А0..A3 – энергия импульсов для разных групп секций С1..С19;
GI – амплитуда тока секции С0; управление длительностью импульсов секции С0 описано ниже.
Назначение параметров А0..A3 зависит от выбранного режима Md (см. таблицу).
Режимы с 0 по 19 включают только одну секцию соответствующего номера (режимы 1 и 2 идентичны и включают C2) и в основном используются как тестовые.
Наиболее разнообразно управление при Md =0 (секция C0). В этом режиме отдельно задаются длительности импульсов напряжения и тока. Параметр А0 ограничивает длительность импульса напряжения TU при холостом ходе. Если до окончания времени TU произошел пробой, т. е. начался импульс тока, то его длительность TI может задаваться параметром А2 >0 независимо от TU; если же параметр А2 =0, то импульс тока будет продолжаться до конца интервала TU, т. е. будет иметь переменную длительность: чем раньше пробой, тем длиннее импульс. Амплитуда тока I задается параметром GI, если в рабочей программе задано полное отображение параметров (инженерный режим), а если нет (операторский режим) – то вместо GI используется параметр А1.
Амплитуды импульсов чистовых секций С2, С3 (Md =1..3) задаются параметром А0. То же относится и ко всем остальным режимам, где используются упомянутые секции.
Режимы Md =4..19 включают индивидуально силовые секции, причем амплитуда задается параметром А1. Режим Md =20 циклически включает по одной все силовые секции С4..С19 ииспользуется как тест для быстрой проверки работоспособности силовых секций генератора: в режиме К.З. в тех периодах повторения, где включается неработающая секция, не будет зафиксирован ток, т. е. процент холостого хода будет отличаться от нуля. При этом параметр А0 не используется, а A2 – добавка к порогу обнаружения поджига при проверке вторичных секций. A2 должно быть достаточно велико, чтобы при холостом ходе не было ложных обнаружений поджига. Режимы с Md =21 и выше являются рабочими (к таковым можно отнести также Md =0).
Таблица построена так, что с увеличением Md от 21 до 46 средняя мощность возрастает; то же относится и к другим группам режимов – Md =50..71, 75..117, 120..124, которые отличаются переменным периодом следования импульсов (пачками).
В группе режимов с переменным периодом параметр Fp задает среднюю частоту импульсов за счет интервала между пачками; интервал между импульсами не регулируется.
В графе таблицы A0 указаны используемые секции С0..СЗ, причем секция С0 при обнаружении пробоя выключается, т. е. ток секции С0 имеет небольшую постоянную длительность, не зависящую от А0. В операторском режиме GI имеет постоянное значение и задается автоматически.
В графе A1 показано использование секций, управляемых параметром А1:номер секциипри Md =4..19 или количество одновременно работающих первичных секций в остальных случаях.Дробные значения означают, что силовые секции включаются не в каждом периоде повторения.
Графа A2,3 описывает среднее число одновременно включаемых вторичных силовых секций, что в основном и определяет длительность импульсов тока.
Часть используемых вторичных секций (примерно половина) всегда возбуждается при поджиге, а остальные – только если не зафиксировано состояние короткого замыкания; амплитуда первых задается параметром А2, вторых – A3. Как правило, А2=A3, а в операторском режиме это задается автоматически.
При установке на плате GNC-13 перемычки J6-J7 не используются секции C16..C19 (последняя плата), а при замыкании J8-J9 – C12..C19 (две последние платы). При этом поддерживаемые режимы с одинаковыми номерами (в т. ч. и Md=20) эквивалентны по мощности, но коэффициент использования секций, т.е. их средняя загрузка возрастет. Это позволяет поддерживать работоспособность станка во время ремонта силовых плат GEN-58.
Обычно для первой подчистки используется режимы Md =26 или 122, для второй – Md =23, где параметр А1 очень мал, а А2=A3=0, и для окончательной доводки – Md =21, где в основном работает секция C3, а секция C0 формирует пилот-сигнал для определения процента холостого хода через каждые 8 периодов.
Маломощные режимы Md =21..29, 120..124 могут также использоваться для резки очень тонких заготовок, либо при плохом промыве, либо для очень тонкой проволоки. Комбинированные режимы Md =120..124, сочетающие короткие пачки силовых импульсов с несколькими периодами чистовых C2, рекомендуются для резки графита.
Напряжение поджига (задаваемое в основном параметрами А1 на первых двух проходах и А0 на остальных), а также фактическая доля холостого хода (т. е. процент поджигающих импульсов, не приведших к пробою) определяет величину зазора – важнейшего параметра эрозионного процесса.
Скорость резания (производительность) определяется средней мощностью, выделяемой в зазоре, т. е. произведением энергии импульса на частоту. Энергия тем больше, чем больше амплитуда и количество одновременно включаемых секций; средняя частота ниже по сравнению с частотой поджигающих импульсов на долю холостого хода.
Увеличение А2, A3 не приводит к расширению импульса тока, что хорошо с точки зрения уменьшения разрушения проволоки, но снижает КПД генератора и его надежность при А2, A3 >200.
Увеличение количества одновременно включенных силовых секций (выбором Md) также увеличивает энергию импульса тока, но при постоянных А2, A3 растет не только амплитуда, но и длительность импульса. Вообще увеличение энергии импульса приводит к росту шероховатости, так что наиболее выгодно увеличивать производительность за счет частоты Fp, но это эффективно только до некоторого предела, за которым резко растет вероятность обрыва без существенного прироста скорости резания. Поэтому для подчистки, где шероховатость – первостепенный фактор, используются максимально высокие частоты при минимальных длительностях импульсов.
Таблица кодов задания параметров генератора хранится в текстовом формате в файле "gen-prm.dat" и может редактироваться после нажатия клавиш <F9> <4> или <Е>. Каждая используемая строка файла должна содержать минимум 7 параметров (остальные рассматриваются как комментарий):
N – номер строки режимов (должен следовать подряд) [1..1000];
Md – код коммутации секций (номер режима) [0..127];
Fp – частота следования импульсов в килогерцах [1..200];
REF – доля холостого хода (XX) в % – эталонное значение для сервосистемы, при REF =0 слежение за XX не производится;
А0 – код амплитуды чистовых секций С1..С3 [0..90] или код длительности импульса напряжения секции С0 при Md =0 [0..120];
А1 – код амплитуды поджига [0..120] или код амплитуды тока С0 при Md =0 [0..200];
А2 – код амплитуды силовых секций [0..210], или длительности импульса тока С0 при Md =0 [0..80].
Полная строка содержит еще параметры A3 и GI.
Сервосистема увеличивает скорость подачи, если средний процент холостого хода превышает заданный параметр REF, и тормозит в противном случае, при этом изменение скорости происходит в пределах 0.5..1.5 от номинальной; когда REF =0, сервосистема поддерживает номинальную скорость вне зависимости от доли XX. Однако, в том и в другом случаях при экстремально низкой доле XX (состояние, близкое к короткому замыканию проволоки с деталью) происходит остановка или даже движение назад до восстановления зазора, одновременно резко снижается частота импульсов; при экстремально высокой доле ХХ скорость увеличивается до удвоенной номинальной.
Номинальную скорость подачи Fhom следует выбирать близкой к ожидаемой, т. к. даже при автоматическом выборе скорости (REF >0) при достижении одного из пороговых значений 1.5 *Fном или 0.5* Fном, система переходит к поддержанию этой скорости, а фактическое значение холостого хода, а значит и зазор будет соответственно больше или меньше заданного. Малые значения REF ведут к нарушению стабильности резания и увеличению вероятности обрыва, хотя производительность растет, а большие – снижают производительность и увеличивают зазор.
Примеры строк файла с режимами генератора:
| N | Md | Fp | REF | А0 | А1 | А2 | A3 | GI | Примечание |
| сталь h=50, d=220, F=2.1 | |||||||||
| [85] | 1 подчистка, d=142, F=3.5 | ||||||||
| [80] | 2 подчистка, d=130, F=2.8 | ||||||||
| 3 подчистка, d=128, F=2.5 |
Формат команды задания режима генератора в ISO - программе:
М10 Sabc, где abc – номер строки файла. Так, M10S155 задает режим с приведенными в строке 155 параметрами.
Кроме описанной строки параметров на работу генератора и сервосистемы влияют флаги запрета снижения частоты и блокировки системы слежения.
Флаг запрета снижения частоты устанавливается программно командой М55, сбрасывается – М56. Комбинация клавишей <Cntrl+2> позволяет вручную инвертировать этот флаг в процессе резания. Текущее состояние индицируется в верхней строке экрана в виде «М56» или «М55». Начальное значение – флаг не установлен («М56»).
Когда флаг не установлен, система слежения при большой доле XX плавно снижает частоту генератора вплоть до 1 кГц и увеличивает скорость до 200% от номинальной. Это полезно при холостых перемещениях, т.к. экономит время, снижает потребляемую мощность и уровень помех, а также вероятность обрыва проволоки при наезде на кромку. При установленном флаге частота не снижается до 98% XX, увеличение скорости выше номинальной при REF=0 также не происходит. Флаг необходимо установить, если требуемая доля XX при резании превышает 70%.
Флаг блокировки следящей системы устанавливается командой G68, а сбрасывается командой G67. Вручную установка и сброс производятся комбинацией клавиш <Cntrl+1>, индикация текущего состояния – «G67» или «G68».
Когда флаг установлен, то вне зависимости от состояния эрозионного промежутка (в т.ч. и короткое замыкание) поддерживается номинальная скорость и частота генератора; состояние флага запрета снижения частоты не играет роли. Когда флаг не установлен, система слежения работает в нормальном режиме, как описано выше.
Для приведенных выше примеров нужно установить команду G68 при последней подчистке и М55 – для первых двух подчисток.
Следует иметь в виду, что при задании некорректной комбинации параметров генератора, даже если каждый из них находится в диапазоне допустимых значений, возможна перегрузка генератора.
Степень нагрузки каждой категории секций зависит от частоты, соответствующих параметров А0..A3, GI, задающих амплитуду возбуждения, коэффициента использования секций, а также от состояния зазора. Так фактическая нагрузка силовых секций тем меньше, чем больше процент холостого хода (при отсутствии контакта проволоки и заготовки они вообще не нагружены). Все секции имеют электрическую защиту по пиковой и средней мощности, и тепловую защиту. Объединенный сигнал срабатывания электрической защиты выведен на светодиод "OVERLOAD", а тепловой – на светодиод "OVERHEAT".
Срабатывание тепловой защиты происходит при большой нагрузке генераторной секции, если вышел из строя вентилятор местного охлаждения, при этом светится также местный светодиод соответствующей секции на плате силовых ключей; продолжение работы возможно только после остывания. Для плат GEN-58 и более поздних версий светодиод "OVERHEAT" индицирует также перегорание плавких предохранителей при выходе из строя транзисторов силовых ключей, при этом местные светодиоды не светятся.
Срабатывание электрической защиты автоматически ограничивает мощность, развиваемую соответствующей секцией, и не приводит к остановке работы. Если защита срабатывает очень часто, о чем свидетельствует ровное и яркое свечение "OVERLOAD", это означает, что фактический электрический режим генератора слабее заданного за счет действия защиты; стабильность параметров генератора при этом хуже, чем при работе без существенной перегрузки.
При работе генератора кроме упомянутой строки управляющих параметров измеряются и отображаются следующие: доля холостого хода в процентах Nxx, средняя фактическая частота импульсов поджига (средняя частота – это количество поджигающих импульсов, отнесенное к длительности интервала времени, в течение которого они подсчитывались), усредненное пиковое напряжение Uимп, пиковый ток Iимп, средний ток потребления от источника питания Icp, средний ток, протекающий через зазор Iз.
Кроме этого, в инженерном режиме отображается пороги выделения коротких замыканий (КЗ) ZA, ZB и доля коротких замыканий (в процентах) относительно числа поджигающих импульсов. Значения Uимп и Icp индицируются также стрелочными приборами – вольтметром при положении переключателя "GAP" и амперметром соответственно.
Пороги ZA, ZB изменяются на +1 и -1 при нажатии клавиш “Q” и “E”, "А" и "D" соответственно (во время работы в автоматическом режиме). Увеличение порога приводит к увеличению доли выделенных состояний КЗ, что снижает мощность генератора, т.е. производительность, но уменьшает и риск обрыва. Нормальный уровень КЗ – от 5 до 20%. Параметры А0..A3, GI, Fp, REF (но не Md!!) а также номинальную скорость подачи Fhom, скорость и натяжение проволоки можно менять оперативно прямо в процессе резания, выбрав нужный параметр селектором. Параметр Fhom, кроме того, можно увеличивать и уменьшать на 5% клавишами <+> и <-> соответственно независимо от положения селектора.