Wyróżniamy dwa podstawowe typy bloków prądowych dla EDM: RC oraz tranzystorowy. Podstawowa różnica między nimi polega na wykorzystaniu innych nośników energii do punktowego topienia materiału w trakcie wyładowania.
Generator RC
Generator RC to najprostsze rozwiązanie jakie powstało na potrzeby obróbki EDM. Składa się, w podstawowej wersji (tak jak sama nazwa wskazuje) z pojedynczego kondensatora oraz opornika. Kondensator ładowany jest przez rezystor ograniczający prąd ze źródła zasilania, a następnie (jeżeli są ku temu dogodne warunki) rozładowywany poprzez wyładowanie pomiędzy elektrodą, a erodą. Ustalając wysokość napięcia zasilania, pojemność kondensatora oraz oporność rezystora możemy kontrolować czas ładowania kondensatora oraz chwilową wielkość prądu przepływającą przez szczelinę w trakcie wyładowania. Nie mamy tutaj możliwości sterowania czasem impulsu oraz czasem przerwy pomiędzy nimi. Wyładowania występują w sposób przypadkowy. Ze względu na swoją konstrukcję, drążenie na generatorach RC opiera się na krótkich (<10μs) silnoprądowych impulsach. Ponieważ krótkich, to wykorzystujemy łuk elektronowy jako dominujący nośnik energii (i pilnujemy, żeby nie rozpalić łuku jonowego, a więc nie doprowadzić do stworzenia kanału plazmowego). W takim przypadku, elektrony muszą być emitowane z elektrody (polaryzacja: elektroda (-), eroda (+)). W żadnym scenariuszu, czy technice drążenia, dla generatorów RC, nie można zamienić polaryzacji – pomyłka oznacza drążenia elektrody, a więc ogromne jej zużycie.
Łuk elektronowy jest mniej „energetycznym” łukiem, niż łuk jonowy dlatego obróbka z generatorem RC cechuje się bardzo niską wydajnością. Zaletą jest:
- prostota konstrukcji,
- bardzo mała chropowatość obrabianej powierzchni,
- brak podatności na „przypalenia” (nawet w przypadku stosowania innych materiałów na elektrodę niż miedź, czy grafit)
Generator tranzystorowy
W swoich projektach stosuję tzw. „generator tranzystorowy dwusekcyjny” składający się z dwóch części:
- bloku zapłonowego, będącego w istocie pojedynczym opornikiem kluczowanym przez tranzystor mocy; jest to źródło wysokonapięciowe wprowadzające do układu odpowiednią dawkę prądu, aby móc zainicjować wyładowanie,
- podstawowego bloku prądowego: będącego pulą równolegle połączonych tranzystorów, pracujących w układzie źródła prądowego; po zainicjowaniu wyładowania dostarcza do szczeliny nastawioną wielkość prądu.
Drążenie na generatorach tranzystorowych opiera się na wykorzystaniu łuku jonowego jako dominującego nośnika energii. Ponieważ łuk jonowy, to prowadzimy proces ze stosunkowo długimi impulsami (>150us) przy polaryzacji: elektroda (+), eroda (-).
Zasada działania
Układ sterujący wysyła do generatora impulsów prostokątny sygnał zegarowy, który określa na jaki czas otwieramy/zamykamy tranzystory mocy umożliwiając/blokując przepływ prądu pomiędzy elektrodą, a erodą. W chwili, gdy na wejściu generatora pojawi się stan wyskoki sygnału zegarowego:
- Zamykany jest tranzystor mocy w bloku zapłonowym, powodując pojawienie się wysokiego napięcia na elektrodzie,
- Jeżeli występują dogodne warunki, inicjowane jest wyładowanie, które rozpoczyna się od rozpalenia łuku elektronowego, a więc od emitowania elektronów z materiału obrabianego i płynących w kierunku elektrody,
- Detekowany jest spadek napięcia pomiędzy elektrodą i erodą, co stanowi sygnał do zainicjowania pracy podstawowego bloku prądowego oraz rozpoczęcia odmierzania zadanego czasu impulsu,
- W rozpalony łuk elektronowy „wpompowywana” jest zadana „dawka” prądu,
- Formowany jest łuk jonowy w wyniku rozpadu „bombardowanych” przez chmurę elektronów cząsteczek dielektryka. Ponieważ w przestrzeni wyładowania mamy do czynienia z chmurą „wolnych” elektronów i protonów, możemy mówić o rozpaleniu kanału plazmowego,
- Następuje punktowe topienie materiału obrabianego
- W wyniku wzrostu temperatury w obszarze wyładowania, wokół kanału plazmowego pojawia się pęcherzyk ze zgazowanym dielektrykiem,
- Zamykane są tranzystory mocy w podstawowym bloku prądowym oraz otwierany tranzystor w bloku zapłonowym , powodując zakończenie przepływu elektronów,
- Ze względu na bardzo dużą różnicę ciśnień między otoczeniem, a wnętrzem pęcherzyka ze zgazowanym dielektrykiem, następuje jego implozyjne zamknięcie się do środka, w rezultacie czego, punktowo roztopiony materiał erody jest wyrzucony do dielektryka,
Zalety generatora tranzystorowego:
- bardzo duża wydajność w stosunku do generatorów RC,
- większe spektrum, możliwych do uzyskania chropowatości obrabianej powierzchni materiału,
- możliwość drążenia łukiem elektronowym (co wymaga odwrócenia polaryzacji w stosunku do ustawienia domyślnego oraz skrócenia czasu impulsu do max. 10μs). Technika ta, wykorzystywana jest w przypadku, obróbki materiałów będących bardzo dobrymi przewodnikami cieplnymi (miedź, beryl).
Wady:
- skomplikowana konstrukcja,
- podatności na „przypalenia” w przypadku problemów z prawidłowym odprowadzeniem ciepła ze strefy obróbki (mała powierzchnia drążenia, nieefektywne płukanie szczeliny).