Двухкоординатная следящая система установки электроискрового легирования Советский патент 1985 года по МПК G05B19/40 

нала соединены соответственно с вторым и третьим входами блока сравнения четвертьй вход которого соединен с третьим ВЫХОДОМ распределителя импульсов первого канала, с вторым входом блока определения знака и через элемент задержки - с пятым блока сравнения, с третьим входом блока определения знака, с вторым входом второго цифроаналогового преобразователя и с первым входом первого хщфроаналогового преобразователя, второй вход которого соединен с вторым выходом блока сравнения первого канала и с третьим входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого через дифферендиальньм усилитель соединен с первым выходом системы,пятый вход распределителя импульсов первого канала подключен к третьему выходу блока определения знака, выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей через дифференциальньш усилитель второго канала соединены с вторым выходом системы,выход первого дифроаналогового преобразователя первого канала подключен к второму входу дифференциального усилителя этого канала.

ДВУХКООРдаНАТНАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ, содержащая электрод, генератор измерительных импульсов и в калздом канале управления распреде-; литель импульсов и привод, о т л и чающаяся тем, что, с целью повышения точности обработки заданного режима, в нее введены генератор строба, триггер управления ив каявдый канал управления элемент задержки, первый цифроаналоговый преббразователь и последовательно соединенные блок сравнения, блок определения знака, второй цифроаналоговый преобразо ватель и дифференциальный усилитель, в первый канал управления, кроме того, введен блок воделения первой пачKH импульсов, а во второй - элемент И и триггер, выход элемента И соединен с входом триггера, первыбг выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов с вторым входом блока; определения знака и через элемент задержки - с первым входом первого и с вторым входом второго цифроаналоговых преобразователей, с первым входом блока сравнения и с третьим входом блока определения знака, блок сравнения вторым выходом подключен к второму входу первого и к третьему входу второго цифроаналоговых преобразователей, третий вход первого, цифроаналогового преобразователя соединен с вторым выходом блока определения знака, третьим выходом подключенного к второму входу -распределителя импульсов, выходами соединенного с вторым и третьим входами блока сравнения, второй выход триггера подключен к третьему входу распределителя импульсов, четвертьй вход которого соединен с выходом генератора измерительных импульсов, с первым входом распределителя импульсов первого (Я канала и с первым входом блока выделения первой пачки импульсов, пятый вход - с выходом электрода, с вторым входом распределителя импульсов пер-. вого канала и с вторым входом блока выделения первой пачки импульсов, N9 третий вход которого подключен к выходу генератора строба, к третьему входу распределителя импульсов пер1 Э вого канала управления, к входу триггера управления к шестому входу распределителя импульсов первого канала и к первому входу элемента И второго канала управления, второй вход которого соединен с четвертым входом распределителя импульсов первого канала н с первым выходом триггера управления, вторым выжодом подключенного к четвертому входу блока выделения импульсов первой пачки импульсов, выход которого, соединен с первым входом блока сравнения первого канала, первый и второй выходы распределителя импульсов первого ка

1

Изобретение относится к электрофизическим методам обработки материалов и может быть использовано для автоматического электроискрового упрочнения и восстановления сложнопрофильных поверхностей, в частности вертикальных стенок режупщх кромок вырубных штампов, различных типов ножей и т.п.

. Известна автоматическая установка для электроискрового упрочнения и восстановления ковочных штампов объемной штамповки сложной конфигурации в плане с сопрягаемьпуш горизонтальными и наклонными стенками двумя электродами С 11.

Наряду с преимуществами этой установки (высокопроизводительная и качественная обработка) ей присущи и недостатки.

На ней значительно затруднена обработка вертикальных стенок вырубных штампов, имеющих незначительный рабочий объем, и острые углы профиля, разворот в котором двух электродов практически невозможен.

Известна также следящая система для станков с программным управлением, содержащая копировальньш прибор, устройство управления, коммутатор, блоки измерения по координатам, выходами подключенные к входам.формирователей импульсов 2.

Однако известная система имеет ограниченную область применения, так как не обеспечивает высокой точности

2

в поддержании постоянства расстояния электрода от вертикальной стенки обрабатываемой детали, и постоянства скорости обхода сложного контура,

т.е. не обеспечивает точности обработки заданного режима.

Целью изобретения является повышение производительности и качества легирования в.ертикальных стенок сложнопрофильных режу1цих кромок, повьшение точности обработки заданного режима.

Поставленная цель достигается . .

тем, что в двухкоординатную следящую систему установки электроискрового легирования, содержащую электрод, генератор измерительных импульсов и в каждом канапе управления распределитель импульсов и привод, введены генератор строба, триггер управления и в канал управления элемент задержки, первый цифроаналоговый преобразователь и последовательно

соединенные блок сравнения, блок определения знака, второй цифроаналоговьй преобразователь и дифференциальньй усилитель, в первьш канал управления, кроме того, введен блок вьзделения первой пачки импульсов, а во второй - элемент И и триггер, выход элемента И соединен с входом триггера, первый выход которого соединен с первым входом распределителя импуль. сов, с вторым входом блока определе35

ния знака и через элемент задержки с первым входом первого и с вторым входом второго цифроаналоговых преобразователей, с первым входом блок сравнения и с третьим входом блока определения знака, блок сравнения вторым выходом подключен к второму входу первого и к третьему входу второго цифроаналоговых преобразователей, третий вход первого цифроаналогового- преобразователя соедине с вторым выходом блока определения знака, третьим выходом подключенног к второму входу распределителя импульсов, выходами соединенного с вторым и третьим входами блока срав нения, второй выход триггера подклю чен к третьему входу распределителя импульсов, четвертый вход которого соединен с выходом генератора измер тельных импульсов, с первым входом распределителя импульсов первого канала и с первым входом блока выделения первой пачки импульсов, пятый вход - с выходом электрода, с вторым входом распределителя импуль сов первого канала и с вторым входо блока выделения первой пачки импуль сов, третий вход которого подключен к выходу генератора строба, к третьему входу распределителя импульсо первого канала управления, ко входу триггера управления к шестому входу распределителя импульсов первого ка нала, и к первому входу элемента И второго канала управления, второй вход которого соединен с четвертым входом распределителя импульсов первого канала и с первым выходом триггера управления, вторым выходом подключенного к четвертому входу блока вьщеления импульсов первой пачки импульсов, выход которого сое динен с первым входом блока сравнения первого канала, первый и второй выходы распределителя импульсов первого канала соединены соответственно с вторым и третьим входами блока сравнения, четвертый вход которого соединен с третьим выходом распределителя импульсов первого ка нала j с вторым входом блока определения знака и через элемент задержки - с пятым входом блока сравнения с третьим входом блока определения знака, с вторым входом второго цифроаналогового преобразователя и с первым входом первого цифроаналогоцрго преобразователя, второй вход которого соединен с вторым выходом 474 блока сравнения первого канала и с третьим входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого через дифференциальный усилитель соединен с первым выходом системы, пятьй вход распределителя импульсов первого канала подключен к третьему выходу блока определения знака, выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей через дифференциальньй усилитель второго канала соединены с вторым выходом системы, выход первого цифроаналогового преоб-г разователя первого канала подключен к второму взсоду дифференциального усилителя этого канала. На фиг.1 показана блок-схема двухкоординатной следящей системы установки; на фиг.2 - планы скоростей относительного перемещения электрода и детали; на фиг.З - схема блока . выделения первой пачки импульсовi на фиг.4 - схема распределителя импульсов на фиг.З - электрическая схема блока сравненияJ на фиг.6 - схема элемента задержкиJ на фиг.7 - схема блока определения знака} на фиг.8 схема цифроаналоговых преобразователей, на фиг.9 - временные диаграммы работы установки при увеличении искрового промежутка, по сравнению с заданным} на фиг.10 - временные диаграммы работы установки при уменьшении искрового промежутка по сравнению с заданным. Двухкоординатная следящая система (фиг.1) содержит рабочую головку 1, электрод 2, плиту 3, двигатель 4, червячную пару 5, кулачок 6 косинусно-синусного механизма 7, 8 и 9, реостаты 10 и 11; двигатели 12 и 13, двухкоординатный стол 14, а также генератор 15 строба, генератор 16 измерительных импульсов, триггер 17 управления, блок 18 вьщеления первой пачки импульсов, распределитель 19 импульсов, блок 20 сравнения, элемент 21 задержки, блок 22 определения знака, первый 23 и второй 24 цифроаналоговые преобразователи первого канала, дифференциальный усилитель 25, элемент И 26, триггер 27, распределитель 28 импульсов, блок 29 сравнения, блок 30 определения знака, элемент 31 задержки, первый 32 и второй 33 цифроаналоговые преобразователи второго канала, дифференциальный усилитель 34.

Рабочая головка 1 (электромагнитный вибратор или привод вращения) с электродом 2 закреплена на плите 3 и устанавливается над деталью Д таким образом, что электрод своей боковой поверхностью касается вертикальной стенки детали, например, штампа,

На плите 3 установлен двигатель А, который через червячную пару 5 мо жет поворачивать кулачок 6 косинусно-синусного механизма 7, толкатели 8 и 9 которого связаны с движками реостатов 10 и 11, подключаемыми соответственно к двигателям 12 и 13 двухкоординатного стола 14, на котором устанавливается деталь Д.

Соединения между элементами устройства и направление подачи сигналов показаны стрелками,

Блок 18 вьщеления первой пачки импульсов (фиг.З) состоит из элемента 4И-НЕ 35 и двоичного счетчика 36.

Распределитель 19 импульсов (28) (фиг.4) содержит элемент И 37 и элементы И-НЕ 38 и 39, блоки 20 (29) сравнения (фиг.З) - элементы И-НЕ 40 и 41, инвер.торы 42-44 и двоичный счетчик 45; элементы. 21 (31) задержки (фиг.6) - элементы И-НЕ 46 и 47 и инверторы 48-53, блок 22(30) определения зншса (фиг,7) - триггер 54, элементы И-НЕ 55-57 и инверторы 5860, а цифроаналоговые преобразователи 23, 24, 32 и 33 (фиг.8) содержат двоичные счетчики 61 и 62 и собственно дифроаналоговые преобразователи 63 и 64,

Двухкоординатная система работает следующим образом.

При подаче питания на рабочую головку 1 электрод 2 приводится во вращательное или колебательное движение и вводится в контакт с вертикальной стенкой штампа с деталью Д своей основной поверхностью.

Одновременно на электрод .2 подаются импульсы технологического тока и путем ручного управления двигателями стола задают величину искрового промежутка.

После этого включается автоматический регулятор.

При этом генератор 16 измерительиъпс импульсов вырабатывает импульсы, заполняющие импульсы, подаваемые на автоматический регулятор с электрода 2, а временной интервал в течение которого измеряется количество измерительных импульсов, соответствующих заданному количеству импульсов с электрода (эталонная пачка импульсов), определяется длительностью стробирующих импульсов, вырабатьшаемых генератором 15 стробов.

Длительность стробирующих импульсов выбирается равной 5-8 периодам импульсов электрода, а длительность измерительных импульсов может устанавливаться в пределах 0,1-0,05 длительности импульса с электрода.

Указанные параметры обеспечивают достаточную точность поддержания заданных режимов обработки.

Первая пачка импульсов с электрода (эталонная) подается на второй вход блока 18, в котором запоминается, ,

В течение первого строб-импульса, подаваемого на третий вход блока 18, в нем будет записано количество измерительных импульсов, подаваемых на его первый вход, и соответствующих суммарной длительности импульсов электрода первой пачки.

По спаду первого строб-импульса триггер 17 управления переключится и,подав с инверсного выхода на четвертьй вход блока 18 эапрещающий уровень, исключит тем самым возможность дальнейшего счета измерительных импульсов блоком 18.

Таким образом, в блоке 18 будет записано число измерительных импульсов, соответствующих длительности импул:ьсов с электрода в первой пачке которое будет сохраняться пока включен автоматический регулятор.

С прямого выхода триггера 17 управления разрешающий уровень подается на четвертьш вход распределител 19 импульсов после чего, начиная с второго, строб-импульсы, подаваемые на третий вход распределителя 19 с его третьего выхода, подаются на четвертьш (записьгоающий) вход блока 20 сравнения, по фронту которых из блок 18 переписывается число через первьш вход в блок 20 .

Одновременно с второго выхода распределителя 19 на (вычитающий) вход блока 20 проходят измерительные импульсы с генератора 16 измерительных импульсов, заполняющие импульсы с электрода в течение второго и после дующих строб-импульсов. Сравнение чисел измерительных им пульсов, прошедших на первый и трет входы блока 20, происходит по спаду строб-импульсов. Таким образом, в блоке 20 по око чанию строб-импульсов будет записан разность между количеством измерительных импульсов, записанных в течение первого строб-импульса и последующих (второго, третьего и т.д.) Если полученная разница положительна (фиг.9), что означает увелич ние искрового промежутка, по сравне нию с заданным, то строб-импульс, подаваемьй на второй вход блока 22 определения знака с распределителя 19, при отсутствии на первом входе блока 22 сигнала с второго выхода блока 20, пройдет на первый выход блока 22, на второй вход цифроанало гового преобразователя 23 и по его спаду будет в нем записана и соотве ствующим знаком усилена полученная разница дифференциальным усилителем 25. . Если полученная разница отрицательна (фиг.10), что означает умень шение искрового промежутка, то с вт рого выхода блока 20 на первый вход блока 22 подается импульс, которьй переключит строб-импульс с первого выхода на второй и на второй рход цифроаналогового преобразователя 24 Одновременно на выходе блока 22 появится импульс, который через вхо распределителя 19 переключит его второй выход на первый. При зтом измерительные импульсы будут поступать на второй (суммирующий) вход блока 20, а полученная разница по спаду строба будет записана в цифроаналоговый преобразователь 24 и усилена с соответствующим знаком дифференциальным усилителем 25. Через элемент 21 задержки фронт строб-импульса подается на пятьй вход блока 20 и третий вход блока 22, а спад строб-импульса - на третий вход цифроаналоговых преобразователей 23 и 24, сбрасывая их в исходное состояние. Напряжение с усцлителя 25 подается на средние точки реостатов 10 и 11 и через движки реостатов на двигатели 12 и 13. Так как движки реостатов сдвинуты между собой на 90 , то то напряжение делится на две соответствующие по закону синуса и косичасти, т.е. нуса. При этом составляющие скоростей по координатам х и у, определяемые этими двумя частями напряжения, имеют величину и направление, результирующая которых направлена нормально к точке поверхности, подвергаемой обработке, и устраняет рассогласование в величине искрового промежутка. На фиг.2й показан план составляющих скоростей двигателей стола по X и у при увеличении искрового промежутка, а на фиг.25 - при уменьшении, где v - результирующая скорость сближения или удаления электрода к. (от) поверхности обработки, VXD и - соответственно ее сое- . тавляющие. Изменение скоростей координатного стола по осям х и у, обеспечивающих слежение за сложным профилем обрабатываемой поверхности, осуществляется вторым каналом автоматического регулятора следующим образом. Первый и третий (каждый нечетньй) строб-импульс не проходит через элемент И 26 на вход триггера 27. На втором выходе триггера 27 при этом сохраняется разрешающий уровень, которьш подается на четвертый вход распределителя 28 импульсов. При этом измерительные импульсы с генератора измерительных импульсов, подаваемые на первый вход распределителя 28, проходят на его первый выход и подаются на первый вход (суммирующий) блока 29 сравнения. Фронт второго, четвертого и т.д. (четных строб-импульсов), проходящих через элемент И 26, перебрасьшают в триггер 27 в противоположное состояние. При этом измерительные импульсы проходят через распределитель 28 на второй (вычитшощий) вход блока 29 сравнения. На выходе блока сравнения появляется число, соответствующее разнице в количестве измерительных импульсов, Ьрошедших в течение нечетных и четных строб-импульсов, т.е. происходит сравнение длительностей последующих и предьщущих пачек импульсов с электрода.

Знак полученной разницы определяется аналогично и в первом канале блоком 30 определения знака, а ее преобразование и усиление - в цифроаналоговых преобразователях 32 и 33 и дифференциальном усилителе 34.

Аналогично, как и в первом канале спад строб-импульсов, проходя через элемент 31 задержки, сбрасывает в исходное состояние блоки 29, 30, 32 и 33 и к приходу фронта следукидего строб-импульса второй канал готов к работе.

Напряжение с усилителя 34 на двигатель косинусно-синусного механизма 7, который в соответствии с длительностью и знаком этого напряжения поворачивает кулачок 6, сдвигая движки через толкатели 8 и 9 реостатов 10 и 11 в соответствукнцие положения.

При этом напряжения, снимаемые с движков реостатов, изменяются по закону косинуса и синусаi поддерживая тем самым постоянной результирующую векторную скорость обхода контура детали.

На фиг.2Ь показан план скоростей относительного перемещения контура детали и электрода при положительной разнице, а на фиг.2г - при отрицательной.

На фиг.2 показан совмещенный план скоростей относительного перемещения детали и электрода при наличии разностных сигналов на выходах первого и второго каналовi причем на выходе первого канала разница отрицательная, где VH - результирующая скорость подачи, а v - скорректированная скорость подачи с учетом v.

Таким образом, предлагаемая установка осуществляет полную автоматизацию электроискрового легирования сложнопрофильных вертикальных стенок вырубных штампов, ножей, обеспечивая поддержание режима обработки и постоянство скорости обхода сложности контура, высококачественную и высокопроизводительную обработку, значительно расширяет технологические возможности

ЗИЛ.

.V,

/1

5 С Л

5

Н

51

М

5J(. :j

Фиг. 6

4 Чл

- I

55

: г

55

У./Г

«;

57

..

г«

и

А/г 7

I

«

Ю «о t, РЧ 44 5; i

X

4t