Устройство для регулирования межэлектродного промежутка в процессе электроискрового легирования Советский патент 1988 года по МПК B23H7/18 

4 СД

САЭ 05

N

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности касается устройств для электроискрового легирования, и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 931349.

Цель изобретения - повышение точности регулирования межэлектродного про.ме- жутка путем контроля электрических свойств обрабатываемой поверхности детали.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, обрабатывающий инструмент и обрабатываемая деталь.

Деталь 1 своей обрабатываемой поверхностью обрашена к инструменту 2 (чертеж). Устройство содержит держатель 3, связанный посредством упругого элемента 4 с кареткой 5 преобразователя 6, преобразователь 7 перемеш,ения инстру.мента в двух- полярное напряжение, преобразователь 8 двухполярного напряжения в относительную длительность прямоугольных двухполярных импульсов, подключенный к электродвигателю 9, кинематически связанному с преобразователем 6 вращательного движения двигателя 9 в поступательное следяшее перемещение каретки 5 и держателя 3 относительно обрабатываемой поверхности детали 1.

К инструменту 2 и детали 1 подключен преобразователь 10 проводимости межэлектродного промежутка в двухполярное напряжение, выход которого через интегратор 11 подключен к первому входу сравнивающего усилителя 12, второй вход которого через интегратор 13 подключен к выходу преобразователя 7. Выход усилител 12 соединен с индикаторами 14 и 15 прямой и обратной полярности выходного напряжения усилителя 12. Выход усилителя 12 также подключен через выпрямитель 16 к исполнительному элементу 17.

Преобразователь 7 содержит сердечник 18 переменного профиля сечения, закреп- .1С1И1ЫЙ на каретке 5, и катушку 19 измерительного высокочастотного генератора 20 несущей частоты, негюдвижно закрепленную на держателе 3. Генератор 20 соединен с первым входом сравнивающего усилителя 21, второй вход которого соединен с задатчиком 22. Преобразователь 10 проводимости промежутка в двухполярное напряжение содержит датчик 23 проводимости, выполненный в виде цепи измерительного тока через промежуток, соединенный с инструментом 2 и деталью 1. Эта цепь развязана (элементы диодной развязки не показаны) 6т цепи питания промежутка силовым технологическим током, подаваемым -к клемме А. Выход датчика 23 подк;1ючен на вход сравнивающего усилителя 24, второй вход которого соединен с задатчиком 25. Выход усилителя 24 является выходом преобразователя 10.

5

5

Держатель 3 оснащен вибратором (не показан).

Вибратор обеспечивает осцилляцию инструмента 2. Направления осцилляции показаны на чертеже стрелками.

Устройство работает следующим образом.

Инструмент 2 совершает осциллирующее движение и периодически касается поверхности детали 1.

0 Сигналом на подвод или отвод инструмента 2 служит двухполярное напряжение, снимаемое с преобразователя 7. Оптимальному процессу легирования соответствует легкое прижатие инструмента 2 к детали 1, при котором катущка 19 занимает среднее положение относительно сердечника 18. Вследствие индуктивной связи сердечника 18 и катушки 19 однополярное напряжение, получаемое в этом случае на выходе генератора 20 и первом входе усилителя 21,

0 равно напряжению задатчика 22 на втором входе усилителя 21. В результате сравнения этих напряжений на выходе усилителя 21 напряжение равно нулю, так как усилитель 21 производит сравнение поданных на вход напряжений. Это напряжение поступает на вход преобразователя 8, работающего в режиме управляемого напряжением генератора двухполярных прямоугольных импульсов, являющегося источником питания электродвигателя 9. Осцилляция инструмента 2 относительно детали I обеспечивает периодическое контактирование, что приводит к периодическому замыканию цепей технологического тока и измерительного тока от датчика 23. Технологический ток производит электроискровую обс работку в моменты контактов, а измерительный ток датчика 23 создает напряжение, пропорциональное среднему отношению времени контакта ко времени паузы. Это одно- полярное напряжение поступает на первый вход усилителя 24. На второй вход этого усилителя в случае оптимального процесса легирования поступает такое же напряжение от задатчика 25. В результате сравнения этих напряжений на выходе усилителя 24 напряжение равно нулю. При этом на входах усилителя 12 и на его выходе напряжение отсутствует, индикаторы 14 и 15, а также исполнительный элемент 17 отключены. Каретка 5 неподвижна относительно корпуса, который совершает строчно-кадровые перемещения от0 носительно станины и детали, что соответствует оптимальному процессу легирования.

По мере расходования инструмента 2 или при появлении впадины профиля поверхности детали 1 инструмент 2 совмест5 но с держателем 3 и катушкой 19 под действием силы упругости элемента 4 опускается. Сердечник 18 выходит из катушки 19, что уменьшает индуктивность контура

0

0

5

генератора 20 и увеличивает напряжение однополярного тока на его выходе. Это напряжение сравнивается с прежним напряжением с выхода задатчика 22 в усилителе 21 и с выхода преобразователя 7. Положительное напряжение поступает на вход преобразовате тя 8, что приводит к увеличению длительности прямоугольных импульсов мощности положительной полярности с выхода преобразователя 8 на электродвигатель 9. Электродвигатель 9 посредст- вом преобразователя 6 перемещает каретку 5 вниз, приближая инструмент 2 к легируемой поверхности детали 1 до прежнего оптимального значения. В это же время положительное напряжение с выхода преоб- разователя 7 поступает через усредняющий его за период осциллирующего движения инструмента 2 интегратор 13 на первый вход усилителя 12.

Уменьщение давления инструмента 2 одновременно приводит к уменьщению отно- шения времени контакта инструмента 2 с деталью 1 ко времени паузы, что вызывает увеличение однополярного напряжения на выходе датчика 23. Увеличенное напряжение сравнивается с прежним напряжением задатчика 25 в усилителе 24 и с его выхода поступает через усредняющий интегратор 1 1 на второй вход усилителя 12.

При стабильном процессе легирования, характеризующемся неиз.менными теплофи- зическими процессами в промежутке, отно- щение времени контакта инструмента 2 с деталью 1 ко времени паузы однозначно зависит от величины усилия среднего за период осцилляции давления инструмента 2, так как упругость элемента 4 в ходе обработки не изменяется. В результате ве- личины напряжений на обоих входах усилителя в нормальном динамическом и статическом режимах одинаковы, напряжение на выходе усилителя 12 отсутствует, индикаторы 14- и 15, а также исполнительный элемент 17 находятся в отключенно.м состоянии.

При достижении прижатия инструмента

2к детали 1, соответствующего оптимальному процессу легирования, двигатель 9 останавливается, напряжения на выходах преобразователей 7 и 10 и усилителя 12 равны нулю. В случае появления в результате строчно-кадрового перемещения инструмента 2 выступа профиля легируемой поверхности детали 1 держатель

3и катущка 19 поднимаются, так как среднее за период осцилляции давление

на поверхность детали 1 возрастает. Сердечник 18 входит в катущку 19, увеличивая индуктивность контура генератора 20, с выхода которого на вход усилителя 21 поступает однополярное напряжение по- ниженной величины, а на выходе усилителя появляется отрицательное напряжение. Электродвигатель 9 вращается в противо

0 s

О 5

0

5

0

5

положную сторону, устраняя возник1пее рассогласование между заданны.м и действительным средним усилием давления инструмента 2 на деталь 1. В это время отнощение времени контакта инструмента 2 с деталью I ко времени паузы увеличивается, средняя за период осцилляции проводимость промежутка возрастает и на выходе датчика 23 напряжение сигнала у.меньщается. В результате на выходе усилителя 24 появляется отрицательное напряжение, пропорциональное и при соответствующем выборе до начала обработки напряжений на задатчиках 22 и 25 ранное напряжению на выходе преобразователя 7. Как в течение этого процесса регулирования, так и в последующем при остановке электродвигателя 9 состоянии напряжение сигнала на выходе усилителя 12 отсутствует, индикаторы 15 и 14, а также элемент 17 выключены.

В случае перемещения инструмента 2 на участок поверхности детали с дефектными включениями или следами ди- элекрических и окисляющихся в ходе легирования веществ проводимость промежутка уменьщается, так как металлический характер контакта инструмента 2 с деталью 1 сменяется окисным характером контакта, что снижает среднюю за цикл осциллирования проводимость. В результате сигнал па выходе датчика 23 увеличивается, положительное напряжение с выхода преобразователя 10 сравнивается с прежним напряжением с выхода преобразователя 7 в усилителе 12 и на выходе последнего присутствует положительное напряжение сигнала. Включается индикатор 14, излучение которого воспринимается оператором. Оператор принимает рещение изменения режимов установки для компенсации параметров легированного слоя или об отключении установки для очистки поверхности обрабатываемой детали. Для автоматического отключения установки в том случае, когда величина разностного сигнала превысит определенное значение, на выходе усилителя 12 включен выпрямитель 16, соединенный по выходу с исполнительным элементом 17, выход которого управляет цепями выключения устройства.

В случае перемещения инструмента 2 на участок поверхности детали 1 с недопустимо грубой фактурой (низкое качество предыдущей обработки) или установки детали I с грубой поверхностью в устройство, а также при наличии на поверхности посторонних металлических частиц (продуктов предыдущей операции обработки этой детали), средняя за период осцилляции проводимость промежутка возрастает, так как расплавление и испарение в ходе эрозионного легирования гребешков микронеровностей грубой поверхности приводит к чрезмерной ионизации состояния промежутка ко iijK -.; .4in разомкнутого его состояния.

Кроме того, проводимость гтромежутка возрастает вследствие того, что инструмент деформирует микронеровности, в результате чего отношение времени контакта ко времени паузы возрастает. В этом режиме напряжение на выходе преобразователя 10 отрицательное. Напряжение на выходе преобразователя 7 прежнее, так как фактура поверхности или наличие на ней дисперсных частиц не может изменить среднее за период осциллирующего движения усилие давления инструмента 2. В результате на выходе усилителя 12 присутствует отрицательное напряжение, индикатор 15 включается, что воспринимается оператором и свидетельствует о наличии грубой или загрязненной поверхности детали. Авто.матическое отключение установки в этом случае производится тоже посредством исполнительного элемента 17.

При применении устройства для реализации способа нанесения покрытия порошковым материалом двухполярное напряжение с выхода усилителя 12 (клемма «В) управляет подачей порций дисперсного материала в промежуток, в результате, чего количество подаваемого в промежуток материала за один цикл пропорционально среднему за период осцилляции разностному сигналу с выхода усилителя 12. Для заданного среднего усилия давления инструмента 1 на деталь 2 и применении проводящего порошкового материала при легировании с целью упрочнения поверхности средняя проводимость промежутка возрастает. При этом до начала обработки н номинальном режиме с помощью регулировки в задатчике 25 устанавливают нулевое напряжение на выходе усилителя 12. Увеличенное слоем порошка время электрического контактирования инстру.мента 2 с деталью 1 при неизменном механическом контактировании увеличивает отношение времени контакта ко времени паузы и на выходе датчика 23 напряжение уменьшает- ч я, что компенсируется задатчико.м 25. Увеличение количества порошка в промежутке вызывает увеличение проводи.мости, что в ходе легирования приводит к появлению на выходе усилителя 12 отрицательного напряжения и срабатыванию индикатора 15. Одновременно с этим сигнал с клеммы «В управляет подачей порошка так, чтобы в каждой порции содержалось меньшее количество порошка. Это приводит к восстановлению оптимального режима легирования, при котором напряжение на выходе усилителя 12 равно нулю. В этом

Устройство для регулиро электродного промежутка в про искрового легирования по авт. отличающееся тем, что, с цель точности регулирования, в н преобразователь проводимост родного промежутка в двухпол жение, два интегратора, усили митель и исполнительный элем аварийного отклонения, при преобразователя смещения инст ключен через первый интеграт входу усилителя, выход пре проводимос1и промежутка под второй интегратор к второму теля, а выход усилителя подк выпрямитель к исполнительно Л(.ц,лор

(,()СТНВИТ0.1Ь,Р

(i) .л BdpuBii iТехрел И, ВересКорректор О, Кравцова

nKii.i 3«|Н;| I Тир 1ж922Подписное

ВИНИПИ | (1суларспн нмо1() комитет: (.(.(.V по .челам изобретений и открытий

И3(135, Москва. Ж ЗГ, Раушская наб., д. 4/5 11роизволствснно-||о.1И1 pailiiiMccKoe 11|)ел1 риятис. i . . жгород, ул- Проектная. 4

0

5

0

5

0

5

варианте чувствительность индикаторов 14 и 15 регулируют так, чтобы в номинальном режиме регулировки количества порошка их свечение отсутствовало. Уменьшение количества порошка в промежутке вызывает уменьшение средней за период осцилляции проводимости и приводит к обратному процессу в устройстве, чем достигается оптимальный режим легирования.

При применении непроводящего порошкового материала средняя проводимость промежутка уменьшается, что компенсируют до начала обработки задатчиком 25. Уменьшение количества порошка в промежутке вызывает увеличение проводимости и приводит к обратному процессу в устройстве, чем тоже достигается оптимальный режим легирования. При применении как проводящего, так и непроводящего порошков, а также в любом из рассмотренных режимов регулирования, устройство производит сравнение сигнала средней проводимости с сигналом среднего усилия прижима инструмента к легируемой поверхности, благодаря чему используется пропорциональность между усилием прижима и отношением времени контакта ко времени паузы. Это позволяет выделить сигнал о влиянии других факторов на электроискровой процесс, например о влиянии количества подаваемого в искровой промежуток дисперсного материала, и осуществить регулирование процесса по этому сигналу. При этом инерционность цепи электромеханической обратной связи предлагае.мого устройства, поддерживающей постоянным среднее усилие прижима инструмента 2 к легируемой поверхности, не оказывает влияния на точность регистрирования сигнала.

Формула изобретения

Устройство для регулирования .межэлектродного промежутка в процессе электроискрового легирования по авт. св. JV 931349, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, в него введены преобразователь проводимости межэлектродного промежутка в двухполярное напряжение, два интегратора, усилитель, выпрямитель и исполнительный элемент системы аварийного отклонения, при этом выход преобразователя смещения инструмента подключен через первый интегратор к одному входу усилителя, выход преобразователя проводимос1и промежутка подключен через второй интегратор к второму входу усилителя, а выход усилителя подключен через выпрямитель к исполнительному элементу. Л(.ц,лор

0.1Ь,Р

ересКорректор О, Кравцова

Изобретение относится к области электрофизических методов обработки токо- проводящих материалов и касается устройств для регулирования межэлектродного промежутка при электроискровом легировании. Цель - повышение качества регулирования и расширение технологических возможностей устройства. Устройство снабжено преобразователем 10 проводимости промежутка в двухполярное напряжение, двумя интеграторами II, 13, сравнивающим усилителем 12, индикаторами 14, 15 напряжения прямой и обратной полярностей, выпрямителем 16 ц исполнительным элементом 17. Сравнение напряжений с выходов преобразователей 7 и 10 позволяет достоверно судить о ходе легирования в промежутке в условиях отслеживания профиля детали электрод-инструментом, исключить возможность образования дефектного легированного слоя и этим повысить качество регулирования. 1 ил. с о