Генератор импульсов для электроэрозионной обработки и легирования Советский патент 1991 года по МПК B23H1/02 

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки электропроводных материалов, касается источников технологического тока для осуществления электроэрозионной обработки и легирования и может быть использовано для нанесения покрытий, упрочнения и придания новых эксплуатационных свойств деталям машин и инструменту в условиях действующего производства во всех отраслях машиностроительной промышленности.

Цель изобретения - повышение производительности обработки, качества легирования деталей и увеличение надежности работы.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема генератора импульсов для электроэрозионной обработки и легирования на транзисторах п - р- п-типа проводимости.

Генератор импульсов для электроэрозионной обработки и легирования содержит первый 1 и второй 2 транзисторы одинакового типа проводимости, эмиттеры которых соединены с первой шиной источника 3 питания, база первого транзистора 1 через первый резистор 4 соединена с первым электродом разрядника 5, а коллектор первого транзистора 1 подключен к первому выводу второго резистора 6, коллектор второго транзистора 2 через третий резистор 7 соединен с первой обкладкой емкостного накопителя 8, вторая обкладка которого подключена к второй шине источника 3 пи- тания и к второму электроду разрядника 5, диод 9 включен согласно в цепь разряда емкостного накопителя между первым электродом разрядника 5 и первой обкладкой емкостного накопителя 8, которая подклю- чена к второму выводу второго резистора 6.

Генератор работает следующим образом.

В исходном состоянии накопитель 8 разряжен, эрозионный промежуток разряд- ника 5 разомкнут. При подаче постоянного напряжения от источника 3 возникает ток управления по цепи: положительная шина источника 3, накопитель 8, резистор 6, переход база - эмиттер транзистора 2, отри- цательная шина источника 3, транзистор 2 открывается этим током. Затем накопитель 8 заряжается через насыщенный переход коллектор - эмиттер транзистора 2 по цепи: положительная шина источника 3, накопи- тель 8, резистор 7, переход коллектор - эмиттер транзистора 2, отрицательная шина источника 3. Величина тока заряда определяется величиной резистора 7 и напряжением источника 3.

По мере заряда накопителя 8 напряжение на нем и его внутреннее сопротивление возрастают, при этом токи управления и заряда пропорционально уменьшаются, а транзистор 2 сохраняет насыщенное состояние перехода коллектор - эмиттер. При достижении напряжения на выводах накопителя 8 примерно равного напряжению источника 3, ток через переход база - эмиттер и переход коллектор - эмиттер транзистора 2 прерывается, транзистор 2 закрывается, прекращается заряд накопителя 8.

При легировании один электрод разрядника под действием вибратора перемещается к второму электроду, уменьшая величину эрозионного промежутка между ними. Когда величина промежутка становится равной величине пробивного расстояния для потенциала, равного напряжению источника 3, происходит пробой между электродами разрядника 5, возникает ток технологического импульса по цепи: второй вывод накопителя 8, эрозионный промежуток разрядника 5, диод 9, первый вывод накопителя 8, производя легирование поверхности первого электрода материалом второго электрода. Накопитель 8 разряжается. Вместе с тем, с момента пробоя промежутка разрядника начинает протекать ток управления по цепи: положительная шина источника 3,эрозионный промежуток разрядника 5, резистор 4, переход база - эмиттер транзистора 1, отрицательная шина источника 3. Транзистор 1 открывается, при этом течет ток по цепи: положительная шина источника 3, эрозионный промежуток разрядника 5, диод 9, резистор 6, переход коллектор - эмиттер транзистора 1, отрицательная шина источника 3. В результате напряжение на переходе база - эмиттер транзистора 2 не превышает остаточного напряжения на насыщенном переходе коллектор - эмиттер транзистора 1, которое пренебрежимо мало, транзистор 2 закрывается, препятствуя возникновению прямого тока от положительного полюса источника 3, через разрядник 5, диод 9, резистор 7, переход коллектор - эмиттер транзистора 2 к отрицательной шине источника 3.

Второй электрод продолжает движение к первому электроду под действием вибратора, при этом электроды могут механически контактировать. Затем второй электрод движется от первого электрода разрядника 5, увеличивая эрозионный промежуток, который в результате этого теряет проводимость. Ток по цепи через переход база - эмиттер транзистора 1 прерывается, транзистор 1 закрывается и ток управления протекает через разряженный накопитель 8 по переходу база - эмиттер транзистора 2, открывая его, после чего происходит заряд накопителя 8.

При последующем сближении поверхностей электродов разрядника под действием вибратора происходит пробой промежутка между электродами напряжением источника 3 и описанные процессы повторяются. Между электродами разрядника формируется последовательность импульсов технологического тока, частота следования которых определяется частотой механических колебаний первого электрода или частотой следования других факторов инициирования электрического пробоя в промежутке разрядника 5.

Надежность предлагаемого генератора повышена, так как появление напряжения перезаряда на накопителе 8 вследствие наличия индуктивности рассеивания его, диода 7, электродов разрядника 5 и токо- подводов к ним, образующих контур технологического тока, не приводит к появлению экстратоков на переходах транзисторов 1 и 2 и других элементах схемы.

Стабильное падение напряжения на насыщенном переходе транзистора расширяет диапазон рабочих напряжений генератора в сторону уменьшения, при этом напряжение источника 3 выбирают с учетом падения напряжения на переходе. Это позволяет осуществлять с помощью генератора сверхчистовую обработку при напряжении заряда накопителя от единиц до десятка вольт и емкости накопителя сотни микрофарад.

Генератор позволяет осуществлять обработку на чистовых режимах легирования с малой шероховатостью поверхности легированного слоя за счет большей плотности энергии, вводимой в эрозионный промежуток за время импульса, уменьшить длительность импульса при заданной энергии, заданном количестве материала электрода, переносимом за один цикл осциллирования на деталь за счет устранения следующих недостатков прототипа.

Поскольку индуктивность рассеивания токоподводов, конденсатора, электродов не может быть приведена к нулевому значению при выполнении устройства для электроэрозионного легирования, то импульс всегда имеет периодический затухающий характер и не может быть использован для однополярного переноса материала электрода на легируемую поверхность, например при легировании твердыми сплавами.низко- углеродистых сталей, что ограничивает применение устройства для легирования.

Включение силового ключа происходит после подзаряда накопителя до момента распознавания разомкнутого состояния электродов промежутка, что удлиняет

цикл последующего заряда накопителя в перерыве между циклами инициирования сближением электродов и ограничивает готовность.

Выключение силового ключа после на0 растения тока в эрозионном промежутке приводит к дополнительному току через него, что при грубых режимах способствует перенесению дополнительного материала эле ктрода на деталь, но препятствует по5 вышению качества чистовой эрозионной обработки и неприемлемо для чистового легирования.

Рассеивание рекуперативной энергии перезаряда накопительного конденсатора

0 на зарядном резисторе с помощью имеющегося источника питания позволяет исключить неэффективное при чистовом и сверхчистовом легировании воздействие полуволн периодического разряда накопи5 теля на эрозионный промежуток, уменьшить его нагрев при заданном переносе материала электрода на деталь и увеличить частоту эффективных импульсов при заданном допустимом по технологии легирования

0 нагреве зоны обработки. Это обеспечивает повышение производительности и качества легирования.

Генератор осуществляет заряд своего накопительного конденсатора сразу пол5 ным током зарядной цепи,и подзаряда от дополнительной цепи этого конденсатора до порога срабатывания основной цепи заряда не требуется. Это позволяет при прочих равных условиях уменьшить время

0 подготовки генератора зависимого типа к формированию импульса в эрозионном промежутке, обеспечить быструю готовность и повысить производительность, а следовательно, и улучшить качество легирования.

5Генератор обеспечивает отключение

цепи заряда своего накопителя при любом уменьшении электрической прочности эрозионного промежутка, независимо от причин, вызвавших это уменьшение. В ре0 зультате ток зарядной цепи прерывается в начале возникновения импульса технологического тока в рабочем контуре и этот ток не искажает импульс - эрозионный процесс в промежутке не нарушается при любом ре5 жиме легирования.

Испытание опытно-промышленной установки автоматизированного электроэрозионного легирования штампов горячей высадки, в которой в качестве источника технологического тока использован предлагаемый генератор, подтверждают малую шероховатость легированного слоя при достаточной его толщине, устойчивость слоя к перепаду температур и истиранию в условиях работы штампов, повышенный КПД на чистовых режимах, надежность работы при любых видах осциллирования эрозионного промежутка.

Формула изобретения Генератор импульсов для электроэрозионной обработки и легирования, содержащий первый и второй транзисторы одинакового типа проводимости, эмиттеры которых соединены с первой шиной источника питания, база первого транзистора через первый резистор соединена с первым

электродом разрядника, а коллектор первого транзистора подключен к первому выводу второго резистора, коллектор второго транзистора через третий резистор соединен с первой обкладкой емкостного накопителя, вторая обкладка которого подключена к второй шине источника питания и к второму электроду разрядника,диод,о т л и ч а- I ю щ и и с я тем.что.с целью повышения производительности обработки, качества легирования деталей и увеличения надежности работы, диод включен согласно в цепь разряда емкостного накопителя между первым электродом разрядника и первой обкладкой емкостного накопителя, которая подключена к второму выводу второго резистора.

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки электропроводных материалов и касается источников технологического тока для осуществления электроэрозионной обработки и легирования, может быть использовано для нанесения покрытий, упрочнения и придания новых эксплуатационных свойств деталям и инструменту в условиях действующего производства во всех отраслях машиностроительной промышленности. Цель изобретения - повышение производительности обработки и качества обработки деталей легированием их и увеличение надежности работы. Генератор импульсов для электроэрозионной обработки и легирования содержит транзисторы 1 и 2, источник 3 питания, резистор 4. разрядник 5, резисторы 6 и 7, емкостный накопитель 8, диод 9. Включение диода 9 согласно позволяет осуществлять обработку на чистовых режимах легирования с малой шероховатостью поверхности легированного слоя за счет большой плотности энергии. 1 ил. k Os GJ о Ј ел