Устройство для электрохимического маркирования Советский патент 1992 года по МПК B23H7/16 

Изобретение относится к электрохимической обработке и может быть использовано при электрохимическом маркировании деталей.

Известно устройство для электрохимического маркирования, содержащее понижающий силовой трансформатор, мостовой выпрямитель и переключатель, осуществляющий коммутацию нагрузки (электроды электрохимической ячейки) со вторичной

обмоткой трансформатора или с выходом мостового выпрямителя для подачи на нагрузку переменного или -выпрямленного двухполупериодного синусоидального напряжения.

Выпрямленное напряжение используют для получения углубленной маркировки цвета основного металла, а затем для повышения контрастности маркировки включают переменное напряжение. При этом на

поверхности знаков образуются оксидные продукты черного цвета.

Однако применение такого источника не позволяет получить маркировку высокого качества, так как длительность процесса устанавливается оператором непосредственно при соприкосновении электродов через пленку электролита и процесс прекращается после их разведения, т.е. во многом определяется навыками оператора. Кроме того, при постоянном включении источника в сеть на электродах присутствует напряжение, которое при замене детали может вызвать неприятные ощущения у оператора при его соприкосновении с двумя электродами (катодом и анодом) одновременно. Отсутствие автоматического переключения униполярного напряжения на биполярное практическое не позволяет получать углубленную, контрастную маркиров- ку, так как повторное соприкосновение электродов в той же зоне обработки после переключения напряжений возможно только при наличии специального ориентирующего приспособления. Дополнительное переключение значительно увеличивает штучное время обработки, что снижает производительность процесса,

Известен источник питания для электрохимического маркирования деталей с включенным последовательно межэлектродному промежутку тиристором, управляющий электрод которого-соединен со схемой включения и регулирования времени маркирования.

Однако данный источник питания формирует однополупериодные импульсы напряжения, что не позволяет получить высокую производительность процесса, не возможна также подача биполярного на- пряжения, что уменьшает технологические возможности источника и качество обработки.

Известно также устройство для электрохимического маркирования имеющее мо- стовой выпрямитель, электромеханическое реле времени рабочего периода, переключатель униполярного и биполярного напряжений и кнопку подачи напряжения на электроды при нажатии на электрод-инстру- мент и соприкосновении электродов.

Источник позволяет автоматически отключать напряжение от нагрузки для пре- .кращения процесса обработки, однако переключение униполярного и биполярного напряжений осуществляется вручную, что вызывает перерыв в обработке, кроме того, все коммутационные органы расположены в силовой цепи, что приводит к подгоранию контактов при их размыкании и снижает

надежность источника питания. Данный источник питания не позволяет формировать импульсное униполярное напряжение, необходимое в некоторых случаях для получения минимального уширения линий маркировки. Регулировка амплитуды технологического напряжения осуществляется балластными резисторами, включенными последовательно нагрузке, в то же время известно, что при маркировании ток изменяется во время обработки за счет увеличения межэлектродного зазора при неподвижных электродах, что приводит в данном случае к уменьшению падения напряжения на балластном резисторе и к увеличению технологического напряжения на электродах, т.е. к некоторой стабилизации тока, однако известно, что обработка со стабилизацией тока способствует значительному увеличению уширения отпечатков, что нежелательно. Кроме того, в известном источнике отсутствует надежная регулировка амплитуды обратного напряжения, не зависящая от амплитуды прямого напряжения, при обработке на биполярном напряжении, Высокая амплитуда обратного напряжения, равная амплитуде прямого напряжения, приводит к повышенному электрохимическому износу электрода-инструмента, что в конечном итоге снижает качество обработки за счет искажения формы электрода-инструмента и увеличения межэлектродного зазора.

Целью изобретения является повышение качества обработки и расширение технологических возможностей.

Указанная цель достигается тем, что устройство для электрохимического маркирования, содержащее источник переменного технологического напряжения, мостовой выпрямитель и схему управления, включающую блок задания длительности процесса и элементы переключения униполярного технологического напряжения на биполярное, снабжено включенной параллельно электродам дополнительной нагрузкой, дополнительной силовой и маломощной .обмотками в источнике переменного напряжения, первая из которых подключена к электродам через управляемые выпрямители, при этом мостовой выпрямитель выполнен управляемым, блок задания длительности процесса состоит из блока задания длительности подачи биполярного напряжения, вход которого соедине с элементом переключения униполярного напряжения на биполярное и через выключатель биполярного напряжения с первым выходом блока задания длительности подачи униполярного напряжения, а схема управления дополнительно содержит генератор импульсов, три канала коммутации управляемых выпрямителей, один трехвходовый и два двухвходовых логических элемента И, два инвертора, логический элемент ИЛИ, выключатель удвоения частоты импульсов, последовательно соединенные с маломощной обмоткой источника напряжения синхронизатор и блок регулировки длительности импульсов, причем элементы переключения униполярного напряжения на биполярное и блок задания длительности подачи униполярного напряжения соединены последовательно, второй выход последнего подан на первый вход логического элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока задания длительности подачи биполярного напряжения и входом первого инвертора, а выход подан на первый вход трехвходового логического элемента И. второй вход которого соединен с выходом блока регулировки длительности импульсов, а третий вход - с выходом генератора импульсов и первым входом двухвходового логического элемента И, соединенного своим выходом с входом третьего канала коммута: ции, а первым входом с выходом второго инвертора, причем выход первого инвертора одновременно подан на вход второго инвертора и один из входов второго двухвходового логического элемента И, выход которого подключен через выключатель удвоения частоты импульсов к входу второго канала коммутации, а второй вход логического элемента И соединен с выходом трехвходового элемента И и входом первого канала коммутации.

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства для электрохимического маркирования; на фиг. 2 - а, б, в - эпюры напряжений на электродах электрохимической ячейки при различных режимах работы устройства.

Устройство для электрохимического маркирования (фиг. 1) содержит источник 1 переменного напряжения, представляющий однофазный т рансформатор с несколькими вторичными обмотками, одна из вторичных обмоток которого соединена с мостовым выпрямителем на управляемых элементах (выпрямителях) 2-5, выход которого соединен с дополнительной маломощной нагрузкой б и электродами 7 электрохимической ячейки. Последние в свою очередь соединены через управляемые выпрямители 8, 9 с дополнительной силовой обмоткой 10 источника 1. Схема управления выпрямителями содержит элемент 11 включения длительности процесса маркирования, подключенный через переключатель 12 на входы блоков 13 и 14 задания длительности подачи униполярного напряжения и биполярного напряжения соответственно, причем первый выход блока 13 соединен через выключатель 15 с входом

блока 14. Второй выход блока 13 задания длительности и выход блока 14 поданы на соответствующие входы логического элемента ИЛИ 16, а выход блока 14 подключен, кроме того, к последовательно соединен0 ным инверторам 17, 18, логическому элементу И 19 и каналу 20 коммутации управляемых выпрямителей 8, 9.

Кроме того, схема управления содержит последовательно соединенные маломощ5 ную обмотку 21 источника 1 напряжения, синхронизатор 22, блок 23 регулировки длительности импульсов напряжения, трехвходовый логический элемент И 24 и канал 25 коммутации управляемых выпрямителей 2,

0 5, а также генератор 26 импульсов, двухвхо- довый логический элемент И 27, выключатель 28 удвоения частоты импульсов и канал 29 коммутации управляемых выпрямителей 3, 4. Причем выход генератора 26 импульсов

5 подан на один из входов логического элемента И 24, а с его выхода через логический элемент И 27 и выключатель 28 - на вход канала 29 коммутации и на второй вход логического элемента И 19. Третий вход логи0 ческого элемента И 24 подключен к выходу логического элемента ИЛИ 16, а второй вход логического элемента И 27 соединен с выходом инвертора 17.

Устройство работает следующим обра5 зом.

Сигнал с выхода элемента включения длительности процесса маркирования, в качестве которого может выступать обычная кнопка, поступает через переключатель 12

0 на вход блока задания длительности подачи при обработке вначале на униполярном напряжении, а затем на биполярном. При необходимости работы только на биполярном напряжении переключатель 12 становится в

5 нижнее по схеме положение, и сигнал с выхода элемента 11 включения подается непосредственно на вход блока 14. При появлении на каком-либо входе логического элемента ИЛИ 16 напряжения логической

0 единицы в течение длительности обработки на униполярном напряжении или в течение длительности обработки на биполярном напряжении, на выходе этого элемента формируется напряжение логической единицы,

5 разрешающее прохождение импульсов включения управляемых выпрямителей от генератора 26 через каналы 25, 29, 20 коммутации. Б зависимости от установленной блоком 23 длительности импульсов напряжения, которая выбирается в пределах длительности одного полупериода синусоидального напряжения практически от 0 до 10 мс и формируется синхронно с моментом перехода синусоиды через 0 с помощью обмотки 21 и синхронизатора 22 на выходе блока 23, каждый полупериод синусоидального .напряжения появляется напряжение логической единицы, обеспечивающее прохождение импульсов от генератора 26 через логический элемент И 24. Первый импульсов генератора 26, прошедший на вход каналов коммутации, осуществляет включение управляемых выпрямителей 2-5 или 8, 9 в моменты времени, связанные с нулем синусоиды и обеспечивающие необходимую длительность импульса униполярного напряжения, При обработке на униполярном напряжении удвоенной частоты (100 Гц) импульсы с генератора 26 проходят через логические элементы И 24, 27 а с выхода последнего через выключатель 28 на входы каналов 25 и 29 коммутации, выходы которых соединены с управляющими электродами выпрямителей 2, 5 и 3, 4 соответственно, При этом на нагрузке формируется униполярное напряжение, соответствующее фиг. 2а или фиг. 26-. Частота импульсов генератора 26 выбирается значительно превышающей частоту технологического напряжения для уменьшения погрешности длительности импульса технологического напряжения, например из диапазона 1-10 кГц.

При нижнем по схеме положении выключателя 28 управляющие импульсы не поступают через канал 29 на электроды выпрямителей 3, 4, и на нагурзке формируется импульсное униполярное технологическое напряжение в два раза меньшей частотой импульсов (50 Гц) в результате од- нополупериодного выпрямления работающими выпрямителями 2, 5 (фиг. 2в). После прекращения действия импульса логической единицы с выхода блока 13 на его нижнем по схеме выводе возникает импульс, включающий блок 14 задания длительности подачи биполярного напряжения. При этом импульсы с генератора 26 начинают поступать на входы каналов 25 и 20 коммутации. Прохождение импульсов на вход канала 29 блокируется уровнем логического нуля, поступающего с выхода инвертора 17 на вход логического элемента И 27, В результате начинают работать выпрямители 2. 5 и 8, 9 обеспечивающие подачу на нагрузку прямого напряжения (инструмент-катод, заготовка-анод) высокой амплитуды и длительностью импульса, установленной блоком 23, и обратного напряжения (инструмент-анод, заготовка-катод) более низкой

амплитуды и нерегулируемой длительности (фиг. 2J для получения контрастной маркировки и уменьшенного износа инструмента на обратном напряжении. Амплитуды прямого и обратного напряжений могут регулироваться плавно или дискретно независимо одна от другой для подбора оптимальных режимов обработки.

Параллельно основной нагрузке - электрохимической ячейке с электродами 7 в устройство введена дополнительная маломощная нагрузка 6, обеспечивающая гарантированный ток через управляемые выпрямители для их надежной работы, так

как ток при электрохимическом маркировании изменяется в широких пределах, а при некоторых условиях, например значительной загазованности, может быть практически равен нулю. Кроме того, дополнительная нагрузка 6 при закрытых выпрямителях обеспечивает отсутствие напряжения на электродах, что необходимо для повышения безопасности работы оператора. В противном случае отсутствие замкнутой цепи нагрузки приводит к появлению на разведенных электродах электрохимической ячейки напряжения, вызывающего неприятные ощущения у оператора при касании электродов руками,

Таким образом, устройство позволяет повысить производительность оборудования для электрохимического маркирования, так как переключение обработки с униполярного на биполярное напряжение осуществляется автоматически.

Надежность устройства из-за отсутствия контактных элементов в силовой части, переключаемых при прохождении технологического тока через нагрузку;

качество обработки за счет снижения травления электрода-инструмента при обработке на биполярном напряжении и технологические возможности устройства за счет изменения формы технологического

напряжения в широких пределах, в том числе применения импульсного напряжения с коротким фронтом импульса.

Формула изобретения Устройство для электрохимического маркирования, содержащее источник переменного технологического напряжения, мостовой выпрямитель и схему управления; включающую блок задания длительности процесса и элементы переключения униполярного технологического напряжения на биполярное, отличающееся тем, что, с целью повышения качества обработки и расширения технологических возможностей, оно снабжено включенной параллельно электродам дополнительной нагрузкой, дополнительной силовой и маломощной обмотками в источнике переменного напряже- ния первая из которых подключена к электродам через управляемые выпрями- тели, при этом мостовой выпрямитель выполнен управляемым, блок задания длительности процесса состоит из блока задания длительности подачи биполярного напряжения, вход которого соединен с эле- ментом переключения униполярного напряжения на биполярное и через выключатель биполярного напряжения с первым выходом блока задания длительности подачи униполярного напряжения,-а схема управ- ления дополнительно содержит генератор импульсов, три канала коммутации управляемых выпрямителей, один трехвходовый и два двухвходовых логических элемента И, два инвертора, логический элемент ИЛИ. выключатель удвоения частоты импульсов последовательно соединенные с маломощной обмоткой источника напряжения синхронизатор и блок регулировки длительности импульсов, причем элементы переключения униполярного напряжения на биполярное и

блок задания длительности подачи униполярного напряжения соединены последовательно, второй выход последнего подан на первый вход логического элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока задания длительности подачи биполярного напряжения и входом первого инвертора, а выход подан на первый вход трехвходового логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом блока регулировки длительности импульсов, а третий вход - с выходом генератора импульсов и первым входом двухвходового логического элемента И, соединенного своим выходом с входом третьего канала коммутации, а первым входом с выходом второго инвертора, причем выход первого инвертора одновременно подан на вхрд второго инвертора и один из входов второго двухвходового логического элемента И, выход которого подключен через выключатель удвоения частоты импульсов к входу второго канала коммутации, а второй входлогиче- ского элемента И соединен с выходом трехвходового элемента И и входом первого канала коммутации.

Изобретение предназначено для использования в установках для нанесения информации на поверхность токопроводя- щих изделий. Устройство содержит источник переменного технологического напряжения, управляемый мостовой выпрямитель, блоки выдержки длительности процесса на униполярном биполярном напряжении, дополнительную силовую обмотку, подключенную через управляемые выпрямители к дополнительной нагрузке и электродам, и схему управления, содержащую маломощную обмотку источника переменного нэп ряжения, синхронизатор, блок регулировки длительности импульсов униполярного напряжения, а также генератор импульсов включения управляемых выпрямителей и три однотипных канала коммутации последних со схемой управления. Устройство обеспечивает подачу на электроды электрохимической ячейки униполярного технологического напряжения синусоидальной формы с одно- и двухполупериод- ным выпрямлением импульсного напряжения с частотой импульсов 50 и 100 Гц, с крутым фронтом и синусоидальной формой спада импульса, с регулируемой в пределах от 0 до 10 мс длительностью импульса в течение установленного периода обработки, с автоматическим бесконтактным переключением формы технологического напряжения с униполярного на биполярное, с амплитудой обратного синусоидального напряжения, меньшей чем амплитуда прямого напряжения, для уменьшения травления рабочей поверхности электрода-инструмента, а также работу только на биполярном напряжении без включения униполярного напряжения. 2 ил. N OJ 4 Ю

и

ё

Фиг. 2