Устройство для электроискрового легирования Советский патент 1993 года по МПК B23H9/00 

Изобретение относится к области машиностроения в частности к генераторам для электроискрового легирования и может быть использовано в станках электроискрового упрочнения.

Известно устройство для электроэрозионного легирования содержащее соединенные последовательно фильтр, первый выпрямитель, емкостной накопитель, высокочастотный коммутатор, трансформатор, второй выпрямитель, токоограничитель, второй накопитель, датчики тока заряда, напряжения и тока разряда второго накопите- ля, а также сумматор, при этом управляющий вход коммутатора через первый ключ подключен к задающему модулятору частоты, выход датчика тока через фильтр нижних частот подключен к управляющему входу модулятора, датчик напряжения подключен через первый пороговый элемент к первому входу сумматора, датчик тока подключен через второй пороговый элемент к второму входу сумматора, вход сумматора через второй ключ подключен к управляющему входу первого ключа.

Недостатком известного устройства является то, что включение его осуществляется в момент касания электрода-инструмента и детали, при наличии дребезга в момент контакта электрода-инструмента и детали происходит выделение энергии колеблющейся в широких пределах. Это может привести к получению недостаточной сплошности покрытия. Известно устройство для электроискрового легирования, выбранное в качестве прототипа, содержащее пер

ю

Јь о о ся

вый и второй источники напряжения, коненсатор, накопительный конденсатор, первую и вторую оптопары, нагрузку, диод, первый и второй резисторы, причем первый ывод первого резистора соединен с первой бкладкой конденсатора, положительная ина второго источника соединена с аноом первого и катодом второго светодиодов первого и второго оптотиристоров и подключена к второму выводу первого резистора, другой вывод которого соединен с нодом диода и первой обкладкой конденатора, вторая обкладка которого соединена с анодом второго оптотиристора.

Недостатком известного устройства для лектроискрового легирования является то, то конструкция устройства не позволяет исключить режим срыва работы генератора, заключающийся в следующем. При замыкании или размыканий электрических контаков всегда присутствует, так называемый, дребезг, то есть многочисленное кратковременное появление и исчезнобение электрического контакта между деталью и электродом. .: , /Л.:.. ; . ,..,: ..- При злёктроискровом легировании дреб.езг усиливается за счет отскока электрода при ударе 0 деталь, за счет загрязнения поверхности детали продуктами эрозии (металллическая пыль). Поэтому в вышеопианной установке при кратковременном контакте электродов в момент дребезга заряжается конденсатор, открывается пер- вый оптотюрйстор и начинает заряжаться накопительная емкость. Теперь если контакт прервется, а накопительная емкость еще не успела зарядиться, то происходит отпирание второго оптотирйстора и накопительная емкость разряжается через второй оптотиристор. Тем самым, первый и второй оптотиристоры становятся открытыми, т.е. возникает режим срыва работы генератора за счет протекания сквозного тока.

Целью изобретения является повышение сплошности .покрытия за счет исключения зависимости энергии от уровня вибрации и частоты вибраций электрода-инструмента.

Поставленная цель достигается за счет того, что предлагаемое устройство содержит: источник напряжения, первый и второй коммутаторы, емкостной накопитель, датчик проводимости, первый и второй время- задающие блоки, одновибратор, нагрузку, первый и второй токоогрзничители.

В устройстве последовательно соединены источник напряжения, первый коммута- .тор, емкостной накс-питель. второй коммутатор, нагрузка, которая соединена мерез токоограничитель с датчиком проводимости, параллельно соединенным с входами время-задающих блоков. Выход первого время-задающего блока через одновибратор соединен с управляющим

входом первого коммутатора, а выход второго время-задающего блока через токоор- граничитель соединен с управляющим входом второго коммутатора.

На фиг. 1 представлена блок-схема уст0 ройства для элёктроискрового легирования; на фиг. 2 - диаграммы работы элементов устройства, где а - напряжение в МЭП при работе по известной схеме, б, в и г - напряжение на конденсаторах первой и второй

5 время-задающих цепочек и накопительной емкости соответственно, д - импульсы напряжения в МЭП предлагаемого устройства; на фиг. 3 - схема устройства для электроискрового легирования, выполнен0 нрго в качестве примера конкретного выполнения.

Предлагаемое устройство для электроискрового легирования содержит понижающий трансформатор 1, выпрямитель 2,

5 накопитель (емкость) 3, что составляет источник постоянного тока, а также коммутаторы 4 и 6, емкостный накопитель 5; нагрузку (МЭП) 7, одновибратор 8. времяза- дающие блоки 9 и 10. датчик проводимости

0 11 ц токоограничители 12, 13.

Трансформатор 1 последовательно соединен с регулируемым выпрямителем 2. с накопителем 3, коммутатором 4, емкостным накопителем 5, коммутатором б и нагрузкой

5 7. Нагрузка 7 через токоограничитель 12 соединена с датчиком проводимости 11, к которому параллельно подключены время-задающие блоки 9 и 10. Время-зада- ющий блок 10 через токоограничитель 13

0 подключен к управляющему входу коммутатора 6.

Генератор работает следующим обра . зом-. .. . .. -..

8 исходном состоянии переменное на5 пряжение подается на первичную обмотку трансформатора 1, а со вторичной обмотки пониженное переменное напряжение подается на регулируемый выпрямитель 2, с которого выпрямленное напряжение подается

0 на накопитель 3 для обеспечения сглаживания пульсаций напряжения. Выпрямленное напряжение подается на коммутатор 4. при открытии которого происходит зарядка накопителя 5. Разряд накопителя 5 на нагруз5 ку 7 происходит через коммутатор 6 при его открытии. Сигнал о состоянии МЭП 7 поступает на датчик проводимости 11 через токоограничитель 12, который в свою очередь управляет работой времязадающих блоков 9 и 10. Времязадающий блок 9 управляет

работой коммутатора 4 через одновибратор 8, а времязадающий блок 10 осуществляет управление работой коммутатора 6 через токоограничитель 13.

Схема построена таким образом, что если время в течении которого нагрузка 7 (МЭП) в разомкнутом состоянии меньше времени срабатывания времязадающих блоков 9 и 10, то коммутаторы 4 и б находятся в закрытом состоянии и выделения энергии на нагрузку 7 (МЭП) не происходит.

Сигнал на открытие коммутатора 6 подается в тот момент, когда нагрузка 7 (МЭП) находится в разомкнутом состоянии и коммутатор 6 остается открытым до момента разрядки накопителя 5. Разряд накопителя 5 наступает при пробое через газовый промежуток на нагрузке 7 (МЭП) в момент достижения его сопротивления критической величины пробоя.

Устройство для электроискроврго легирования, выполненное в качестве примера конкретного выполнения фиг. 3, содержит в качестве понижающего трансформатора 1, выпрямителя 2 и накопителя (емкость) 3 - блок питания (1,2,3) в качестве коммутаторов 4 и 6 использованы оптотиристоры, в качестве времязадающих блоков 9 и 10 использовались цепочки временной задержки состоящие из резистора 17,21 и емкости 16,20 с коммутатором на выходе 17,21. В качестве токоограничителя 12,13 - токоог- раничмвающие сопротивления, в качестве одновибратора 8 - емкость 8, а в качестве датчика проводимости 11 использовался оптотранзистор 22, с разделительными диодами на выходе 14,18.

Предлагаемое устройство, выполненное в качестве примера конкретного выполнения для электроискрового легирования (см. рис. 3), содержит управляемый источник 1,2,3 напряжения; первый 4 и второй 6 оптотиристоры; накопительный конденсатор 5; конденсаторы 16,8,20; резисторы 15. 19,12, 13; диоды 14 и 18; первый 17 и второй 21 компараторы; оптотранзистор 22 и нагрузку (межэлектродный промежуток) 7.

Плюс источника напряжения 1 соединен с анодом оптотиристора 4 и с анодом диода оптотранзистора 22. Катод оптотиристора 4 соединен с обкладкой накопительного конденсатора бис анодом силового оптотиристора 6. Катод оптотиристора соединен с нагрузкой 7. Катод диода оптотранзистора22 соединен с токоограничивающим резистором 13, который в свою очередь соединен с нагрузкой 7. Плюс блока питания (фиг. 1.2.3) схемы управления соединен с анодом диода оптотиристора 4. с времязадающими резисторами 15,19, с выводами питания компараторов 17,21 с анодом диода оптотирйсторов 4,6. Катод диода оптотиристора 4 соединен с 5 одной из обкладок одновибратора конденсатора 8, причем другая обкладка конденсатора 8 соединена с выходом компаратора 17. В свою очередь резистор 15 подключен к одной из обкладок времязадающего кон0 денсатора 16, к аноду диода 14, входу компаратора 17. Аналогично соединен резистор 19 с одной из обкладок времяэадающего конденсатора 20, анодом диода 18 и компаратором 21. Минус блока питания 1,2,3 сое5 динен со вторыми обкладками времязадающих конденсаторов 16 и 20 с . выводами питания компараторов 17 и 21 и с эмиттером оптотранзистора 22. Катоды диодов 14 и 18 соединены с коллектором оп0 тотранзистора 22.

Генератор работает следующим образом. В исходном положении - включен источник силового напряжения 1.2,3 схемы управления, разряжены - конденсаторы 16

5 и 20 первой и второй времязадающих цепочек, накопительный конденсатор 5; разомкнута нагрузка (межэдектродный промежуток) 7. В этом положении на выхо дах компараторов 17 и 21 устанавливается

0 высокий уровень напряжения, поддерживающий оптотиристоры 4 и 6 в закрытом состоянии. Через резисторы 15 и 19 начинают конденсаторы 16 и 20 заряжаться, при достижении на конденсаторе 16 напряжения

5 переключения компаратора компаратор 17 устанавливает на выходе нижний уровень напряжения, при этом конденсатор 8 заряжается от источника 1,2.3 через диод оптотиристора 4 и отпирается оптотиристор 4.

0 Через оптотиристор 4 от источника 1,2,3 заряжается накопительный конденсатор 5. В это время конденсатор 20 второй времяза- дающей цепочки продолжает заряжаться через резистор 19, Переключение компара5 тора 21 происходит через время, необходимое для окончания зарядки накопительного . конденсатора 20 и запирания оптотиристора 4. При установке на конденсаторе 20 напряжения переключения компаратора

0 произойдет переключение компаратора 21. На его выходе устанавливается низкий уровень напряжения и от источника 1,2,3 через диод оптотиристора 6 и токоограничиваю- щий резистор 12 на выход компаратора на5 чинает протекать ток, тем самым отпирая оптотиристор 6, на выходе оптотиристора устанавливается напряжение до которого заряжен накопительный конденсатор 5. После этого при сближении электродов до критического расстояния в межэлектродном

промежутке наступает пробой и происходит разряд накопительного конденсатора 5. В момент замыкания электродов в межэлект- родном промежутке от силового источника 1.2,3 через диод оптотранзистора 22 и токо- ограничивающий резистор 13 начинает проходить ток, который открывает оптотранзистор 22. Через разделительные диоды 14 и 18, а на выходах компараторов 17 и 21 устанавливается высокий уровень напряжения и оптотиристор 6 закрывается.

При размыкании электродов б межэлектродном промежутке оптотранзистор 22 за- крывается и устройство переходит в исходное положение.

В момент дребезга контактов при каждом размыкании электродов начинает происходить заряд времязадагощих конденсаторов 16 и 20. однако, если время нахождения электродов в разомкнутом состоянии меньше времени зарядки конденсаторов 16 и 20 до напряжения опрокидывания компараторов 17 и 21, то при каждом замыкании электродов происходит открывание оптотранзистора 22 и полный разряд конденсаторов 16 и 20 через диоды 14,18 и оптотранзистор 22. Таким образом, если время нахождения контактов в разомкнутом состоянии меньше времени зарядки конденсаторов 16 и 20 до напряжения опрокидывания компараторов 17 и 21, то оп- тотиристоры 4 и 6 находятся в запертом состоянии и выделение /энергии на искровом промежутке е происходит.

Еще одной отличительной особенностью данной схемы разобщенных тиристор- ных генераторов является подача управляющего сигнала на разрядный оптотиристор 6 в момент времени, когда электроды находятся в разомкнутом состоянии, и сохраняется до момента пробоя искрового

промежутка. Это приводит к тому, что разрядный оптотиристор 6 отпирается и находится в открытом состоянии до момента пробоя искрового промежутка 7. В связи с тем, что в открытом состоянии на катоде оптотиристора 6 появляется напряжение до которого заряжена накопительная емкость 5, то пробой наступает через газовый промежуток при сближении электродов на кри- тическое расстояние.

Пример. Предлагаемое устройство для электроэрозионного легирования использовалось с станком мод. ЭФИ.

В качестве детали, подлежащей упроч- нению, использовалась фреза дисковая из материала ЗОХГСА. диаметр фрезы - 80 мм, толщина фрезы - 3 мм.

В качестве электрода-инструмента использовался электрод цилиндрической диа- метром - 1,0 мм из материала ВК-8.

Режимы обработки:

Напряжение холостого, ..

хода, В.100

Среднее напряжение на нагрузке, В10Средний ток,,А2Энергия импульса, Дж0,4-0.5

Частота вибрации.

электрода-инструмента, Гц 100 К электроду-инструменту с вибратором станка ЭФИ было подключено предлагаемое устройство. Деталь устанавливалась и закреплялась в рабочем приспособлении. После этого упрочнялась режущая часть фрезы оператором вручную с. помощью электрода-инструмента с вибратором,,

Разбррс толщины покрытия фрезы составил 13-15 мкм. Увеличение сплошности покрытия фрезы позволяет увеличить стойкость фрезы в 2 раза.

Использование: изобретение относится к оборудованию для металлообработки, в частности к генераторам для электроискрового легирования. Сущность изобретения: устройство содержит источник напряжения, первый коммутатор, емкостный накопитель и второй коммутатор. Выход последнего связан с нагрузкой. Последовательно соединены датчик проводимости, токоограни- читель, вход которого соединён с выходом нагрузки, первый времязэдающий блок и одновибратор, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора. Второй времязадающий блок подключен между управляющим входом второго коммутатора через токоограничитель и общей точкой между датчиком проводимости и первым времязадающим блоком. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить сплошность покрытия, разброс толщины покрытия составляет 13-15 мкм. 3 ил.. .

Формула изобретения Устройство для электроискрового легирования, содержащее последовательно соединенные источник напряжения, первый коммутатор, емкостный накопитель, второй коммутатор, выход которого связан с нагрузкой, а также первый токоограничитель, отличаю щ е е с я тем, что, с целью повышения сплошности покрытия, оно снабжено последовательно соединенными датчиком проводимости, вход которого через первый токоограничитель соединен с выходом нагрузки, первым времязадающим блоком и одновибратором, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, и вторым токоограничителем, последовательно соединенным с вторым времязадающим блоком, подключенным к датчику проводимости и первому времяза- дающему блоку, причем выход второго токо- ограничителя соединен с управляющим входом второго коммутатора.

ФИГЗ