Установка для электроискровой обработки токопроводящих материалов Советский патент 1993 года по МПК B23H9/00 

(Л

С

Изобретение относится к электроискровому нанесению покрытий из металла на металлические поверхности и может быть использовано для получения покрытий с заданными физико-механическими и химическими свойствами. Цель - повышение износоустойчивости деталей машин, механизмов и инструментальной оснастки. Установка содержит задающий генератор 1, делитель частоты 2 с постоянным коэффициентом деления, ультразвуковой генератор (УЗГ) 3, устройство 12 для поддержания межэлектродного зазора. Между обрабатываемой деталью 16 и электродом - анодом 15 устанавливается зазор 13, изменяющийся с частотой и амплитудой, соответствую

00

го ел о VI

|Ю

Фиг.1

щей выходному напряжению УЗ Г 3. Прямоугольные импульсы с задающего генератора 1 поступают также через делитель частоты 5 с переменным коэффициентом деления, фа- зосдвигатель б, формирователь 7 длительности импульсов на генератор импульсов технологического тока, прямоугольные импульсы технологического тока с которого

Изобретение относится к электроискровому нанесению покрытий из металла на металлические поверхности и может быть использовано для получения покрытий с заданными физико-техническими и химическими свойстиами для повышения износоустойчивости деталей машин, механизмов и инструментальной оснастки.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей, повыше- ние кзчесгна обрабатываемых поверхностей за счет получения покрытий с заданными физико-техническими и химическими свойствами.

На фиг. 1 изображена функциональная схема установки; на фиг. 2 - схема фазосд- оигэтеля; на фиг. 3 - схема формирователя длительности импульса; на фиг. 4 - диаграммы регулирования длительности импульса технологического тока, формируемого гене- ратором.

Установка содержит задающий генератор (ЗГ) 1. делитель 2 частоты с постоянным коэффициентом деления; ультразвуковой генератор (УЗГ) 3. генератор 4 интервалов времени (ГИП); делитель 5 частоты с переменным коэффициентом деления; фазосд- вигатель 6; формиропатель 7 длительности импульсов (ФДИ); ионизатор 8 межэлектродного зазора (ИМЭЗ); генератор 9 им- пудьсов технологического тока (ГИТ); датчик 10 состояния межэлектродного зазора (ДСМЭЗ); датчик контакта (ДК) 11; устройство 12 для поддержания межэлектродного зазора (УПМЭЗ): межзлектродный зазор (МЭЗ) 13; блок управления (БУ) 14;электрод- анод 15; обрабатываемая деталь 16.

Фазосдвигатель 6 (фиг. 2) построен на n-разрядном двоично-десятичном реверсивном счетчике 17, с выхода которого сиг- нал подается на S-вход триггера 18 и R-вход триггера 9, на S-вход которого поступает сигнал с делителя частоты 5, а с выхода поступает на один иэ входов схемы И-НЕ 20, на второй вход которого поступает сигнал с датчика контакте 11, На информационные входы с«этчика подается двоично-десятипоступают на зазор 13. Технологический процесс контролируется и регулируется ионизатором 8 межэлектродного зазора, датчиком 10 состояния межэлектродного зазора и датчиком контакта 11. Временные соотношения в работе блоков формирует генератор 4 интервалов времени. 4 ил. 2 з.п. ф-лы.

чное число с блока управления 14, а на вычитающий вход - с генератора интервалов времени 4. С прямого выхода триггера 18 сигнал поступает на формирователь длительности импульса 7.

Схема работает следующим образом.

На информационные входы счетчика поступает с блока управления 14 двоично- десятичное число, соответствующее необходимому сдвигу, С приходом сигнала О с делителя частоты 5 триггер 19 устанавливается в единицу, которая с его выхода подается на один из входов схемы И-НЕ 20. Когда на второй вход схемы И-НЕ 20 приходит сигнал 1 с датчика контакта 11, то на ее выходе появится сигнал О, которым в счетчик запишется число, поступающее с блока управления 14. Когда сигнал 1 с датчика контакта 11 исчезнет, то на выходе схемы И-НЕ 20 появится сигнал 1. В этот момент триггер 18 установится в О состояние. Когда счетчик установится в состояние 0, на выходе появится сигнал О, которым триггер 18 устанавливается в 1, а триггер 19 в О.

С приходом следующего сигнала с датчика контакта 11 цикл повторится только в том случае, если ему предшествовал сигнал О с делителя частоты 5.Таким образом формируется задержка относительно конца контакта. При этом частота импульсов задержки равна частоте следования импульсов с делителя частоты 5 с переменным коэффициентом деления.

Формирователь 7 длительности импульсов выполнен по схеме, приведенной на фиг.З. Схема состоит из п-разрядного двоично-десятичного реверсивного счетчика 21, сигнал с выхода которого через схему ИЛИ 22 с инверсными входами и выходом подается на R-вход триггера 23, На второй вход схемы ИЛИ 22 поступает сигнал через схему НЕ 24 с датчика 10 состояния межэлектродного зазора. На информационные входы счетчика 21 подается двоично-десятичное число с блока управления 14, на вычитающий вход - с генератора 4 интервалов

времени, а на установочные входы С счетчика 2 и на вход синхронизации С триггера 23 поступает сигнал с фааосдвигателя б.1

Схема работает следующим образом.

С приходом сигнала О с фазосдвигате- ля 6 в счетчик 21 записывается число, поступающее с блока управления 14, а триггер 23 устанавливается в единицу в момент перехода сигнала с фазосдвигателя 6 из О в Г. С этого момента времени счетчик начинает работать в вычитающем режиме. При состоянии счетчика 0 на его выходе появится сигнал 0, который через схему ИЛИ 22 поступит на R-вход триггера 23, и триггер 23 установится в нуль.

Таким образом будет сформирован импульс заданной длительности, который подается на генератор импульсов технологического тока 9. Если произойдет уменьшение величины зазора до заданной величины, то с датчика 10 состояния межэлектродного зазора поступит сигнал 1 который инвертируется схемой НЕ 24 и подается на один из входов схемы ИЛИ 22 с выхода которой сигнал О поступает на R- вход триггера 23, и триггер 23 установится в нуль. Импульс будет прекращен до истечения заданного времени.

На фиг. 4 приведены временные диаграммы регулирования длительности импульса технологического тока, формируемого генератором ГИТ 9,

где I - величина межэлектродного зазора;

1н - время сдвига начала импульса технологического тока;

tk - время сдвига конца импульса технологического тока;

Туэг - период ультразвуковых колебаний электрода-анода;

UOHT - время контактирования электрода-анода и обрабатываемой детали:

г- длительности импульса технологического тока;

т.н1 - минимальное значение времени сдвига начала импульса;

tki - минимальное значение времени сдвига конца импульса;

Т - интервал времени между двумя следующими друг за другом контактами.

На фиг. 4 приведены следующие варианты формирования импульса тока;

3, Окончание импульса тока по сигналу с датчика состояния межэлектродного зазора 10. когда суммы т.Н4+ tHs+ re; нб+ тд превышают Т. (фиг. 4, з, и, к). Установка работает следующим образом.

На блоке управления 14 устанавливается необходимый режим работы;

периодичность следования электро0 исковых разрядов задается величиной коэф- фициента деления делителя 5,если коэффициент деления делителя 5 больше коэффициента деления делителя 2, то период следования электроискровых разрядов

5 больше, чем период колебания электрода- анода 15,

время сдвига начала электроискрового разряда относительно контакта между электродом-анодом 15 и деталью 16 - задается

0 величиной сдвига фазы фазосдвигателя 6;

длительность импульса технологического тока (электроискрового разряда), формируемая ФДИ 7.

После задания необходимого режима

5 установка включается. Начинает работать задающий генератор 1, прямоугольные импульсы с которого через делитель частоты 2 поступают на ультразвуковой генератор 3. На выходе ультразвукового генератора 3

0 формируется напряжение ультразвуковой частоты, по форме близкое к синусоиде, которое подается на устройство для поддержания межэлектродного зазора 12, в результате электрод-анод 15 начинает коле5 баться с ультразвуковой частотой, как показано на фиг. 4а, устанавливается межэлектродный зазор 13, изменяющийся по закону, близкому к синусоидальному.

Прямоугольные импульсы с ЗГ 1 под0 эются также через делитель частоты с переменным коэффициентом деления 5 на фазосдвигатель б, который с момента окончания контакта между электродом-анодом 15 и деталью 16, фиксируемый датчиком

5 контакта 11, начинает формировать время задержки, кратное интервалам генератора интервалов времени 4. Информация о времени задержки поступает в виде двоичного числа с блока управления 14. Формирова0 ние времени задержки происходит в фазос- двигателе 6 только в том случае, если со времени предыдущего контакта до следующего за ним с делителя частоты 5 придет импульс напряжения. Таким образом, фор5 мирование задержки происходит с частотой, равной частоте, формируемой делителем частоты 5. Сигнал с фазосдвигателя 6, сдвинутый относительно конца контакта между электродом-анодом 15 и деталью 16 на заданную величину, постумает на формирователь длительности импульсов 7.

Формирователь длительности импульсов ФДИ 7 о момент поступления сигнала с фазосдвигателя 6 выдает сигнал на генератор импульсов технологического тока ГИТ9. который на выходе формирует импульс технологического тока(начинается электроискровой разряд о МЭЗ 13). С этого момента ФДИ 7 начинает формировать заданную на блоке управления 14 длительность импульса, кратную интервалам времени, поступающим с ГИВ 4. Когда длительность импульса становится равной установленной, сигнал на выходе ФДИ 7 исчезает, и импульс технологического тока, подаваемый на МЭЗ 13 с ГИТ 9 исчезает. Электроискровой разряд прекращается.

При увеличении времени контактирования XKOHT (см. фиг. 4, а), например, по причине изменения резонансной частоты и т.д. может оказаться так, что к моменту следующего контакта импульс с заданной длительностью не закончится. В этом случае при уменьшении величины зазора МЭЗ 13 до установленного значения с датчика состояния МЭЗ 10 поступит сигнал на ФДИ 7, который прервет формирование заданной длительности, и импульс технологического тока прервется.

Так как начало импульса технологического тока может регулироваться в широком диапазоне между двумя следующими друг за другом контактами между электродом- анодом 15 и деталью 16, то при определен- ных значениях МЭЗ величина технологического напряжения оказывается недостаточной для пробоя МЭЗ 13. В этом случае электроискровой разряд не возникнет. Для устранения этого служит ионизатор межэлектродного зазора, который в момент начала контакта между электродом-анодом 15 деталью 1G по сигналу с датчика контакта 11 подает на МЭЗ 13 небольшое напряжение, за счет которого через МЭЗ течет электрический ток величиной 2-3 А. В момент разрыва контакта происходит ионизация МЭЗ за счет этого тока, и создается токопроводящий канал. После исчезновения контакта ИМЭЗ 8 работает по сигналу с фазосдвигателя 6. Когда произойдет электроискровой разряд, сигнал управления с фазосдвигателя исчезнет, и напряжение ИМЭЗ 8, прикладываемое к МЭЗ 13, исчезнет. Сигнал, подаваемый с ГИВ 4 на ИМЭЗ 8, позволяет устранить прерывание тока ионизации при исчезновении сигнала с датчика контакта 11 до момента возникновения сигнала с фазосдвигателя При вариантах исполнения ИМЭЗ 8, отличных от описанного в данной заявке, сигналы с ГИВ 4 могут использоваться для формирования длительности протекания тока ионизации через МЭЗ.

Установка может быть использована в

различных отраслях промышленности для поверхностной обработки конструкционных материалов, деталей машин, инструмента и других изделий с целью повышения

0 их износостойкости, жаростойкости, коррозионной стойкости и других свойств. Простота реализации установки позволяет включить ее в автоматические технологические комплексы.

5

Формула изобретения 1. Установка для электроискровой обработки токопроводящих материалов, содержащая последовательно соединенные

0 задающий генератор делитель частоты с постоянным коэффициентом, ультразвуковой генератор и устройство для поддержания межэлектродного зазора, подключенное к электроду, а также фазосдвигатель, датчик

5 контакта, генератор импульсов технологического тока и делитель частоты с переменным коэффициентом, подключенный к задающему генератору, отличающаяся тем, что, с целью расширения технологиче0 ских возможностей, повышения качества обрабатываемых поверхностей за счет получения покрытий с заданными физико-техническими и химическими свойствами, в нее введены формирователь длительности им5 пульсов, генератор интервалов времени, ионизатор межэлектродного зазора, датчик состояния межэлектродного зазора и блок управления, при этом выход генератора интервалов времени соединен с первыми вхо0 дами фазосдвигателя, формирователя длительности импульсов, ионизатора межэлектродного зазора, второй вход которого соединен с выходом фазосдвигателя и вторым входом формирователя длительности

5 импульсов, а третий вход соединен с вторым входом фазосдвигателя и с выходом датчика контакта, входы которого соединены с выходами ионизатора межэлектродного зазора и входами датчика состояния межэлектродно0 го зазора, выход которого соединен с третьим входом формирователя длительности импульсов, выход которого соединен с генератором импульсов технологического тока, а четвертый вход связан с одним из выходов

5 блока управления, второй и третий выходы которого связаны с делителем частоты с переменным коэффициентом и четвертым входом фазосдвигателя, третий вход которого соединен с выходом делителя частоты с переменным коэффициентом деления.

2 Установка по п. 1.отличающаяся тем, что фаэосдвигатель содержит п-разряд- ный двоично-десятичный реверсивный счетчик. D-триггер, RS-триггер, и схему И-НЕ, при этом выход счетчика соединен с S-вхо- дом D-триггера и R-входом RS-триггера, S- вход которого связан с третьим входом фазосдвигателя, а выход - с входом схемы И-НЕ, второй вход которой связан с вторым входом фазосдвигателя, а выход соединен с С-входом счетчика и с С-входом О-триг- гера, D-вход которого срединен с нулевым потенциалом схемы, информационные входы счетчика связаны с четвертым входом фазосдвигателя. а вычитающий вход - с первым входом фазосдвигателя. прямой выход О-трпггера - с выходом фазосдвигателя

5

s

м

J

«XJ |ч

hhKi YЈ|

У

0

ъ

.

Г

I

«о

-Q

-

I