RU2060118C1

RU2060118C1 - Device for electric-spark processing

Info

Publication number: RU2060118C1
Application number: RU93010632A
Authority: RU
Inventors: А.Д. Верхотуров; Ю.И. Мулин; С.Г. Малых; И.Г. Малых
Original assignee: Институт материаловедения Дальневосточного отделения РАН
Priority date: 1993-03-01
Filing date: 1993-03-01
Publication date: 1996-05-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device has power supply, vibrator, accumulating tank with charge-discharge circuit inserted parallel to electrodes and units for discharge control. Optothyristor module is introduced into charge-discharge circuit of accumulating tank. Its optothyristors are connected with receiver of transistor optopair through control units made in the form of timers on the basis of integral circuits. Cathode of optopair emitter is switched on operating electrode through resistor. Anode is switched on power supply. In this case control units have transistors and resistors. Unit for controlling the charge thyristor additionally contains differentiating circuit of capacitor and resistor. EFFECT: enhanced quality of electric-spark processing for electric-spark alloying of cutting tool, of stamping equipment and of machine parts. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электрофизическим методам обработки, в частности к электроискровому легированию режущего инструмента, штамповой оснастки и деталей машин. The invention relates to electrophysical processing methods, in particular to electrospark alloying of a cutting tool, die tooling and machine parts.

Известны устройства для электроискрового легирования, содержащие вибратор и генератор для создания импульсов технологического тока, питания обмотки вибратора, контроля и управления процессом. Known devices for electrospark alloying containing a vibrator and a generator for generating pulses of the technological current, powering the vibrator winding, monitoring and controlling the process.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство, содержащее источник питания, вибратор и генератор, электрическая схема которого содержит накопительную емкость, электронный зарядный ключ, выполненный на основе двух транзисторов и транзисторного модуля, элементы управления транзисторным ключом, разрядный тиристор с элементами управления им, блок синхронизации вибратора и генератора импульсов. Closest to the proposed technical solution is a device containing a power source, a vibrator and a generator, the electrical circuit of which contains a storage capacitance, an electronic charging key made on the basis of two transistors and a transistor module, transistor key controls, a discharge thyristor with its controls, unit synchronization of the vibrator and the pulse generator.

Основными недостатками известного устройства являются: усложненная электрическая схема, невысокая надежность и стабильность работы, высокие удельные энергозатраты на процесс легирования. The main disadvantages of the known device are: complicated electrical circuit, low reliability and stability, high specific energy consumption for the alloying process.

Задача изобретения осуществление электроискрового легирования с помощью устройства с упрощенной электрической схемой, высокая надежность и стабильность в работе с меньшими удельными энергозатратами. The objective of the invention is the implementation of electrospark alloying using a device with a simplified electrical circuit, high reliability and stability in working with lower specific energy consumption.

Это решается тем, что в устройстве для электроискровой обработки, содержащем источник питания, вибратор, накопительную емкость с зарядно-разрядной цепью, включенную параллельно электродам, узлы управления разрядом, согласно изобретению в зарядно-разрядную цепь накопительной емкости введен оптотиристорный модуль, оптотиристоры которого через выполненные на основе интегральных схем в виде таймеров узлы управления связаны с приемником транзисторной оптопары, катод излучателя которой подключен через резистор к рабочему электроду, а анод к источнику питания, при этом узлы управления содержат транзисторы и резисторы, а узел управления зарядным тиристором дополнительно содержит дифференцирующую цепь из конденсатора и резистора. This is solved by the fact that in the device for electrospark processing containing a power source, a vibrator, a storage capacitance with a charge-discharge circuit connected in parallel with the electrodes, discharge control units, according to the invention, an optothyristor module is introduced into the charge-discharge circuit of the storage capacitance, the optothyristors of which through based on integrated circuits in the form of timers, the control nodes are connected to the transistor optocoupler receiver, the emitter cathode of which is connected through a resistor to the working electrode, and the ano d to the power source, while the control nodes contain transistors and resistors, and the control unit of the charging thyristor further comprises a differentiating circuit of a capacitor and a resistor.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом. The proposed device is illustrated in the drawing.

Устройство содержит источник питания: силовой трансформатор 1 с выпрямителем 2, вибратор 3, накопительную емкость 4, включенную параллельно электродам 5 и 6, в зарядно-разрядную цепь которой введен оптотиристорный модуль 7, в составе которого оптотиристоры 8 и 9, связанные посредством узлов управления с приемником оптопары транзисторной 10. The device contains a power source: a power transformer 1 with a rectifier 2, a vibrator 3, a storage capacitance 4 connected in parallel with the electrodes 5 and 6, into which the opto-thyristor module 7 is introduced into the charge-discharge circuit, which includes the opto-thyristors 8 and 9, connected via control units to transistor optocoupler receiver 10.

Узел управления зарядным тиристором 8 выполнен на основе интегральной схемы в виде таймера 11 и содержит дифференцирующую цепь из конденсатора 12 и резистора 13, а также транзистор 14 и резистор 15. В узел управления разрядным оптотиристором 9, выполненный также на основе интегральной схемы в виде таймера 16, введены транзистор 17 и резистор 18. Излучатель транзисторной оптопары 10 катодом подключен через резистор 19 к рабочему электроду 5, а анодом к источнику питания. Для заряда накопительной емкости 4 служит конденсатор 20, связанный с источником питания. The control unit of the charging thyristor 8 is made on the basis of an integrated circuit in the form of a timer 11 and contains a differentiating circuit of a capacitor 12 and a resistor 13, as well as a transistor 14 and a resistor 15. In the control unit of the discharge optothyristor 9, also based on an integrated circuit in the form of a timer 16 , a transistor 17 and a resistor 18 are introduced. The emitter of the transistor optocoupler 10 is connected to the cathode through the resistor 19 to the working electrode 5, and the anode to the power source. To charge the storage tank 4 is a capacitor 20 connected to a power source.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При включении устройства в сеть на выходе источника питания устанавливается напряжение, поступающее через входную цепь оптотранзисторной пары 10 и резистор 19 на рабочий электрод 5, на выходе таймеров 11 и 16 устанавливается напряжение низкого уровня, при этом оптотиристор 9 открывается, а оптотиристор 8 благодаря наличию дифференцирующей цепи (конденсатор 12 и резистор 13) остается закрытым. При замыкании электрода 5 под воздействием вибратора 3 на электрод-деталь 6 открывается оптотранзисторная пара 10, что приводит к предустановке таймеров 11 и 16, на выходе которых устанавливается напряжение высокого уровня. Оптотиристор 9 закрывается, а оптотиристор 8 остается в исходном положении. When the device is connected to the network, the voltage that is supplied through the input circuit of the optotransistor pair 10 and the resistor 19 to the working electrode 5 is set, the voltage of the low level is set at the output of the timers 11 and 16, while the optothyristor 9 opens, and the optothyristor 8 due to the differential circuit (capacitor 12 and resistor 13) remains closed. When the electrode 5 is closed under the influence of a vibrator 3 on the electrode-part 6, the optotransistor pair 10 opens, which leads to the preset of timers 11 and 16, at the output of which a high level voltage is set. The optothyristor 9 is closed, and the optothyristor 8 remains in its original position.

При отрыве рабочего электрода 5 под воздействием вибратора 3 от электрода-детали 6 оптотранзисторная пара 10 закрывается, таймеры 11 и 16 переходят в режим задержки. После окончания на рабочем электроде 5 переходных (электрических и физико-химических) процессов на выходе таймера 11 возникает напряжение низкого уровня, дифференцирующая цепь (конденсатор 12 и резистор 13) при этом формирует короткий импульс, который усиливается транзистором 14 и через резистор 15 поступает на зарядный оптотиристор 8, открывая его и заряжая накопительную емкость 4 от конденсатора 20. После заряда емкости 4 и выключения оптотиристора 8 срабатывает таймер 16, на выходе которого появляется напряжение низкого уровня, которое через транзистор 17 и резистор 18 открывает разрядный оптотиристор 9, подключая накопительную емкость 4 к рабочему электроду 5. При последующем замыкании электрода 5 на электрод-деталь 6 происходит разряд накопительной емкости 4 и массоперенос. When the working electrode 5 is detached under the influence of a vibrator 3 from the electrode-part 6, the optotransistor pair 10 closes, timers 11 and 16 go into delay mode. After the transitional (electrical and physico-chemical) processes are completed at the working electrode 5, a low level voltage appears at the output of the timer 11, the differentiating circuit (capacitor 12 and resistor 13) generates a short pulse, which is amplified by transistor 14 and fed to the charging device through resistor 15 opening the opto-thyristor 8 and charging the storage capacitor 4 from the capacitor 20. After charging the capacitor 4 and turning off the opto-thyristor 8, a timer 16 is activated, the output of which appears a low level voltage, which through t the transistor 17 and the resistor 18 opens the discharge optothyristor 9, connecting the storage capacitance 4 to the working electrode 5. Upon subsequent closure of the electrode 5 on the electrode-part 6, the discharge of the storage capacitance 4 and mass transfer occur.

Были проведены испытания опытного образца устройства предложенной конструкции. Электроискровому упрочнению подвергали рабочие поверхности комплекта гильотинных ножей в количестве 6 штук, по 8 поверхностей общей длиной 420 мм на каждой детали с шириной упрочнения 10 мм. Общая площадь упрочнения составила 2016 см².Tests of a prototype device of the proposed design were conducted. Spark hardening was applied to the working surfaces of a set of guillotine knives in the amount of 6 pieces, 8 surfaces with a total length of 420 mm on each part with a hardening width of 10 mm. The total area of hardening was 2016 cm ² .

Процесс упрочнения проводили 1, 2, 3 режимах при емкостях разрядных конденсаторов 30, 60, 90 мкФ. Рабочие электроды, используемые в процессе, были выполнены из материалов марки ВК-8 и ТI5К6. При оптимальных условиях: 3-й режим и емкость конденсаторов 60 мкФ была достигнута наибольшая производительность установки (1 см² за 0,8 мин) при толщине до 0,1 мм. Установка устойчиво обеспечивала заданный режим. Микротвердость покрытия составила 18 ГПа, что повысило износостойкость рабочих поверхностей (режущих кромок) гильотинных ножей в 3 раза. Величина удельных энергозатрат на 1 см² упрочняемой поверхности сократилась с 2,6 до 1,9 Вт.ч.The hardening process was carried out in 1, 2, 3 modes with capacitances of discharge capacitors 30, 60, 90 μF. The working electrodes used in the process were made of VK-8 and TI5K6 materials. Under optimal conditions: the 3rd mode and the capacitance of 60 μF, the highest productivity of the installation was achieved (1 cm ² in 0.8 min) with a thickness of up to 0.1 mm. Installation steadily provided the specified mode. The microhardness of the coating was 18 GPa, which increased the wear resistance of the working surfaces (cutting edges) of the guillotine knives by 3 times. The magnitude of the specific energy consumption per 1 cm ^{2 of the} hardened surface was reduced from 2.6 to 1.9 Wh.

Claims

A device for electric spark processing containing a power source, a storage capacitance with a charge-discharge circuit connected in parallel with the electrodes, a control unit and a vibrator, characterized in that the control unit is equipped with two transistors, three resistors, two timers, a differentiating circuit consisting of a capacitor and a fourth resistor, and a transistor optocoupler, and the charge-discharge circuit is made in the form of an opto-thyristor module, the charging thyristor of which is through the first transistor and the first resistor with one st Orons through the first timer and the differentiating circuit, on the other hand, are connected to the receiver of the transistor optocoupler, and the discharge thyristor of the module through the second timer, the second transistor and the second resistor is connected to the receiver of the transistor optocoupler, the cathode of the emitter of which is connected through the third resistor to the working electrode, and the anode to power source.