RU63275U1

RU63275U1 - PULSE GENERATOR FOR ELECTROEROSION PROCESSING

Info

Publication number: RU63275U1
Application number: RU2007100552/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Иванович Астафьев; Евгений Михайлович Файншмидт; Владимир Федорович Пегашкин; Владимир Васильевич Пилипенко; Андрей Владимирович Андриянов; Василий Францевич Пилипенко; Любовь Александровна Бабышева
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2007-05-27

Abstract

Полезная модель относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности к конструкции генератора импульсов. Технической задачей полезной модели является создание такого генератора импульсов для электроэрозионной обработки, который бы обеспечил улучшение качества слоя по физико-химическим свойствам: шероховатости, сплошности и износостойкости при одновременном упрощении электрической схемы. Техническая задача решается за счет того, что в электрической схеме генератора импульсов, согласно полезной модели узел управления разрядным тиристорным ключом содержит транзистор с двумя резисторами, при этом база транзистора через один из резисторов связана с электрод-инструментом, коллектор транзистора через второй резистор связан с управляющим электродом разрядного тиристорного ключа, а эмиттер - с источником питания, кроме того накопительные конденсаторы цепи тока короткого замыкания и цепи тока заряда конденсаторов подключены в противофазе через выпрямительные диоды.The utility model relates to electrophysical and electrochemical processing methods, in particular to the design of a pulse generator. The technical task of the utility model is the creation of such a pulse generator for electrical discharge machining, which would provide an improvement in the quality of the layer in terms of physical and chemical properties: roughness, continuity, and wear resistance while simplifying the electrical circuit. The technical problem is solved due to the fact that in the electrical circuit of the pulse generator, according to a utility model, the control unit of the discharge thyristor key contains a transistor with two resistors, while the base of the transistor is connected to the electrode-tool through one of the resistors, the collector of the transistor is connected to the control via the second resistor the thyristor key electrode, and the emitter with a power source, in addition, the storage capacitors of the short circuit current circuit and the capacitor charge current circuit are connected in antiphase through rectifier diodes.

Description

Полезная модель относится к электроэрозионной обработке металлов, в частности к конструкции генератора импульсов.The utility model relates to electrical discharge machining of metals, in particular to the design of a pulse generator.

Известны генераторы импульсов технологического тока, включающие источник питания, накопительную емкость с зарядно-разрядной цепью, узлы контроля и управлением процессом (А.с. СССР №837715, кл. В23Р 1/02, 15.06.1981,; А.с. СССР №1323268, кл. В23Н 1/02, 15.07.1087).Known pulse generators of the technological current, including a power source, storage capacity with a charge-discharge circuit, control and process control units (AS USSR No. 837715, class B23P 1/02, 06/15/1981; AS USSR No. 1323268, CL B23H 1/02, 07/15/1087).

Известен генератор импульсов ШГИ 63-440 для электроэрозионной обработки металлов (Техническое описание ЗЕИ 729.016.70, 1079), включающий блок питания, платы силовых ключей и ключей поджига.The well-known pulse generator ShGI 63-440 for electrical discharge machining of metals (Technical description ZEI 729.016.70, 1079), including a power supply, power key boards and ignition keys.

Недостатком известных генераторов является отсутствие возможности автоматического регулирования величины тока и емкости конденсаторов в процессе обработки в зависимости от состояния межэлектродного промежутка.A disadvantage of the known generators is the lack of the ability to automatically control the magnitude of the current and capacitance of the capacitors during processing, depending on the state of the interelectrode gap.

Известен также генератор импульсов ШГИ-М2 для электроэрозионной обработки металлов (ШГИ-802-200 М 2, техническое описание ИАВК 435312-042 ТО, 1991 г.), включающий блок питания, блок системы управления, платы силовых ключей и ключей поджига. Данный генератор снабжен регулятором тока, расположенным на панели блока системы управления и обеспечивающим возможность автоматического регулирования величины тока в процессе обработки в зависимости от состояния межэлектродного промежутка. Регулирование тока производят с помощью регулятора тока изменением длительности паузы между пакетами импульсов. Уменьшение величины тока происходит до минимального значения, если критическое состояние межэлектродного промежутка продолжается более 5 с. или уменьшается частично, если за время 30 с. произошло 9 релаксаций межэлектродного промежутка. Увеличение тока происходит ступенчато, по одной дискрете через 5 с. после устранения критического состояния.Also known is a ShGI-M2 pulse generator for electrical discharge machining of metals (ShGI-802-200 M 2, technical description IAVK 435312-042 TO, 1991), including a power supply unit, a control system unit, power key boards and ignition keys. This generator is equipped with a current regulator located on the panel of the control system unit and providing the ability to automatically control the amount of current during processing, depending on the state of the interelectrode gap. The current is regulated using the current regulator by changing the pause duration between the pulse packets. The current decreases to the minimum value if the critical state of the interelectrode gap lasts more than 5 s. or decreases partially, if during 30 s. 9 relaxation of the interelectrode gap occurred. The current increases stepwise, one discrete after 5 s. after elimination of a critical condition.

К недостаткам данного генератора следует отнести следующее: при электроэрозионной обработке достаточно часто критическое состояние межэлектродного промежутка приводит к процессу шлакования с последующим разрушением детали и электрода-инструмента; ступенчатое увеличение тока с интервалом времени 5 с. после The disadvantages of this generator include the following: during electrical discharge machining, quite often the critical state of the interelectrode gap leads to a slagging process with subsequent destruction of the part and the electrode tool; stepwise increase in current with a time interval of 5 s. after

релаксации межэлектродного промежутка, в случае частого повторения этого процесса, приводит к снижению производительности обработки.relaxation of the interelectrode gap, in the case of frequent repetition of this process, leads to a decrease in processing productivity.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является генератор импульсов технологического тока, который включает источник питания, накопительную емкость с зарядно-разрядной цепью и узлом управления разрядным ключом, кроме того источник питания выполнен импульсным с блоком управления током заряда накопительной емкости, при этом разрядная цепь содержит разрядный транзисторный ключ, в коллекторную цепь которого включен сглаживающий фильтр и рекуперативный диод, соединенный анодом с эмиттером, который соединен с катодом коммутирующего диода и электрод инструментом (Пол. модель №51547, кл. В23Н 1/02, опубл. 27.02.2006 г.).Closest to the proposed technical solution is a technological current pulse generator that includes a power supply, a storage capacitance with a charge-discharge circuit and a discharge key control unit, in addition, the power supply is pulsed with a storage capacity charge current control unit, while the discharge circuit contains a discharge a transistor switch, in the collector circuit of which a smoothing filter and a regenerative diode are connected, connected by the anode to the emitter, which is connected to the commode cathode utilization diode and electrode with a tool (Pol. Model No. 51547, class B23H 1/02, publ. 02.27.2006).

Основным недостатком известного технического решения является невысокое качество слоя по физико-химическим свойствам, улучшение которых возможно за счет повышения частоты импульсов технологического тока, но данная схема, в частности RC-цепочка, не будет успевать реагировать на каждый разрядный импульс и соответственно количество разрядных импульсов в разрядном контуре: электрод-инструмент - поверхность детали остается на прежнем уровне в пределах 60-70 Гц.The main disadvantage of the known technical solution is the low quality of the layer in terms of physicochemical properties, which can be improved by increasing the frequency of technological current pulses, but this circuit, in particular the RC circuit, will not have time to respond to each discharge pulse and, accordingly, the number of discharge pulses in discharge circuit: electrode-tool - the surface of the part remains at the same level within 60-70 Hz.

Кроме этого, известное техническое решение характеризуется усложненной электрической схемой.In addition, the known technical solution is characterized by a complicated electrical circuit.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание такого генератора импульсов для электроэрозионной обработки, который бы обеспечил улучшение качества слоя по физико-химическим свойствам: шероховатости, сплошности и износостойкости при одновременном упрощении электрической схемы.The technical task of the proposed utility model is the creation of such a pulse generator for electrical discharge machining, which would provide an improvement in the quality of the layer in terms of physical and chemical properties: roughness, continuity, and wear resistance while simplifying the electrical circuit.

Поставленная техническая задача решается тем, что в генераторе импульсов, электрическая схема которого включает источник питания, накопительную емкость с зарядно-разрядной цепью, содержащий зарядный транзисторный ключ, в коллекторную цепь которого включен ограничивающий резистор, разрядный тиристорный ключ, узлы управления ключами, а также блок управления электрод-инструментом, согласно полезной модели узел управления разрядным тиристорным ключом содержит транзистор с двумя резисторами, при этом база транзистора через один из резисторов связана с электрод-инструментом, коллектор транзистора через второй резистор связан с управляющим электродом разрядного тиристорного ключа, а эмиттер - с источником питания, кроме того накопительные конденсаторы цепи The stated technical problem is solved in that in a pulse generator, the electrical circuit of which includes a power source, a storage capacitance with a charge-discharge circuit, containing a charging transistor switch, a limiting resistor, a discharge thyristor switch, key management nodes, and a block are included in the collector circuit control electrode-tool, according to a useful model, the control unit of the discharge thyristor key contains a transistor with two resistors, while the base of the transistor through one of the res tori is connected to the electrode-tool, the collector of the transistor through the second resistor is connected to the control electrode of the discharge thyristor key, and the emitter is connected to the power source, in addition, the storage capacitors of the circuit

тока короткого замыкания и цепи тока заряда конденсаторов подключены в противофазе через выпрямительные диоды.short circuit current and capacitor charge current circuits are connected in antiphase through rectifier diodes.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где представлена электрическая схема генератора импульсов.The proposed utility model is illustrated in the drawing, which shows the electrical circuit of the pulse generator.

Преимущества предлагаемого технического решения в сравнении с известными генераторами заключаются в том, что предлагаемая электрическая схема позволяет увеличить частоту технологического тока с 60 Гц до 200-300 Гц., изменяя ее дискретно через каждые 50 Гц с возможностью работы на заданных частотах, а увеличение частоты ведет за собой необходимость уменьшения емкости накопительных конденсаторов для ее эффективного использования при их полной зарядке.The advantages of the proposed technical solution in comparison with the known generators are that the proposed electrical circuit allows you to increase the frequency of the process current from 60 Hz to 200-300 Hz., Changing it discretely every 50 Hz with the ability to work at specified frequencies, and increasing the frequency leads the need to reduce the capacity of storage capacitors for its effective use when fully charged.

Уменьшение за счет этого энергии единичного импульса в разрядном контуре компенсируется повышением частоты импульсов, благоприятно сказывающимся на качестве формируемого слоя.The decrease due to this energy of a single pulse in the discharge circuit is compensated by an increase in the frequency of the pulses, which favorably affects the quality of the formed layer.

Предлагаемый генератор импульсов включает в себя источник питания 1, накопительные конденсаторы 2 с зарядно-разрядной цепью, зарядная цепь содержит зарядный транзисторный ключ 3 с ограничивающим резистором 4 и узлом управления 5, а разрядная цепь содержит разрядный тиристорный ключ 6 с узлом управления 7, который включает транзистор 8 с двумя резисторами 9 и 10. При этом база транзистора 8 через резистор 9 связана с электродом-инструментом 11, коллектор транзистора 8 через резистор 10 связан с управляющим электродом тиристорного ключа 6, а эмиттер - с источником питания 1. Электрод-инструмент 11 снабжен блоком управления 13. Кроме того общий привод генератора соединен с обрабатываемой деталью 12. Цепи тока короткого замыкания и цепи тока заряда накопительных конденсаторов 2 подключены в противофазе через выпрямительные диоды 14 и 15.The proposed pulse generator includes a power source 1, storage capacitors 2 with a charge-discharge circuit, the charge circuit contains a charge transistor switch 3 with a limiting resistor 4 and a control unit 5, and the discharge circuit contains a discharge thyristor switch 6 with a control unit 7, which includes a transistor 8 with two resistors 9 and 10. The base of the transistor 8 is connected through a resistor 9 to the electrode-tool 11, the collector of the transistor 8 is connected through a resistor 10 to the control electrode of the thyristor switch 6, and the emitter - with a power source 1. The electrode-tool 11 is equipped with a control unit 13. In addition, the general drive of the generator is connected to the workpiece 12. The short-circuit current circuits and the charge current circuits of the storage capacitors 2 are connected in antiphase via rectifier diodes 14 and 15.

Генератор импульсов работает следующим образом.The pulse generator operates as follows.

При включении генератора через источник питания 1 и ограничивающий резистор 4 с помощью узла управления 5 включается зарядный транзисторный ключ 3 и происходит заряд накопительных конденсаторов 2, после полной зарядки накопительных конденсаторов 2 происходит закрытие транзисторного ключа 3. При касании электрод-инструментом 11 детали 12, режим работы которого задается блоком его управления 13 и узлом управления 7, включается разрядный тиристорный ключ 6 и происходит разряд накопительных конденсаторов When the generator is turned on through the power supply 1 and the limiting resistor 4 using the control unit 5, the charging transistor switch 3 is turned on and the storage capacitors 2 are charged, after the storage capacitors 2 are fully charged, the transistor switch 3 closes. When the electrode-tool 11 touches part 12, the mode whose operation is set by its control unit 13 and control unit 7, the discharge thyristor switch 6 is turned on and the storage capacitors are discharged

2, при этом происходит перенос материала электрод-инструмента 11 на поверхность детали 12.2, the material of the electrode tool 11 is transferred to the surface of the part 12.

К моменту окончания разряда и отхода электрод-инструмента 11 от поверхности детали 12 тиристорный разрядный ключ 6 закрывается, на его управляющем электроде открывающее напряжение отсутствует, зарядный транзисторный ключ 3 открывается и через него происходит заряд накопительных конденсаторов 2. Далее цикл заряда-разряда повторяется.By the time the discharge ends and the electrode tool 11 moves away from the surface of the part 12, the thyristor discharge switch 6 is closed, there is no opening voltage at its control electrode, the charging transistor switch 3 is opened and the storage capacitors charge 2. The charge-discharge cycle is repeated.

Узел управления 7 разрядным тиристорным ключом 6 работает следующим образом.The control unit 7 bit thyristor key 6 operates as follows.

При касании электрод-инструментом 11 поверхности детали 12 на базу транзистора 8 через резистор 9 поступает отпирающее напряжение, в результате чего транзистор 8 открывается и напряжение с его коллектора через резистор 10 поступает на управляющий электрод тиристорного разрядного ключа 6, который вследствие этого открывается.When the electrode-tool 11 touches the surface of the part 12, the unlocking voltage is supplied to the base of the transistor 8 through the resistor 9, as a result of which the transistor 8 opens and the voltage from its collector passes through the resistor 10 to the control electrode of the thyristor discharge switch 6, which therefore opens.

После окончания разряда накопительных конденсаторов 2 через разрядный тиристорный ключ 6 и отрыва электрода-инструмента 11 от поверхности детали 12 транзистор 8 закрывается, напряжение на управляющем электроде тиристорного ключа 6 отсутствует, он закрыт, при этом происходит заряд накопительных конденсаторов 2 через открытый зарядный транзисторный ключ 3.After the discharge of the storage capacitors 2 through the discharge thyristor switch 6 and detachment of the electrode-tool 11 from the surface of the part 12, the transistor 8 closes, there is no voltage at the control electrode of the thyristor switch 6, it is closed, and the storage capacitors 2 are charged through an open charging transistor switch 3 .

Накопительные конденсаторы цепи тока короткого замыкания и цепи тока заряда конденсаторов подключены в противофазе через выпрямительные диоды 14 и 15.The storage capacitors of the short circuit current circuit and the capacitor charge current circuit are connected in antiphase through rectifier diodes 14 and 15.

Более быстродействующий транзисторный ключ в узле управления разрядным тиристорным ключом в отличие от тиристорного ключа с RC-цепочкой в известном решении позволил эффективно использовать накопительные конденсаторы с 900 до 450 мкф при повышении частоты импульсов тока.The faster transistor switch in the control unit of the discharge thyristor switch, unlike the thyristor switch with an RC circuit, in the known solution made it possible to efficiently use storage capacitors from 900 to 450 microfarads with increasing current pulse frequency.

Предлагаемая электрическая схема позволяет увеличить ток до 5,5 А, что позволит наряду с улучшением качества покрытия увеличить толщину слоя за счет повышения массопереноса, т.е. предлагаемое техническое решение дает возможность не только легировать, но и восстанавливать изношенную поверхность деталей.The proposed electrical circuit allows increasing the current to 5.5 A, which, along with improving the quality of the coating, will increase the layer thickness by increasing mass transfer, i.e. the proposed technical solution makes it possible not only to alloy, but also to restore the worn surface of the parts.

ПримерExample

Для экспериментальной проверки заявляемой полезной модели была обработана партия деревообрабатывающих ножей в количестве 20 шт. (10 шт. - по предлагаемой полезной модели и 10 шт. - с использованием известного генератора).For experimental verification of the claimed utility model, a batch of 20 woodworking knives was processed. (10 pcs. - according to the proposed utility model and 10 pcs. - using a well-known generator).

Режущие ножи имели форму узкой прямоугольной пластины толщиной 4 мм с размерами 50×400 мм, пластины были изготовлены из рядовой углеродистой стали.The cutting knives had the shape of a narrow rectangular plate with a thickness of 4 mm with dimensions of 50 × 400 mm, the plates were made of ordinary carbon steel.

Электроэрозионной обработке подвергалась большая поверхность ножа, начиная от режущей кромки на всю длину пластины и шириной, равной половине ширины пластины.A large surface of the knife was subjected to EDM, starting from the cutting edge over the entire length of the insert and with a width equal to half the width of the insert.

Легирование проводили электродами марки ВК-6 при следующих параметрах: напряжение холостого хода - 80 В, ток - 5,0 А, диаметр электрода - 10 мм, скорость обработки - 120 мм²/ мин., толщина легирующего слоя - 0,20 мм, емкость конденсаторов - 500 мкФ., частота импульсов - 200 Гц., шероховатость - 4,2 Ra.Doping was carried out with VK-6 brand electrodes with the following parameters: open circuit voltage - 80 V, current - 5.0 A, electrode diameter - 10 mm, processing speed - 120 mm ² / min., Alloying layer thickness - 0.20 mm, the capacitance of the capacitors is 500 μF., the pulse frequency is 200 Hz., the roughness is 4.2 Ra.

Испытанные опытные образцы подтвердили работоспособность предлагаемого технического решения.Tested prototypes confirmed the efficiency of the proposed technical solution.

Проведенные испытания в сравнении с известным устройством показали улучшение качества нанесенного покрытия:The tests carried out in comparison with the known device showed an improvement in the quality of the applied coating:

по сплошности - до 98%, повышение износостойкости - в 1,5 раза, увеличение толщины нанесенного слоя - в 1,75 раза, уменьшение шероховатости - в 2 раза.by continuity - up to 98%, increase in wear resistance - by 1.5 times, increase in thickness of the applied layer - by 1.75 times, decrease in roughness - by 2 times.

Таким образом заявляемое техническое решение полностью выполняет поставленную задачу.Thus, the claimed technical solution fully fulfills the task.

Claims

1. A pulse generator for electrical discharge machining, including a power source, an electrode-tool control unit, storage capacitors with a charge-discharge circuit containing a charging transistor switch, key control units, and an electrode-tool control unit, characterized in that the discharge control unit the thyristor key contains a transistor with two resistors, while the base of the transistor is connected to the electrode-tool through one of the resistors, and the collector of the transistor is connected through the second resistor en to the control electrode of the discharge thyristor switch, and the emitter of the transistor to the power source.

2. The generator according to claim 1, characterized in that the storage capacitors of the short circuit current circuit and the capacitor charge current circuit are connected in antiphase through rectifier diodes.