SU1187245A1 - Генератор импульсов дл электроискровой обработки и легировани - Google Patents

Abstract

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВ0Й ОБРАБОТКИ И ЛЕГИРОВАНИЯ , содержащий ключевой элемент, вьтолненный в виде транзистора, база которого соединена через резистор с коллектором, соединенным с одним из полюсов источника посто нного тока, эмиттер соединен с одним из электродов первого диода,-включенного согласно с транзистором, накопительный конденсатор, один вывод которого соединен с шиной, подключенной 1C другому полюсу источника посто нного тока, первый и второй электроды разр дника, между которыми расположен искровой промежуток, причем второй электрод соединен с шиной, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД и расширени  функциональных возможностей путем формировани  между электродами разр дника парных импульсов разной длительности и амплитуды, в него введены индуктивный элемент, второй, третий, четвертый и п тый диоды, импульсный трансформатор, первый и второй переменные резисторы, дополнительные конденсатор и резистор, тиристор, при этом другой электрод первого диода подключен через накопительь конденсатор к шине и через последе вательно соединенные индуктивный элемент и третий диод, включеннь согласно с первым диодом, подключ« к первому электроду разр дника, вт рой диод включен между базой тран: Г тора и первым электродом разр дник первый переменный резистор включе между базой транзистора и шиной, подвижный вывод подключен к базе г транзистора, цепь из последовател соединенных первичной обмотки импульсного трансформатора, четвертс 1сдиода и тиристора, включенных согт но с третьим диодом, включена ме точкой соединени  индуктивного эл€ мента с третьим диодом и шиной, ц€ 1ь |го 1го из последовательно соединенных п т диода и вторичной обмотки импульс 00 трансформатора подключена параллс но электродам разр дника, причем первична  и вторична  обмотки импульсного трансформатора включены согласно, второй, третий и п тый диоды подключены к первому злектрс ду разр дника одноименными электрс дами, управл ющий электрод тиристс ра подключен к шине через второй переменный резистор, подвижный вывод которого соединен с управл в щим электродом тиристора, дополнительные конденсатор и резистор, соединенные параллельно, включены между управл ющим электродом тиристора и точкой соединени  тиристора с четвертым диодом.

Description

1 Изобретение относитс  к импульсной технике, в част 1ости к генераторам импульсов дл  электроискровой обработки и легировани . Целью изобретени   вл етс  повышение КПД и расширение функциональных возможностей генератора путем формировани  между электродами разр дника парных импульсов разной длительности и амплитуды. На чертеже представлена электрическа  принципиальна  схема генератора импульсов дл  электроискровой обработки и легировани . Генератор содержит ключевой элемент, выполненный в виде транзистора 1, база которого соединена через резистор 2 с коллектором. Кол лектор транзистора 1 соединен с положительным полюсом источника 3 посто нного тока, эмиттер - с анодом диода 4, включенного согласно с транзистором 1. Накопительный кон денсатор 5 соединен с шиной 6, подключенной к отрицательному полюсу источника 3. Искровой промежуток образован электродом 7 и электродом 8 разр дника. Электрод 8 соединен с шиной 6. При электроискровом легировании электродом 8  вл етс  обрабатываема  деталь, электродом 7 -. легирующий электрод. Катод диода 4 подключен через конденсатор 5 к шине 6 и через последовательно соединенные индуктивный элемент 9 и диод 10, включенный согласно с диодом 4, к электроду 7 разр дника. Индуктивный элемент 9 состоит из регулируемой части, собственной индуктивности конденсатора 5. и индуктивности соединительных проводников. Диод 11 включен между базой транзистора 1 и электродом 7. Переменный резистор 12 включен между базой транзистора 1 и шиной 6, подвижный вывод резистора 12 подключен к базе транзистора 1, Цепь из последовательно соединенных первичной обмотки импульсного трансформатора 13., диода 14 и тиристора 15, включенных согласно с диодом 10J включена между точкой соединени  индуктивного эле мента 9 с диодом 10 и шиной 6. Цеп из последовательно соединенных дио да 16 и вторичной обмотки трансфор матора 13 подключена параллельно электродам 7 и 8 разр дника, причем 52 первична  и вторична  обмотки трансформатора 13 включены согласно. Диоды 10, 11 и 16 подключены к электроду 7 одноименными электродами-катодами . Управл ющий электрод тиристора 15 подключен к шине 6 через переменный резистор 17, подвижный вьшод которого соединен с управл ющим электродом тиристора 15. Конденсатор 18 и резистор 19, соединенные параллельно, включены между управл ющим электродом тиристора 15 и точкой соединени  тиристора 15 с диодом 14. Источник 3 посто нного тока подключен к сети промышленной частоты. Электрод 7 (или электрод 8) механически соединен с приводом подачи или вибратором (-не показано). Генератор работает следующим образом. В исходном состо нии источник 3 отключен, конденсаторы 5 и 18 раз- р жены, искровой промежуток между электродами 7 и 8 разомкнут. При электроискровом легировании (при электроискровой обработке схема работает аналогично) включают выключатель 20. Номинальное напр жение источника 3 посто нного тока прикладываетс  к делителю, образованному резистором 2 и переменным резистором 12. Напр жение, падающее на резисторе 12, прикладываетс  к переходу эмиттер-база транзистора 1, диоду 4 и конденсатору 5. Через резистор 2, эмиттерный переход транзистора 1, диод 4 и конденсатор 5 протекает ток управлени , отпирающий транзистор 1. Затем конденсатор 5 зар жаетс  через насыщенньй переход коллекторэмиттер транзистора 1 током источника 3. Ток зар да конденсатора 5 течет по цепи: положительный полюс источника 3, переход коллектор - эмиттер транзистора 1, диод 4, обкладка конденсатора 5, шина 6, отрицательный полюс источника 3. В начальный период зар да конденсатора 5, когда его внутреннее сопротивление мало, зар дный ток через переход коллекторэмиттер транзистора 1 ограничиваетс  внутренним сопротивлением источника 3 посто нного тока. По мере зар да напр жение на конденсаторе 5 растет до величины, примерно равной .падению напр жени  на резисторе 12 делител  напр жени . При этом ток че3 рез переход коллектор-эмиттер тран зистора 1 прерываетс , закрываетс  транзистор 1 и прекращаетс  зар д конденсатора 5. Напр жение зар да конденсатора 5 устанавливаетс  переменным резистором 12. При легировании электрод 7 разр дника под действием вибратора перемещаетс  к электроду 8, уменьша  величину искрового промежутка между ними. Величина промежутка становитс  равной величине пробивного рассто ни  дл  потенциала, до которого зар жен конденсатор 5, происходит пробой между электродами 7 и 8, и возникает ток основного технологического импульса по цепи: от конденсатора 5 через индуктивный элемент 9, диод 10, промежуток между электродами 7 и 8, шину 6 к конденсатору 5, производ  легирование поверхности электрода 8. При этом на его поверхности образуетс  кратер, острые кромки которого ухудшают качество поверхности. Вмес те с тем с момента пробо  промежутка между электродами 7 и 8 восстанавливаетс  цепь отрицательной обра ной св зи транзистора 1 через диод 11, после чего транзистор 1 остаетс  запертым, преп тству  возник новению пр мого тока от положительного полюса источника 3 через диод 4, индуктивный элемент 9, диод 10, промежуток между электродами 7 и 8, шину 6, к отрицательному полюсу источника 3. Электрод 7 продолжает движение к электроду 8 под действием вибратора , и электроды механически контактируют . Затем электрод 7 движетс  от электрода 8, увеличива  искр вой промежуток. При прохождении тока основного импульса через индуктивный элемент 9 в нем накапливаетс  часть энергии и после прекращени  тока основного Импульса накопительный конденсатор 5 остаетс  перезар женным меньшим по величине напр жением обратного знака, которое приложено к первичной обмотке трансформатора 13. Череэ обмотку при этом течет малый по величине ток по цепи: от конденсатора 5 через переменный резистор 17, конденсатор 18 и включенный параллельно резистор 19, затем через диод 14, первичную обмотку трансфор 54 матора 13, элемент 9 к конденсатору 5. При этом ток через управл ющий п реход тиристора 15 недостаточен дл  его отпирани , iак как переход зашунтирован конденсатором 18 и резистором 19. По мере зар да конденс тора 18 ток через управл ющий переход увеличиваетс , достига  критиче кого тока отпирани  тиристора 15. Последний отпираетс  и ток в первич ной обмотке трансформатора 13 резко возрастает. Образовавшийс  импульс трансформируетс  во вторичную обмотку , где проходит через диод 16 и искровой промежуток между электро дами 7 и 8, производ  выглаживание (оплавление) кромок кратера, образо ванного основным импульсом. Качеств поверхности электрода 8 при этом улучшаетс . Врем  паузы между импул сами устанавливаетс  резистором 17, определ ющим скорость зар да конденсатора 18. За врем  паузы электрод 7 отведен вибратором от кратера. При этом провод щее состо ние искрового промежутка поддерживаетс  током по цепи обратной св зи: от положительного полюса источника 3, через резистор 2, диод 11, электрод 7, искр вой промежуток, электрод 8, шину 6 к отрицательному полюсу источника 3 Провод щее состо ние обеспечиваетс  30 врем  паузы между основным и дополнительным импульсами за счет механического контакта электродов 7 и 8, ионизированных паров материала детали и легирующего электрода, капельно-жидкого переноса материала электрода на деталь, а также за счет эмIiCcии электронов из разогретых поверхностей электродов 7 и 8. После прохождени  дополнительного импульса электрод 7 под действием вибратора продолжает движение от поверхности электрод 8, искрово промежуток становитс  непровод щим Ток в цепи обратной св зи прерываетс , и транзистор 1 снова отпирает с , прк этом конденсатор 5 зар жаетс  до напр жени , определ емого резистором 12. При последующем уменьшении искро вого промежутка под действием вибра тора до величины пробивного рассто  ни  между электродами 7 и 8 врзника ет пробой промежутка и описанные пр цессы повтор ютс . Таким образом.

между электродами 7 и 8 формируетс  последовательность парных импульсов Частота следовани  пар импульсов определ етс  частотой механических колебаний электрода 7, так как возникновение основного импульса  вл етс  следствием сближени  электродо 7 и 8, прохождение дополнительного импульса - следствием прохождени  о новного, т.е. импульсы синхронизированы с моментом пробо  искрового промежутка.

Генератор может быть вьшолнен ка с транзистором п-р-п-проводимости, так и с транзистором р-п-р-проводимости , при этом схемы работают аналогично , обеспечивают одинаковый положительный эффект и обе могут примен тьс  дл  электроискровой обработки и легировани .

I

После прохождени  пары импульсов накопительный конденсатор 5 разр же так как энерги  перезар да реализуетс  в искровом промежутке в течение дополнительного импульса. При этом КПД генератора повьшаетс , так как зар д конденсатора 5 происходит от нул  до напр жени , определ емого резистором 12, а токи перезар да , обусловленные собственной индуктивностью конденсатора 5, через источник 3 не проход т.

Величина энергии основного импульса определ етс  напр жением зар да конденсатора 5, которое устанавливаетс  с помощью переменного резистора 12 перед началом обработки . Величина -иергии дополнительного импульса устанавливаетс  изменением индуктивности элемента 9. Врем  паузы между основным и дополнительным импульсами устанавливаетс  переменным резистором 17.

Величины энергий основного и дополнительного импульсов пропорциональны между собой в каждой паре импульсов. Коэффициент пропорциональности определ етс  индуктивным элементом 9 и не зависит ot абсолютных значений токов и напр жений в генераторе, так как эти факторы не вли ют на величину индуктивности элемента 9 и емкость конденсатора 5. Б услови х зависимости амплитуды тока основного импульса от электрического сопротивлени  промежутка между электродами 7 и 8, которое нестабильно, пропорциональность энергии обеспечивает выглаживание более высоких кромок кратера, от основного импульса с большей амплитудой тока, дополнительным импульсом также с большей амплитудой тока так как увеличенный ток через элемент 9 основного импульса перезар жает конденсатор 5 до болЪшего потенциала. Эффективное выглаживание кромок кратеров импульсами с энергией, пропорциональной высоте кромок, позвол ет повысить качество обработанной поверхности и упростит эксплуатацию генератора, так как не требуетс  оперативно регулироват а мплитуду дополнительного импульса.

Врем  паузы между основным и дополнительным импульсами устанавливают перед началом обработки резистором 17 таким, чтобы при данных материалах электродов 7 и 8, данной частоте вибрации электрода 7 и энергии импульсов, определ емой напр жением зар да конденсатора 5, процесс кристаллизации легированного сло  был близок к завершению и дополнительный импульс расплавл л закристаллизовавшиес  кромки кратеров . В результате качество обработаной поверхности повьш аетс .

Claims (1)

1. ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ И ЛЕГИРОВАНИЯ, содержащий ключевой элемент, выполненный в виде транзистора, база которого соединена через резистор с коллектором, соединенным с одним из полюсов источника постоянного тока, эмиттер соединен с одним из электродов первого диода,-включенного согласно с транзистором, накопительный конденсатор, один вывод которого соединен с шиной, подключенной х другому полюсу источника постоянного тока, первый и второй электроды разрядника, между которыми расположен искровой промежуток, причем второй электрод соединен с шиной, отличающийся тем, что, целью повышения КПД и расширения функциональных возможностей путем формирования между электродами разрядника парных импульсов разной длительности и амплитуды, в него введены индуктивный элемент, второй, третий, четвертый и пятый диоды, импульсный трансформатор, первый и второй пере,„,SU₍„. 1187245 •^СОЮЗНАЯ Л (SIH H ¢3 К 3/33» 03 Η.Ιίοθ пятый электр электр тирист менные резисторы, дополнительные конденсатор и резистор, тиристор, при этом другой электрод первого диода подключен через накопительнь конденсатор к шине и через послед вательно соединенные индуктивный элемент и третий диод, включенн согласно с первым диодом, подключ к первому электроду разрядника, в рой диод включен между базой тран тора и первым электродом разрядни первый переменный резистор включе между базой транзистора и шиной, подвижный вывод подключен к базе транзистора, цепь из последовател соединенных первичной обмотки импульсного трансформатора, четверт диода и тиристора, включенных сог но с третьим диодом, включена м точкой соединения индуктивного эл мента с третьим диодом и шиной, ц из последовательно соединенных пя диода и вторичной обмотки импульс трансформатора подключена паралл но электродам разрядника, причем первичная и вторичная обмотки импульсного трансформатора включены согласно, второй, третий и диоды подключены к первому ду разрядника одноименными дами, управляющий электрод ра подключен к шине через второй переменный резистор, подвижный вывод которого соединен с управля щим электродом тиристора, дополни тельные конденсатор и резистор, соединенные параллельно, включены между управляющим электродом тиристора и точкой соединения тирис тора с четвертым диодом.