SU1444104A1 - Устройство дл электроэрозионного легировани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и в частности касаетс  устройств дл  электроискрового легировани . Цель изобретени  - повышение лроизводительности путем улучшени  качества регулировани  меж- электродного промежутка.В устройство , содержащее вибратор и регул тор подачи с цеп ми управлени  пр мым и обратным ходом перемещени  электрода-инструмента при вибраци х, введены две дополнительные цепи сравнени  и регул торы напр жени , соединенные с дополнительным источником напр жени  . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и касаетс  устройств дл  электроэрозионного легировани ,

Цель изобретени  - повышение производительности легировани  путем улучшени  качества регулировани  межэлектродного промежутка при легировании .

На чертеже представлена принципиальна  схема устройства дл  электроэрозионного легировани  при реализации на транзисторах и тиристорах.

Устройство подключено к межэлект- родному промежутку 1 и содержит генератор технологических импульсов на элементах 2-22, имеющий диод 2, то- коограничающий резистор 3, диод 4, ; транзистор 5, силовой источник 6, настраиваемый в соответствии с требовани ми технологии до начала обработки . Направление проводимости диодов 2,4 и перехода база-эмиттер транзистора 5 согласно направлению ЭДС ис- точника 6. Источник 6 заземлен на шину 7. Резистор 8 включен параллельно переходу эмиттер-база транзистора 5 дл  защиты перехода, аналогичные резисторы подключены к переходам ба- за-эмиттер других транзисторов генератора и других элементов схемы, что далее не по сн етс . Дополнительный токоогранйчивающий резистор 9 включен последовательно между резистором

3 и диодом 2. Стабилитрон 10 включен между общей точкой торов 3 и 9 и положительным полюсом источника 6, направление проводимости которого в режиме стабилизации согласно направ- лению проводимости диода 2. Источник 6 положительным полюсом подключен через переход эмиттер-коллектор транзистора 5 и последовательные диод 11, нагрузочный резистор 2 и билитрон 13 к шине 7.

К межэлектродному промежутку подключен силовой диод 14 и емкостной накопитель, выполненный в виде конденсатора 15, регулируемого до чачала обработки. Обща  точка конденсатора 15 н диода Н подключена чере последовательные токоогранйчивающий резистор 16 и переход транзистора 17 к положительному полюсу источника 6. Переход эмиттер-коллектор транзистора 1 7 и диод 14 включены согласно проводимости при прохождении силово- го и зар дного токов конденсатора 15

5 0 5 О

5

.Q г

5

Параллельно выводам источника 6 включена цепь из транзистора 17 и резистора 18, служаща  дл  управлени  ключевым элементом на транзисторе 17. Параллельно транзистору 17 включен транзистор 19, переход эмиттер-база которого через последовательные резистор 20, стабилитрон 21 и диод 22 подключен к межэлектродному промежутку 1, образу  цепь обратной св зи дл  отключени  источника 6 от конденсатора 15 по состо нию промежутка 1.

Таким образом, зар дную цепь накопител  на конденсаторе 15 коммутирует ключ на транзисторе 17, цепь управлени  этого транзистора коммутирует ключ на транзисторе 19, св занный по цепи обратной св зи с промежутком 1. Ключ на транзисторе 5 по выходу св зан с цеп ми входа интегратора из элементов 23-36-, дл  чего обща  точка резистора 12 и стабилитрона 13 подключена через диод 23, резистор 24 и транзистор 25 к шине 7. Коллектор транзистора 25 подключен через резистор 26 к базе транзистора 27 .

Положительный полюс источника 28 подключен через последовательную цепь из транзистора 27, резистора 29, диода 3 0 к обкладке конденсатора 31 . Дл  фиксации потенциала коллектора транзистора 27 коллектор подключен через резистор утечки 32 к шине 7 . Посто нна  времени зар да интегратора на конденса торе 3J от ключевого элемента на транзисторе 27 по цепи стабилизированного источника 28 напр жени  определ етс  величиной резистора 29 и величиной емкости конденсатора 31, котора  устанавливаетс  до начала обработки в зависимости от необходимого быстродействи  регул тора подачи, как вне зоны нечувствительности, где подача осуществл етс  в релейном режиме , так и в зоне нечувствительности , где след ща  подача осуществл етс  только путем подмагничи- ,вани  привода вибрации электрода промежутка 1. Врем  интеграции всегда должно превьш1ать период колебательных осциллирующих движений электродов , что исключает возможность возникновени  автоколебаний в регул торе . Посто нна  времени разр да интегратора на конденсаторе 31 определ етс  резистором 33 и также емкостью конденсатора 31. Дл  возможности регулировани  вр-емени инткг рации вели31

чинсп емкое:ти коидеистаора 31 ,при симметричной характеристике зар д- разр д величины резисторов 29 и 33 рыбр нь одинаковыми.

Выход интегратора 23-36 выполнен в ниде цепи на последовательных ре- чис тор  ЗА, переменного резистора 3 (. ;оединенн()го первым неподвижным вывдом с резистором 34, вторым непод- вижньгм зыводом - с резистором 36, При этом свободный вывод резистора 34 подключен к первой обкладке кон- де1 сатора 31, свободный вывод резистора 36 - к второй его обкладке. Под .1Й вывод резистора 35 подключен через пе.ременн1,1й резистор 37 и последовательный ему резистор 38 к шине 7. Подвижный вывод резистора 37  вл етс  выходом интегратора по вход цепи сравнени  хода от обрабатываемой детали. Резисторы 39 и 40 соединены последовательно и подключены г торыми свободными выводами соответственно к подвижному выводу резисто- ра 35 и тине 7, Обща  точка резисторов 39 и 40  вл етс  выходом интегратора по входу цепи сравнени  хода к обрабатываемой детали.

1 езистором 35 устанавливают необ- ходимое усилие прижима легирующего электрода к обрабатываемой детали.

Резистор 39 выбран таким, чтобы при ;шбом положении подвижного вывода 37 повышение уровн  напр жени  на подвижном выводе резистора 35 вызывало сначала срабатывание по цепи управлени  пр мого хода к детали, а только затем по депи обратного хода от детали.

Резистором 37 устанавливают величину зоны не гувствительности привода дискретного перемещени , в .которой фу7-;киионирует только подрегулировка по. южени  П(. движной части виб- р тора промежутка 1 гюдмагничиванием Верхнее положение движка резистора 37 соответствуе миниг- алъно допустимой зоне нечувствлтел -;иости, котора  при данных нежес:косткх и нелиней- ност х кинемлтическ1;л св зей от привода дискретного псремеип Н.и  до ра- бочего котща легнр по1цего кпектрода гарантирует отсутствие автоколебателного режима работы уст1)ойства. Ыиж- нее положение подвижного вывода резистора 37 cooTBei c гвуе-1 наибольшей величине зоны нечувствите.чьност , котора  еще обеспечивает необходимую

044

по требовани м точности похщержани  среднего за период осциллирующего движени  электрода усили  его давлени  на деталь, точность дискретного перемещени  подвижной части.

Обща  точка резисторов 39 и 40 подключена через последовательные

стабилитрон 41, резистор 42 и транзистор 43 к тине 7,

Последовательные регул торы напр жени  выполнены на элементах 43-55

Последовательна  цепь из стабилитрона 56, резистора 57, транзистора 58 и резистора 59 подключена к резистору 37. Элементы 57-65 составл ют блок 66 сравнени  обратного хода электрода инструмента. Аналогичный блок 67 сравнени  пр мого хода электрода-инструмента подключен по входу через пороговый элемент на стабилитроне 68 к выходу интегратора - общей точке резисторов 39 и 40, Выход элемента 67 подключен через переход база-эмиттер транзистора Ь9 к шине 7, коллектор транзи .-тора 69 подключен чег ез резистор 7С; к положительному полюсу источника 28, через IJesucTop 7 - к шине , а также соединен с пр мым входом .-.югического элемента 72 ЗАПРЕТ и инверсным входо логического элемента 73 ЗАПРЕТ ,

Таким образом, цепи cpaBHeii i.H пр мо и o6pariioro хода электрода- ;1нструмента выполнены в виде элементов 67 и 68, 56 и 66, При птом осуществл етс  сравнение выходного напр жени  интегратора 23-36 с параметрически заданным напр жением порога стабилитронов 56 и 68, а элементы 66 и 67 служат дл  получени  пороговой характеристики кан,.;;оч пр мого и обратного ходов с гистерезисом, что необходимо дл  отсутстви  дребезга ,:при переключении и сохранении чисто релейного режима дискретной подачи. Напр жение стабилизации стабилитрона 68 несколько выше напр жени  стабилизации стабилитрона 41, напр жение стабилитрона 51 вьппе напр жени  стабилитрона 56. При удобном применении всех стабилитронов 41 и 68 (и соответственно 56 и 51) одинаковыми последовательно со стабилитронами 68 и 51 включают диоды в пр мом направлении, увеличивающие напр жение порога срабатьшани  по соответствующим цеп м на этих диодах (штрихова  лини ).

Обща  точка стабилитрона 64 и ре- зистора 65 подключена к пр мому вхо5

Л , -.лем . -.-; / i 11 ипнероному нходу .лК мсит- 72, что исключает . поступлени  ГИ1 Н.ЧЛ(Ч yitpanju iuiH ojiiioHpfMOHHC и  подъем и опускание - чктрода-ннструмента.

; ьгход элемента 73 через элемент f- задержки ип включение, а выход ; эл(-меитл 72 череч элемент 75 задержки н  нк.п чение подключены соответ- твенно ко входам регулируемых задающих генераторов 76 и 77, управл ющих посредстном задани  неличины среднего тока мощностью соответственно плеча 78 и плеча 79 полумосто- вого преобразовател  из элементов , к которым подключен реверсивный электродвигатель 80.

Подвижный вывод резистора 35 подключен через диод 81 и резистор 82 к инвертирующему входу сравнивающего усилител  83, выход которого подключен к обмотке 84 электромагнитного вибратора 85. При этом весь вибратор 85 посредством закрепленной с обмот- кой 84 части кинематически св зан с валом электродвигател  80 дл  осуществлени  дискретного след щего перемещени  вибратора 85 относительно поверхности обрабатываемой детали. Вибратор выполнен с возможностью подрегулировки подвижной части путем подмагничивани  посто нным током магнитной системы дл  точного поддержани  среднего усили  давлени  элект- рода-инструмента на деталь при нахождении системы дискретной регулировки в зоне нечувствительности. Обмотка 84 подключена к источнику 86 периодического тока. Последователь- на  цепь из резисторов 87 и 88 включена параллельно источнику 28 и служит дл  подачи смещени  на пр мой вход усилител  83.

Устройство дл  электроэрозионного легировани  работает следующим образом .

Подают переменный ток в обмотку 8i вибратора 85 от источника 86. Подвижна  часть вибратора 85 совершает периодические колебательные движени . Подают напр жени  от источников b и 28. Протекает ток по цепи: положительный полюс источника 6, транзистор 17, резистор 18, шина 7, от- ркцательный полюс источника 6. Транзистор 7 открьшаетс , возникает за- р дньпй силовой ток накопительного конденсатора по цепи; источник 6,

ОА6

транзистор 17, розистор 16, конденсатор 15, 1чина 7. После, зар да коп- денсатор  15 до илпр жеии  источника 6 тран шстор 17 остаотс.  открытым и обеспечиваетс  посто нна  готовность генератора зависимого типа к генерированию импульса технологического тока при вочникнонении пробо . В это же врем  ток источника 28 проходит по цепи: резистор 48, транзистор 45. Транзистор 45 открываетс  и возникает ток по цепи; транзистор 47, резистор 46, транзистор 45. При этом возникает чар дный ток по цепи интегратора 23- 56: источник 28, транзистор 47, резистор 49, диод 50, конденсатор 31. По мере зар да конденсатора 31 напр жение прикладываетс  к цепи резисторов 34, 35 к 36 и цепи резисторов 39 и 40. Открываетс  стабилитрон 41 и возникает ток управлени  по цепи: стабилитрон 41, резистор 42, транзистор 43. Транзистор 43 открываетс , транзисторы 5 и 47 закрываютс . Зар д конденсатора 31 прекращаетс , рост напр жени  5ir, нем прекращаетс , ток через pesi.CTop 49 становитс  равным о .- мме токов через резистор 33, небольшого тока через резистор 34.и тока утечки конденсатора 31, если таковой имеет место, так как нап - жение на конденсаторе 31 соответствует положению рабочей точки стабилитрона 4 на пороге открьгаани . В таком состо нии интегратор 23-36 может находитьс  неограниченное врем  обеспечива  посто нную готовность к слежению.

В то же врем  ток источника 28 протекает по цепи: резистор 70, элемент 72, элемент 73, по его инверсному входу и параллельно через резистор 71 к шине 7. При этом элемент 73 закрыт сигналом на запрещающем входе, элемент 72 открыт, Сигнал с выхода элемента 72 поступает на вход элемента 75 и через непродолжительное врем  установки, сравнимое с временем переключени  плеч 78 и 79, включает генератор 76. Запускающие импульсы генератора 76 включают плечо 79 полумостового преобразовател  72-79, приводной электродвигатель 80 перемещает вибратор 85 с легирующим электродом по направлению к обрабатываемой поверхности детали.

7

Hi MHPi pc-.iroM входе усилител  83 ирису г ч: грует гигнал источника 8, в результате поднижна  ч сть вибратора 83 максимально смещена полмагничи- нанием по направлен1-по к обрабатываемой поверхности детали.

При пробо х межэлектродного промежутка 1 ГОК течет по измерительной цепи: ис1очни г-. 6, транзистор 5, диод 4, резистор . i, резистор 9, диод 2, промежуток 1. Сразу после возникновени  этого тока транзистор 5 насыщаетс  и включает цепь: источник 6, транзист Ф 5, диод 11, резистор 12, диод 23, речистор 24, транзистор 25.

Одновременно через промежуток 1 протекает силовой ток конденсатора 15 через диод 14. Происходит электроэрозионное легирование поверхностного сло - детали. Одновременно с силовым и измерительным током через промежуток 1 проходит дополнительный ток по цепи: транзистор 17, токоог- раничивающий резистор 16, диод 14, Этот ток подогревает приэлектродную зону, чем интенсифицирует процесс легировани  и повышает производительность .

По мере разр да конденсатора 15 уменьшение напр жени  на промежутке 1 приводит к возрастанию напр жени  на стабилитроне 10. Возникает ток по цепи: стабилитрон 10, резистор 9, диод 2, промежуток 1 . В р ультате при дальнейшем падении напр жени  на промежутке 1 цепь: транзистор 5, диод 4, резистор 3 - питаетс  напр жением , не превышающим напр жение стабилитрона 10. Это позвол ет получить переключение транзистора 5 сразу после возникновени  проводимости промежутка 1.

Аналогичную функцию дл  транзистора 25 выполн ет стабилитрон 13.

При дальнейшем разр де конденсатора 15 возникает ток по цепи: транзистор 19, резистор 20, стабилитрон 21, диод 22, промежуток 1. Пороговую характеристику этой цепи обеспечивае стабилитрон 21.

Транзистор 19 шунтирует транзис-. тор 17, которьгй выключаетс . Дополнительный ток источника 6 прекращаетс , прекращает,с  и дополнительное воздействие ;ркоулевой теплоты и ионизации зоны разр да. После этого через промежуток 1 продолжает протекать силовой ток разр да конденса4441048

тора 15 и измерительные токи по цеп м транзисторов 5 и 19.

После полного разр да конденсато-- ц ра 15 протекает только ток по измерительным цеп м баз транзисторов 5 и 19.

Вибратор 85 разводит электроды. Вследствие малой величины измеритель10 ных токов происходит размыкание промежутка 1 без возникновени  дуги. Выключаютс  транзисторы 5 и 19.

Измерительна  цепь ключа на транзисторе 5 питаетс  непосредственно

15 от источника 6, и вк.пюченное состо ние транзистора 5 возникает сразу при возникновении проводимости про межутка 1. Это позвол ет подавать на интегратор 23-26 сигнал о возникнове20 НИИ проводимости промежутка 1, а не о механическом контакте, что определ етс  только при дальнейшем падении напр жени  на промежутке I. Питание от источника 6 обеспечивает расшире25 ние диапазона усилий среднего давлени  электрода на деталь за период осциллирующего колебательного дпи- жени  в сторону уменьшени  давлени . Среднее давление электрода на деталь

30 может быть получено близким к нулю. Таким образом, включение ключа 5 к источнику 6, промежутку 1 и интегратору 23-36, обеспечивает повышение производительности.

35 При открытом транзисторе 25 ток течет по цепи: транзистор 27, резистор 26. Транзистор 27 открьшаетс , ток на вход интегратора 23-36 течет по цепи: транзистор 27, резистор 29,

40 диод 30, конденсатор 31.

Конденсатор 31 зар жаетс , напр жение на интеграторе 23-36 растет и достигает напр жени  включени  стабилитрона 68 и элемента 67. Возника45 ет ток по цепи: С1абилитрон 68, элемент 67, транзистор 69.

При этом ток течет по цепи: ре- з.истор 70, транзистор 69. На входах элементов 72 и 73 сигналы отсутству50 WT, генераторы 76, 77 и плечи 78,79 выключены,  корь двигател  80 останавливаетс , дискретный привод подачи переходит в зону нечувствительности системы.

55 В это же врем  напр жение на инвер- тирующем вупле ч-лшител  83 возрастает . Подвижна  часть вибратора 85 занимает промежуточное положение в зоне нечувствительности привода.

Ксли при продольном перемещении оверхность детали приближаетс  к лектроду, то отношение длительноси открытого состо ни  транзисторен f. , 25, 27 к длительности их закрьп о- о состо ни  увеличиваетс ,среднее апр жение на конденсаторе 31 растет, апр жение на входе усилител  83 увеичиваетс , ток подмагничивани  ка- ю тушки 84 уменьшаетс , вибрирующа  асть вибратора 85 с электродом отодит от поверхности детали.

Если поверхность детали удал етс  от электрода, описанные процессы 15 происход т в обратном пор дке.

Если в ходе процесса диапазон хода подвижной части подмагничива- нием вибратора 85 оказываетс  недостаточным , т.е. отношение времени 20 открытого состо ни  транзистора 5,25, 27 ко времени их закрытого состо ни  слишком велико, напр жение на конденсаторе 31 интегратора продолжает расти. В результате возникает ток 25 по цепи: стабилитрон 56, элемент 66, резистор 65. На пр мой вход элемен - та 73 и инверсный вход элемента 72 поступают сигналы, в результате сигнал с выхода элемента 73 через эле- ме}1т 74 задержки включает генератор 77 и соответственно определенной до начала обработки скорости подачи от детали вк№1чает плечо 78, электродвигатель 80 отводит вибратор от де- 35 тали.

1Тсп:кс1Л1 ку кинематическа  цепь, приводима  электродвигателем 80, 40 обладает инерцией, то некоторое врем  продолжает рост напр жени  на конденсаторе 31 интегратора 23-36. Такой рост напр жени  ограничивает второй регул тор напр жени  устрой- 45 ства: включаетс  стабилитрон 51, ток течет по цепи: стабилитрон 51, резистор 52, транзистор 53. Транзистор 53 открьшаетс  и ток течет по цепи: конденсатор 31, токоограничи- §0 вающий резистор 55, транзистор 53. В результате регул тор напр жени  интегратора 23-36 поддерживает напр жение на конденсаторе 31 несколько превышающим напр жение срабатывани  ее стабилитрона 56. Небольша  разница этих напр жений по каналу хода от детали позвол ет исключить перезар д конденсатора 31.

П4К)

При уменычении среднего времени рлзомкиуто о сос:то ии  промежутка I , описанныр ni oueccbJ происход т в обратном пор дке.

Claims (1)

1. Выбор гоотншмени  напр жений включени  пороговых элементов по входам каналов пр мой и обратной подачи электрод -инструмента при невысоких требовани х к приводу подачи вибратора обеспечивает точное поддержание заданного среднего давлени  электрода на деталь, обеспечива  качественное и производительное легирование сложнофлсопных поверхностей. Формула изобретени 

   Устройство дл  электроэрозио}{па- го легировани , содержащее вибратоу-), регул тор подачи с двум  автономными цеп ми сравнени  пр мого и обратного хода электрода-инструмента с элементами сравнени  на выходах н с интегратором , генератор технологических импульсов с источником напр жени , с зар дной «мкостыо, ключом коммутации цепи межэлектродного промежутка , двухвходовый сраг-- иваю1ций усилитель с задатчиком, ис очник рерио- дического тока с целью подмагничивани  вибратора, отличающее- с   тем, что, с целью повышени  производительности , в устройство введены две дополнительные цепи сравнени , выполненные в виде третьего и четвертого элементов сравнени , первый и второй регул торы напр жени , соединенные по входам с введенным дополнительным источником напр жени  третий и четвертый ключи, при этом третий элемент сравнени  подк.гтк1чен к управл ющему входу первого регул тора напр жени , выход которого подключен последовательно к входу интегратора , четвертый элемент подклю- ,чен к управл ющему входу второго регул тора , выход KOTOpoi O подк. гк чен параллельно входу интегратора, входы третьего и четвертог-о элементов сравнени  соединены сооть-отс -веино с входами первого и второп: элементов сравнени , вход третьего -дюча подключен к первому источнику, то управл ющий вход - к межэлектродному промежутку, выход - к управл ющему входу четвертого ключа, вход которог соединен с вторым источшжом, а выход - с входом интегратора, выход которого соединен с Езторым входом сравнивающего усшгител .