Устройство для электроэрозионного легирования

 

Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и в частности касается устройств для электроискрового легирования. Цель изобретения - повышение лроизводительности путем улучшения качества регулирования межэлектродного промежутка.В устройство , содержащее вибратор и регулятор подачи с цепями управления прямым и обратным ходом перемещения электрода-инструмента при вибрациях, введены две дополнительные цепи сравнения и регуляторы напряжения, соединенные с дополнительным источником напряжения . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (11 4 В 23 H 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНий и ОткРЫтии (21) 4237412/25-08 (22) 28.04.87 (46) 15.12.88. Вюл. 5 46 (75) В.С.Тарасов (53) 621.9.048.4.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11- 325146, кл. В 23 Н 7/18, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и в частности касает„„Я0„„1444104 А 1 ся устройств для эпектроискрового легирования. Цель изобретения — повышение производительности путем улучшения качества регулирования межэлектродного промежутка.В устройство, содержащее вибратор и регулятор подачи с цепями управления прямым и обратным ходом перемещения электрода-инструмента при вибрациях, введены две дополнительные цепи сравнения и регуляторы напряжения, соединенные с дополнительным источником напряжет ния, ил, 1444104

Изобретение относится к электрофиэическим и электрохимическим методам обработки и касается устройств для электроэрозионного легирования.

Цель изобретения — повышение производительности легиронания путем улучшения качества регулирования межэлектродного промежутка при легировании. 10

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для электроэрозионного легирования при реализации на транзисторах и тиристорах.

Устройство подключено к межэлектродному промежутку 1 и содержит генератор технологических импульсов на элементах 2-22, имеющий диод 2, токоограничающий резистор 3, диод 4, транзистор 5, силовой источник 6, 20 настраиваемый в соответствии с требованиями технологии до начала обработки, Направление проводимости диодов

2,4 и перехода база-эмиттер транзистора 5 согласно направлению ЭДС ис- 25 точника 6. Источник 6 заземлен на шину 7. Резистор 8 включен параллельно переходу эмиттер-база транзистора

5 для защиты перехода, аналогичные резисторы подключены к переходам ба- 30 за-эмиттер других транзисторов генератора и других элементов схемы, что далее не поясняется. Дополнительный токоогранйчивающий резистор 9 включен последовательно между резистором

3 и диодом 2. Стабилитрон 10 включен между общей точкой резисторов 3 и 9 и положительным полюсом источника 6, направление проводимости которого в режиме стабилизации согласно направ- 40 лению проводимости диода 2. Источник

6 положительным полюсом подключен через переход эмиттер-коллектор транзистора 5 и последовательные диод

11, нагрузочный резистор 12 и ста- 45 билитрон 13 к шине 7 °

К межэлектродному промежутку подключеч силовой диод 14 и емкостной накопитель, выполненный в виде конденсатора 15 регулируемого до начала обработки. Общая точка конденсатора 15 и диода 14 подключена через последовательные токоограничивающий резистор 16 и переход транзистора 17 к положительному полюсу источника 6 °

Переход эмиттер-коллектор транзистора 17 и диод 14 включены согласно проводимости при прохождении силово го и зарядного токов конденсатора 15.

Параллельно выводам источника 6 включена цепь из транзистора 17 и резистора 18, служащая для управления 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 про 1ежутку 1, образуя цепь обратной связи для отключения источника 6 от конденсатора 15 по состоянию промежутка

Таким образом, зарядную цепь накопителя на конденсаторе 15 коммутирует ключ на транзисторе 17, цепь управления этого транзистора коммутирует ключ на транзисторе 19, связанный по цепи обратной связи с про; ежутком l. Ключ на транзисторе 5 по выходу связан с цепями входа интегратора из элементов 23-36, для чего общая точка резистора 12 и стабили— трона 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 30 к обкладке конденсатора 31. Для фиксации потенциала коллектора транзистора 27 коллектор подключен через резистор утечки 32 к шине 7. Постоянная времени заряда интегратора на конденсаторе 31 от ключевого элемента на транзисторе 27 по цепи стабилизированного источника 28 напряжения определяется величиной резистора 29 и величиной емкости конденсатора 31, которая устанавливается до начала обработки в зависимости от необходимого быстродействия регулятора подачи, как вне зоны нечувствительности, где подача осуществляется в релейном режиме, так и в зоне нечувствительности, где следящая подача осуществляется только путем подмагничи- вания привода вибрации электрода промежутка 1. Время интеграции всегда должно превышать период колебательных осциллирующих движений электродов, что исключает возможность возникновения автоколебаний в регуляторе. Постоянная времени разряда интегратора на конденсаторе 31 определяется резистором 33 и также емкостью конденсатора 31. Для возможности регулирования времени интеграции вели1444104 пипой! емк(1). I! к с1«!Де«!с та а ра 3 1 при

cIIM11c тричн )A хяряктерис !НКр зарядряэряд величины реэистсрав 29 и 33

F hI6pAE1h. с>д!гнякс ными.

Выход интегратора 23-36 выпслнен . неды последовательно и подключены

«тарыми свободными нынадями соответственно к подвижному выводу резистора 15 и !!!ине 7. Общая точка резисторов 39 и 40 является выходом интегрятара по входу цепи сравнения хода к обрабатываемой детали.

Резистором 35 устанавливают неаб25 хадимое усилие прижима легирующегo электрода к обрабатываемой детали, Резистор 39 выбран таким, чтобы

-:ðè любам положении подвижного выводя 37 повышение уровня напряжения 35

На подвижном выводе резистора 35 вызывала сначала срабатывание па цепи управления прямого хола к детали, я толька затем по цепи обратного хода от детали. 40

Резистором 37 устанянливяют величину зоны нечувствительности приво„,я дискретного переме!яения, в которой фу;1кцио«!ирует только подрегулиранкя д:«аж ния подвижной части нибряторя .-.рамежуткя 1 ««адмягничинанием.

Верхнее положение д«пжкя резистора

37 соответствует и«!««иь«.;I.чь!!а допусти45 мс!1 зоне нечувствптель;ости, которая при данных нежес каст) i !! Hpã«Híåéнастях ки!!емят«!ческ«*.!i связей ат привода дискретнога псpf." f «)«»«!«1я до рабочего конц 1 лег««рующе г)) -).««ектрода гарантирует отсутствие a«).гокалебательного режима работы у; трайс тня. НижНЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ ПаДВ«!ж«!а! с НЫНаДЯ РЕзистора 37 саатнетс гвует «!яибальшей величине зоны нечувстни.«ельнасти, которая еще обес1«е «««нс«с -; неабхадиму»1

«) виде пепи из последовательных резистора 3, переменного резистор 35, сое,:!«!«!е«!нс«га первым непадвиж«!ым выводом f.. Резистором 34, вторым непод- 10

«)ижнь«к; .ыводам — с резистором 36.

При этом свободный вывод резистор;.

34 подключен к первой обкладке канденсяторя 31, свободный вывод резистора 36 — к второй его обкладке. Под- 15

«)«!ж!!««й вывод резистора 35 подключен через переменный резистор 37 и последовательный ему резистор 38 к ши«Ie 7, Подвижный вывод резистора 37 является выходом интегратора по входу 20 цепи сравнения хода от обрабатываемой детали. Резисторы З9 и 40 саедипо требованиям точности поддержания среднего за период осциллирующего движения электрода усилия его давления на деталь, точность дискретного и ремещения подвижной части.

Общая точка резисторов 39 и 40 подключена через последовательные стабилитрон 41, резистор 42 и транзистор 43 к шине 7.

Последовательные регуляторы напряжения выполнены на элементах 43-55.

Последовательная цепь из стабилитрона 56, резистора 57, транзистора

58 и резистора 59 подключена к резистору 37. . лемеиты 57-65 составляют блок 66 сравнения обратного хода электрода инструмента. Аналогичный блок 67 сравнения прямого хада 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 . бяэя-эмиттер транзистора 69 к шине 7, коллектор трапзи. t".ря 69 !адк" лючен че, ез резистор 70 к положи»ельному полюсу источникя 28, через р.знстор 7! — к шине ", а также соединен с прямым входом .!агического элемента 72 ЗАПРЕТ и инверсным входом логического элемента 73 ЗАПРЕТ, Таким образом, цепи сравне! ия прямагo и абра.-iioio хода э«!ектрадя—

HHструмент» выполнены в ниде элементов 67 и 68, 56 и 66 ° При атом осуществляется сравнение выходного напряжения интегратора 23-36 с параметрически заданным напряжением паро. в стабилитранов 56 и 68, я .цементы

66 и 67 служат для получения пороговой характеристики кана):ач прямого и обратного ходов с гистереэисам, что необходимо для отсутствия дребезга

«при переключении и сохранении чисто релейного режима дискретной подачи-.

Напряжение стабилизации стабилитрона 68 несколько выше напряжения стабилизации стабилитрона 41, напряжение стабилитрона 51 вьппе напряжения 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 прямом направлении, увеличивающие напряжение порога срабатывания по соответствующим цепям на этих диодах (штриховая линия).

Общая точка стабилитрона 64 и резистора 65 подключена к прямому вхо1444104 "< м1 :1T / 3 t! !

<>;;.<< яр< . ц.нн< jlÿ подъем ц опу<.канне

- <ектрода-инструмента ..

Выход элемента 73 через элемент задержки па включение, а выход эл< не!<та, 2 чере, элемент 75 задержки tta вк!! чение подключены соответ- Ið твенно ко входам регулируемых задаюших генераторов 76 и 77, управляющих посредством задания величина! среднего тока мощностью соответственно плеча 78 и плеча 79 полумосто- 15 ного преобразователя из элементов

7 -79, к которым подключен реверсивный электродвигатель 80.

Подвижный вывод резистора 35 подключен через диод 81 и резистор 82 20 к инвертирующему входу сравнивающего усилителя 83, выход которого подключен к обмотке 84 электромагнитного вибратора 85 ° При этом весь вибратор

85 посредством закрепленной с обмоткой 84 части кинематически связан с валом электродвигателя 80 для осуществления дискретного следящего пе-r ремещения вибратора 85 относительно поверхности обрабатываемой детали. 30

Вибратор выполнен с возможностью подрегулировки подвижной части путем подмагничивания постоянным током магнитной системы для точного поддержания среднего усилия давления электрода-инструмента на деталь при нахождении системы дискретной регулировки в зоне нечувствительности. Обмотка 84 подключена к источнику 86 периодического тока. Последователь- 4р ная цепь из резисторов 87 и 88 включена параллельно источнику 28 и служит для подачи смещения на прямой вход усилителя 83, Устройство для электроэрозионного 45 легирования рабс тает следующим образом.

Подают переменный ток в обмотку

84 вибратора 85 от источника 86. Подвижная часть вибратора 85 совершает 5р периодические колебательные движения, Подают напряжения от источников

6 и 28. Протекает ток по цепи: положительный полюс источника 6, транзистор 17, резистор 18, шина 7, отрицательный полюс источника 6. Транзистор 17 открывается, возникает зарядный силовой ток накопительного конденсатора по цепи, источник 6, транзи<.тор 17, речистop ) 6, к<лается пост< явная готовность генератора зави<.имого типа к генерированию импульса технологического тока при возникновении пробоя.

В это же время ток источника ?8 проходит по цепи: резистор 48, транзистор 45. Транзистор 45 открывается и возникает ток по цепи: транзистор 47, резистор 46, транзистор

45. При этом возникает зарядный ток по цепи интегратора 23-36: источник 28, транзистор 47, резистор 49, диод 50, конденсатор 31 ° По мере заряда конденсатора 31 напряжение прикладывается к цепи резисторов 34, 35

t! 36 и цепи резисторов 39 и 40. От" крывастся стабилитрон 41 и возникает ток управления по цепи: стабилитрон 41, резистор 42, транзистор 43.

Транзистор 43 открывая ся, транзис— торы 45 и 47 закрываются. Заряд конденсатора 31 прекращается, рост напряжения .:;: нем прекращается, ток через;.с r<. p 49 CTRHOBHTCH pBBHblM

";мме токов через резистор 33, небольшого тока через резистор 34 и тока утечки конденсатора 31, если таковой имеет место, так как напяжение на конденсаторе 31 соответствует положению рабочей точки стабилитрона 41 на пороге открывания. В таком состоянии интегратор 23-36 может находиться неограниченное время обеспечивая постоянную готовность к слежению.

В то же время ток источника 28 протекает по цепи: резистор 70, элемент 72, элемент 73, по et o 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 непродолжитель ное время установки, сравнимое с временем переключения плеч 78 и 79, включает генератор 76. Запускающие < импульсы генератора 76 включают плечо 79 полумостового преобразователя

72-79, приводной электродвигатель 80 перемещает вибратор 85 с пегирующим электродом по направлению к обрабатываемой поверхности детали.

1444104

II uuf !ц цом входе ус илителя 83 пригут<: и ует ги1 пал источника 28, в реэуды «т подвижная часть вибратора

85 максимально смещена подчагничи5 валяем по направлению к обрабатываемой поверхности детали.

При пробоях межэлектродного промежутка ток ".ечет по измерительной пепи: источни.-. 6, транзистор 5, диод

4, резистор 3, резистор 9, диод 2, промежуток !. Сразу после нозникновения этого тока транзистор 5 насыщается и включает цепь: источник 6, транэис .р 5, диод 11, резистор 12, 15 диод 23, ре истор 24, транзистор 25.

Одновременно через промежуток 1 протекает силовой ток конденсатора

15 через диод 14. Происходит электроэрозионное легирование поверхностно- 20 го слоя детали. Одновременно с силовым и измерительным током через промежуток 1 проходит дополнительный " ток по цепи: транзистор 17, токоограничивающий резистор 16, диод 14.

Этот ток подогревает приэлектродную зону, чем интенсифицирует процесс легирования и понышает производительность.

По мере разряда конденсатора 15 30 уменьшение напряжения на промежутке ! приводит к возрастанию напряжения на стабилитроне 10. Возникает ток по цепи: стабилитрон 10, резистор 9, диод 2, промежуток 1, В рфультате при дальнейшем падении напряжения

I на промежутке I цепь: транзистор 5, диод 4, резистор 3 — питается напряжением, не превышающим напряжение стабилитрона 10. Это позволяет по- 40 лучить переключение транзистора 5 сразу после возникновения проводимости промежутка I.

Аналогичную функцию для транзистора 25 выполняет стабилитрон 13. 45

При дальнейшем разряде конденсатора 15 возникает ток по цепи: транзистор 19, резистор 20, стабилитрон 21, диод 22, промежуток 1. Пороговую характеристику этой цепи обеспечивае 50 ста.>илитрон 21, Транзистор 19 шунтирует транзис-. тор 17, который выключается. Дополнительный ток источника 6 прекращается, прекращается и дополнительное воздействие сркоулевой теплоты и ионизации зоны разряда. После этого через промежуток 1 продолжает протекать силовой ток разряда конденсатора 15 и измерительные токи по цепям транзисторов 5 и 19.

После полного разряда конденсато-. ра 15 протекает только ток по измерительным цепям баз транзисторов 5 и 19.

Вибратор 85 разводит электроды.

Вследствие малой величины измерительных токов происходит размыкание промежутка 1 без нозникнонения дуги.

Выключаются транзисторы 5 и !9, Измерительная цепь ключа на транзисторе 5 питается непосредственно от источника 6, и включенное состояние транзистора 5 возникает сразу при возникновении проводимости пр межутка 1, Это позволяет поданать на интегратор 23-26 сигнал о возникновении проводимости промежутка I, а не о механическом контакте, что определяется только при дальнейшем падении напряжения на промежутке 1. Питание от источника 6 обеспечивает расширение диапазона усилий среднего давления электрода на деталь sa период осциллирующего колебательного движения в сторону уменьшения давления.

Среднее давление электрода на деталь может быть получено близким к нулю.

Таким образом, включение ключа 5 к источнику 6, промежутку 1 и интегратору 23-36, обеспечивает повышение производительности.

При открытом транзисторе 25 ток течет по цепи: транзистор 27, резистор 26. Транзистор 27 открывается, ток на вход интегратора 23-36 течет по цепи: транзистор 27, резистор 29, диод ЗО, конденсатор 31.

Конденсатор 31 заряжается, напряжение на интеграторе 23-36 растет и достигает напряжения включения стабилитрона 68 и элемента 67. Возникает ток по цепи: стабилитррн 68, элемент 67, транзистор 69.

При этом ток течет по цепи: резистор 70, транзистор 69. !Ia входах элементов 72 и 73 сигналы отсутствуют, генераторы 76, 77 и плечи 78,79 выключены, якорь двигателя 80 останавливается, дискретный привод подачи переходит в зону нечувствительности системы.

В это же время напряжение на иннертирующем вх;де - силителя 83 возрастает. Подвижная часть вибратора 85 занимает промежуточное положение в зоне нечувствительности привода.!

444104

Если при продольном перемещении поверхность детали приближается к электроду, то отношение длительно<-.— ти открытого состояния транзигторов

5, 25, 27 к длительности их зль.рьпого состояния увеличинается,среднее напряжение на конденсаторе 31 растет, напряжение на входе усилителя 83 увеличивается, ток подмагничинания катушки 84 уменьшается, вибрирующая часть вибратора 85 с электродом отходит от поверхности детали. с

Если поверхность детали удаляется от электрода, описанные процессы происходят в обратном порядке.

Если н ходе процесса диапазон хода подвижной части подмагничиванием вибратора 85 оказывается недостаточным, т.е. отношение времени открытого состояния транзистора 5,25, 27 ко времени их закрытого состояния слишком велико, напряжение. на конденсаторе 31 интегратора продолжает расти. В результате возникает ток по цепи: стабилитрон 56, элемент 66, - резистор 65. На прямой вход элемен— та 73 и инверсный вход элемента 72 поступают сигналы, в результате сигнал с выхода элемента 73 через элемент 74 задержки включает генератор

77 и соответственно определенной до нлча. а обработки скорости подачи от детали включает плечо 78, электродвигатель 80 отводит вибратор от детали.

ITо<:к< льву кинематическая цепь, приводимая электродвигателем 80, обладает инерцией, то некоторое время продолжает рост напряжения на конденсаторе 31 интегратора 23-36.

Такой рост напряжения ограничивает второй регулятор напряжения устройства: включается стабилитрон 51> ток течет по цепи: стабилитрон 51, резистор 52, транзистор 53. Транзистор 53 открывается и ток течет по цепи: конденсатор 31, токоограничивающий резистор 55, транзистор 53. В результате регулятор напряжения интегратора 23-36 поддерживает напряжение на конденсаторе 31 несколько . превышающим напряжение срабатывания стабилитрона 56. Небольшая разница этих напряжений по каналу хода от детали позволяет исключить переэаряд конденсатора 31.

При ужа<в>>ь> >е> ии греднего времени разомкнутоi > <.остояция промежутка 1, описанные процесг>» происходят н обратном порядке.

Выбор гоотпошения нат>ряжеций включения поро>онь>х элементов по входам каналов прямой и обрлтной подачи злгктродл-инструмента при невы10 соких требовлн»ях к приводу подачи вибратора обеспечивает точное подпержание заданного среднего давления электрода >ia деталь, обеспечивая качественное и производительное легировлние сложно<1>лгонных поверхностей.

Ф о р м у л л и з о б р е т е и и я

Устройство для злектроэрозионного легиргвлния, содержащее вибратор, регулятор подачи с двумя автономными

2Q цепями сравнения прямого и обратного хода электрода-инструмента с элементами сравнения нл выходах и с интегратором, генератор технологических импульсов с источн»<сом напряжения, с

25 зарядной емкость.>, к:>ючом коммутации цепи межэлектродного промежутка, днухвходовый срлг .ивлющий усилитель с злдатчиком, иг -очник 1>ериодического тока с целью подмлгничивл30 ния нибратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, н устройство введены две дополнительные цепи сравнения, выполненные н виде третьего и

35 четвертого элементов гравнения, >>ервый и второй регуляторы напряжения, соединенные по входам с ннеценным дополнительным источником напряжения, третий и четвертый клк>чи, при этом третий элемент сравнения подь>учен к управляющему входу первого регулятора напряжения, выход >соторо> о подключен последовательно к вх< зу интегратора, четвертый злемевт подключен к управляющему нх<>ду второго регулятора, выход которогс. подк:и <ен параллельно входу интегратор;<, входы третьего и четвер "01< элеь>гитман сраьнения соединены соотястс ве><но нходами первого и BTopo> зл M< HToa сравнения, вход третье>л ° ><ючл подключен к первому ист<>«><иьу, г> о управляющий вход — к межзлектродному промежутку, выход — к упрлнляющему входу четвертого ключа, вход которого соединен с вторым источником, а выход — с входом инте- ðàòîðà,,выход которого соединен с вторым в :одом <:равнинающего усилиiеля.

144410 .

Составитель Р,Иельдер

Редактор А.Лолинич Техред 1.яндык Корректор С.Черни

Тираж 922 Подписное

В!!ИИПИ Государственного комитета СССР по дела! изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6433/15

Пр и в< дсгв i< i. --i,:øãðëôè÷åñêîå предприятие, г. Ужгород, ул. !1роектная, 4