Двухкоординатная следящая система установки электроискрового легирования

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСЙИХРЕСПУБЛИК 5 ГОС ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ТЕЛЬСТВУ ут и Ш.Розен и ельство СССР8, 1981ство СССРО,. 1978. АРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬЩ К АВТОРСКОМУ СВИД(71) Опытный завод Ииститной физики АН МССР(54)(57) ДВУХКООРДИНАТНАЯ СЛЕДЯЩАЯСИСТЕИА УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГОЛЕГИРОВАНИЯ, содержащая электрод,генератор измерительных импульсов ив каждом канапе управления распреде-литель импульсов и привод, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения точности обработки заданного режима, в нее введены генераторстроба, триггер управления и в каждыйканал управления элемент задержки,первый цифроаналоговый преобразователь и последовательно соединенныеблок сравнения, блок определения знака, второй цифроаналоговый преобразователь и дифференциальный усилитель,в первый канал управления, кроме того, введен блок выцеления первой пач+ки импульсов, а во второй - элемент Ии триггер, выход элемента И соединенс входом триггера, первый выход кото"рого соединен с первым входом распределителя импульсов, с вторым входомблока определения знака и через эле.мент задержки - с первым входом первого и с вторым входом второго цифроаналоговых преобразователей, с первымвходом блока сравнения и с третьим ЯО 1200247 д входом блока определения знака, блок сравнения вторым выходом подключен к второму входу первого и к третьему входу второго цифроаналоговых преобразователей, третий вход первого. цифроаналогового преобразователя соединен с вторым выходом блока определения знака, третьим выходом подключенного к второму входу распределителя импульсов, выходами соединенного с вторым и третьим входами блока сравнения, второй выход триггера подключен к третьему входу распределителя импульсов, четвертый вход которого соединен с выходом генератора измерительных импульсов, с первым входом Яс распределителя импульсов первого канала и с первым входом блока вЫделения первой пачки импульсов, пятый . Се вход - с выходом электрода, с вторым входом распределителя импульсов пер- д вого канала н с вторым входом блока выделения первой пачки импульсов, йвчай третий вход которого подключей к вы- ф ходу генератора строба, к третьему (," .входу распределителя импульсов пер- ,ф вого канала управления, к входу фф триггера управления к шестому входу , распределителяимпульсов первогоьД канала. и к первому входу элемента И второго канала управления, второй вход которого соединен с четвертым входом распределителя импульсов первого канала и с первым выходом триггера управления, вторым выходом подключенного к четвертому входу блока выделения импульсов первой пачки импульсов, выход которого. соединен с первым входом блока сравнения первого канала, первый и второй выходы распределителя импульсов первого ка 12002471Ф1 1ВНИИПИ Заказ 78 б 5/52 Тираж 862 Подписное Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 411 11 11112 ОО 27 1 а жима. 20 за нала соединены соответственно с вторым и третьим входами блока сравнения, четвертый вход которого соединен с третьим выходом распределителяимпульсов первого канала, с вторымвходом блока определения знака и через элемент задержки - с пятым входом блока сравнения, с третьим входомблока определения знака, с вторымвходом второго цифроаналогового преобразователя и с первым входом первого цифроаналогового преобразователя, второй вход которого соединен свторым выходом блока сравнения первого канала и с третьим входом втоИзобретение относится к электрофизическим методам обработки матери-.алов и может быть использовано дляавтоматического электроискровогоупрочнения и восстановления слокнопрофильных поверхностей, в частности вертикальных стенок режущих кромок вырубных штампов, различных типов ножей и т,п.Известна автоматическая установка для электроискрового упрочненияи восстановления ковочных штамповобъемной штамповки сложной конфигурации в плане с сопрягаемыми горизонтальными и наклонными стенками двумяэлектродами С 1 Э.Наряду с преимуществами этой установки (высокопроизводительная и качественная обработка) ей присущи инедостатки,На ней значительно затруднена об"работка вертикальных стенок вырубныхштампов, имеющих незначительный рабочий объем, и острые углы профиля,разворот в котором двух электродовпрактически невозможен.Известна также следящая системадля станков с программным управлением содержащая копировальный прибор,Фустройство управления, коммутатор,блоки измерения по координатам, выходами подключенные к входам.формирователей импульсов2 .Однако известная система имеетограниченную область применения, таккак не обеспечивает высокой точности рого цифроаналогового преобразователя, выход которого через дифференциальный усилитель соединен с первымвыходом системы, пятый вход распределителя импульсов первого канала подключен к третьему выходу блока определения знака, выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей через дифференциальный усилительвторого канала соединены с вторымвыходом системы, выход первого цифроаналогового преобразователя первогоканала подключен к второму входудифференциального усилителя этогоканала. в поддержании постоянства расстояния электрода от вертикальной стенки обрабатываемой детали, и постоянства скорости обхода сложного контура, т.е. не обеспечивает точности обработки заданного режима.Целью изобретения является повышение производительности и качества легирования вертикальных стенок сложнопрофильных режущих кромок, повышение точности обработки заданного реПоставленная цель достигается тем, что в двухкоординатную следящую систему установки электроискрового легирования, содержащую электрод, генератор измерительных импульсов и в каждом канале управления распределитель импульсов и привод, введены генератор строба, триггер управления и в каждый канал управления элемент задержки, первый цифроаналоговый преобразователь и последовательно соединенные блок сравнения, блок определения знака, второй цифроаналоговый преобразователь и дифференциальный усилитель, в первый канал управления, кроме того, введен блок выде - ления первой пачки импульсов, а во второй - элемент И и триггер, выход элемента И соединен с входом триггера, первый выход которого соединен с первым входом распределителя импульсов, с вторым входом блока определения знака и через элемент задержки -200247 4блока сравнения первого канала и стретьим входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которогочерез дифференциальный усилитель соединен с первым выходом системы,пятый вход распределителя импульсовпервого канала подключен к третьемувыходу блока определения знака,выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей через дифференциальный усилитель второго каналасоединены с вторым выходом системы,выход первого цифроаналогового преоб .разователя первого канала подключенк второму ВхОду дифференциальногоусилителя этого канала.На фиг.1 показана блок-схема двухкоординатной следящей системы установки, на фиг.2 - планы скоростейотносительного перемещения электрода .и детали, на фиг.3 - схема блокавыделения первой пачки импульсов, нафиг.4 - схема распределителя импульсов, на фиг.5 - электрическая схемаблока сравнения, на фиг,6 - схемаэлемента задержки, на фиг.7 - схемаблока определения знака, на фиг.8 -схема цифроаналоговых преобразователей, на фиг.9 - временные диаграммы 30работы установки при увеличении искрового промежутка, по сравнению сзаданным, на фиг.10 - временные диаграммы работы установки при уменьшении искрового промежутка по сравнению с заданным. 35 с первым входом первого и с вторымвходом второго цифроаналоговых преобразователей, с первым входом блокасравнения и с третьим входом блокаопределения знака, блок сравнениявторым выходом подключен к второмувходу первого и к третьему входувторого цифроаналоговых преобразователей, третий вход первого цифроаналогового преобразователя соединенс вторым выходом блока определениязнака, третьим выходом подключенногок второму входу распределителя импульсов, выходами соединенного свторым и третьим входами блока сравнения, второй выход триггера подключен к третьему входу распределителяимпульсов, четвертый вход которогосоединен с выходом генератора измерительных импульсов, с первым входомраспределителя импульсов первогоканала и с первым входом блока выделения первой пачки импульсов,пятый вход - с выходом электрода, свторым входом распределителя импульсов первого канала и с вторым входом,блока выделения первой пачки импульсов, третий вход которого подключенк выходу генератора строба, к третьему входу распределителя импульсовпервого канала управления, ко входутриггера управления к шестому входураспределителя импульсов первого канала, и к первому входу элемента Ивторого канала управления, второйвход которого соединен с четвертымвходом распределителя импульсовпервого канала и с первымвыходомтриггера управления, вторым выходомподключенного к четвертому входублока выделения импульсов первойпачки импульсов, выход которого соединен с первым входом блока сравнения первого канала, первый и второйвыходы распределителя импульсовпервого канала соединены соответственно с вторым и третьим входамиблока сравнения, четвертый вход которого соединен с третьим выходомраспределителя импульсов первого канала, с вторым входом блока определения знака и через элемент задержки - с пятым входом блока сравнения,с третьим входом блока определениязнака, с вторым входом второго цифроаналогового преобразователя и спервым входом первого цифроаналогоцого преобразователя, второй входкоторого соединен с вторым выходом 5Двухкоординатная следящая система(фиг.1) содержит рабочую головку 1,электрод 2, плиту 3, двигатель 4,червячную пару 5, кулачок 6 косинусно-синусного механизма 7, 8 и 9,реостаты 10 и 11, двигатели 12 и 13,двухкоординатный стол 14, а также генератор 15 строба, генератор 16 из 45мерительных импульсов, триггер 17управления, блок 18 выделения первойпачки импульсов, распределитель 19импульсов, блок 20 сравнения, элемент 21 задержки, блок 22 определениязнака, первый 23 и второй 24 цифро 50аналоговые преобразователи первогоканала, дифференциальный усилитель25, элемент И 26, триггер 27, распределитель 28 импульсов, блок 29 сравнения, блок 30 определения знака,55 элемент 31 задержки, первый 32 и второй 33 цифроаналоговые преобразователи второго канала, дифференциальныйусилитель 34, 1200247Рабочая головка 1 (электромагнитный вибратор или привод вращения) сэлектродом 2 закреплена на плите Э иустанавливается над деталью Д такимобразом, что электрод своей боковойповерхностью касается вертикальнойстенки детали, например, штампа.На плите 3 установлен двигатель4, который через червячную пару 5 может поворачивать кулачок 6 косинусно-синусного механизма 7, толкатели8 и 9 которого связаны с движкамиреостатов 10 и 11, подключаемыми соответственно к двигателям 12 и 13двухкоординатного стола 14, на котором устанавливается деталь Д,Соединения между элементамиУ стройства и направление подачи сигналов показаны стрелками,Блок 18 выделения первой пачкиимпульсов (фиг.3) состоит из элемента 4 И-НЕ 35 и двоичного счетчика36,Распределитель 19 импульсов (28)(фиг.4) содержит элемент И 3 и элементы И-НЕ 38 и 39, блоки 20 (29)сравнения (фиг,5) - элементы И-НЕ 40и 41, инверторы 42-44 и двоичныйсчетчик 45; элементы. 21 (31) задержки (фиг.б) - элементы И-НЕ 46 и 47и инверторы 48-53, блок 22(30) определения знака (фиг.7) - триггер 554элементы И-НЕ 55-57 и инверторы 58-60, а цифроаналоговые преобразователи 23, 24, 32 и 33 (фиг.8) содержатдвоичные счетчики 61 и 62 и собственно цифроаналоговые преобразователи 63 и 64.Двухкоординатная система работаетследующим образом.При подаче питания на рабочуюголовку 1 электрод 2 приводится вовращательное или колебательное движение и вводится в контакт с вертикальной стенкой штампа с деталью Дсвоей основной поверхностью.Одновременно на электрод 2 подаются импульсы технологического токаи путем ручного управления двигателями стола задают величину искровогопромежутка. После этого включается автоматический регулятор.При этом генератор 16 измерительных импульсов вырабатывает импульсы, яаполняющие импульсы, подаваемые на автоматический регулятор с электрода 2, а временной интервал в течениекоторого измеряется количество измерительных импульсов, соответствующих заданному количеству импульсов с5электрода (эталонная пачка импульсов), определяется длительностьюстробирующих импульсов, вырабатываемых генератором 15 стробов.10 Длительность стробирующих импульсов выбирается равной 5-8 периодамимпульсов электрода, а длительностьизмерительных импульсов может устанавливаться в пределах 0,1-0,05 длительности импульса с электрода.Указанные параметры обеспечиваютдостаточную точность поддержаниязаданных режимов обработки.Первая пачка импульсов с электро 20 да (эталонная) подается на второйвход блока 18, в котором запоминается.В течение первого строб-импульса,подаваемого на третий вход блока 18,25 в нем будет записано количество измерительных импульсов, подаваемых наего первый вход, и соответствующихсуммарной длительности импульсовэлектрода первой пачки.30 По спаду первого строб-импульсатриггер 17 управления переключитсяи,подав с инверсного выхода на четвертый вход блока 18 запрещающий уровень, исключит тем самым возможность35альнейшего счета измерительных импульсов блоком 18,Таким образом, в блоке 18 будетзаписано число измерительных импульсов соответствующих длительностиЭ40 импульсов с электрода в первой пачке,которое будет сохраняться. пока включен автоматический регулятор.С прямого выхода триггера 17управления разрешающий уровень пода 45 я на четвертый вход распределителя19 импульсов после чего, начиная свторого, строб-импульсы, подаваемыена третий вход распределителя 19 сего третьего выхода, подаются на четвертый (записывающий) вход блока 2050сравнения, по фронту которых из бло ак18 переписывается число через первыйвход в блок 20,Одновременно с второго выхода распределителя 19 на (вычитающий) вход блока 20 проходят измерительные импульсы с генератора 16 измерительных импульсов, заполняющие импульсы сЧерез элемент 21 задержки фронт строб-импульса подается на пятый вход блока 20 и третий вход блока 22, а спад строб-импульса - на третий вход цифроаналоговых преобразователей 23 и 24, сбрасывая их в исходное состояние.Напряжение с усилителя 25 подается на средние точки реостатов 10 и 11 и через движки реостатов на двигатели 12 и 13. 7 1200247электрода в течение вто огр о и после- Так как движки реостатов сдвинутыдующих строб-импульсов. между собо 90у со ой на , то .это напряжеСравнение чисел изме рительных им- ние делится на две соответствующиепульсов, прошедших на пе вь "р я и третии части, т.е, по закону синуса и коси ювходы блока 20, происходит по спаду 5 нусастроб-импульсов. При этом составляющие скоростейТаким об азом вр блоке 20 по окон по кооРдинатам х и У, опРеделЯемыечанию ст об-импР ульсов будет записана этими двумя частями напряжения, имеразность ме количжду еством измери- ют величину и направление, результительных импульсов, записанных в те О Рующая которых направлена нормальночение пе вого ст о -Р р б-импульса и пос- к точке повеРхности, поДвеРгаемой обледующих (вто огор , третьего и т.д.). работке, и устраняет рассогласованиеЕсли полученная разница положи- в величине искрового промежутка.тельна (фиг.9)(ф . ), что означает увеличе- На Фиг,2 а :показан план составние искрового промежутка, по сравне ляющих скоростей двигателей столанию с з аннымад щ, то строб-импульс, по х и у при увеличении искровогоподаваемый на второй вход блока 22 промежутка, а на фиг.28 - при уменьопределения знака с распределителя шении, где ч, - результирующая ско 19, при отсутствии на первом входе рость сближения или удаления электроблока 22 сигинала с второго выхода 2 р да к (от) поверхности обработки,блока 20 п опройдет на первый выход . что и ч, - соответственно ее сосблока 22лока 22, на второи вход цифроаналочтавляющие,гового преобразователя 23 и по его Изменение скоростей координатногоспаду б ет вуд нем записана и соответ- стола по осям х и у, обеспечивающихствующим знаком усилена полученная 25 слежение за сложным профилем обраба 25.- разница дифференциальным усилителем тываемой поверхности осуществляетЭсявтор каналом автоматического реЕсли полученная разница отрица- гулятора следующим образом.тельна (фиг. 10) чтф . ), то означает умень- Первыи и третий (каждый нечетный)шение искрового промежутка, то с вто строб-импульс не проходит через элерого выхода блока 20 на первыйвход мент И 2 б на вход триггера 27. На. блока 22 подается импульс, который . втором выходе триггера 27 при этомпереключит строб-импульс с первого сохраняется разрешающий уровень, ковыхода на второй и на второй вход торый подается на четвертый вход расцифроаналогового преобразователя 24, пределителя 28 импульсов.35Одновременно на выходе блока 22появится импульс, который через вход ПРи этом измерительные импУльсыраспределителя 19 переключит егос генератора измерительных импульвторой выход на первый.сов, подаваемые на первый вход расПри этом измерительные импульсы пределителя 28, проходят на его пербудут поступать на второй (суммиру- " вый выход и подаются на первый входющий) вход блока 20, а полученная(суммирующий) блока 29 сравнения.разница по сп у строба будет за - . ФРонт втоРого четвеРтого и т,Д.сана в цифроаналоговый преобразова- (четных стРоб-импульсов), проходящихтель 24 и усилена с соответствующим через элемент И 26, перебрасывают45знаком дифференциальным усилителемв триггер 27 в противоположное состо 25,якие.При этом измерительные импульсыпроходят через распределитель 28 навторой (вычитающий) вход блока 29сравнения.На выходе блока сравнения появляется число, соответствующее разницев количестве измерительных импульсов,йрошедших в течение нечетных и четных55 строб-импульсов, т,е. происходитсравнение длительностей последующих ипредыдущих пачек импульсов с электрода, 1200247 10Знак полученной разницы определя" ется аналогично и в первом канале блоком 30 определения знака, а ее преобразование и усиление - в цифроаналоговых преобразователях 32 и 33 и дифференциальном усилителе 34Аналогично, как и в первом канале спад строб-импульсов, проходя через элемент 31 задержки, сбрасывает в исходное состояние. блоки 29, 30, 32 и 33 и к приходу фронта следующего строб-импульса второй канал готов к работе.Напряжение с усилителя 34 на двигатель косинусно-синусного механизма 7, который в соответствии с длительностью и знаком этого напряжения поворачивает кулачок б, сдвигая движки через толкатели 8 и 9 реостатов 10 и 11 в соответствующие положения.При этом напряжения,. снимаемые с движков реостатов, изменяются по закону косинуса и синуса; поддерживая тем самым постоянной результирующую векторную скорость обхода контура детали. На фиг.2 Ь показан план скоростей относительного перемещения контура детали и электрода при положительной разнице, а на фиг.2 й - при отрицательной Э На фиг.2показан совмещенный планскоростей относительного перемещениядетали и электрода при наличии раз О ностных сигналов на выходах первогои второго каналов, причем на выходепервого канала разница отрицательная,где ч - результирующая скоростьподачи, а ч - скорректированная ско рость подачи с учетом ч. Таким образом, предлагаемая установка осуществляет полную автоматизацию электройскрового легированиясложнопрофильных вертикальных стенок 20 вырубных штампов, ножей, обеспечиваяподдержание режима обработки и постоянство скорости обхода сложности контура, высококачественную и высокопроизводительную обработку, значительно 25 расширяет технологические воэможностиЭИЛ.