Генератор импульсов для электроискровой обработки и легирования

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) (11 0 ИСАНИЕ ЕТЕНИ 0 ТВУ ераторы70,видетелВ 23 Р и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСХОМУ СВИДЕВ(54)(57) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ДЛЯЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ И ЛЕГИРОВАНИЯ, содержащий ключевой элемент,выполненный в виде транзистора,база которого соединена через резистор с коллектором, соединенным содним из полюсов источника постоянного тока, эмиттер соединен с однимиз электродов первого диода, включенного согласно с транзистором, накопительный конденсатор, один вывод которого соединен с шиной, подключеннойх другому полюсу источника постоянного тока, первый и второй электродыразрядника, между которыми .расположен искровой промежуток, причемвторой электрод соединен с шиной,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения КПД и расширенияфункциональных возможностей путем формирования между электродами разрядника парных импульсов разной длительности и амплитуды, в него введеныиндуктивный элемент, второй, третий,четвертый и пятый диоды, импульсныйтрансформатор, первый и второй переменные резисторы, дополнительныеконденсатор и резистор, тиристор,при этом другой электрод первогодиода подключен через накопительньконденсатор к шине и через последвательно соединенные индуктивныйэлемент и третий диод, включеннсогласно с первым диодом, подключк первому электроду разрядника, врой диод включен между базой трантора и первым электродом разряднипервый переменный резистор включемежду базой транзистора и шиной,подвижный вывод подключен к базетранзистора, цепь из последователсоединенных первичной обмотки импульсного трансформатора, четвертд ода и тиристора, включенных согно с третьим диодом, включена мточкой соединения индуктивного элмента с третьим диодом и шиной, циз последовательно соединенных пядиода и вторичной обмотки импульстрансформатора подключена параллно электродам разрядника, причемпервичная и вторичная обмотки импульсного трансформатора включенысогласно, второй, третий и пятыйдиоды подключены к первому электрду разрядника одноименными электрдами, управляющий электрод тиристра подключен к шине через второйпеременный резистор, подвижныйвывод которого соединен с управлящим электродом тиристора, дополнительные конденсатор и резистор,соединенные параллельно, включенымежду управляющим электродом тиристора и точкой соединения тиристора с четвертым диодом.5 10 15 20 Изобретение относится к импульсной технике, в частности к генераторам импульсов для электроискровой обработки и легирования,Целью изобретения является повышение КПД и расширение функциональных возможностей генератора путем Формирования между электродами разрядника парных импульсов разной длительности и амплитуды.На чертеже представлена электрическая принципиальная схема генератора импульсов для электроискровой обработки и легировация.Генератор содержит ключевой элемент, выполненный в виде транзистора 1, база которого соединена через резистор 2 с коллектором. Коллектор транзистора 1 соединен с положительным полюсом источника 3 постоянного тока, эмиттер - с анодом диода 4, включенного согласнос транзистором 1. Накопительный конденсатор 5 соединен с шиной 6,подключенной к отрицательному полюсу источника 3, Искровой промежутокобразован электродом 7 и электродом 8 разрядника. Электрод 8 соединен с шиной б. При электроискровом легировании электродом 8 является обрабатываемая деталь, электродом 7 - легирующий электрод. Катод диода 4 подключен через конденсатор 5 к шине б и через последовательно соединенные индуктивный элемент 9 и диод 10, включенный согласно с диодом 4, к электроду 7 разрядника. 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 б, подвижный вывод резистора 12 подключен к базе транзистора 1. Цепь из последовательно соединенных первичной обмотки им - пульсцого трансФорматора 13, диода 14 и тиристора 15, включенных согласно с диодом 10, включена между точкой соединения индуктивного элемента 9 с диодом 10 и шиной 6. Цепь из последовательно соединенных диода 16 и вторичной обмотки трансФорматора 13 подключена параллельно электродам 7 и 8 разрядника, причем 25 30 35 40 45 50 55 первичная и вторичная обмотки трансформатора 13 включены согласно. Диоды 10, 11 и 16 подключены к электроду 7 одноименными электродами-катодами, Управляющий электрод тиристора 15 подключен к шине 6 через переменный резистор 17, подвижный вывод которого соединен с управляющим электродом тиристора 15.Конденсатор 18 и резистор 19, соединенные параллельно, включены между управляющим электродом тиристора 15 и точкой соединения тиристора 15 с диодом 14. Источник 3 постоянного 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 состоянии источник 3 отключен, конденсаторы 5 и 18 раз- ряжены, искровой промежуток между электродами 7 и 8 разомкнут.При электроискровом легировании (при электроискровой обработке схема работает аналогично) включают выключатель 20. Номинальное напряжение источника 3 постоянного тока прикладывается к делителю, образованному резистором 2 и переменным резистором 12. Напряжение, падающее на резисторе 12, прикладывается 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 управления, отпирающий транзистор 1, Затем конденсатор 5 заряжается через насыщенный переход коллекторэмиттер транзистора 1 током источника 3, Ток заряда 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 заряда конденсатора 5, когда его внутреннее сопротивление мало, зарядный ток через переход коллекторэмиттер транзистора 1 ограничивается внутренним сопротивлением источника 3 постоянного тока. По мере заряда напряжение на конденсаторе 5 растет до величины, примерно равной ,падению напряжения на резисторе 2 делителя напряжения. При этом ток че5 1 О 15 20 реэ переход коллектор-эмиттер транзистора 1 прерывается, закрываетсятранзистор 1 и прекращается зарядконденсатора 5. Напряжение зарядаконденсатора 5 устанавливаетсяпеременным резистором 12,При легировании электрод 7 разрядника под действием вибратораперемещается к электроду 8, уменьшая величину искрового промежуткамежду ними. Величина промежуткастановится равной величине пробивного расстояния для потенциала, докоторого заряжен конденсатор 5,происходит пробой между электродами7 и 8, и возникает ток основноготехнологического импульса по цепи:от конденсатора 5 через индуктивныйэлемент 9, диод 10, промежутокмежду электродами 7 и 8, шину 6 кконденсатору 5, производя легирование поверхности электрода 8. Приэтом на его поверхности образуетсякратер, острые кромки которогоухудшают качество поверхности. Вместе с тем с момента пробоя промежутка между электродами 7 и 8 восстанавливается цепь отрицательной обратной связи транзистора 1 через диод 11, после чего транзистор 1 остается запертым, препятствуя возникновению прямого тока от положительного полюса источника 3 через диод 4, индуктивный элемент 9, диод10, промежуток между электродами7 и 8, шину 6, к отрицательному полюсу источника 3. Электрод 7 продолжает движениек электроду 8 под действием вибратора, и электроды механически контактируют. Затем электрод 7 движется от электрода 8, увеличивая искровой промежуток,При прохождении тока основногоимпульса через индуктивный элемент9 в нем накапливается часть энергии,и после прекращения тока основногоимпульса накопительный конденсатор5 остается перезаряженным меньшимпо величине напряжением обратногознака, которое приложено к первичной обмотке трансформатора 13. Через обмотку при этом течет малыйпо величине ток по цепи: от конденсатора 5 через переменный резистор17, конденсатор 18 и включенный параллельно резистор 19, затем черездиод 14, первичную обмотку трансфор 25 30 35 40 45 50 55 матора 13, элемент 9 к конденсатору5. При этом ток через управляющий иреход тиристора 15 недостаточендля его отпирания, так как переходзашунтирован конденсатором 18 и резистором 19. По мере заряда конденстора 18 ток через управляющий переход увеличивается, достигая критичекого тока отпирания тиристора 15.Последний отпирается и ток в первичной обмотке трансформатора 13 резковозрастает. Образовавшийся импульстрансформируется во вторичную обмотку, где проходит через диод 16и искровой промежуток между электродами 7 и 8, производя выглаживаниеоплавление) кромок кратера, образованного основным импульсом. Качествпоьерхности электрода 8 при этомулучшается. Время паузы между импулсами устанавливается резистором 1,определяющим скорость заряда конденсатора 18. За время паузы электрод 7 отведен вибратором от кратера. При этом проводящее состояние искрового промежутка поддерживается током по цепи обратной связи: от положительного полюса источника 3, через резистор 2, диод 11, электрод 7, искр вой промежуток, электрод 8, шину 6 к отрицательному полюсу источника 3 Проводящее состояние обеспечивается во время паузы между основным и дополнительным импульсами за счет механического контакта электродов 7 и 8, ионизированных паров материала детали и легирующего электрода, ка пельно-жидкого переноса материала электрода на деталь, а также за счет эмиссии электронов из разогретых поверхностей электродов 7 и 8,После прохождения дополнительного импульса электрод 7 под действием вибратора продолжает движение от поверхности электрод, 8, искрово промежуток становится непроводящим. Ток в цепи обратной связи прерывается, и транзистор 1 снова отпирает ся при этом конденсатор 5 заряжается до напряжения, определяемого рези"тором 12.При последующем уменьшении искро вого промежутка под действием вибра тора до величины пробивного расстоя ния между электродами 7 и 8 врзника ет пробой промежутка и описанные пр цессы повторяются. Таким образом, 1187245между электродами 7 и 8 формируется последовательность парных импульсов. Частота следования пар импульсов определяется частотой механических колебаний электрода 7, так как возникновение основного импульса является следствием сближения электродов 7 и 8, прохождение дополнительного импульса - следствием прохождения основного, т,е, импульсы синхронизированы с моментом пробоя искрового промежуткаГенератор может быть выполнен как с транзистором п-р-п-проводимости, так и с транзистором р-и-р-проводимости, при этом схемы работают аналогично, обеспечивают одинаковый положительный эффект и обе могут применяться для электроискровой обработки и легирования.1 После прохождения пары импульсов накопительный конденсатор 5 разряжен, так как энергия перезаряда реализуется в искровом промежутке в течение дополнительного импульса. При этом КПД генератора повышается, так как заряд конденсатора 5 происходит от нуля до напряжения, определяемого резистором 12, а токи перезаряда, обусловленные собственной индуктивностью конденсатора 5, через источник 3 не проходят. Величина энергии основного импульса определяется напряжением заряда конденсатора 5, которое устанавливается с помощью переменного резистора 12 перед началом обработки, Величина . нергии дополнительного импульса устанавливается изменением индуктивности элемента 9, Время паузы между основным и дополнительным импульсами устанавливается переменным резистором 17. 1 О 15 20 25 30 35 40 45 Величины энергий основного и дополнительного импульсов пропорциональны между собой в каждой паре импульсов. Коэффициент пропорциональности определяется индуктивным элементом 9 и не зависит от абсолютных значений токов и напряжений в генераторе, так как эти факторы не влияют на величину индуктивности элемента 9 и емкость конденсатора 5, В условиях зависимости амплитуды тока основного импульса от электрического сопротивления 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 перезаряжает конденсатор 5 до большего потенциала. Эффективное выглаживание кромок кратеров импульсами с энергией, пропорциональной высоте кромок, позволяет повысить качество обработанной поверхности и упростить эксплуатацию генератора, так как не требуется оперативно регулировать амплитуду дополнительного импульса, .Время 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, определяемой напряжением заряда конденсатора 5, процесс кристаллизации легированного слоя был близок к завершению и дополнительный импульс расплавлял закристаллизовавшнеся кромки кратеров. В результате качество обработанной поверхности повышается.118724510ее18Составитель В.ТкачевРедактор О.Ирковецкая ТехредПЛартяшова Корректор В,Бутяга.Заказ 6560/58 Тираж 871 Подписное ВНИИПИ Государственного коинтета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал П 11 П "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4