Установка для электроэрозионного легирования

(5)5 В 23 Н 9/00 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВ РО еталлообраэлектроэ- штампов и ния - повыромки. ЛегиИааай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СВ 1583236, кл, В 23 Н 9/00,(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ(57) Изобретение относится к мботке и касается устройств длязионного легирования кромокдругих изделий. Цель изобретешение точности легирования к лектрод 1 имеет осевое и вращаеремещение в электрододержатеектрододержатель 2 совершает -вращательные перемещения Ото оси 02, Сигнал на переключение формируется датчиком 6, ось ская которого направлена на верши- а самозаточки электрода 1, льная система с датчиком 9 обесобход вдоль контура кромки по , Обеспечено нанесение полосы ия на кромку с точными размера- тельно грани кромки. 2 ил,рующии э тельное и ле 2. Эл возвратно носительн вращения нировани ну конус Копирова печивает копиру 11 легирован ми относиЭлементы 16 и 17 образуют механизм двухкоординатного перемещения корпуса 13 перпендикулярно оси 02,В корпусе 13 размещен привод 19, выходной вэл которого связан посредством зубчатого зацепления с планшайбой корпуИзобретение относится к электрофизическим и электрахимическим методам обработки, в частности касается устройств для электроэразионного легировэния,Цель изобретения - повышение точности легирования.На фиг. 1 изображена предлагаемая установка; на фиг, 2 - схема движения электрода вдоль контура детали,Легирующий электрод 1 установлен в электрододержателе 2 и имеет возможность следующих перемещений: осевого за счет привода 3 осевых перемещений, вращательного вокруг оси 01 при вращении шпинделя 4, вращательного вместе с корпусом электрододержателя 5 вокруг оси 02На корпусе 5 установлен инфракрасный фотооптический датчик б, ось Оз сканирования которого пересекается с осью.01. Ось Оз сканирования перпендикулярна верхней грани обрабатываемой детали 7.Зона 8 чувствительности датчика б направлена на вершину конуса рабочего конца электрода 1 в точку пересечения оси 01 и плоскости обрабатываемой поверхности детали 7,Датчик 9 ориентирован осью 02 зоны 10 чувствительности на кромку копира 11 и закреплен на валу привода 12 следящего поворота, размещенного на корпусе 13 рабочего органа. Синусно-косинусный преобразователь 14, выполненный в виде системь 1 соосных кольцевых реостатов, закреплен своей неподвижной частью на поводке 15, связанном посредством винтовой пары и направляющей с приводом 16 поперечной подачи. Подвижная часть преобразователя 14 закреплена на валу привода 12. Обе части преобразователя 14 размещены соосно по оси 02 поворота датчика 9. Корпус 13 рабочего органа кинематически срязэн с поводком 15 посредством пэры трения - качения, Синусно-косинусный преобразователь 14 с датчиком 9 образуют автоматическую систему обхода контура кромки детали. Корпус привода 16 связан винтовой парой и направляющей с приводом 17 продольной подачи, размещенным на станине 18, связанной с обрабатываемой деталью 7. Корпус 13 рабочего органа связан со станиной 18 посредством шарнирной рамы, обеспечивающей плоскопараллельное перемещение корпуса 13 над обрабатываемой поверхностью детали 7. 10 15 20 25 30 35 404550 са 5. г.е. корпус 5 вращается вокруг оси 02 относительно корпуса 13 от привода 19, Приводы 3, 12, 16, 17 и 19 выполнены на основе электродвигателей с блоками электронного управления. Кроме рассмотренной автоматической системы обхода контура по копиру 11 может быть применена система самокопирования, для чего датчик 9 направляют непосредственно на кромку детали 7 по оси 02. При этом копир 11 не используют, однако исключают возможность избирательного легиравания отдельных элементов гравюры обрабаты вэемой поверхности.В примере конкретного выполнения датчик 9 является фотоэлектрическим. С выхода фатодиода 20 датчика 9 сигнал о положении кромки копира 11 (или детали 7 в случае самокопировэния) поступает на вход привода 12 следящего поворота. С неподвижной части преобразователя 14 снимают сигналы управления, подаваемые на входы сравнивающих усилителей 21 и 22, вторые входы которых соедикены с задатчиком скорости (не показан) перемещения рабочего органа вдоль отслеживаемого контура. Выходы усилителей 21 и 22 соединены соответственно с входами приводов 17 и 16.Датчик б выполнен аналогично датчику 9 фотоэлектрическим, Фотадиод 23 датчика б подключен к паласовому фильтру 24 верхних частот, Выход фильтра 24 подключен через амплитудный детектор 25 к интегратору 26, Выход интегратора 26 через пороговый элемент 27 подключен к одновибратору 28, Выход одновибаатора 28 соединен с уН- равляющим входом триггера 29, два плеча которого являются выходами триггера 29 реверсивного привода и подключены к входам дифференциального усилителя 30, соединенного по выходу с приводом 19, Датчик б с присоединенными к нему элементами 24 - 30 образует устройство ориентации корпуса б. Источником излучения в датчике б является светодиод 31 инфракрасного диапазона длин волн оптического излучения, что уменьшает уровень помех от ультрафиолетового излучения эрозионного промежутка в моменты прохождения импульсов технологического тока. Светодиоды 31 и 32 питаются от импульсного генератора тока, выполненного в виде источника 33, Частота тока источника 33 согласована со средней частотой полосы пропускания фильтра 24. Частота следования пряма- угольных импульсов источника 33 значительно превышает частоты осциллирующих движений электрода 1 и частоту следования технологических импульсов тока через промежуток, скважность импульсов увеличена, что позволяет при данкой, допустимой для510 20 25 30 35 40 45 50 55 светодиодов 31 и 32, средней мощности излучения получать мощные импульсы излучения в течение прохождения тока ат источника 33 через светодиоды 31 и 32, Наряду с применением инфракрасного датчика б это позволяет исключить действие помех на измерительную цепь.Зоны 8 и 10 чувствительности в плане обрабатываемой поверхности имеют вид усеченных секторов (фиг, 2). Это позволяет получать прямо пропорциональное изменение величины сигнала на выходе датчиков б и 9 при повороте их зон чувствительности вокруг оси 02, что исключает возможность зависимости чувствительности датчиков 6 и 9 от величины угла рассогласования и возможность возникновения автоколебаний при обходе экстремальных точек контура детали 7 при высокой разрешающей способности системы. Поскольку в данном примере ось Оз чувствительности датчика б перпендикулярна плоскости обрабатываемой поверхности угол наклона аси 01 электрода 1 выбран меньшим чем 45 на величину а. Ось Оз зоны чувствительности датчика б пересекает ось 01 электрода 1 в точке вершины конуса электрода 1. Если колебательное осциллирующее движение не применяют, электрод 1 постоянно находится точкой вершины своего конуса в точке пересечения осей 01 и Оз независимо от износа электрода 1 под воздействием привода 3 системы поддержания величины эрозионного промежутка, перемещающего электрод 1 вдоль его оси 01.Датчики б и 9 являются датчиками отражательного типа, При применении датчиков другого типа угол наклона их оси чувствительности к поверхности детали отличается от прямого, что позволяет разместить ось 01 под углом, равным или большим 45.Расположение фотоэлектрического датчика 6 над электродом 1 обеспечивает экранирование зоны 8 чувствительности от излучения зоны электроэразионнаго легирования тенью тела конуса электрода 1. Поскольку эрозионные разряды происходят только между конусом по образующей, обращенной к поверхности детали 7, экранирование соблюдается при колебательных осциллирующих и вращательных движениях электрода 1, значительно понижая уровень помех, что повышает чувствительность системы слежения, т.е, точность работы автоматической установки.Электрод 1 и деталь 7 подсоединены к источнику технологического тока (не показан). Электрод 1 в ходе обработки интенсивно охлаждается рабочей средой (не показано), подаваемой со стороны датчика б, что кроме охлаждения обеспечивает вентилирование пространства зоны 8 для удаления возможных газообразных продуктов электроэрозианного процесса, повышающих уровень помех на выходе датчика 6,Результатом обработки является легированный слой 34, расположенный вдоль отслеживаемой кромки на поверхности детали 7. В зависимости от уставки срабатывания порогового элемента 27 слой 34примыкает к кромке или отстоит ог нее на определенном расстоянии, задаваемом до начала обработки, Общую ширину слоя 34 задают до начала обработки установочным перемещением корпуса привода по планшайбе относительно оси 02 с последующей фиксацией в этом положении.Установка работает следующим образом,Импульсы тока поступают от источника33 к светодиодам 31 и 32, которые излучают импульсный световой сигнал соответственно в зоны 8 и 10 чувствительности датчиков б и 9. Отраженный кромкой отслеживаемого контура в зоне 10 сигнал поступает в фотодиод 20, где преобразуется в электрический сигнал и поступает в привод 12 следящего поворота, который поворачивает вокруг оси 02 зону 10 чувствительности в направлении и со скоростью, необходимыми для устранения возникающих в ходе движения по отслеживаемому контуру рассогласований положения частей зоны 10 над контуром(поверхнастью) детали 7 и над проемом. В результате вращения приводом 12 датчика 9 поддерживается постоянным заданное в блоке управления привода 12 отношение площадей упомянутых частей зоны 10 (фиг.2). Подвижная часть преобразователя 14 вращается совместно с датчиком 9, С неподвижной относительна поводка 15 части преобразователя 14 пропорциональный установившемуся положению подвижнойчасти сигнал синусно-косинусного преобразования поступает на вход усилителя 21, аналогичный сигнал поступает на вход усилителя 22. На вторые входы усилителей 21 и 22 поступает сигнал задания скорости перемещения рабочего органа вдоль контура. С выхода усилителя 21 соответствующий неабходимому перемещению в продольном направлении сигнал поступает в привод 17. Знак сигнала определяет направление пе-ремещения рабочего органа, величина сигнала - скорость перемещения. С выходаусилителя 22 аналогичный сигнал, соответствующий поперечному перемещению рабочега органа, поступает в привод 16, В результате одновременной работы приводав 16 и 17 па сигналам, пропорциональнымсинусно-косинусному преобразованию, датчик 9 и вместе с ним весь рабочий орган перемещается по линии кромки отслеживаемого контура, Инерция отработки рассогласования по углу поворота датчика 9 минимальна и не менее чем на порядок ниже инерции в устройствах аналогичного назначения, в которых следящий поворот осуществляет весь рабочий орган.Такое выполнение обеспечивает повышенную устойчивость системы перемещения вдоль отслеживаемого контура при повышенной чувствительности, исключая воэможность появления релаксаций в цепи электромеханической обратной связи изза нежестких кинематических связей в ней.Отраженный поверхностью детали 7 сигнал поступает в фотодиод 23, где преобразуется в электрический сигнал и поступает на вход фильтра 24. Фильтр 24 задерживает помехи с выхода.фотодиода 23 от побочных излучений, Сигнал проходит через детектор 25 и поступает в виде однополярного напряжения на интегратор 26, усредняющий импульсное напряжение с постоянной времени, согласованной с частотой механических осциллирующих перемещений электрода 1, На выходе интегратора присутствует постоянное напряжение, уровень которого зависит от интенсивности освещенности зоны 8 светодиодом 31, т.е, от того, какая часть зоны 8 находится над поверхностью детали 7, а какая над проемом, который не отражает излучения светодиода 31.При включении привода 19 триггер 29находится в одном из двух своих устойчивых состояний, На одном из его выходов присутствует напряжение, которое подается на один из входов дифференциального усилителя 30. Привод 19 перемещает электродо держатель совместно с приводом идатчиком 6 вокруг оси 02. Когда рабочий конец электрода 1 достигает кромки детали 7 и часть эоны 8 выходит за кромку контура напряжение на выходе интегратора 26 падает и достигает напряжения уставки порогового элемента 27. Пороговый элемент 27 переключается, напряжение на его выходе скачком возрастает. Скачок напряжения с выхода элемента 27 запускает одновибратор 28, формирующий одиночный импульс на управляющем входе триггера 29 с достаточной для его запуска длительностью, Триггер 29 перебрасывается с малым временем переключения в сесе второе устойчивое состояние, Напряжение на первом выходе триггера 29 отключается, напряжение на втором выходе появляется и подается на второй, инвертирующий вход дифференциального усилителя 30, Напряжение нэ приводе 19 изменяет свой знак,привод 19 рееерсируется и вращает электродержатель и датчик 6 в направлении от5 кромки обрабатываемой детали 7,Периодическое реверсирование привода 19 при выходе из зоны 8 датчика 6 закромку детали 7 приводит к сканирующимперемещениям конуса рабочего конца элек 10 трода 1 по поверхности обрабатываемой детали 7. Ось О поворачивается на угол увокруг оси 02 фиг 2), После подачи осциллирующих колебательных и вращательныхдвижений от приводов, э также технологи 15 ческого тока к электроду 1, происходит последовательный обход контура гравюрыдетали 7 в автоматическом режиме. Вдолькромки контура образуется легированныйслой 34 постоянной ширины в, так как рас 20 стояние от вершины конуса заточки электрода 1 до оси 02 в ходе обработки неизменяется. Независимо от кривизны и профиля тела детали 7 в данном месте обработ.- ки электрод 1 реверсируется при выходе в25 проем заранее установленной заданной части зоны 8 датчика 6, что позволяет схемными средствами исключить переходобразующей конуса рэбочегр конца электрода через кромку и исключить ее затупле 30 ние, а также остановить электрод наопределенном расстоянии от кромки. В последнем случае при обработке образуетсялегированный слой шириной г, отстоящийот кромки на расстоянии д. Поскольку ось О35 всегда находится на отслеживаемой кромкедетали 1, ширина слоя 34 и расстояние д откромки постоянны при любой конфигурацииконтура,Используя возможность нанесения от 40 стоящего от кромки детали 7 легированногослоя 34, можно значительно увеличить стойкость режущих кромок инструмента и штамповой оснастки, Для этого обрабатываютматрицу обсечного штампа, затем изменя 45 ют уставку порогового элемента 21 до получения срабатывания схемы реверса довыхода электрода 1 на кромку, т,е, когдатолько часть зоны 8 выходит в проем закромку, а торец электрода 1 не доходит до50 кромки на заданное по условиям технологиипокрытия расстояние.Таким .образом, установка позволяетнаносить легированный слой. отстоящий настрого определенном расстоянии от кромки55 детали, Это расширяет функциональныевозможности при упрочняющей обработкематриц штампов, позволяет прлучать покрытие, обеспечивающее равномеоный износ зоны кромки, снимает проблемы,связанные с появлением на матрице канав1662780 10 ельдтал оставитель ехред М,Мо орректор И. Муск дактор М. Кобылянск аказ 2225 Тираж 446 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5.Гагарина, 101 йроизводственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужго ки повышенного износа, приводящей к сколу кромки.Формула изобретения Установка для электроэрозионного легирования, содержащая механизм двухкоординатного перемещения, оснащенный автоматической системой обхода контура кромки обрабатываемой детали, электрододержатель с электродом, состоящий из корпуса, установленного на механизме с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной плоскости перемещения, и шпинделя, установленного в корпусе с возможностью вращения вокруг оси, составляющей острый угол с плоскостью перемещения, а также устройство ориентации корпуса электрододержателя относительно кромки детали с фотооптическим преобразовате лем положения кромки, установленным накорпусе, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что. с целью повышения точности обработки, светооптический преобразователь выполнен в виде датчика инфракрасного излучения с 10 фильтром высоких частот, при этОм датчикустановлен так, что ось сканирования датчика пересекает ось вращения шпинделя со стороны электрода.