Устройство для электроэрозионного легирования

Номер патента: 1484516

Автор: Тарасов

ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИ СОЦИАЛИСТИЧЕСК 9 Б1484 СПУБЛИ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОП пропутем ядных Вышени гирова еристик раэр ое напряжени тр 4 - комму тель 8 - межВ процессе посту тор 1 88.8)льство СССР/16, 1977. лектро заряда- роводиатчик ЛЕКТРОЭРОЗИОНнапряжения 17 итока 10 контролиды накопителя 8 и сится к металя устройствлегирования. управляют этим ьРь 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ(51)4 В 23 Н 9/00 1/О Цель иэобретени изводительности улучшения харак импульсов. Сете пает в цепь фил емкостной накопи ный промежуток разряда накопит мости 15, датчи датчик зарядног руют заряды-раэ через сумматор процессом. 2 илИзобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки электропроводных материалов, касается устройств, предназначенных для получения в эрозионном промежутке разрядника импульс. -ных токов, осуществлядцих такую обработку и может быть использовано припостроении станков для электроэро Озионного легирования и нанесения покрытий.Целью изобретения является повышение производительности легирования, 15На Фиг.1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма сигналов устройства,Устройство для электроэрозионноголегирования содержит высокочастотныйкоммутатор 1, вход которого соединенс накопителем 2 (емкость). По входунакопитель 2 подключен к питающейсети переменного тока промышленнойчастоты через последовательные выпрямитель 3 сетевого напряжения иФильтр 4. Последний задерживает помехи от проникновения иэ устройства всеть, а также из сети в устройство.Выход коммутатора 1 подключен черезвысокочастотный трансформатор 5, выпрямитель б и токоограничитель 7 кемкостному накопителю 8, включенномус разрядником 9 эрозионного промежутка в рабочий контур импульсного технологического тока. Электроды разрядника 9 образованы легирующим электродом эрозионного промежутка иобрабатываемой деталью.Токоограничитель 7 соединен с датчиком 10 тока заряда накопителя 8,подключенным через фильтр 11 низкихчастот к управляющему входу частотного модулятора 12, выход которого подключен через двунаправленный ключ 13к управляющему входу коммутатора 1.Для работы на повышенных частотахкоммутации коммутатора 1 в цепь сигнала управляющего входа включают формирователь 14 управляющих импульсов,что исключает воэможность возникновения прямого тока через коммутирующие элементы коммутатора 1 и позволяет применить инерционные коммутирующие элементы для упрощения коммутатора.55К разряднику 9 подключен датчик 15 тока через разрядник 9, служащий для измерения проводимости эрозионного промежутка разрядника. Выход датчика 15 соединен с пороговым элементом 16. К емкостному накопителю 8подключен датчик 17 напряжения на накопителе 8.Выход датчика 17 соединенс входом порогового элемента 18.Выходы пороговых элементов 16 и 18 соединены с входами сумматора 19, выходкоторого через ключ 20 подключен куправляющему входу ключа 13. Элемент 21 - гальваническая развязка.При питании устройства от общепромышленной, сети переменного токакоммутатор 1 выполняют в виде полумостового преобразователя, что позволяет в два раза снизить рабочее напряжение на коммутирующих элементахи упростить выполнение коммутатора.При питании от цеховой сети пониженного напряжения коммутатор 1 выполняют в виде двухтактного трансформаторного преобразователя, что позволя"ет упростить и снизить массогабаритные показатели коммутатора 1 по сравнению с полумостовым преобразователем.Пороговые элементы 16 и 18 выполнены в виде компараторов"с гистерезисной характеристикой переключения,что обеспечивает отсутствие дребезгапри переключении и исключает неопределенность состояния по выходу. Час-,тотный модулятор 12 выполнен в видеуправляемого напряжением генераторапеременной частоты,Устройство работает следующим образом.Сетевое напряжение переменного тока промышленной частоты прикладывается к входу Фильтра 4, По выходуФильтра 4 переменный ток выпрямляется выпрямителем 3. Пульсации с удвоенной частотой сети заряжают накопитель 2 до амплитудного значения напряжения сети.Двуполярные импульсы с выхода модулятора 12 (фиг.2, диаграмма А 1)через открытый ключ 13 поступают науправляющий вход коммутатора 1, Еслиприменен формирователь 14, длительность импульсов уменьшается при тойже частоте следования, что исключаетпрямой ток через плечи коммутатора1. Ток с выхода накопителя 2 коммутируется коммутатором 1 и поступаетв трансформатор 5 (фиг,2, диаграмма А 2). Трансформатор 5 осуществляетгальваническую развязку питающей се 484516ти от заземленной части устройства. Гальваническая развязка по управляющему входу коммутатора 1 осуществляется оптотранзисторами элемента 21. Гальваническая развязка частей устройства необходима для выполнения по технике безопасности заземления обрабатываемой детали при электроэроэионном легировании.Высокочастотный ток вторичной обмотки трансформатора 5 выпрямляется выпрямителем 6, ограничивается токоограничителем 7 и заряжает накопитель 8. Напряжение заряда накопителя 8 в ходе заряда возрастает (фиг.2, диаграмма АЗ). В начальный период заФ.яда накопителя 8 ток заряда велик и сигнал с датчика 10 тока заряда поступает на вход фильтра 11. Сигнал, пропорциональный среднему току заряда накопителя 8, поступает на управляющий вход модулятора 12. В результате с повышением тока заряда накопителя 8 частота модулятора 12 возрастает. Повышение частоты коммутации коммутатора 1 приводит к увеличению падения напряжения на токоограничителе 7, так как в виде токоограничителя используют индуктивность, реактивное сопротивление которой возрастает с ростом частоты тока через нее. В результате такой отрицательной обратной связи ток заряда накопителя 8 поддерживается с постоянным средним значением в течение всего времени заряда, что обеспечивает наибольшую скорость заряда накопителя для коммутатора 1 с задан; ным допустимым током коммутирующих элементов, Диаграмма сигнала с выхода фильтра 11 показана на фиг.2,А 4.При достижении напряжением накопителя 8 заданного до начала обработки напряжения в соответствии с требованиями технологии нанесения покрытия к амплитуде тока и длительности разрядного импульса напряжение на накопителе 8 с выхода блока 17 включает пороговый элемент 18, на его выходе появляется дискретный сигнал (фиг.2, А 5), поступающий на вход сумматора 19. В результате ключ 20 выключается, сигнал на его выходе прерывается (фиг.2,А 6). При этом ключ 13 закрывается, управляющие сигналы с выхода частотного модулятора 12 на вход элемента 21 н коммутатора 1 не поступают, Ток в цепи заряда накопителя 8 безинерционно прерывается.В это время устройство находится 5в режиме ожидания инициирования эрозионного промежутка разрядника 9.Фактором инициирования может служить периодическое сближение электродов разрядника 9 до пробойного 10 для потенциала заряда накопителя 8напряжения расстояния, при вибрациипо крайней мере одного из электродов(фи г. 2, А 7) .В момент пробоя разрядника 9 ток 15 силового технологического импульсаразряда накопителя 8 протекает черезразрядник 9 и воздействует на егоэлектроды. В результате осуществляется легирование детали.20 После возникновения проводимостиразрядника 9 сигнал на выходе датчика 15 возрастает, так как возрастаетпроводимость эрозионного промежутка(фиг.2, А 8). При достижении напряже нием сигнала с выхода датчика 15 напряжения уставки элемента 16 на выходе элемента 16 появляется дискретныйсигнал, поступающий на вход сумматора 19 (фиг.2, А 9). Ключ 20 остается 30 закрытым.Если производится легирование .начистовом режиме, то до начала обработки датчик 15 проводимости эрозионного промежутка разрядника 9 настраивают так, чтобы пороговый элемент 16срабатывал раньше, чем пороговый элемент 18 из-за падения напряжения нанакопителе 8 при его разряде. В этомслучае все время разряда накопителя 40 8 на эрознонный промежуток разрядникаво время технологического импульса(фиг.2, А 10) коммутатор 1 выключен иток зарядной цепи через разрядник 9не протекает. Это позволяет повысить 45 качество электроэрозионного легирования за счет уменьшения шероховатостипокрытия, вызванной дополнительнымнагревом прямым током коммутатора 1рабочего конца легирующего электрода БОи зоны обработки, При этом возможнотакже увеличить число импульсов (факторов инициирования) в единицу времени при данном допустимом нагревеэлектродов разрядника 9, что позволяет значительно повысить пооизводительность легировання. Если производится легирование нагрубом режиме для увеличения толши 1484516ны легированного слоя, то датчик 15проводимости разрядника 9 настраивают так, чтобы пороговый элемент16 срабатывал позже, чем пороговыйэлемент 18 при установленном гистерезисе. В этом случае после началаразряда накопителя 8 на эрозионныйпромежуток разрядника 9 напряжениена нем падает ниже уставки элемента 1 О18 и он срабатывает, сигнал на еговыходе исчезает, В результате ключ13 включается, коммутатор 1 подает.ток в зарядную цепь накопителя 8,т.е. в проводящий промежуток разрядника 9. Этот ток совместно с током разряда накопителя 8 воздействует на электроды разрядника 9,интенсифицируя процесс переноса материала легирующего электрода на обрабатываемую деталь. В результатетолщина легированного слоя увеличивается, что обеспечивает повышениепроизводительности легирования с помощью предлагаемого устройстваПри 25этом не требуется дополнительного увеличения емкости накопителя 8, так какчасть тока поступает непосредственноиз зарядной цепи накопителя 8 в эрозионный промежуток разрядника 9. В тоже время ток в эрозионном промежуткеразрядника 9 сохраняет чисто импульс"ный характер, так как последующее повышение проводимости разрядника 9 вызывает срабатывание порогового элемента 16, при этом ключ 13 безинерционно выключается, ток на,выходекоммутатора 1,прерывается, ток в цепи разрядника 9 прекращается, Промежуток разрядника 9 замыкается механическим контактированием электродов,при этом силовые токи через разряднин9 отсутствуют, так как проводимостьзамкнутого разрядника 9 высока и срабатывание элемента 16 происходит влюбом случае. Обратная связь по току цепи заряда накопителя 8 функцио"нирует и в случае этого дополнительного тока от зарядной цепи в разрядник 9, в результате независимо от текущей проводимости промежутка разрядника 9 ток от зарядной цепи в разрядник 9 постоянен, что исключает повреждение электродов разрядника при резком изменении проводимости разрядника и перегрузку устройства. Питание Бв этот период времени промежутка постоянным средним током от заряднойцепи накопителя позволяет автоматиЧески поддерживать необходимое для интенсификации легирования количество энергии, введенной в промежуток разрядника. Это имеет место благодаря тому, что с увеличением времени действия дополнительного тока проводимость разрядника 9 возрастает,что приводит к более раннему срабатыванию элемента 16 из-за повышения проводимости разрядника от введенной дополнительным током энергии, что в свою очередь приводит к уменьшению энергии от дополнительного тока,т.е. осуществляется стабилизация количества энергии в разряднике 9 на уровне, заданном порогом срабатывания элемента 16. Это повышает качест во обработки.Возможность путем. настройки порога срабатывания элемента 16 осуществлять как чистотую, так и грубую электроэрозионную обработку расширяет технологические возможности устройства, при этом уменьшенная величина емкости накопителя при грубой обработке и отсутствие силового низкочастотного трансформатора питания в устройстве повышают его удельную мощность на единицу объема и массы, снижая массогабаритные показатели и позволяя выполнить устройство переносным для обработки крупногабаритных и нетранспортируемых объектов без увеличения длины токоподводов контура технологического тока. После .размыкания электродов разрядника 9 и деионизации зоны эрозионного промежутка промежуток становит- ся непроводящим. Датчик 15 выключает пороговый элемент 16, ключ 13 включается и подает сигнал управления через элемент 21 развязки в коммутатор 1, накопитель 8 заряжается от сети, среднее значение тока его заряда поддерживается по цепи обратной связи от датчика тока 10 заряда постоянным. При заданном напряжении заряда накопителя 8 срабатывает элемент 18 и заряд накопителя 8 прекращается, устройство переходит в состояние ожидания инициирования пробоя. При инициировании разрядника 9 вновь происходит пробой промежутка. Таким образом в разряднике 9 формируется посл) довательность импульсов технологи- ческого тока с частотой инициирования.Отсутствие активных токоаграничивающих элементов в устройстве какв зарядной, так и в разрядной цепяхемкостного накопителя повышает КПДустройства и прои з води тел ь наст ь легирования. Гальваническая развязкарабочего контура устройства от питающей сети позволяет использовать для,питания устройства сеть с незаземленными токоподводами, что облегчаетего эксплуатацию, повышает безопас, ность работы. Одновременное использование обратной связи ло току заряда накопителя для питания эрозионного промежутка постоянным средним током, повышает качество легирования,обеспечивая отсутствие токов короткого замыкания в разряднике при высоком КПД зарядной цепи. Подключениенакопителя через датчик напряженияи пороговый элемент к сумматору, аэрозионного промежутка через датчиктока и второй пороговый элемент квторому входу сумматора позволяетпутем настройки элемента 16 осуществить предварительную грубую и окончательную чистовую обработку детали.Заряд накопителя постоянным среднимтоком позволяет плавно ограничиватьмощность импульсов технологическоготока в разряднике в случае превышения частоты инициирования и ограничения времени, предоставляемого устройству для заряда накопителя. Это исключает разрушение покрытия и предохраняет устройство от перегрузкипо мощности,подключение дискретных связей понапряжению на накопителе и по токупроводимости эрозионного промежутка к роз сумматор и ключ в цепь обратной связи по среднему току заряда накопителя позволяет использовать один коммутирующий силовой элемент н зарядной цели на первичной стороне высокочастотного силового трансформатора для осуществления управления зарядной и разрядной цепями рабочего контура, повысить производительность, качество легирования и КПД устройства лри сиижении массы,Формула из о бр ете ни яФУстройство для электроэрозионного легирования, содержащее соединенные последовательно фильтр, первый выпрямитель, емкостный накопитель,высокочастотный коммутатор, трансформатор, второй выпрямитель, токоограничитель и второй накопитель, при этом управляющий вход коммутатора через первый ключ подключен к задающему модулятору частоты, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, в него введены датчик тока заряда второго накопителя, выход которого через фильтр нижних частот подключен к управляющему входу модулятора, датчик напряжения второго накопителя, подключенный через первый пороговый элемент к первому входу введенного в устройство сумматора, и датчик тока разряда второго накопителя, подключенный через второй пороговый. элемент к второму входу сумматора, при этом выход сумматора через второй ключ. подключен к управляющему входу первого ключа.148451 б дактор Н, Лазаренко 77/11 Тираж 894 Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Ужгород, ул. Гагарина, 101 1Производственно-издательский комбинат Патен ЗакаНИИПИ оставит ехред Л Р. Мельдердюкова КорректоР М, Васильева

Смотреть

Заявка

4243217, 06.04.1987

B. C. Тарасов

ТАРАСОВ ВЛАДИМИР СЕМЕНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: B23H 1/02, B23H 7/16, B23H 9/00

Метки: легирования, электроэрозионного

Опубликовано: 07.06.1989

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-1484516-ustrojjstvo-dlya-ehlektroehrozionnogo-legirovaniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для электроэрозионного легирования</a>

Похожие патенты