Установка для электроэрозионного легирования

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1)4 В 2 00 ЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ ИСА 31ий проиностр ктно-техноло ени В. Зор льство ССС 9,00, 1985(54) УСТАНОВКА ОННОГО ЛБГИРО (57) Изобретение о ботке, в частости ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗ ВАНИЯносится к металлообр к устройствам электр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИ% 1323272, кл. В 23 Н ЯО 15022 эрозионного легирования. Цель изобрете ния -- повышение точности и качества леги рова ния путем уменьшения вносимых по грешностей. В обмотку катушки 3 подают постоянный ток. Магнитный поток замыка ется через палец 1, кожух 2 и деталь 4 и при вращении от привода 10 и 12 обкатывается вдоль кромки детали 4. Электрододержа тель 6 вращается вокруг оси пальца 1, а электроды 7 - дополнительно вокруг соб ственной оси. Система слежения за величи ной межэлектродного промежутка снабже на блоком запоминания напряжения на пе риод выбега электродов 7 за пределы кромк детали 4. 1 з.п. Ф-лы, 3 ил.ИзсГретение относится к электрофизическььч и электрохимическим методам обработки, в ьдстььскти касается электроэрозионного леь ироиания.Цель изобретения повышение качества и точности легирования иутем уменьшения внскичых погрешностей.1 д фиг. 1 прелстдвлена предлагаемая установка, общий ии,ь; на фиг. 2 - схема лвижсния рабочего органа вдоль кромки об- РдГдтывдемой летали; нд фиг. 3 - блок-схечс систсыы дележеьия зд Вс личиной эрозион.ноп ьрсчежуткд.Усьдьникд лля электроэрозионного леьиРоидния имеет мдгнитоцроволный палец 1 (фип 1), рдзчеьььеььнььй дксиаль но в кожухе 2 и здкреплснный нд цем.В тсрюыой части кожуха 2 размеьценд кдтх цькд 3, црилегакщдя к внутренней цоиерхнкти кожуха 2, а также к наружной нс)верхььссти цдльцд . Выполненный и ниле э 0 кольцевого цолккного наконечника торец ксжххд 2 Размещен с минимальным, определичыч тсчшстьк изготовления зазороч ндл ьсысрхььсстьк) обрабатываемой детали 4. В .шнноч римере конкретного выполнения .сегсьгьь 4 ььрелсгаиляет собой обсечной штамп )ьз штдмновой (мдгнитоцроводной) стали.11 длец 1 ииелен в чехднический контакт с рдбочей кромкой 5 летали 4 и точке а (фиг. 2) Симчетрично ось ьдгьььсд 1 на нем закрепленисз" ьжььсстьс ирдщецця вокруг это) оси 30 рььзхьсььтсььььь,ььь и кожухе 2 электролс)лержатель 6, несу ьььььь сбрдцсенные электролами 7 к сн)рдбдтььвдечой ьоыерхнссты детали 4 принслы 8 ссьсиллцрунщего возвратно-постуцательноп сснос ительно цродольных осей и ирдцьдтельноьс искруг эти.с скей движений 35 электродов 7.Кс)личестио нрииолов 8 некритично и можеь выбираться ььользователем в зависимости от требуечой цроизводигелььнкти усгднсики и иозчожььссти источника технолс)- 40 гическоп тока (не оказан).Элс ктрололержд гель 6 приводится во врашсцие вокруг оси ьдльцд 1 цосрелствоч кинемдтической церелдчи через окно в ксжухе 2 сг двигателя с), закрепленного снаружи на кс)жухе 2. 11 ри повышенных скоростях об хола кс)ььтх рд, г.с. повышенных скоростях вращения кожуха 2 относительно летали 4, толгцину стснки кожуха 2 иыбиракт цсречсьььсй и рдлидльнсч направлении, ндРичс Р, иььььогьнсььисль наружной поверхности кожуха 2 эксцентрично оси пальца 1 (фиг. 1) ик, чтобы масса лвигателя 9 бььлд урдвьювешенд утолцьенцой стенкой кожуха 2 отьн.сительно оси скццллирующего вращения.С этой же цельк может быть применено сыд илц бс"сс) ььрььыолд (Фи 2)Рдзмецсец нььх сиччетрично относительно упомянутой оси. Кроме того, иместо лвигателя 9 для црииолд ссьсилгьирукьсссгс вращения может быпгь применена подача сжатой газовой охлаждающей среды (воздуха) во внутреннюю полость кожуха 2 (на фиг. 1 справа от оси пальцаусловно показано отверстие для подачи среды), при этом по периферии электр ролодержателя 6 располагают крыльчатку цневмомашины (не показана), которая цод действием потока среды приводит во вращение электрододержатель 6 вокруг оси осциллирующего вращения. Отработавшая среда выходит из промежутка между внутренней поверхностью кожуха 2 и крыльчаткой в рабочую зону эрозионного легирования. При совершении механической работы по пере. мещению электродолержателя 6 среда расходует свой запас энергии, и результате в рабочую зону онд поступает с пониженной температурой, что значительно увеличивает интенсивность охлаждения, позволяя значительно увеличить электрическую мощность имцульсои технологического тока в эрозионьнм промежутке, повышая производительнскть легирования При этом нагревающийся цри работе црииол 8 охлаждается пото. ком среды через зазор между обращенной к катушке 3 поверхностью электрододержателя 6 и стенками привода 8, а наиболее нагренак)шийся электрод 7 - этим же потоком, ььроходяьцим через зазор между электрододержателем 6 и поверхностью электрода 7. В результате охлджлаюьций ьц)ток среды направлен от наименее нагретой части устройства к наиболее нагретой, что позволяет Рационально исцользс)вать среду и уменьшить гермические ььаььряжсниьь и установке.Устдьоикд солержит цривол 10 цостуца. тельнсно исремещения влоль кромки 5 лез)ли 4, иььььслььеььньььь и виде чотор-релуктора ььрслдкщего врдььссние кожухъ 2 и ььдгьььъ 1. ПриводРазмещен на втором звене систс мы 11 лиух шарнирных рдм, первое звено ксгрсй сочленено посредство стойки с обрабатываемой деталью 4. Система 11 удержииде г и рабочей плоскости обрдГатыидемой летали 4 торец ксжухд 2 нри ш рсмещении рабочего органа вдоль крочки 5. Совчестно с цриволоч С) на втором звене системы 1 закреплен ьриио.с 12 установочного церечещсция кожухаогносительно поверхности обрабатываемой летали 4 перед обработкой, иыцолненцый н ииле редуктора с сдмоторчожением с иыхолоч на маховик установочьнго перемещения. Часть корпуса привода 12 использована лля расположения нацравлякшей шеькодержателя 13, связанной иосредством нары трения качения с кожухом 2.1 Цетколержазель 13 примыкает к контактным кольцам, Расположенным симметрично ью оси цдльца 1 на наружной ььоиерхности кожуха 2. Нд наружной вовсрхносги кожуха 2 расположен также цьетколержатель 14, примьькдющий к контактнььм кольцам, рдсполокенныч сичметрично ьо оси цдльца 1 нанаружной по верхности электрододержателя 6. При помощи щеткодержателя 13 подводится питание к катушке 3, двигателю 9 и щеткодержателю 14. При помощи щеткодержателя 14 - к приводам 8 и электродам 7. После электроэрозионного легирования на поверхности детали 4 нанесен легированный стол 15 и образована упрочненная зона 16. При полном проходе рабочего органа на поверхности детали 4 нанесен слой 17 увеличенной сплошности и толщины в соответстви и с зада иным.Система слежения за величиной эрозионного промежутка между рабочим концом электрода 7 и поверхностью обрабатываемой детали 4 и его поддержания при изменении профиля контура в ходе легирования содержит компаратор 18, подключенный по выходу чере з блок 19 сравнения величины отношения времени контакта ко времени размыкания электрода 7 и детали 4. Это отношение, заданное до начала обработки, определяется величиной установки задатчика 20. Коммутатор 21 по первому входу подключен к фильтру 22 нижних частот, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя 23 мощности. Второй вход усилителя 23 соединен с выходом задатчика 24 начального положения средней линии колебательного движения электродов 7. По шине питания усилитель 23 соединен с источником 25 постоянного напряжения. Выход усилителя 23 подключен к обмоткам питания приводов 8, включенным синфазно. К этим обмоткам подключен также источник 26 периодического тока. Кроме того, выход блока 19 подключен через ключ 27 и блок 28 запоминания напряжения к второму входу коммутатора 21. Фильтр 29 нижних частот подключен к усилителю-ограничителю 30, вы. ход которого подключен к управляющим входам ключа 27 и коммутатора 21. Если используется способ нанесения покрытий мощными или высокочастотными аэрозионными импульсами и время прохождения тока соизмеримо со временем прохождения контактных явлений в промежутке, входы фильтра 29 и компаратора 18 подключают к эрозионным промежуткам через фильтр 31 помех со срезом верхних частот на характеристике полосы пропускания.Установка для электроэрозионного легирования работает следующим образом.Закрепляют обрабатываемую деталь 4 на стойке системы 11 и вводят магнитный палец 1 в проем, ограниченный контуром обрабатываемых кромок 5. С помощью привода 12 опускают кожух 2 до контакта его торца с обрабатываемой поверхностью детали 4, затем приподнимают кожух 1 над поверхностью до получения минимального зазора, гарантирующего отсутствие контакта торцовой поверхности кожуха 2 в условиях дан 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ной неточности установки параллельных плоскостей торца и детали 4 и данной толщины легированного слоя 17. После этого привод 12 фиксируется в этом положении. Затем подают от источника 26 переменный ток в обмотки приводов 8, которые приводят в колебательное возвратно-поступательное перемещение электроды 7, колеблющиеся синфазно. При этом по крайней мере один из электродов располагают над поверхностью детали 4 и, включив систему поддержания величины промежутка, устанавливают задатчиком 24 нацальное положение средней линии колебательного движения электродов 7 относительно поверхности детали 4, обеспечивая возможность подрегулировки в ходе обработки системой положения электродов 7 при их износе и погрешностях обрабатываемой поверхности детали 4 при обходе контура. Затем подают питание в катушку 3 и магнитные силы потокосцепления притягивают палец 1 к детали 4. Включают привод 10, палец 1 вращается вокруг своей оси совместно с кожухом 2 и перемещается по контуру вдоль кромки 5 детали 4. При этом система 11 поддерживает выставленный зазор между торцом кожуха 2 и обрабатываемой поверхностью детали 4. Подают питание на двигатель 9 - электрододержатель 6 получает осциллирующее вращение вокруг оси пальца 1 в противоположную направлению вращения кожуха 2 сторону. Подают питание на приводы 8 - электроды 7 совершают врагцение вокруг своих осей в направлении, согласном с направлением вращения пальца 1. Подают на электроды 7 силовой технологический ток, в результате ио ходу рабочего органа вдоль контура на поверхности детали 4 образуется слой 15, а затем слой 17 с заданными параметрами. Выбранное направление осциллирующего врагцения позволяет вводить электрод 7 из проема на кромку, уже упрочненную легированным слоем 15 (а также частично и 17) и развитой зоной 16 (точка б на фиг. 2 и 3), что при данной амплитуде г колебательного перемещения электродов 7 исключает пов. реждение кромки детали 4, повышает качество и производительность легирования. При сходе электродов 7 с кромки 5 в необработанной части детали 4(точка в на фиг. 2 и 3) нежелательных явлений прижога и отпуска кромки 5 не происходит. Вращательное вокруг своих осей движение электродов позволяет дополнительно осциллировать эрозионный промежуток. увеличивая число оптимальных эрозионных разрядов и этим повышая производительность обработки. Кроме того, выбранное направление их вращения позволяет дополнительно улуч. шить выход электродов 7 на поверхность детали 4 при легированном слое 17 существенной в масштабе амплитуды г толщины, атакже цри наличии наплывов в покрытии 17, свойственных некоторым тинам материалов э,чектродов, благодаря тому, что в точке б вра)цение электрода 7 направлено в сторону понижения слоя 17 (фиг. 3). Ширина зоны понижения слоя 17 практически соответствует лиаметру электрола 7 как в точке б), тзк и в точке в. Это повышает надежность установки и расширяет ее технологические возможности путем расширения номенклатуры применяемых чатериз 5 нв электродов.Поскольку точка и кон)акта пальца 1 с брзб)тываемо летальк 4 является олновременно точкой сьеча информации о положении )брзбзтваемо кромки 5 в данный моменг времени и точкой постоянной скорости перемещения рабочего органа при постоянной скорости вращения пыльца 1, ц)ц решность обхода контура весьма ча,)з и определяется ба.юным расстоянием, рзвцыч и ланноч с.)у цае сне)ценик) оси осцилли рукпего вращения электродов 7, .е. (си пальца 1, Ог точки сьеча информа)ии, т.е. точки и контакта поверхности цзль)гз 1 с цоверхцсстьк кромки 5 детали 4.При образовании слоя 17 электролы 7 раск)лук)тся, их ллина ш оси уменьшается, си Иаг с эрозиоцных промежутков проклит через фильтр 31, гле залерживзются )кмехи от цени технологическо)о тока, и комцарагор 18, на нхле ко)чрго присутствуют импульсы Т сИл вегсгвукцие времени зачкн 1 тсиО с)стоя н и 5 эрозио нных и роъ ежутк Б цри кнт)ктс эг)ектр 5 ов 7 с деталью 4, отс)О 5)шие на период 1 врю)еци разочкцуто)ч сосч)яния цромежуков. 1;сли изгиб э.)ечсцта контуры в данный момент таков, цто цри врашеции электролон имеется по 5 Ижение, ко)лз нсе алек)ролы цахлятся нал цроемоч, то цослеловате.)ьности указанных импульсов отстоят лруОт друга )га периг Г,. Поскольку всэлектроды колеблютс в одной фазе, то наличие х)тя бы олцого контактируюгцего с цоверхцостьк) электрола обеспечиваетгсу гствис периода Т,. Гри цецрерывш)м )цотуплении импульсов или в теценц серии блок 19 сравнивает отношение Г. к Т. с:)а,)аннм И) техночогии значением ог зздатцика 2. Величина рассогласования цоступзеч цсрез включенный цо этому вхолу коммутатор 2 и фильтр 22 ца вход усилителя 23, ле усиливается и )юстуидет в ниле сигнз,)а корректировки цостоянцсн о тока в приводы 8. Г 1 оследние рсгулирукт цолацу элек)родов 7 в направлении и величиной, цеобхоличычи лля устранения рзссогл )сов)ния. В эточ режиме фильтр 22 не влияег гз прохождение си нала от комчута. тора 21 на вхол усилителя 23. При этом сигнал с выхода фильтра 31 проходит через фильтр 29, г;)е вылелякгся импульсы )цриолз )гзхожлеция эг)с к)родов 7 нал детальк 4 Г, кочоре Огра цццивак)тся В уси чите,)е О раничителе 30 в прямоугольные импульсы с таким же периодом (периоды Т и Тпренебрежимо малы по сравнению с периодами Т, и Тлля любых реальных деталей). В 5 это время блок 28 запоминает величину напряжения на выходе блока 19. При выходе всех электродов 7 в область проема сигнал с выхода усилителя-ограничителя 30 переключает коммутатор 21 на выход блока 28 и олновременно выключают ключ 27. В этом режиме напряжение с блока 28 поступает через коммутзтор 21 и фильтр 22 на вход усилителя 23, а сигналы с эрозионных промежутков на вход блока 28 и вход усилителя 23 це поступают. В течение этого периола времени положение средней линии колебаний электродов 7 поддерживается соответствуюгцим запомненному блоком 28 за прелыдушую часть периода осциллируюгцего вра)пения. Лх)плитуда сигнала д на выходе 20 блока 28 незначительно отлицается от амцг)игул е на выхоле блока 19, так как сигналы сничактся с эрозионных промежутков в гечение олцого периода осциллирующеговра)цеция.25Таким образом, на выходе коммутатора21 во время нахождения электродов 7 над )юнерхцостью присутствует сигнал е, во время нахождения над проемом -- сигнал д. 1 ериолы цереклкцений Т, ключа 27 и 30 кох)х)ут 5)тора 21 весьма малы в масштабессш)ллирук)пьего врашения и полностью иск,)н )аются фильтром 22 из сигнала на входе усилителя 23. Г 1 олучецный на входе уси.)ите,)я 23 сигнал корректировки положения средней линии колебаний электродов 7 име ст вил цйсто 5)нно составляю)цей, сравниас мой с постоянным сигналоч задатчика 24 в усилителе 23, увеличивающей свое значение при износе электродов, что соответствует лвижецик) к обрабатываемой поверх шст ), и умецьша)огцей свое значение прии 5 ижитечьц)5 относительно плоскости перемещения системы 11 цогрс)ццости установки плосксги детали 4, цто соответствует лцижению от обрабатываемой поверхности сответственно уровни ж и з на фиг. 3).45 В результате отношение времени контактако времени пзузь поддерживается постоянным независимо от конфигурации элемента контура летали. обрабатываемого в данный чомент, что при постояннойсиле реакции50цолвесов илвижных частей приводов 8 Обсспсчивает постоянное среднее давление элс-ктролов ца поверхность летали 4. При обколе контура летали 4 по кромке 5 газовая раоочзя среда поступает из осевого отверс)ия в зльце 1 в полость между кожухом 2 55 и корпусом 6), а также в полость между приволзл)и 8 и торцом электролодержателя 6 )фиг. 1) Приводы 8 и электроды 7 интенсишю хлажлзются потоком среды, прохо 1502237 105 10 15 20 25 форму.га изобртени.ч 30 35 40 45 50 55 дящим от менее нагретых элементов к более нагретым, что позволяет рационально использовать газ и уменьшить термические напряжения в узлах закрепления приводов 8 и электродов 7. При использовании потока среды для создания вращающего момента осциллирующего движения электрододержателя 6 поток среды направлен на полости между кожухом 2 и электрододержателем 6 к обрабатываемой поверхности детали 4 и, попадая на крыльчатку (или косые отверстия на венце пневмомашины), создает вращающий момент электрододержателя 6 с приводами 8 и электродами 7 относительно кожуха 2 (фиг. 3). Значительно охлаждающаяся при совершении работы среда, выходя из зоны крыльчатки, попадает сразу в рабочую зону электроэрозионного легирования, что обеспечивает интенсивное ее охлаждение, стабилизирует теплофизические процессы в эрозионном промежутке, повышая качество легированного слоя 17 и зоны 16, а также повышает допустимую мощность импульсов технологического тока, подаваемую в эрозионные промежутки, что повышает производительность установки, снимая ограничения ны нагрев электродов 7 и кромки 5. При обходе контура детали 4 вдоль кромки 5 щеткодержатели 13 и 14 удерживают свои щетки на контактных кольцах соответственно кожуха 2 и электрододержателя 6, благодаря возможности вращения колец ны одной оси. Рабочая среда поступает в отверстие пальца 1 через подвижное при вращении сочленение (не показано) расположенное симметрично на оси пальцаи кожуха 2, т.е. симметрично на оси ко. лец щетколержателей 13 и 14. Такое выполнение установки обеспечивает возможность многократного непрерывного обхода замкнутого контура гравюры детали 4 в одном направлении, так как не требуется реверса направления движения рабочего органа после одноголву обходов контура для раскручивания гибких токоподволов в обратном направлении в исходное положение. Отсутствие неравномерности легированного слоя 17 повышает качество обработки. После нанесения слоя 17 с заданными параметрами на контур детали 4 отключают подачу тс хноло ического тока к электродам 7, прекращают перемещение вдоль контура приводом 10, прекращают осциллирующее вращение приводом Ч, отключают систему слежения, прекрагцак подачу рабочей среды, пре. кращают вращение элсктролов 7 вокруг их осей и их колебании вдоль этих осей, прекращакт подачу питания в катушку 3. Затем выводят палец 1 из проемы, ограниченного контуром обрабатываемы кромок 5 летали 4, при помощи привода 12, поднимая кожух 2 и палец 1 над обработанной поверхностью летыли 4. Рызьединяют деталь 4 со стойкой системы 11. Деталь 4 заменяют другой обрабатываемой деталью, после чего производят обработку аналогично указанномуу.Установка позволяет производить электроэрозионное легирование рабочи кромок деталей и инструмента, при этом, благодаря выбранному направлению осциллир 1 ющего кругового вращения электродов относительно направления врагцения приводов перемещения вдоль контура и выбранному направлению дополнительного вращения электродов вокруГ собственной оси, качество рабочей кромки повышено, так как электролы выходят на поверхность детали через упрочненную легированным и диффузным слоями кромку, не повреждая ее, а дополнительное вращение электродов вокруг своих осей обеспечивает оптимальное положение их торцов относительно зоны понижения в случае легированных слоев значительной тол. шины. Это расширяет технологические воз. можности установки, позволяя использовать электролы, да югцие разные тол щи пы деги р- ванного слоя за один проод и разную фактуру (микрорельеф) поверхности, при этом, применяя одновременно электроды из раз. ного материала, можно получать в автоматическом режиме рабочие поверхности со слоями нового состава.. Устыновка лля электроэрозионного легирования, солержагцая механизм поступательного лвухкоорлинатного перемещения с копировальной системой управления Лвиженисм вдоль кромки обрабатываемой детали, установленные на меанизме электрололержатели, снабженные приводами осциллирующих перемещений, систему слежения за всличиной межэлектродного промежутка и импульсный источник питания, личающаягч тем, что, с целью повышения качества и точности легирования, копировальная системы выполнена в виде установленных на механизме открытого с одной стороны магнитопроводного кожуха, помещенной внутрь кожуа намыгничивающей катушки и мыгнитопроволного пальца, соосно с катушкой и становленного с возможностьк вращения совместно с кожуом, а электрололержытсли усановлены внутри кожуы с нзможпостьк вращения вокруг оси магниткиго пальца и вокруг собственных осей и ныправле. ны тык, что собственная ось лыжлого элсьтролодержателя параллельны о и вращения магнитопроволного пыльцы.2. Установка по и. 1, отличисщи,чсч тем, что система слежения зы неличипои межэлектродного промежткы выполнены в видс двух контуров, подключенны к мсжэлскт. родному промежутку, при эом первый кон(;отаиитеь Реврея 1. Верееираж 894 а ьаС го комитета но изобретенМоква, Ж -35, Рашс еаьскии комбина 1 атент тур содержит последовательно соединенные компаратор, блок сравнения с задатчиком, первый ключ и блок запоминания напряжения, второй контур содержит первый фильтр низких частот и усилитель-ограничитель, при этом выход первого контура подключен к первому входу введенного в систему второРедактор 1, ГорнииЗакан 51 И 6ВН С 1111 Гцс дарственн113035,1 роаноаств нно-изяат го ключа, выход блока сравнения подключен к второму входу второго ключа, выход усилителя-ограничителя подключен к управляющим входам первого и второго ключей, а выход второго ключа через второй фильтр низких частот подключен к усилителю привода оспиллирующих перемещений. НорректоС с. Ч1 одниносям и открытиям нри ГК 11 Та я наб а 415