Устройство для электроискрового легирования

(5 ЗОБ АНИ ТЕНИ К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ мэрам жет роГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Научно-исследовательский институт технологии и организации производства двигателей(56) Авторское свидетельство СССР М 1484516, кл. В 23 Н 9/00, 1987.Авторское свидетельство СССР 1393573, кл. В 23 Н 9/00, 1986.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ(57) Использование: изобретение относится к оборудованию для металлообработки, в частности к генераторам для злектроискрового легирования. Сущность изобретения; Изобретение относится к области шиностроения в частности к генерато для электроискрового легирования и мо быть использовано в станках электроиск вого упрочнения.Известно устройство для электрозрозионного легирования содержащее соединенные последовательно фильтр, первый выпрямитель, емкостной накопитель. высокочастотный коммутатор, трансформатор, второй выпрямитель, токоограничитель, второй накопитель, датчики тока заряда, напряжения и тока разряда второго накопителя, а также сумматор, при этом управляющий вход коммутатора через первый ключ подключен к задающему модулятору частоты. выход датчика тока через фильтр нижних частот подключен к управля 1794605 А 1 устройство содержит источник напряжения, первый коммутатор, емкостный накопитель и второй коммутатор, Выход последнего связан с нагрузкой, Последовательно соединены датчик проводимости, токоограничитель, вход которого соединен с выходом нагрузки, первый времязэдающий блок и одновибратор, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, Второй времязадающий блок подключен между управляющим входом второго коммутатора через токоограничитель и общей точкой между датчиком проводимости и первым времязадэющим блоком. Использование предлагаемого устройства позволяет повысить сплошность покрытия, разброс толщины покрытия составляет 13-15 мкм, 3 ил,ющему входу модулятора, датчик напряжения подключен через первый пороговый элемент к первому входу сумматора, датчик тока подключен через второй пороговый элемент к второму входу сумматора, вход сумматора через второй ключ подключен к управляющему входу первого ключа.Недостатком известного устройства является то, что включение его осуществляется в момент касания электрода-инструмента и детали, при наличии "дребезга" в момент контакта электрода-инструмента и детали происходит выделение энергии колеблющейся в широких пределах, Это может привести к получению недостаточной сплошности покрытия. Известно устройство для электроискрового легирования, выбранное в качестве прототипа, содержащее пер1794605 3.вый и второй источники напряжения, конденсатор, накопительный конденсатор,первую и вторую оптопары, нагрузку, диод,первый и второй резисторы, причем первыйвывод первого резистора соединен с первой 5обкладкой конденсатора, положительнаяшина второго источника соединена с анодом первого и катодом второго светодиодовпервого и второгооптотиристоров и под. ключена к второму выводу первого резистора, другой вывод которого соединен санодом диода и первой обкладкой конденсатора, вторая обкладка которого соедине-.на с анодом второго:оптотиристора.Недостатком известного устройства для 15электроискрового легированияявляется то,что конструкция устройства не позволяетисключить режим срыва работы генератора,заключающийся в следующем; При замыкании илиразмыкании электрических контактов всегда присутствует, так называемый,"дребезг", то есть многочисленное кратковременное появление и исчезновение электрическОго контакта между деталью иэлектродом-. 25При электроискровом легировании"дребезг" усиливается за счет отскока электрода при ударе о деталь, за счет загрязнения поверхности детали продуктамй эрозии:санной устайовке при кратковременномконтакте электродов в момент "дребезга"зарФжается конденсатор, открывается пер, вый оптотиристор и начинает заряжатьсянакопительная емкость, Теперь если кон-. 35такт прервется, а накопительная емкостьеще не успела зарядиться, .то происходитотпирание второго оптотирйстбра и накопительная емкость разряжается через второйсптотиристор. Тем самым, первый и второй. 40оптотиристоры становятся открытыми, т.е.возникает режим срыва работы генератораза счет протекания "сквозного" тока,Целью изобретения является повышение сплошности,покрытия за счет исключения зависимости энергии от уровнявибрации и частотывибрации электрода-инструмента,Поставленная цель достигается за счеттого, что предлагаемое устройство содержйт. источник напряжения, первый и второйкоммутаторы, емкостной накопитель, датчик проводимости, первый и второй времязадающие блоки, одновибратор, нагрузку,первый и второй токоограничители 55В устройстве последовательносоединены источник напряжения, первый коммута.тор, емкостной накопитель, второйкоммутатор, нагрузка, которая соединеначерез токоограничитель с датчиком проводимости, параллельно соединенным с входами время-задающих блоков, Выход первого время-задающего блока черезодновибратор соединен с управляющимвходом первого коммутатора, а выход второго время-задающего блока через токоорграничитель соединен с управляющимвходом второго коммутатора.На фиг, 1 представлена блок-схема устройства для электроискрового легирования;на фиг. 2 - диаграммы работы элементовустройства, где а - напряжение в МЭП приработе по известной схеме, б, в и г - напряжение на конденсаторах первой и второйвремя-задающих цепочек и накопительнойемкости соответственно, д - импульсы напряжения в МЭП предлагаемого устройства, на фиг, 3 - схема устройства дляэлектроискрового легирования, выполненного в качестве примера конкретного выполненияПредлагаемое устройство для электроискрового легирования содержит понижающий трансформатор 1, выпрямитель 2,накопитель (емкость) 3, что составляет источник постоянного тока, а также коммутаторы 4 и 6, емкостный накопитель 5,нагрузку (МЭП) 7, одновибратор 8, времязадающие блоки 9 и 10, датчик проводимости11 и токоограничители 12, 13,Трансформатор 1 последовательно соединен с регулируемь 1 м выпрямителем 2, снакопителем 3,коммутатором 4, емкостнымнакопителем.5, коммутатором 6 и нагрузкой7, Нагрузка 7 через токоограничитель 12 соединена с датчиком проводимости 11, к которому параллельно подключенывремя-задающие блоки 9 и 10. Время-задающий блок 10 через токоограничитель 13подключен к управляющему входу коммутатора 6.Генератор работает следующим образом.В исходном состоянии переменное.напряжение подается на первичную обмоткутрансформатора 1, а со вторичной обмоткипониженное переменное напряжение подается на регулируемый выпрямитель 2, с которого выпрямленное напряжение подаетсяна накопитель 3 для обеспечений сглаживания пульсаций напряжения. Выпрямленноенапряжение подается на коммутатор 4, приоткрытии которого происходит зарядка накопителя 5. Разряд накопителя 5 на нагрузку 7 происходит через коммутатор 6 при егооткрытии. Сигнал о состоянии МЭП 7 поступает на датчик проводимости 11 через токоограничитель 12, который в свою очередьуправляет работой времязадающих блоков9 и Ю. Времязадающий блок 9 управляет1794605 10 20 25 35 50 работой коммутатора 4 через одновибратор8, э времязадающий блок 10 осуществляетуправление работой коммутатора 6 черезтокоограничитель 13,Схема построена таким образом, что если время в течении которого нагрузка 7(МЭП) в разомкнутом состоянии меньшевремени срабатывания времязадающихблоков 9 и 10, то коммутаторы 4 и 6 находятся в закрытом состоянии и выделения энергии на нагрузку 7 (МЭП) не происходит,Сигнал на открытие коммутатора 6 подается в тот момент, когда нагрузка 7 (МЭП)находится в разомкнутом состоянии и коммутатор 6 остается открытым до моментаразрядки накопителя 5. Разряд накопителя5 наступает при пробое через газовый промежуток на нагрузке 7 (МЭП) в момент достижения его сопротивления критическойвеличины пробоя.Устройство для электроискрового легирования, выполненное в качестве примераконкретного выполнения фиг. 3, содержит вкачестве понижающего трансформатора 1,выпрямителя 2 и накопителя (емкость) 3 -блок питания (1,2,3) в качестве коммутаторов 4 и 6 использованы оптотиристоры, вкачестве времязадающих блоков 9 и 10 использовались цепочки временной задержкисостоящие из резистора 17,21 и емкости16,20 с коммутатором на выходе 17,21, Вкачестве токоогрэничителя 12,13 - токоограничивающие сопротивления, в качествеодновибратора 8 - емкость 8, а в качестведатчика проводимости. 11 использовалсяоптотранзистор 22, с разделительными диодами на выходе 14,18.Предлагаемое устройство, выполненное в качестве примера конкретного выполнения для электроискрового легирования(см, рис, 3), содержит управляемый источник 1,2,3 напряжения; первый 4 и второй 6оптотиристоры; накопительный конденсатор 5; конденсаторы 16, 8, 20; резисторы 15,19, 12, 13: диоды 14 и 18; первый 17 и второй21 компараторы; Оптотранзистор 22 и нагрузку (межэлектродный промежуток) 7,Плюс источника напряжения 1 соединен с анодом оптотиристорэ 4 и с анодом диода оптотранзисторэ 22, Катод оптотиристора 4 соединен с .обкладкой накопительного конденсатора 5 и с анодом силового оптотиристора 6, Катод оптотиристора соединен с нагрузкой 7, Катод диода оптотранзистора 22 соединен с токоограничивающим резистором 13, который в свою очередь соединен с нагрузкой 7. Плюс блока питания(фиг.1,2,3) схемы управления соединен с анодом диода оптотиристора 4, с времязадающими резисторами 15,19, с выводами питания компараторов 17,21 с анодом диода оптотиристоров 4,6, Катод диода оптотиристора 4 соединен с одной из обкладок одновибратора конденсатора 8, причем другая обкладка конденсатора 8 соединена с выходом комйаратора 17. В свою очередь резистор 15 подключен к одной из обкладок времязадающего конденсатора 16, к аноду диода 14, входу компаратора 17. Аналогично соединен резистор 19 с одной из обкладок времяэадающего конденсатора 20, анодом диода 18 и компаратором 21. Минус блока питания 1,2,3 соединен со вторыми . обкладками времязадающих конденсаторов 16 и 20 с выводами питания компараторов 17 и 21 и с эмиттером оптотранзистора 22, Катоды диодов 14 и 18 соединены с коллектором оп-. тотранзистора 22,Генератор работает следующим образом. В исходном положении - включен источник силового напряжения 1,2,3 схемы управления, разряжены - конденсаторы 16 и 20 первой и второй времязадающих цепочек, накопительный конденсатор 5; разомкнута нагрузка (межэлектродный промежуток) 7. В этом положении на выхо дах компараторов 17 и 21 устанавливается 30. высокий уровень напряжения, поддерживающий оптотиристоры 4 и 6 в закрытом состоянии, Через резисторы 15 и 19 начинают конденсаторы 16 и 20 заряжаться, при достижении на конденсаторе 16 напряжения переключения компараторэ компаратор 17 устанавливает на выходе нижний уровень напряжения, при этом конденсатор 8 заряжается от источника 1,2,3 через диод оптотиристора 4 и отпирается оптотиристор 4.40 Через оптотиристор 4 от источника 1,2,3 заряжается накопительный конденсатор 5. 8 это время конденсатор 20 второй времязадающей цепочки продолжает заряжаться через резистор 19. Переключение компараторэ 21 происходит через время. необходимое для окончания зарядки накопительного конденсатора 20 и задирания оптотиристора 4, При установке на конденсаторе 20 напряжения переключения компаратора произойдет переключение компаратора 21. На его выходе устанавливается низкий уровень напряжения и от источника 1,2,3 через диод оптотиристорэ 6 и токоограничивающий резистор 12 на выход компаратора начинает протекать ток, тем самым отпирая оптотиристор 6, на выходе оптотиристора устанавливается напряжение до которого заряжен накопительный конденсатор 5. После этого при сближении электродов до критического расстояния в межэлектродном1794605 промежутке наступает пробой и происходит разряд накопительного конденсатора 5. В момент замыкания электродов в межэлект; родном промежутке от силового источника 1.2,3 через диод оптотранзистора 22 и токо- ограничивающий резистор 13 начинает проходить ток, который открывает оптотранзистор 22. Через разделительные диоды 14 и 18, а на выходах компараторов 17 и 21 устанавливается высокий уровень напряжения и оптотиристор б закрывается,При размыкании электродов в межэлектродном промежутке оптотранзистор 22 закрывается и устройство переходит в исходное положение.В момент "дребезга" контактов при каждом размыкании электродов начинает происходить заряд времязадающих конденсаторов 16 и 20, однако, если время нахождения электродов в разомкнутом состоянии меньше времени зарядки конденсаторов 16 и 20 до напряжения "опрокидывания" компараторов 17 и 21, то при каЖдом замыкании электродов происходит открывание оптотранзистора 22 и полный разряд конденсаторов 16 и 20 через диоды 14,18 и оптотранзистор 22. Таким образом, если время нахождения контактов в разомкнутом состоянии меньше времени зарядки конденсаторов 16 и 20 до напряжения "опрокидывания" компараторов 17 и 21, то оптотиристоры 4 и 6 находятся в запертом состоянии и выделение:энергии на искровом промежутке не происходит.Еще одной отличительной особенностью данной схемы разобщенных тиристорнйх генераторов является подача управляющего сигнала на разрядный оптотиристор 6 в момент времени, когда электроды находятся в рэзомкнутом состоянии, и сохраняется до момента пробоя искрового Формула изобретения Устройство для электроискрового легирования, содержащее последовательно соединенные источник напряжения, первый коммутатор, емкостный накопитель, второй коммутатор, выход которого связан с нагрузкой. а также первый токоограничитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения сплошности покрытия, оно снабжено последовательно соединенными датчиком проводимости, вход которого чепромежутка, Это приводит к тому, что разрядный оптотиристор б отпирается и находится в открытом состоянии до момента пробоя искрового промежутка 7. В связи с 5 тем, что в открытом состоянии на катодеоптотиристора 6 появляется напряжение до которого заряжена накопительная емкость 5, то пробой наступает через газовый промежуток при сближении электродов на кри тическое расстояние;П р и м е р. Предлагаемое устройстводля электроэрозионного легирования использовалось с станком мод. ЭФИ.В качестве детали, подлежащей упроч нению, использовалась фреза дисковая изматериала ЗОХГСА, диаметр фрезы - 80 мм, толщина фрезы - 3 мм.В качестве электрода-инструмента использовался электрод цилиндрической диэ метром - 1,0 мм из материала ВК,Режимы обработки;Напряжение холостогохода, В 100 Среднее напряжение на25 нагрузке, В 10Средний токА 2 Энергия импульса, Дж 0,4-0.5 Частота вибрацииэлектрода-инструмента, Гц 100 30 К электроду-инструменту с вибраторомстанка ЭФИ было подключено предлагаемое устройство, Деталь устанавливалась и закреплялась в рабочем приспособлении, После этого упроцнялась режущая часть 35 фрезы оператором вручную с. помощьюэлектрода-инструмента с вибратором Разброс толщины покрытия фрезы составил 13-15 мкм, Увеличение сплошности 40 покрытия фрезы позволяет увеличить стойкость фрезы в 2 раза. рез первый токоограничитель соединен с выходом нагрузки, первым времязадающим блоком и одновибратором, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, и вторым токоограничителем, последовательно соединеннымс вторым времязадающим блоком, подключенным к датчику проводимости и первому времяэадающему блоку, причем выход второго токо- ограничителя соединен с управляющим входом второго коммутатора.1794605 ректор М,Максимишинец акгор Т,Иванова но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,ои каз 390 ВНИИПИ Госуд Составитель А,РыбалкоТехред М,Моргентал Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 13035, влосква, Ж, Раушская наб., 4/5