Устройство для электроэрозионного легирования

Взамен ранее го СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИКВыход схемы сравнения низкой частоты, полос которого ниже частоты ключен к регулирующем ка тока питания данно ерез фил пропусканияибраций, подвходу источни атушки. 3 и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ(57) Изобретение относится к устройствам для электроискрового легирования сложнофасонных профилей с переменным углом наклона обрабатываемойповерхности к направлению осцилляцииэлектрододержателя устройства. Цельизобретения - повышение качества легирования путем регулирования усилияприжима электрододержателя к обрабатываемой детали при изменениях высотпрофиля детали, что обеспечивает сплошность легирования. Устройствоимеет две электромагнитные системы,одна из которых обеспечивает осцилляцию электрододержателя, другая - слежение за профилем поверхности. Сигналом, используемым для слежения запрофилем поверхности, служит информация датчика напряжения на искровомпромежутке, Цепь регулирования токакатушки, обеспечивающей слежение запрофилем поверхности, содержит датчикнапряжения на искровом промежутке идатчик тока катушки, подключенныечерез пороговые элементы к дискретнойсхеме сравнения длительностей токискровом промежутке и тока в катуИзобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки и может быть использовано для электроискрового легированиясложнофасонных поверхностей,Цель изобретения - повышение качества легирования сложнофасонных поверхностей с изменяющейся высотойпрофиля за счет точной регулировкидвижения осциллирующего электрода-инструмента при изменениях угла наклонаобрабатываемой поверхности.На фиг. 1 показаны основные механические узлы устройства, на фиг.2электрическая функциональная схемаустройства, на фиг,3 - временные диаграммы работы устройства для напряжений в точках схемы, обозначенныхна фиг,2,Устройство имеет электромагнитнуюсистему, состоящую из магнитопровода1, постоянного магнита 2, полюсногонаконечника 3 и катушки 4, находящейся в зазоре между магнитопроводом 1и полюсным наконечником 3, а такжеэлектромагнитную систему, состоящуюиз корпуса 5 устройства, постоянногомагнита 6, магнитопровода 1, подвижного магнитопровода 7 и катушки 8,Постоянный магнит 2 и постоянный магнит 6 прилегают к магнитопроводу 1одноименными полюсами, Магнитопровод7 размещен между корпусом 5 и магнитопроводом 1 с зазорами. В зазоре,образованном магнитопроводом 7 и магнитопроводом 1, находится катушка 8,Зазор между корпусом 5 и магнитопроводом 7 минимален и определяется точностью изготовления деталей устройства. Магнитопровод 7 в сечении имеетрасширенные части, обращенные к немагнитным зазорам для уменьшения потерь магнитного потока в зазорах приминимальной массе магнитопровода 7Магнитопровод 7 жестко закреплен накатушке 4 и на фланце штока 9, служащего направляющей при перемещении катушки 4 в зазоре, образованном наконечником 3 и магнитопроводом 1, Каркас катушки 8 во фланце штока 9 установлен на пружинном подвесе 10 и оснащен электрододержателем с электродом 11. Последний контактирует с поверхностью обрабатываемой детали 12,Таким образом, компоновка элементов образует две электромагнитные системы броневого типа с подвижными катушками 4 и 8, помещенными в коль 71692цевой зазор магнитопровода 1 ииполюсного наконечника 3.Воздушный объем, заключенный вполости между магнитопроводом 1 имагнитом 2 сообщается с внешней средой через отверстие 13, отделенное отобъема, образованного корпусом 5,магнитопроводом 7, магнитом 2, наконечником 3 и катушкой 4, Площадь по 10 перечного сечения отверстия 13 выбирают в соответствии с необходимымдемпфирующим действием воздуха на подвижную часть основной системы, Корпус 5 устройства с помощью прокладок15 14 закреплен на каретке 15 устройства строчно-кадрового перемещения (нафиг.1 условно не показано).Катушка 8 соединена с источником16 переменного тока (фиг,2). Катушка20 4 соединена с управляемым источникомтока, состоящим из усилителя 17 мощности и источников 18 и 19 питания,заземленных разноименными полюсами.Релейный элемент 20 выполнен по схеме25 триггера Шмитта и соединен по входус датчиком напряжения на искровомпромежутке, состоящему из источника21 измерительного напряжения с повышенным внутренним. сопротивлением иблокирующего диода 22, соединенногос электрод-инстрчментом 11,Выход релейногс элемента 20 соединен с прямым входом логического элемента 23 "Запрет" и с инвертирующим(запрещающим) входом другого логического элемента 24 "Запрет". Инвертирующий вход элемента 23 и прямой входэлемента 24 соединены с выходом дополнительного релейного элемента 25, 40выполненного по схеме триггера Шмитта. Примером выполнения элемента "Запрет" может служить биполярный транзистор, база и эмиттер которого используются как входы, а коллектор 45служит вьгхо,цом, так как напряжениена коллекторе совпадает по знаку (фазе) с напряжением на эмиттере и инверсно к напряжению на базе, Вход дополнительного релейного элемента 25подключен через диод 26 к датчику 27тока в катушке 8. Направление проводимости диода 26 выбрано таким, чтобына вход элемента 25 приходил сигнал,полярность которого соответствует 55 движению катушки 8 и электрода-инструмента 11 от поверхности обрабатываемой детали 12, Выход логическогоэлемента 23 соединен с инвертирующим3 12716входом дифференциального усилителя28. Выход логического элемента 24 соединен с прямым входом усилителя 28,Выход усилителя 28 соединен с фильтром 29, выполненным с частотной характеристикой пропускания, ограниченной по верхней частоте частотой болеенизкой, чем частота генератора 16,Фильтр 29 соединен с пороговым элементом, выполненным на включенных параллельно-встречно стабилитронах 30и 31. Параллельно пороговому элементувключены контакты 32 тумблера, служащие для отключения (шунтирования) порогового элемента при регулировке 5устройства. Выход порогового элементасоединен с входом усилителя 17 мощности, подключенного к катушке 4 основной системы. Источник 33 технологического тока соединен с электрододержателем 11 и деталью 12 (зажимы А и она фиг,1 и 2),Устройство для электроискровоголегирования работает следующим образом. 25 При работе источника 1 Ь переменного тока катушка 8, находящаяся в зазоре между магнитопроводами 1 и 7, совершает колебания с частотой источ 30 ника 16. Поле в зазоре между магнитопроводами 1 и 7 создается магнитным потоком, проходящим от магнита 6, по корпусу 5 устройства, через немагнитный зазор между корпусом 5 и магнитопроводом 7, немагнитный зазор с ка тушкой 8 - через магнитопровод 1, общий с основной системой, - к другому полюсу магнита 6. Так как электрододержатель 11 жестко закреплен на катушке 8, он также совершает колебания 4 О с частотой источника 16. Стабильныйрежим легирования осуществляется при постоянном давлении электрода на поверхность детали 12 в момент контакта, В этом режиме источник 21 перно дически закорачивается через диод 22 и искровой промежуток, В момент разрыва искрового промежутка на входе релейного элемента 20 появляется напряжение источника 21 (диаграмма П 1 на фиг.З). С датчика 27 тока в катушке 8 пропорциональное току, вызвавшему разрыв промежутка, напряжение подается через диод 26 на вход релейного элемента 25 (диаграмма П 3 на55 фиг.З). На входе релейного элемента 20 образуются прямоугольные импульсы (диаграмма ц на фиг.З), так как эле 92 4мент 20 переключается в верхней точкепереброса (уровень 1 на диаграмме Пфиг,З) и затем в нижней точке переброса (уровень 2 на диаграмме Пфиг.З).Ширина импульсов пропорциональна длительности разомкнутого состояния искрового промежутка. На выходе релейного элемента 25 образуютсяпрямоугольные импульсы (диаграмма Пна фиг.3), так как элемент 25 переключается в верхней точке переброса(уровень 1 на диаграмме Б, фиг.З) изатем в нижней точке переброса (уровень 2 на диаграмме П , фиг.З), Припостоянном давлении электродадержателя 11 на поверхность детали 12 в момент контакта, соответствующем стабильному режиму легирования, на выходе дополнительного релейного элемента25 устанавливают длительность импульсов, равную длительности импульсов навыходе релейного элемента 20, путемизменения амплитуды напряжения, подаваемого на вход элемента 25, с помощью датчика 27 тока в катушке 8,При этом на каждые два входа элементов 23 и 24 поступают одинаковые подлительности сигналы, в результатечего на выходе элементов 23 и 24 сигнал отсутствует (логический ноль),так как один из входов каждого изэлементов инверсный. При этом на входах дифференциального усилителя 28сигналы очень малы и так как один изних инверсный, то на выходе усилителя28 напряжение отсутствует, В результате чего сигнал на вход усилителя 17мощности не поступает и катушка 4бесточена. В это время ток технологических импульсов от источника 33 проходит через искровой промежуток ипроисходит легирование детали 12,При уменьшении давления электрода на поверхность детали 12 в момент контакта, например, при понижении уровня ее профиля, вызванного строчно-кадровым движением каретки 15 относительно детали 12, длительность импульсов на входе элемента 20 возрастает, так как искровой промежуток остается разомкнутым более длительное время. Длительность импульсов на входе и выходе элемента 25 постоянна, так как определяется выставленным перед началом обработки положением движка датчика 27 тока. При этом логический элемент 24 закрыт большее время, чем время действия импульса5 12 на выходе элемента 25, в результате чего на его выходе напряжения нет (логический ноль). Логический элемент 23 открыт (логическая единица), так как на его прямой вход подается импульс большей длительности, чем на его инверсный вход.Импульсы с выхода элемента 23 (диаграмма Б на фиг, 3), равные разности импульсов с выходов элементов 20 и 25, поступают на инвертирующий вход дифференциального усилителя 28. С выхода усилителя 28 инвертированные относительно заземленной шины импульсы поступают на вход фильтра 29 (диаграмма Б на фиг. 3), где интегрируются в сглаженный сигнал, поступающий через пороговый элемент (ограничитель) на стабилитронах 30 и 31, на вход усилителя 17 мощности. Пороги срабатывания стабилитронов 30 и 31 (соответственно уровни 1 и 2 на диаграмме, Б фиг. 3) не пропускают на вход усилителя 17 сигналы случай ных помех и позволяют получить на входной характеристике усилителя 17 зону нечувствительности, в пределах которой может изменяться давление электрод-инструмента 11 на поверхности детали 12 на счет податливости пружинного подвеса 10 связывающего электрододержатель 11 и магнитопровод 7 с катушкой 4. Это облегчает режим работы катушки 4 и позволяет исключить модуляцию осциллирующего перемещения электрода следящим перемещением. Далее ток усилителя 17 мощности втягивает в зазор, образованный наконечником 3 и магнитопроводом 1, катушку 4. ри этом магнитопровод 7 движется вдоль корпуса 5 с неизменным зазором, катушка 8 дополнительной системы движется вдоль магнитопровода 1, магнитный поток в зазоре между магнитопроводом 7 и 1 постоянен и амплитуда осцилляции катушки 8 с электрод-инструментом 11 не изменяется. Магнитопровод 7 вытесняет воздух из полости, образованной корпусом 5, магнитом 2 и полюсным наконечником 3, в зазор между внутренней поверхностью наконечника 3 и наружной поверхностью катушки 4, интенсивно охлаждая последнюю. Воздушный поток ограничивается отверстием 13, оказывающим демпфирующее действие . при чрезмерно резких смещениях подвижного магнитопровода 7.71692 б 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Движение катушки 4 с магнитопроводом 7, штоком 9, катушкой 8, пружинами 10 и электрододержателем 11прекращается после того, как давлениеэлектрода на поверхность детали 12 вмомент контакта становится равнымпервоначальному. При этом импульсына выходах элементов 20 и 25 сновастановятся равными по длительности икатушка 4 обесточена,При увеличении давления электрододержателя 11 на поверхность детали12 в момент контакта, например, приповышении уровня ее профиля, вызванного строчно-кадровым движением каретки 14 относительно поверхности детали 12, длительность импульсов навыходе элемента 20 уменьшается, таккак искровой промежуток остаетсязамкнутым более длительное время. Приэтом на вьгкоде элемента 25 длительность импульсов остается прежней ине зависит от состояния искрового промежутка. В результате этого логический элемент 23 закрыт (логическийноль), так как на его инверсный входпоступает более длинный импульс, чемна прямой вход. Логический элемент24 открыт (логическая единица), таккак на его прямой вход подан болеедлинный импульс, Импульсы с выходаэлемента 24 (диаграмма У на фиг. 3)поступают на прямой вход усилителя28. С выхода усилителя 28 неинвертированные относительно заземленнойшины импульсы поступают на входфильтра 29 (диаграмма Б, на фиг.3),затем сигнал поступает на пороговыйэлемент (диаграмма Б на фиг. 3),усилитель 7 мощности и катушку 4(диаграмма ц и Б, на фиг. 3).Катушка 4 выталкивается из зазора,образованного наконечником 3 и магнитопроводом 1 по направлению к поверхности детали 12, При этом магнитопровод 7 движется вдоль корпуса 5,а катушка 8 вдоль магнитопровода 1,совершая осциллирующие .движения относительно магнитопровода 7 с постоянной амплитудой, так как магнитныйпоток в зазоре между магнитопроводами 7 и 1 постоянен. Магнитопровод 7втягивает воздух в зазор между наконечником 3 и катушкой 4 через отверстие 13, интенсивно охлаждая катушку 4. Движение катушки 4 и соединенных с ней элементов прекращаетсяпосле того как давление электрод 7 12716 инструмента 11 на поверхность обрабатываемой детали 12 становится равным первоначальному. При этом импульсы на выходах элементов 20 и 25 становятся равными подлительности, а катушка 4 обесточена (участок д на диаграмме Б и Б, фиг.З). Таким образом, поддерживается постоянной сила давления на обрабатываемую поверхность детали 12 в момент контакта, те осуществляется стабильный режим легирования, Верхняя частота полосы пропускания фильтра 29 лежит ниже частоты источника 16, что позволяет исключить перегрузку катушки 4 основной системы частотами источника 16. Зона нечувствительности, образованная пороговым элементом, также уменьшает нагрузку на катушку 4, что позволяет, благодаря указанным факторам, подавать на 20 катушку 4 повышенную мощность при равной средней мощности, улучшающую динамические характеристики подвижной части устройства.Перед началом работы датчиком 27 25 устанавливают амплитуду на входе элемента 25 такой величины, чтобы на выходе элемента 25 были импульсы с .длительностью, равной длительности импульсов с выхода элемента 20. При ц этом для улучшения чувствительности системы контакты 32 тумблера замыкают.Использование в устройстве рассмотренного импульсного метода выделения сигнала управления катушкой основной системы обеспечивает точное следование электрода профилю поверхности обрабатываемой детали.Поля рассеивания магнитных систем предлагаемого устройства малы, так как постоянные магниты прилегают к магнитопроводу основной системы одноименными полюсами, а корпус прилегает к одному постоянному магниту дополнительной системы, в результате чего практически все магнитное поле рассеивания сосредоточено между корпу 92 8сом и магнитопроводом основной системы. При этом потоки рассеивания замыкаются через немагнитные зазоры с катушками основной и дополнительной систем, что увеличивает КПД и улучшает динамические характеристики устройства. формула изобретения оУстройство для электроэрозионного легирования, содержащее неподвижный корпус с магнитопроводом броневого типа иэ набора постоянных магнитов, имеющим кольцевой зазор, подвижную часть в виде установленного на пружинном подвесе электрододержателя, оснащенного катушкой, помещенной в зазор магнитопровода, а также источник переменного тока питания катушки и источник технологического тока, подключенный через токоподвод к электрододержателю, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества легирования сложнофасонных поверхностей с изменяющейся высотой профиля, пружинный подвес электрододержателя установлен с возможностью осевого смещения относительно корпуса на каркасе, снабженном кольцевым магнитопроводом, расположенным между наружной частью магнитопровода корпуса, катушкой и центральной частью магнитопровода, и закрепленной на каркасе дополнительной катушкой, введенной в зазор магнитопровода, при этом дополнительная катушка подключена к управляемому источнику тока, цепь регулирования которого содержит датчик напряжения на межэлектродном промежутке и датчик т ка катушки, подключенные через пороговые элементы к дискретной схеме сравнения, выход которой через фильтр низкой частоты с полосой пропускания ниже частоты вибраций подключен к регулирующему входу управляемого ис точника тока1271692 ий оставитель В.Влода оректор,М,Шароши Техред А,Клав Редактор Г.Гербе Подписно 1001комитета СССРи открытийшская наб., д,ТиражИИПИ Государственного делам изобретении