УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Полезная модель относится к области машиностроительного и ремонтного производства и может быть использована для упрочнения и восстановления деталей машин, режущего инструмента и штамповой оснастки.
Известно, выбранное в качестве ближайшего аналога, устройство для электроискровой обработки поверхностей, содержащее генератор и блок вибрации, причем генератор, включает источник постоянного тока, положительным полюсом соединенный с коллектором зарядного транзистора, эмиттер которого соединен с анодом разрядного тиристора, катод которого соединен с электродом, а между отрицательным полюсом источника постоянного тока, соединенного с деталью и анодом разрядного тиристора включен накопительный конденсатор, причем база зарядного транзистора соединена через резистор с его коллектором, а управляющий вывод разрядного тиристора соединен с выходом блока запуска, при этом блок вибрации включает обмотку вибровозбудителя, источник постоянного тока питания обмотки, транзистор и мультивибратор, причем положительный полюс источника постоянного тока питания обмотки соединен с одним выводом обмотки вибровозбудителя, второй вывод обмотки вибровозбудителя соединен с коллектором транзистора, эмиттер которого соединен с отрицательным полюсом источника постоянного тока питания обмотки, а база транзистора соединена с выходом мультивибратора. [Паспорт ТИ БИГ-1 ПС Установка электроискровой обработки «БИГ-1» - Москва, ГОСНИТИ, 2008].
Недостатками данного устройства являются:
- в устройстве при контакте электродов база зарядного транзистора шунтируется и указанный транзистор закрыт на все время контакта. Разрядный тиристор открывается только на время прохождения разрядного тока, для данного устройства на максимальном режиме время разряда конденсатора не превышает 120 мкс, и после его прохождения закрывается. Время контакта на разных частотах достигает 30-50% периода частоты вибрации. То есть на время от окончания разряда до окончания контакта генератор работает в холостую;
- изменение режимов обработки осуществляется за счет изменения величины тока заряда накопительного конденсатора при помощи зарядного транзистора, выполняющего роль балластного сопротивления. При этом на зарядном транзисторе выделяется большое количество тепла. Поэтому в генераторе устройства, при максимальном зарядном токе 2,8 А применяется сорокаамперный транзисторный модуль 1М3-40-2,5 на радиаторе площадью поверхности 400 см что приводит к существенному увеличению массы и габаритов устройства [Паспорт ТИ БИГ-1 ПС. ТИ БИГ-1-01.00.00. Установка Элитрон-22А];
- в устройстве отсутствует синхронизация режима обработки и частоты вибрации. Каждый режим обработки требует проведения экспериментальных работ для определения частоты, соответствующей максимальной производительности обработки;
- наличие электрода на поверхности детали после прохождения разрядного тока, в результате отскоков электрода от поверхности, вызывает появление серии коротких импульсов различной энергии [Фурсов С.П. и др. Источники питания для электроискрового легирования с.64, 65], что снижает стабильность обработки.
Техническим результатом, который может быть получен в заявленной полезной модели, является создание устройства для электроискровой обработки поверхностей, в котором, в зависимости от напряжения, автоматически устанавливается частота вибрации максимальной производительности для заданного напряжения, а так же за счет стабилизации процесса обработки обеспечиваются идентичные параметры покрытия.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для электроискровой обработки поверхностей, содержащем генератор и блок вибрации, при чем генератор включает источник постоянного тока, положительным полюсом соединенный с коллектором зарядного транзистора, эмиттер которого соединен с анодом разрядного тиристора, катод которого соединен с электродом, а между отрицательным полюсом источника постоянного тока, соединенного с деталью и анодом разрядного тиристора включен накопительный конденсатор, причем база зарядного транзистора соединена через резистор с его коллектором, а управляющий вывод разрядного тиристора соединен с выходом блока запуска, при этом блок вибрации включает обмотку вибровозбудителя, источник постоянного тока питания обмотки и транзистор, причем положительный полюс источника постоянного тока питания обмотки соединен с одним выводом обмотки вибровозбудителя, второй вывод обмотки вибровозбудителя соединен с коллектором транзистора, эмиттер которого соединен с отрицательным полюсом источника постоянного тока питания обмотки, в соответствии с полезной моделью введены дополнительный источник постоянного тока, формирователь импульса отключения, транзисторный ключ, задатчик, блок сравнения, одновибратор и блок сигнала разряда, один вывод которого соединен с положительным полюсом дополнительного источника постоянного тока, другой соединен с анодом разрядного тиристора, а выход блока сигнала разряда соединен с входом формирователя импульса отключения и базой транзисторного ключа, коллектор которого соединен с базой зарядного транзистора, эмиттер с отрицательным полюсом источника постоянного тока, а отрицательный полюс дополнительного источника постоянного тока соединен с катодом разрядного тиристора, выход задатчика соединен с одним входом блока сравнения, второй вход которого соединен с анодом разрядного тиристора, а выход блока сравнения соединен с входом одновибратора, отключающий вход которого соединен с выходом формирователя импульса отключения, а выход одновибратора соединен с базой транзистора блока вибрации.
Преимущество заявленного устройства заключается в том, что в нем введены дополнительный источник тока, формирователь импульса отключения, транзисторный ключ, задатчик, блок сравнения, одновибратор и блок сигнала разряда, обеспечивающие:
- выключение зарядного транзистора только на время разряда конденсатора исключает холостой ход генератора. Работа зарядного транзистора в режиме отсечки и режиме насыщения обуславливает наименьшее потребление энергии транзистором и минимальное выделение тепла. При этом заряд конденсатора идет по наиболее крутой зарядной кривой характеристике, что соответствует минимальному времени зарядки конденсатора;
- автоматическую установку частоты вибрации электрода, соответствующую максимальной производительности, в зависимости от режима обработки. При этом отпадает необходимость предварительной экспериментальной отработки частоты вибрации для этого режима обработки.
- отвод электрода от поверхности детали после прохождения разрядного тока исключает появление отскоков и появление сопровождающих их серии коротких импульсов, что увеличивает стабильность обработки и позволяет получать однородные покрытия.
На рисунке представлена схема устройства для электроискровой обработки поверхностей.
Устройство для электроискровой обработки поверхностей содержит генератор, включающий в себя источник 1 постоянного тока, положительный полюс которого соединен с коллектором зарядного транзистора 2. Эмиттер транзистора 2 соединен с анодом разрядного тиристора 3, катод которого соединен с электродом 4. Между отрицательным полюсом источника 1 постоянного тока, который соединен с деталью 5, и анодом разрядного тиристора 3 включен накопительным конденсатор 6. База зарядного транзистора 2 соединена через резистор 7 с его коллектором, а управляющий вывод разрядного тиристора 3 соединен с выходом блока 8 запуска.
Устройство для электроискровой обработки поверхностей содержит также блок вибрации, включающий в себя обмотку вибровозбудителя 9, источник 10 постоянного тока питания обмотки и транзистор 11. Положительный полюс источника 10 постоянного тока питания обмотки соединен с одним выводом обмотки вибровозбудителя 9, а второй вывод обмотки вибровозбудителя 9 соединен с коллектором транзистора 11. Эмиттер транзистора 11 соединен с отрицательным полюсом источника 10 постоянного тока питания обмотки.
Устройство для электроискровой обработки поверхностей содержит также дополнительный источник 12 постоянного тока, формирователь 13 импульса отключения, транзисторный ключ 14, задатчик 15, блок 16 сравнения, одновибратор 17 и блок 18 сигнала разряда. Один вывод блока 18 сигнала разряда соединен с положительным полюсом дополнительного источника 12 постоянного тока, а другой с анодом разрядного тиристора 3, а выход соединен с входом формирователя 13 импульса отключения и базой транзисторного ключа 14. Коллектор транзисторного ключа 14 соединен с базой зарядного транзистора 2, а эмиттер с отрицательным полюсом источника 1 постоянного тока. Отрицательный полюс дополнительного источника 12 постоянного тока соединен с катодом разрядного тиристора 3. Выход задатчика 15 соединен с одним входом блока 16 сравнения, другой вход блока 16 сравнения соединен с анодом разрядного тиристора 3, а выход блока 16 сравнения соединен с входом одновибратора 17. Отключающий вход одновибратора 17 соединен с выходом формирователя 13 импульса отключения, а выход одновибратора 17 соединен с базой транзистора 11.
Устройство для электроискровой обработки поверхностей работает следующим образом.
Перед включением устройства для электроискровой обработки поверхностей, на задатчике 15 по заранее оттарированной шкале устанавливается напряжение накопительного конденсатора 6, соответствующее режиму обработки. В качестве задатчика 15 может применяться, например, потенциометр, обмотка которого соединена с полюсами источника постоянного тока 1 или любым иным источником постоянного тока, а движок является выводом задатчика 15. Устройство для электроискровой обработки поверхностей приводится в действие путем включения источников 1, 10 и 12 постоянного тока. На выходе задатчика 15 устанавливается величина напряжения режима обработки, которое поступает на один вход блока 16 сравнения. Одновременно от источника 1 постоянного тока, через полностью открытый, за счет базового резистора 7, зарядный транзистор 2, происходит заряд накопительного конденсатора 6. Напряжение накопительного конденсатора 6 поступает на второй вход блока 16 сравнения. Блок 16 сравнения содержит операционный усилитель, включенный в компараторный режим работы, с резисторными делителями на входах. При достижении величины напряжения накопительного конденсатора 6 величины напряжения выхода задатчика 15 на выходе блока сравнения 16 происходит скачкообразное изменение полярности напряжения. По фронту этого изменения одновибратор 17 вырабатывает импульс напряжения, который поступает на базу транзистора 11. В качестве одновибратора 17 применяется стандартный одновибратор с функцией прерывания выходного импульса по внешнему сигналу. Длительность импульса одновибратора 17 устанавливается равной длительности разряда накопительного конденсатора 6 на максимальном режиме обработки (например, 120 мкс).
При включении устройства для электроискровой обработки поверхностей обмотка вибровозбудителя 9 получает питание от источника 10 постоянного тока питания обмотки через открытый транзистор 11, что соответствует отведенному состоянию электрода 4 от поверхности детали 5. Поступающий от одновибратора 17 импульс на базу транзистора 11 закрывает его, и пружина вибратора вибровозбудителя 9 подводит электрод 4 до касания с поверхностью детали 5. При касании электрода 4 и детали 5 блок 8 запуска включает разрядный тиристор 3 и начинается разряд накопительного конденсатора 6. Одновременно с открытием разрядного тиристора 3,. который включает блок 18 сигнала разряда, возникает цепь включения дополнительного источника 12 постоянного тока.. В блоке 18 сигнала разряда применяется оптрон, осуществляющий гальваническую развязку разрядной цепи разрядного тиристора 3 от базовой цепи зарядного транзистора 2. При открытии разрядного тиристора 3 на выходе блока 18 сигнала разряда появляется импульс, открывающий транзисторный ключ 14, который в свою очередь замыкает базу зарядного транзистора 2 на отрицательный полюс источника 1 постоянного тока и зарядный транзистор 2 закрывается. Условия возникновения дугового разряда исключаются. По окончании разряда накопительного конденсатора 6 разрядный тиристор 3 закрывается, блок 18 сигнала разряда выключается, транзисторный ключ 14 закрывается, а зарядный транзистор 2 открывается и начинается заряд накопительного конденсатора 6. При прекращении импульса на выходе блока 18 сигнала разряда, по его заднему фронту, формирователь 13 импульса отключения, содержащий одновибратор 17, вырабатывает короткий импульс (0,5-1 мкс), который, поступает на отключающий вход одновибратора 17, транзистор 11 открывается и электрод 4 отводится от поверхности детали 5.
Затем цикл работы устройства повторяется.
0
На базе устройства БИГ - 1 №004, в соответствии с заявленной полезной моделью, было изготовлено устройство для электроискровой обработки поверхностей, которое прошло предварительные испытания. Полученные при испытаниях данные сравнивались с параметрами технологических рекомендаций к устройству БИГ - 1. Испытания показали, что при различных режимах обработки происходит автоматическая установка частоты вибрации, при этом частота вибрации на 10-30% выше частоты приведенной в технологических рекомендациях, что обеспечивает увеличение производительности обработки. Осциллографирование процесса обработки показало полное отсутствие отскоков электрода от поверхности детали, что обеспечивает идентичность параметров покрытия, а также, что заряд конденсатора происходит по кривой с наибольшей крутизной, то есть максимально быстро. Превышение температуры нагрева зарядного транзистора по сравнению с температурой окружающего воздуха не превышало 15-20С, что позволяет уменьшить мощность транзистора и применять охладитель с меньшей площадью охлаждения, что уменьшает энергопотребление устройства и повышает его К.П.Д.
Таким образом, за счет того, что в устройство для электроискровой обработки поверхностей введены дополнительный источник тока, формирователь импульса отключения, транзисторный ключ, задатчик, блок сравнения, одновибратор и блок сигнала разряда в нем в зависимости от режима, автоматически устанавливается частота вибрации увеличенной производительности, а так же за счет стабилизации процесса обработки обеспечиваются идентичные параметры покрытия.