Генератор импульсов для электроискровой обработки и легирования

Генератор импульсов для электроискровой обработки и легирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВ0Й ОБРАБОТКИ И ЛЕГИРОВАНИЯ , содержащий ключевой элемент, вьтолненный в виде транзистора, база которого соединена через резистор с коллектором, соединенным с одним из полюсов источника постоянного тока, эмиттер соединен с одним из электродов первого диода,-включенного согласно с транзистором, накопительный конденсатор, один вывод которого соединен с шиной, подключенной 1C другому полюсу источника постоянного тока, первый и второй электроды разрядника, между которыми расположен искровой промежуток, причем второй электрод соединен с шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения функциональных возможностей путем формирования между электродами разрядника парных импульсов разной длительности и амплитуды, в него введены индуктивный элемент, второй, третий, четвертый и пятый диоды, импульсный трансформатор, первый и второй переменные резисторы, дополнительные конденсатор и резистор, тиристор, при этом другой электрод первого диода подключен через накопительь конденсатор к шине и через последе вательно соединенные индуктивный элемент и третий диод, включеннь согласно с первым диодом, подключ« к первому электроду разрядника, вт рой диод включен между базой тран: Г тора и первым электродом разрядник первый переменный резистор включе между базой транзистора и шиной, подвижный вывод подключен к базе г транзистора, цепь из последовател соединенных первичной обмотки импульсного трансформатора, четвертс 1сдиода и тиристора, включенных согт но с третьим диодом, включена ме точкой соединения индуктивного эл€ мента с третьим диодом и шиной, ц€ 1ь |го 1го из последовательно соединенных пят диода и вторичной обмотки импульс 00 трансформатора подключена параллс но электродам разрядника, причем первичная и вторичная обмотки импульсного трансформатора включены согласно, второй, третий и пятый диоды подключены к первому злектрс ду разрядника одноименными электрс дами, управляющий электрод тиристс ра подключен к шине через второй переменный резистор, подвижный вывод которого соединен с управляв щим электродом тиристора, дополнительные конденсатор и резистор, соединенные параллельно, включены между управляющим электродом тиристора и точкой соединения тиристора с четвертым диодом.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) Н 00 (51) 4

ШВсовзеА т

ЦЕНТР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "ю:;::,.",, 4Му

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 1в го го (21) 36354 78/24-21 (22) 18.08.83 (46) 23.10.85. Бюл. У 39 (71) Ворошиловградский проектно-технологический институт машиностроения им. KKVI съезда КПСС .(72) В.С.Тарасов (53) 621.373(088.8) (56) Лившиц А.Л. и др. Генераторы импульсов. M.: Энергия, 1970, с. 208-210.

Авторское свидетельство СССР

Р 703282, кл. В 23 P 1/02, 29.09.76. (54)(57) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ

ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ И ЛЕГИРОВАНИЯ, содержащий ключевой элемент, выполненный в виде транзистора, база которого соединена через резистор с коллектором, соединенным с одним из полюсов источника постоянного тока, эмиттер соединен с одним из электродов первого диода,.включенного согласно с транзистором, накопительный конденсатор, один вывод которого соединен с шиной, подключенной

14 другому полюсу источника постоянного тока, первый и второй электроды разрядника, между которыми .расположен искровой промежуток, причем второй электрод соединен с шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения функциональных возможностей путем формирования между электродами разрядника парных импульсов разной длительности и амплитуды, в него введены индуктивный элемент, второй, третий, четвертый и пятый диоды, импульсный трансформатор, первый и второй переменные резисторы, дополнительные конденсатор и резистор, тиристор, при этом другой электрод первого диода подключен через накопительнь конденсатор к шине и через послед вательно соединенные индуктивный элемент и третий диод, включенн согласно с первым диодом, подключ к первому электроду разрядника, в рой диод включен между базой тран тора и первым электродом разрядни первый переменный резистор включе между базой транзистора и шиной, подвижный вывод подключен к базе транзистора, цепь из последовател соединенных первичной обмотки импульсного трансформатора, четверт диода и тиристора, включенных сог но с третьим диодом, включена м точкой соединения индуктивного эл мента с третьим диодом и шиной, ц из последовательно соединенных пя диода и вторичной обмотки импульс трансформатора подключена паралл но электродам разрядника, причем первичная и вторичная обмотки импульсного трансформатора включены согласно, второй, третий и пятый диоды подключены к первому электр ду разрядника одноименными электр дами, управляющий электрод тирист ра подключен к шине через второй переменный резистор, подвижный вывод которого соединен с управля щим электродом тиристора, дополни тельные конденсатор и резистор, соединенные параллельно, включены между управляющим электродом тиристора и точкой соединения тирис тора с четвертым диодом.

118724 5

10 l5

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к генераторам импульсов для электроискровой обработки и легирования.

Целью изобретения является повышение КПД и расширение функциональных возможностей генератора путем формирования между электродами разрядника парных импульсов разной длительности и амплитуды.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема генератора импульсов для электроискровой обработки и легирования.

Генератор содержит ключевой элемент, выполненный в виде транзистора 1, база которого соединена через резистор 2 с коллектором. Коллектор транзистора 1 соединен с положительным полюсом источника 3 постоянного тока, эмиттер — с анодом диода 4, включенного согласно с транзистором 1. Накопительный конденсатор 5 соединен с шиной 6, подключенной к отрицательному полюсу источника 3. Искровой промежуток образован электродом 7 и электродом 8 разрядника. Электрод 8 соединен с шиной 6. При электроискровом легировании электродом 8 является обрабатываемая деталь, электродом 7 — легирующий электрод.

Катод диода 4 подключен через конденсатор 5 к шине 6 и через последовательно соединенные индуктивный элемент 9 и диод 10, включенный согласно с диодом 4, к электроду 7 разрядника. Индуктивный элемент 9 состоит из регулируемой части, собственной индуктивности конденсатора 5 и индуктивности соединительных проводников. Диод 11 включен между базой транзистора 1 и электродом 7. Переменный резистор

1? включен между базой транзистора

1 и шиной 6, подвижный вывод резистора 12 подключен к базе транзистора 1. Цепь из иоследовательно соединенных первичной обмотки им— пульсного трансформатора 13, диода

14 и тиристора 15, включенных согласно с диодом 10, включена между точкой соединения индуктивного элемента 9 с диодом 10 и шиной 6. Цепь из последовательно соединенных диода 16 и вторичной обмотки трансформатора 13 подключена параллельно электродам 7 и 8 разрядника, причем

55 первичная и вторичная обмотки трансформатора 13 включены согласно. Диоды 10, 11 и 16 подключены к электроду 7 одноименными электродами-катодами. Управляющий электрод тиристора 15 подключен к шине 6 через переменный резистор 17, подвижный вывод которого соединен с управляющим электродом тиристора 15.

Конденсатор 18 и резистор 19, соединенные параллельно, включены между управляющим электродом тиристора 15 и точкой соединения тиристора 15 с диодом 14. Источник 3 постоянного тока подключен к сети промышленной частоты. Электрод 7 (или электрод 8) механически соединен с приводом подачи или вибратором (-не показано).

Генератор работает следующим образом.

В исходном состоянии источник 3 отключен, конденсаторы 5 и 18 раз- ряжены, искровой промежуток между электродами 7 и 8 разомкнут.

При электроискровом легировании (при электроискровой обработке схема работает аналогично) включают выключатель 20. Номинальное напряжение источника 3 постоянного тока прикладывается к делителю, образованному резистором 2 и переменным резистором

12. Напряжение, падающее на резисторе 12, прикладывается к переходу эмиттер-база транзистора 1, диоду 4 и конденсатору 5. Через резистор 2, эмиттерный переход транзистора 1, диод 4 и конденсатор 5 протекает ток управления, отпирающий транзистор

1. Затем конденсатор 5 заряжается через насыщенный переход коллекторэмиттер транзистора 1 током источника 3. Ток заряда конденсатора 5 течет по цепи; положительный полюс источника 3, переход коллектор — эмиттер транзистора 1, диод 4, обкладка конденсатора 5, шина 6, отрицательный полюс источника 3. В начальный период заряда конденсатора 5, когда его внутреннее сопротивление мало, зарядный ток через переход коллекторэмиттер транзистора 1 ограничивается внутренним сопротивлением источника 3 постоянного тока. По мере заряда напряжение на конденсаторе 5 растет до величины, примерно равной ,падению напряжения на резисторе !2 делителя напряжения. При этом ток че11872 5

20 реэ переход коллектор-эмиттер трам зистора 1 прерывается, закрывается транзистор 1 и прекращается заряд конденсатора 5. Напряжение заряда конденсатора 5 устанавливается переменным резистором 12.

При легировании электрод 7 разрядника под действием вибратора перемещается к электроду 8, уменьшая величину искрового промежутка между ними. Величина промежутка становится равной величине пробивного расстояния для потенциала, до которого заряжен конденсатор 5, происходит пробой между электродами

7 и 8, и возникает ток основного технологического импульса по цепи: от конденсатора S через индуктивный элемент 9, диод 10, промежуток между электродами 7 и 8, шину 6 к конденсатору 5, производя легирование поверхности электрода 8. При этом на его поверхности образуется кратер, острые кромки которого ухудшают качество поверхности. Вместе с тем с момента пробоя промежутка между электродами 7 и 8 восстанавливается цепь отрицательной обрат. ной связи транзистора 1 через диод 11, после чего транзистор 1 остается запертым, препятствуя возникновению прямого тока от положительного полюса источника 3 через диод 4, индуктивный элемент 9, диод

10, промежуток между электродами

7 и 8, шину 6, к отрицательному полюсу источника 3.

Электрод 7 продолжает движение к электроду 8 под действием вибратора, и электроды механически контактируют. Затем электрод 7 движется от электрода 8, увеличивая искровой промежуток, При прохождении тока основного импульса через индуктивный элемент

9 в нем накапливается часть энергии, и после прекращения тока основного импульса накопительный конденсатор

5 остается перезаряженным меньшим по величине напряжением обратного знака, которое приложено к первичной обмотке трансформатора 13. Через обмотку при этом течет малый по величине ток по цепи: от конден сатора 5 через переменный резистор

17, конденсатор 18 и включенный параллельно резистор 19, затем через диод 14, первичную обмотку трансфор25

55 матора 13, элемент 9 к конденсатору

5. При этом ток через управляющий и реход тиристора 15 недостаточен для его отпирания, так как переход зашунтирован конденсатором 18 и резистором 19. По мере заряда конденс тора 18 ток через управляющий переход увеличивается, достигая критиче кого тока отпирания тиристора 15.

Последний отпирается и ток в первич ной обмотке трансформатора 13 резко возрастает. Образовавшийся импульс трансформируется во вторичную обмотку, где проходит через диод 16 и искровой промежуток между электро дами 7 и 8, производя выглаживание (оплавление) кромок кратера, образо ванного основным импульсом. Качеств поьерхности электрода 8 при этом улучшается. Время паузы между импул сами устанавливается резистором 17, определяющим скорость заряда конденсатора 18.

За время паузы электрод 7 отведен вибратором от кратера. При этом проводящее состояние искрового промежутка поддерживается током по цепи обратной связи: от положительного полюса источника 3, через резистор 2, диод 11, электрод 7, искр вой промежуток, электрод 8, шину 6 к отрицательному полюсу источника 3

Проводящее состояние обеспечивается во время паузы между основным и дополнительным импульсами за счет механического контакта электродов 7 и 8, ионизированных паров материала детали и легирующего электрода, ка-пельно-жидкого переноса материала электрода на деталь, а также за счет эмиссии электронов из разогретых поверхностей электродов 7 и 8, После прохождения дополнительного импульса электрод 7 под действием вибратора продолжает движение от поверхности электрод. 8, искрово промежуток становится непроводящим.

Ток в цепи обратной связи прерывается, и транзистор 1 снова отпирает ся„ при этом конденсатор 5 заряжается до напряжения, определяемого рези"тором 12.

При последующем уменьшении искро вого промежутка под действием вибра тора до величины пробивного расстоя ния между электродами 7 и 8 врзника ет пробой промежутка и описанные пр цессы повторяются. Таким образом, 1187245 между электродами 7 и 8 формируется последовательность парных импульсов.

Частота следования пар импульсов определяется частотой механических колебаний электрода 7, так как возникновение основного импульса является следствием сближения электродов

7 и 8, прохождение дополнительного импульса — следствием прохождения основного, т.е. импульсы синхронизированы с моментом пробоя искрового промежутка °

Генератор может быть выполнен как с транзистором п-р-п-проводимости, так и с транзистором р-и-р-проводимости, при этом схемы работают аналогично, обеспечивают одинаковый положительный эффект и обе могут применяться для электроискровой обработки и легирования.

После прохождения пары импульсов накопительный конденсатор 5 разряжен, так как энергия перезаряда реализуется в искровом промежутке в течение дополнительного импульса. При этом КПД генератора повышается, так как заряд конденсатора 5 происходит от нуля до напряжения, определяемого резистором 12, а токи перезаряда, обусловленные собственной индуктивностью конденсатора 5, через источник 3 не проходят.

Величина энергии основного импульса определяется напряжением заряда конденсатора 5, которое устанавливается с помощью переменного резистора 12 перед началом обработки. Величина . нергии дополнительного импульса устанавливается изменением индуктивности элемента 9, Время паузы между основным и дополнительным импульсами устанавливается переменным резистором 17.

Величины энергий основного и дополнительного импульсов пропорциональны между собой в каждой паре импульсов. Коэффициент пропорциональности определяется индуктивным элементом 9 и не зависит от абсолютных значений токов и напряжений в генераторе, так как эти факторы не влияют на величину индуктивности элемента 9 и емкость конденсатора

5, В условиях зависимости амплитуды тока основного импульса от электрического сопротивления промежутка между электродами 7 и 8, которое нестабильно, пропорциональность энергии обеспечивает выглаживание более высоких кромок кратера, от основного импульса с большей амплитудой тока, дополнительным импульсом также с большей амплитудой тока, так как увеличенный ток через элемент 9 основного импульса перезаряжает конденсатор 5 до большего потенциала. Эффективное выглаживание кромок кратеров импульсами с энергией, пропорциональной высоте кромок, позволяет повысить качество обработанной поверхности и упростить эксплуатацию генератора, так как не требуется оперативно регулировать амплитуду дополнительного импульса..

Время паузы между основным и дополнительным импульсами устанавливают перед началом обработки резистором 17 таким, чтобы при данных материалах электродов 7 и 8, данной частоте вибрации электрода

7 и энергии импульсов, определяемой напряжением заряда конденсатора

5, процесс кристаллизации легированного слоя был близок к завершению и дополнительный импульс расплавлял закристаллизовавшнеся кромки кратеров. В результате качество обработанной поверхности повышается.

13 !

1 е ) а

18

Составитель В.Ткачев

Редактор О.Ирковецкая ТехредП,Хартяшова Корректор В.БутягаЗаказ 6560/58 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного коинтета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4