Установка для электроэрозионного легирования

 

Изобретение относится к металлообработке и касается устройств для электроэрозионного легирования кромок штампов и других изделий. Цель изобретения - повышение точности легирования кромки. Легирующий электрод 1 имеет осевое и вращательное перемещение в электрододержателе 5. Электрододержатель 5 совершает возвратно-вращательные перемещения относительно оси O<SB POS="POST">2</SB>. Сигнал на переключение вращения формируется датчиком 6, ось сканирования которого направлена на вершину конуса самозаточки электрода 1. Копировальная система с датчиком 9 обеспечивает обход вдоль контура кромки по копиру 11. Обеспечено нанесение полосы легирования на кромку с точными размерами относительно грани кромки. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 23 Н 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4175238/08 (22) 05.01.87 (46) 15.07.91. Бюл. N 26 (75) В.С,Тарасов (53) 621.9.048.4.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 11558833223366,, к л, В 23 Н 9/00. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к металлообработке и касается устройств для электроэрозионного легирования кромок штампов и других изделий. Цель изобретения — повышение точности легирования кромки. Легио,, „„. Ж„„1662780 А1 рующий электрод 1 имеет осевое и вращательное перемещение в электрододержателе 2. Электрододержатель 2 совершает возвратно-вращательные перемещения Относительно оси 02, Сигнал на переключение вращения формируется датчиком 6, ось сканирования которого направлена на вершину конуса самозаточки электрода 1, Копировальная система с датчиком 9 обеспечивает обход вдоль контура кромки по копиру 11, Обеспечено нанесение полосы легирования на кромку с точными размерами относительно грани кромки. 2 ил, 1662780

Элементы 16 и 17 образуют механизм двух- 55 координатного перемещения корпуса 13 перпендикулярно оси Oz.

В корпусе 13 размещен привод 19, выходной вал которого связан посредством зубчатого зацепления с планшайбой корпуИзобретение относится к электрофизическим и электрохимическим методам обработки, в частности касается устройств для электроэрозионного легирования, Цель изобретения — повышение точности легирования.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка; на фиг, 2 — схема движения электрода вдоль контура детали, Легирующий электрод 1 установлен в электрододержателе 2 и имеет воэможность следующих перемещений: осевого за счет привода 3 осевых перемещений, вращательного вокруг оси 0 при вращении шпинделя 4, вращательного вместе с корпусом электрододержателя 5 вокруг оси 02, На корпусе 5 установлен инфракрасный фотооптический датчик б, ось Оз сканирования которого пересекается с осью.01. Ось

Оз сканирования перпендикулярна верхней грани обрабатываемой детали 7.

Зона 8 чувствительности датчика б направлена на вершину конуса рабочего конца электрода 1 в точку пересечения оси 01 и плоскости обрабатываемой поверхности детали 7, Датчик 9 ориентирован осью Oz зоны 10 чувствительности на кромку копира 11 и закреплен на валу привода 12 следящего поворота, размещенного на корпусе 13 рабочего органа. Синусно-косинусный преобразователь 14, выполненный в виде системь соосных кольцевых реостатов, закреплен своей неподвижной частью на поводке 15, связанном посредством винтовой пары и направляющей с приводом 16 поперечной подачи. Подвижная часть преобразователя 14 закреплена на валу привода 12. Обе части преобразователя 14 размещены соосно по оси 02 поворота датчика 9. Корпус 13 рабочего органа кинематически срязан с поводком 15 посредством пэры трения — качения, Синусно-косинусный преобразователь 14 с датчиком 9 образуют автоматическую систему обхода контура кромки детали. Корпус привода 16 связан винтовой парой и направляющей с приводом 17 продольной подачи, размещенным на станине 18, связанной с обрабатываемой деталью 7. Корпус 13 рабочего органа связан со станиной 18 посредством шарнирной рамы, обеспечивающей плоскопараллельное перемещение корпуса 13 над обрабатываемой поверхностью детали 7.

50 са 5. г.е. корпус 5 вращается вокруг оси 02 относительно корпуса 13 от привода 19, Приводы 3, 12, 16, 17 и 19 выполнены на основе электродвигателей с блоками электронного управления. Кроме рассмотренной автоматической системы обхода контура по копиру. 11 может быть применена система самокопирования, для чего датчик 9 направляют непосредственно на кромку детали 7 по оси Oz. При этом копир 11 не используют, однако исключают возможность избирательного легирования отдельных элементов гравюры обрабатываемой поверхности.

В примере конкретного выполнения датчик 9 является фотоэлектрическим. С выхода фатодиода 20 датчика 9 сигнал о положении кромки копира 11 (или детали 7 в случае самокопировэния) поступает на вход привода 12 следящего поворота. С неподвижной части преобразователя 14 снимают сигналы управления, подаваемые на входы сравнивающих усилителей 21 и 22, вторые входы которых соединены с задатчиком скорости (не показан) перемещения рабочего органа вдоль отслеживаемого контура.

Выходы усилителей 21 и 22 соединены соответственно с входами приводов 17 и 16.

Датчик б выполнен аналогично датчику

9 фотоэлектрическим, Фотодиод 23 датчика

6 подключен к полосовому фильтру 24 верхних частот. Выход фильтра 24 подключен через амплитудный детектор 25 к интегратору 26, Выход интегратора 26 через пороговый элемент 27 подключен к одновибратору

28, Выход одновибратора 28 соединен с уНравляющим входом триггера 29, два плеча которого являются выходами триггера 29 реверсивного. привода и подключены к входам дифференциального усилителя 30, соединенного по выходу с приводом 19. Датчик

6 с присоединенными к нему элементами 24 — 30 образует устройство ориентации корпуса б. Источником излучения в датчике б является светодиод 31 инфракрасного диапазона длин волн оптического излучения, что уменьшает уровень помех от ультрафиолетового излучения эрозионного промежутка в моменты прохождения импульсов технологического тока. Светодиоды

31 и 32 питаются от импульсного генератора тока, выполненного в виде источника 33.

Частота тока источника 33 согласована со средней частотой полосы пропускания фильтра 24. Частота следования прямоугольных импульсов источника 33 значительно превышает частоты осциллирующих движений электрода 1 и частоту следования технологических импульсов тока через промежуток, скважность импульсов увеличена, что позволяет при данной, допустимой для

1662780

10

25

35

45

55 светодиодов 31 и 32, средней мощности излучения получать мощные импульсы излучения в течение прохождения тока ат источника 33 через светодиоды 31 и 32. Наряду с применением инфракрасного датчика 6 это позволяет исключить действие помех на измерительную цепь.

Зоны 8 и 10 чувствительности в плане обрабатываемой поверхности имеют вид усеченных секторов (фиг, 2). Это позволяет получать прямо пропорциональное изменение величины сигнала на выходе датчиков 6 и 9 при повороте их зон чувствительности вокруг оси 02, что исключает возможность зависимости чувствительности датчиков 6 и

9 от величины угла рассогласования и возможность возникновения автоколебаний при обходе экстремальных точек контура детали 7 при высокой разрешающей способности системы. Поскольку в данном примере ось Оз чувствительности датчика б перпендикулярна плоскости обрабатываемой поверхности угол наклона аси 01 электрода 1 выбран меньшим чем 45 на величину а. Ось Оз зоны чувствительности датчика 6 пересекаЕт ось 01 электрода 1 в точке вершины конуса электрода 1. Если колебательное осциллирующее движение не применяют, электрод 1 постоянно находится точкой вершины своего конуса в точке пересечения осей 01 и Оз независимо от износа электрода 1 под воздействием привода 3 системы поддержания величины эрозионного промежутка, перемещающего электрод 1 вдоль его оси 01.

Датчики 6 и 9 являются датчиками отражательного типа, При применении датчиков другого типа угол наклона их аси чувствительности к поверхности детали отличается от прямого, что позволяет разместить ось 01 под углом, равным или большим 45 .

Расположение фотоэлектрического датчика 6 над электродом 1 обеспечивает экранирование зоны 8 чувствительности от излучения зоны электроэразионнаго легирования тенью тела конуса электрода 1. Поскольку эрозионные разряды происходят только между конусом по образующей, обращенной к поверхности детали 7, экранирование соблюдается при колебательных осциллирующих и вращательных движениях электрода 1, значительно понижая уровень помех, что повышает чувствительность системы слежения, т.е, точность работы автоматической установки.

Электрод 1 и деталь 7 подсоединены к источнику технологического тока (не показан). Электрод 1 в ходе обработки интенсивно охлаждается рабочей средой (не показано), подаваемой со стороны датчика б, что кроме охлаждения обеспечивает вентилиравание пространства зоны 8 для удаления возможных газообразных продуктов электроэрозианнага процесса. повышающих уровень помех на выходе датчика 6, Результатом обработки является легированный слой 34. расположенный вдоль отслеживаемой кромки на поверхности детали 7. В зависимости от уставки срабатывания порогового элемента 27 слой 34 примыкает к кромке или отстоит ат нее на определенном расстоянии, задаваемом до начала обработки. Общую ширину слоя 34 задают до начала обработки установочным перемещением корпуса привода по планшайбе относительно оси 02 с последующей фиксацией в этом положении.

Установка работает следующим образом, Импульсы тока поступают ат источника

33 к светодиодам 31 и 32, которые излучают импульсный световой сигнал cooTBBTGTBBH но в зоны 8 и 10 чувствительности датчиков б и 9. Отраженный кромкой отслеживаемого контура в зоне 10 сигнал поступает в фотодиод 20, где преобразуется в электрический сигнал и поступает в привод 12 следящего поворота, который поворачивает вокруг оси

02 зону 10 чувствительности в направлении и со скоростью, необходимыми для устранения возникающих в ходе движения по отслеживаемому контуру рассогласований положения частей зоны 10 над контуром (поверхнастью) детали 7 и над проемом. В результате вращения приводом 12 датчика

9 поддерживается постоянным заданное в блоке управления привода 12 отношение площадей упомянутых частей зоны 10 (фиг.

2). Подвижная часть преобразователя 14 вращается совместно с датчиком 9, С неподвижной относительна поводка 15 части преобразователя 14 пропорциональный установившемуся положению подвижной части сигнал синусно-косинусного преобразования поступает на вход усилителя 21, аналогичный сигнал поступает на вход усилителя 22. На вторые входы усилителей 21 и

22 поступает сигнал задания скорости перемещения рабочего органа вдоль контура. С выхода усилителя 21 соответствующий неабходимаму перемещению в продольном направлении сигнал поступает в привод 17.

Знак сигнала определяет направление пе- ремещения рабачега органа, величина сигнала — скорость перемещения. С выхода усилителя 22 аналогичный сигнал, соответствующий поперечному перемещению рабочега органа. поступает s привод 16, В результате одновременной работы приводов 16 и 17 па сигналам, пропорциональным

1662780 синусно-косинусному преобразованию, датчик 9 и вместе с ним весь рабочий орган перемещается по линии кромки отслеживаемого контура, Инерция отработки рассогласования по углу поворота датчика 9 минимальна и не менее чем на порядок ниже инерции в устройствах аналогичного назначения, в которых следящий поворот осуществляет весь рабочий орган.

Такое выполнение обеспечивает повышенную устойчивость системы перемещения вдоль отслеживаемого контура при повышенной чувствительности, исключая воэможность появления релаксаций в цепи электромеханической обратной связи изза нежестких кинематических связей в ней.

Отраженный поверхностью детали 7 сигнал поступает в фотодиод 23, где преобразуется в электрический сигнал и поступает на вход фильтра 24. Фильтр 24 задерживает помехи с выхода.фотодиода 23 от побочных излучений, Сигнал проходит через детектор 25 и поступает в виде однополярного напряжения на интегратор 26, усредняющий импульсное напряжение с постоянной времени, согласованной с частотой механических осциллирующих перемещений электрода 1, На выходе интегратора присутствует постоянное напряжение, уровень которого зависит от интенсивности освещенности зоны 8 светодиодом 31, т.е. от того, какая часть зоны 8 находится над поверхностью детали 7, а какая над проемом, который не отражает излучения светодиода 31.

При включении привода 19 триггер 29 находится в одном из двух своих устойчивых состояний, На одном из его выходов присутствует напряжение, которое подается на один из входов дифференциального усилителя 30. Привод 19 перемещает электрододержатель совместно с приводом и датчиком 6 вокруг оси Ог. Когда рабочий конец электрода 1 достигает кромки детали

7 и часть эоны 8 выходит за кромку контура напряжение на выходе интегратора 26 пада-. ет и достигает напряжения уставки порогового элемента 27. Пороговый элемент 27 переключается, напряжение на его выходе скачком возрастает. Скачок напряжения с выхода элемента 27 запускает одновибратор 28, формирующий одиночный импульс на управляющем входе триггера 29 с достаточной для его запуска длительностью, Триггер 29 перебрасывается с малым временем переключения в сесе второе устойчивое состояние, Напряжение на первом выходе триггера 29 отключается, напряжение на втором выходе появляется и подается на второй, инвертирующий вход дифференциального усилителя 30, Напряжение нэ приводе 19 изменяет свой знак, привод 19 рееерсируется и вращает электродержатель и датчик 6 в направлении от

5 кромки обрабатываемой детали 7.

Периодическое реверсирование привода 19 при выходе из зоны 8 датчика 6 за кромку детали 7 приводит к сканирующим перемещениям конуса рабочего конца элек10 трода 1 по поверхности обрабатываемой детали 7. Ось 01 поворачивается на угол вокруг оси 02 (фиг. 2). После подачи осциллирующих колебательных и вращательных движений от приводов, э также технологи15 ческого тока к электроду 1, происходит последовательный обход контура гравюры детали 7 в автоматическом режиме. Вдоль кромки контура образуется легированный слой 34 постоянной ширины в, так как рас20 стояние от вершины конуса заточки электрода 1 до оси Ог в ходе обработки не изменяется. Независимо от кривизны и профиля тела детали 7 в данном месте обработ.ки электрод 1 реверсируется при выходе в

25 проем заранее установленной заданной части зоны 8 датчика 6, что позволяет схемными средствами исключить переход образующей конуса рэбочегр конца электрода через кромку и исключить ее затупле30 ние, а также остановить электрод на определенном расстоянии от кромки. В последнем случае при обработке образуется легированный слой шириной г, отстоящий от кромки на расстоянии д. Поскольку ось 0

35 всегда находится на отслеживаемой кромке детали 7, ширина слоя 34 и расстояние д от кромки постоянны при любой конфигурации контура.

Используя возможность нанесения от40 стоящего от кромки детали 7 легированного слоя 34, можно значительно увеличить стойкость режущих кромок инструмента и штамповой оснастки, Для этого обрабатывают матрицу обсечного штампа, затем изменя45 ют уставку порогоеоro элемента 27 до получения срабатывания схемы реверса до выхода электрода 1 на кромку. т.е, когда только часть зоны 8 выходит в проем за кромку, а торец электрода 1 не доходит до

50 кромки на заданное по условиям технологии покрытия расстояние.

Таким. образом, установка позволяет наносить легированный слой. отстоящий на строго определенном расстоянии от кромки

55 детали. Это расширяет функциональные возможности при упрочняющей обработке матриц штампов, позволяет прлучать покрытие, обеспечивающее равномеоный из нос зоны кромки, снимает проблемы, связанные с появлением на матрице канав1662780

Составитель P. Мельдер

Редактор М. Кобылянская Техред М,Моргентал Корректор И. Муска

Заказ 2225 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ки повышенного износа, приводящей к сколу кромки.

Формула изобретения

Установка для электроэрозионного легирования, содержащая механизм двухкоординатного перемещения, оснащенный автоматической системой обхода контура кромки обрабатываемой детали, электрододержатель с электродом, состоящий из корпуса, установленного на механизме с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной плоскости перемещения, -и шпинделя, установленного в корпусе с возможностью вращения вокруг оси, составляющеи Острыи угол с плоскостью перемеще ния, а также устройство ориентации корпуса электрододержателя относительно кромки детали с фотооптическим преобразовате5 лем положения кромки, установленным на корпусе, отличающаяся тем, что. с целью повышения точности обработки, све тооптический преобразователь выполнен в виде датчика инфракрасного излучения с

10 фильтром высоких частот, при этом датчик установлен так, что ось сканирования датчика пересекает ось вращения шпинделя со стороны электрода.