Генератор імпульсів струму для електроіскрового легування

Корисна модель відноситься до електрофізичних методів обробки матеріалів, зокрема, до пристроїв для електроіскрового легування металообробних інструментів і деталей машин, які швидко зношуються. Відомий генератор імпульсів [а.с. СРСР 563257, від 15.07.74р], що містить силове і допоміжне джерело напруги, динистори, накопичувальний конденсатор, резистор, дросель, зміцнюючий електрод і контактну пластину. Основним недоліком такого генератора є можливість подачі керуючого сигналу на розрядний тиристор до відновлення замикаючої здатності зарядного тиристора, що викликає проходження наскрізного струму в ланцюзі зміцнюючий електрод - оброблюваний виріб. Це приводить до виникнення струмів короткого замикання і появи припалин на оброблюваній поверхні. Відомий також генератор імпульсів струму для електроіскрового легування [авт. свид. СРСР 764916, від 11.07.78р.], що містить силове і допоміжне джерело напруги, динистори, накопичувальний конденсатор, зміцнюючий електрод, контактну пластину, керований ключ, транзистори і резистори. Цей пристрій узятий за прототип, як найбільш близький по технічній сутності і позитивному ефекту, що досягається. Недоліком даного генератора імпульсів є наявність розрядного тиристора, що рівнозначно введенню додаткового опору в розрядний ланцюг. Це збільшує тривалість імпульсів, приводить до зменшення питомої потужності розряду, зниженню кількості перенесеного матеріалу зміцнюючого електроду на деталь, що значно знижує продуктивність зміцнення. Відомо, що включення опору порядку 1Ом в розрядний контур схеми приводить до зниження сумарної величини ерозії електродів приблизно в 10 разів [Золотых Б. Н., Физические основы электроискровой обработки металлов. Гостехтеориздат, 1953, М, стр.18]. Недолік відомого генератора складається у тім, що він не забезпечує синхронної роботи вібратора, що несе зміцнюючий електрод і накопичувального конденсатора, що знижує коефіцієнт корисної дії. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення продуктивності зміцнення і коефіцієнта корисної дії. Поставлена задача досягається тим, що в генератор імпульсів, який містить силові і допоміжні джерела живлення, згладжуючий дросель, зміцнюючий електрод, контактну пластину, тиристор, транзистори, резистори і накопичувальний конденсатор введені вібратор, що містить дві котушки: "Вперед" і "Назад" і рухливий якір, розташований між котушками, жорстко зв'язаний з зміцнюючим електродом, часозадавальний конденсатор, розділяючий трансформатор і автономне джерело живлення. Котушки вібратора з'єднані з автономним джерелом харчування через один із транзисторів, база якого через емітерно-колекторний перехід другого транзистора підключена до позитивного полюса допоміжного джерела харчування. Дві котушки - "Вперед" і "Назад" розташовані в корпусі вібратора і служать для переміщення зміцнюючого електрода до оброблюваного виробу (Вперед) або відводу від виробу (Назад). Чосозадаючий конденсатор дозволяє подавати струм у котушку "Вперед" для переміщення зміцнюючого електрода тільки після заряду накопичувального конденсатора до заданої величини. Розділяючий трансформатор відокремлює силовий ланцюг і ланцюг керування тиристора. Цей трансформатор разом з резисторами призначений для регулювання часу відкривання тиристора і, відповідно, регулювання величини заряду накопичувального конденсатора. У даному пристрої з ланцюга розряду накопичувального конденсатора усунутий тиристор, а також усунутий динистор, що здійснював його керування. Крім того, у пропонованому пристрої один із транзисторів служить для узгодження роботи вібратора і накопичувального конденсатора, причому подача струму на котушку "Вперед" вібратора виробляється тільки після заряду накопичувального конденсатора до необхідної величини. Це збільшує продуктивність зміцнення, тому що усуваються неробочі переміщення зміцнюючого електрода до оброблюваного виробу при неповному заряді накопичувального конденсатора. Усунення тиристора з розрядного контуру знижує його опір, отже, потужність одиничного розряду підвищується, що збільшує кількість перенесеного матеріалу зі зміцнюючого електрода на виріб - продуктивність зміцнення при цьому підвищується. Зниження опору розрядного контуру і зменшення, завдяки цьому, тривалості проходження розрядного імпульсу зменшує витрати електроенергії і скорочує загальний час циклу зміцнення, що, у свою чергу, підвищує коефіцієнт. На Фіг.1 представлена принципова схема пристрою. Накопичувальний конденсатор 1 підключений до клеми силового джерела струму 2 через дросель, що згладжує, 3 і зарядний тиристор 4, а також до клеми 5. До накопичувального конденсатора 1 підключений зміцнюючий електрод 6 і контактна пластина 7, на яку встановлюють оброблюваний виріб. Паралельно накопичувальному конденсаторові 1 підключений розрядний резистор 8, зменшуючий розряду накопичувального конденсатора 1 до безпечної для обслуговуючого персоналу величини при відключенні пристрою від мережі. Зміцнюючий електрод 6 закріплений у вібраторі 9, що має котушки 10 ("Вперед") і 11 ("Назад"). Керування роботою котушки 10 здійснюється за допомогою транзистора 12, база якого через колекторно-емітерний перехід транзистора 13 і резистор 14 з'єднана з позитивним полюсом допоміжного джерела живлення 15. Керуючий електрод тиристора 4 підключений до перемінного резистора 16, послідовно з яким включений резистор 17; обидва резистори приєднані до вторинної обмотки розділового трансформатора 18. Анод тиристора 4 з'єднаний резистором 19 з базою транзистора 20, колекторно-емітерний перехід якого через струмообмежуючі резистори 21 і 14 з'єднаний із клемою 15. Паралельно резисторові 21 включений часозадавальний конденсатор 22, напруга з якого через резистор 23 надходить на базу транзистора 13. Котушки 10 і 11 вібратора 9 підключені до автономного джерела харчування 24. Резистор 25 включений паралельно котушці 10 вібратора 9 і призначений для розряду індуктивності котушки 10. Резистори 16 і 17 являють собою дільник напруги для харчування керуючого електрода тиристора 4. Котушка 11 ("Назад") вібратора 9 живиться постійним струмом і призначена для відводу зміцнюючого електрода 6 від виробу 7 і підтримки міжелектродного проміжку для заряду накопичувального конденсатора 1. Котушка 10 ("Вперед") має набагато більше витків, чим котушка 11, що дозволяє при проходженні струму через котушку 10 перемістити, за допомогою шарнірно закріпленого якоря 26, зміцнюючий електрод 6 до виробу 7 для розряду накопичувального конденсатора 1. Пристрій працює в такий спосіб. Від клеми 2 через розподільний трансформатор 18 і резистори 17 і 16 у позитивний напівперіод іде струм на керуючий електрод тиристора 4 і відкриває його. Від цієї ж клеми 2 через дросель, що згладжує, 3 і тиристор 4 йде заряд накопичувального конденсатора 1. Одночасно через резистор 19 йде струм на базу транзистора 20 і відкриває його. Після відкривання транзистора 20 струм йде від клеми 15 через резистори 14 і 21, а також паралельно включений резисторові 21 часозадавальний конденсатор 22 і колекторно-емітерний перехід транзистора 20 - на негативний полюс 5 силового джерела. Напруга, що виникає та резисторі 21 і конденсаторі 22 викликає струм через резистор 23 і перехід эмиттер-база транзистора 13 і відкриває його; після цього струм проходить через колекторно-емітерний перехід транзистора 13 на базу транзистора 12, що приводить до його відкривання. Відкривання транзистора 12 дає можливість струму від автономного джерела 24 проходити через котушку 10 вібратора 9, це, у свою чергу приводить до переміщення зміцнюючого електрода 6 за допомогою шарнірно закріпленого якоря 26 до контактної пластини 7 з оброблюваним виробом і розрядові накопичувального конденсатора 1. Подача негативної напівхвилі від клеми 2 на тиристор 4 приводить до його закривання. Крім того, закриваються відповідно транзистори 20, 13 і 12. Це приводить до знеструмлення котушки 10 вібратора 9 і перебуваюча постійно під напругою від автономного джерела 24 котушка 11 відводить зміцнюючий електрод 6 за допомогою шарнірно закріпленого якоря 26 від контактної пластини 7. З появою на клемі 2 позитивної напівхвилі цикл повторюється. Таким чином, синхронізація роботи накопичувального конденсатора 1 і вібратора 9 дозволяє усунути неробочі переміщення зміцнюючого електрода 6 до оброблюваного виробу при неповному заряді накопичувального конденсатора 1, це підвищує продуктивність зміцнення. У даному пристрої опір розрядного ланцюга визначається тільки опором з'єднуючих проводів. Тому потужність одиничного розряду підвищується, що збільшує кількість перенесеного матеріалу зі зміцнюючого електрода на виріб і, у свою чергу, підвищує продуктивність зміцнення. Зниження опору розрядного контуру і зменшення, завдяки цьому, тривалості проходження розрядного імпульсу зменшує витрати електроенергії і скорочує загальний час циклу зміцнення, що також підвищує коефіцієнт корисної дії пристрою і продуктивність зміцнення. Питома потужність розряду збільшується на 20....30%, кількість перенесеного матеріалу зміцнюючого електрода підвищується на 10....15%, втрати електроенергії знижуються на 15....20%, продуктивність зміцнення зростає на 10....15%.