Устройство управления электроискровым легированием

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВЫМ ЛЕГИРОВАНИЕМ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Чигринова Наталья Михайловна Чигринов Виталий Евгеньевич Чигринов Вадим Витальевич Дроздов Александр Валентинович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Устройство управления электроискровым легированием, содержащее силовую установку, включающую блок для управления процессом искрения и блок для включения вибратора, исполнительный модуль для создания искры, вибрации и скорости вращения электрода, отличающееся тем, что дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), согласующий блок между ЦАП и блоками для управления процессом искрения и включения вибратора и блок для обработки информации с возможностью передачи электрического сигнала с силовой установки на исполнительный модуль, затем в АЦП, затем в блок обработки информации, затем в ЦАП, согласующий блок и на силовую установку.(56) Сафронов И.И. Электроэрозионные процессы на электродах и микроструктурнофазовый состав легированного слоя Текст / И.И.Сафронов, И.В.Цуркан, В.В.Фатеев,А.В.Семенчук под редакцией академика АН Беларуси, профессора, доктора технических наук Н.Н. Дорожкина. - ., 1999. С. 293-296. 52402009.04.30 Полезная модель относится к области электрофизических методов обработки, в частности к микроплазмоискровым методам в условиях низковольтного управляемога, электрического разряда в воздушной передающей среде, и может быть использована для управления энергосиловыми параметрами указанной обработки с целью улучшения качества формируемых покрытий и снижения энергозатрат на 1 мкм покрытия. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство управления электроискровым легированием 1, в котором возможна цифровая обработка сигнала, которая происходит с применением специализированных высокоточных управляющих приборов. Недостатком устройства управления электрическими параметрами процесса обработки является отсутствие эффективного алгоритма управления, высокая стоимость управляющих приборов и то, что эти устройства управления экономически целесообразно применять только в комплекте с дорогостоящим специализированным оборудованием. Задачей полезной модели является обеспечение оперативного, надежного и технологичного управления электрическими параметрами процесса электроискрового (микроплазмоискрового) легирования с целью минимизации энергозатрат с выработкой сигнала и одновременной его цифровой обработкой с выводом результатов на дисплей в режиме реального времени. Устройство управления электроискровым легированием содержит силовую установку,включающую блок для управления процессом искрения и блок для включения вибратора,исполнительный модуль для создания искры, вибрации и скорости вращения электрода. Устройство дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), согласующий блок между ЦАП и блоками для управления процессом искрения и включения вибратора и блок для обработки информации с возможностью передачи электрического сигнала с силовой установки на исполнительный модуль, затем в АЦП, затем в блок обработки информации, затем в ЦАП, согласующий блок и на силовую установку. Сущность полезной модели поясняется фигурой. На фигуре представлена структурная схема устройства для управления электроискровым(микроплазмоискровым) легированием с целью минимизации энергозатрат, содержащая силовую установку, в состав которой входят блок конденсаторов или мощный дроссель 1.1 для управления процессом искрения, блок 1.2 для включения вибратора (например, магнитострикционный трансформатор) исполнительный модуль, содержащий устройство 2.1 создания искры, устройство 2.2,задающее вибрацию или скорость вращения электрода при использовании многоэлектродной схемы установки МПИЛ 3 - аналого-цифровой преобразователь сигнала АЦП для снятия характеристик рабочего сигнала - эффективных токов и напряжений, а также импульсных характеристик частоты и длительности импульсов тока и напряжения, и передает информацию на блок обработки согласующий блок между ЦАП и конечными устройствами силовой установки и исполнительного модуля 4.1 - управление характеристиками искры, 4.2. - управление характеристиками вибратора (частота и амплитуда, скорость вращения электродной головки) 5 - цифрово-аналоговый преобразователь сигнала 6 - блок обработки информации (компьютер либо микропроцессор) 7 - обрабатываемая деталь. Устройство работает следующим образом. Аналоговые сигналы тока и напряжения, подаваемые с силовой установки, снимаются с исполнительного модуля (головки) и передаются в АЦП 3, где преобразуются в цифровую форму, и далее поступают в блок обработки информации 6, в котором они анализируются по заложенной программе и в соответствии с нижеприведенным алгоритмом 2 52402009.04.30 формируют необходимый управляющий цифровой сигнал, несущий в себе информацию для формирования аналогового сигнала в ЦАП 5. Отсюда сигнал передается в согласующий блок 4 и далее на силовую установку 1, где он управляет отдачей накопленной энергии на исполнительный модуль, в котором формируется искра необходимой интенсивности и длительности при нанесении покрытия на обрабатываемую деталь 7. Алгоритм формирования управляющего цифрового сигнала следующий с помощью датчика на эффекте Холла -ДТПХ, определяющего средний уровень напряжений процесса легирования, осуществляется одновременная регистрация в режиме реального времени постоянных напряжения и тока с возможностью усреднения полученных данных, импульсных напряжений и токов, частоты, амплитуды и длительности импульса и их средних значений, среднеинтегральных значений тока и напряжения с записью в файл. Опрос каналов производится последовательно с частотой, определяемой возможностями АЦП и компьютера. При этом разработанные программы позволяют вводить задержку и использовать усреднение по количеству замеров, а также корректировать нуль датчика Холла. Для учета нелинейности характеристик датчика и усилителя были проведены сравнительные замеры, в соответствии с которыми получены аппроксимирующие формулы при работе с датчиками Холла, позволяющие определить уровень тока в цепи. А- 0)1.35)1000 - для ДТПХ-5 (максимальный ток 5 А),где А - ток, мА- напряжение, выдаваемое датчиком, В 0 - напряжение, выдаваемое датчиком при нулевом токе, В. 1.35 и 7.8811247 - поправочные коэффициенты, связывающие напряжение и ток. Считываемые в режиме реального времени сигналы обрабатываются, на основе чего формируются управляющие импульсы. Управляющая функция осуществляется за счет подключения дополнительных конденсаторов (блоки 1.1 и 2.1) и увеличения амплитуды(либо скорости вращения) вибрации электрода, а также при необходимости и частоты колебаний. Снижение энергозатрат обеспечивается в результате получения длины импульса тока в пределах 0,8 от периода сигнала. Сигналы и управляющие импульсы записываются в память и могут применяться в процессе всего цикла обработки, что придает данной установке весьма большую гибкость. Преимущества предложенная модель позволяет в режиме реального времени считать сигналы, их обработать и сформировать управляющие импульсы. Сигналы и управляющие импульсы записываются в память и при хороших результатах могут легко быть используемы, что придает данной установке весьма большую гибкость силовые и согласующие блоки могут реализовываться с весьма большими разбросами по характеристикам, что в конечном итоге корректируется программным путем данная установка позволяет нарабатывать необходимые данные, используя которые можно создавать промышленные установки под конкретные технологии с гораздо меньшими материальными затратами, нежели изготовление более мощного специализированного оборудования. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3