智能型金屬工件電磁強化儀的製作方法
2023-08-06 18:55:26
專利名稱：智能型金屬工件電磁強化儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種金屬工件的電磁強化儀。
在已有技術中，由於金屬工件的電磁強化比其它強化處理方便、省時，所以許多國家都對金屬工件、特別是刀具類的電磁強化處理進行了大量的研究。研究結果表明，對於刀具來說，在一定的刀削規範內，磁化後其耐用度可提高1.5-5倍，還指出，在相同的磁場強度下，脈衝磁化的效果比直流強化好得多。在國內也有不少單位在進行這方面的研究，但由於強化參數(脈衝的頻率、佔空比等)的確定所涉及的因素較多，同時經驗和實驗性都較強，因此，給實用化帶來一定困難，到目前為止，還沒有出現實用程度較高的電磁強化儀。現有的電磁強化儀基本上停留在實驗機階段，其功能也不夠完全。
本實用新型的目的是針對已有技術的現狀提供一種智能型的金屬工件電磁強化儀，用以提高電磁強化儀特別是對刀具類工件強化的實用程度。
本實用新型的解決方案如下參見
圖1，該強化儀具有一個由強化直流電源(1)、直流斬波器(2)和磁化線圈(3)構成的脈衝電磁強化迴路，並在該強化迴路中設有由繼電器開關和充電電容接成的退磁電路(4)。該強化儀還具有一個由微機系統構成的控制器(5)主要用於完成被強化工件材料類型的設置、被強化刀具加工對象材料類型的設置和被強化刀具加工參數的設置，並根據不同的設置選擇輸出相應頻率和佔空比的強化脈衝信號送給斬波器，它還用於完成整機工作狀態的指示。該強化儀還具有一個強化工作檯，所述的磁化線圈安裝在該工作檯上，在該強化工作檯上還設有一個可伸入磁化線圈磁場中的託盤及該託盤的升降機構。
本實用新型由於採用了微機系統，它可方便將電磁強化參數進行歸類處理，比如對熟悉的工件，可把已經實驗成功的數據進行存儲，然後根據不同設置反覆調用這些數據，使每次的強化處理均可達到最佳的強化效果，對刀具而言，磁化後的耐用度可提高2-7倍；對不熟悉的工件可通過直接設置強化參數的方式來進行試驗性強化。為了使本儀更為實用化，本儀還根據刀具電磁強化的特點增加了退磁功能，同時，在微機屏幕式人機對話的基礎上又設置了聲、光工作狀態提示，使操作更為準確和直觀。
通過上述解決方案可以看出，本實用新型具有確定強化參數準確、強化效果好和操作簡便、實用性強的優點。
下面根據實施例詳細說明其結構和工作原理。
圖1，本實用新型的電路原理方框圖。
圖2，
圖1中強化迴路、退磁迴路及驅動電路的具體電路圖。
圖3，
圖1中控制器(5)的具體電路圖。
圖4，控制信號輸出電路、聲響器、指示燈的具體電路原理圖。
圖5，強化工作檯的機械結構示意圖。
圖6，本實用新型的整體外形結構示意圖。
參見圖2，由常開按鍵(6)、常閉按鍵(7)、繼電器J3接成三相電源的控制開關。由三相變壓器(8)、整流器集成塊(9)、濾波電容(10)接成強化用電源電路，它將三相交流電變換成60伏左右的直流電，為強化迴路提供直流電源。由大功率絕緣柵雙極型場效應管(11)及其外圍元件接成所述的斬波器，該場效應管相當於一個受控開關，它的開關端即它的源極和漏極與磁化線圈(3)和強化直流電源串接成強化迴路，它的控制端即它的柵極接驅動器(12)，該場效應管由強化脈衝信號控制，在強化過程中執行開關動作。由繼電器J1的常閉觸點1J1和繼電器J2的常開觸點2J2和常閉觸點1J2及充電電容(13)接成一個退磁迴路。由固態繼電器J4、J5和繼電器J1、J2的電磁線圈與三相電源中一個單相電源接成繼電器J1、J2的控制迴路，並由退磁控制信號S1、S2控制上述繼電器的動作。所述的驅動電路由驅動器(12)和非門(14)、(15)構成，驅動器(12)作為強化脈衝信號的驅動器，非門(13)、(14)作為退磁信號S1、S2的驅動門。強化工作時，先通過按鍵(6)接通三相交流電，再由微機輸出強化脈衝信號S3，該信號通過驅動器(12)的驅動後從其3腳輸出，加在場效應管(11)的柵極，則場效應管在該脈衝信號控制下，有規律的開啟和關斷，由此在強化迴路中形成方向一定脈衝電流。當該脈衝電流通過磁化線圈(3)時，隨之產生交變的電磁場，將該電磁場作用於金屬工件，可達到強化目的。強化處理完畢需要退磁處理時，需先通過按鍵(7)關斷三相電源，並由微機給出高電平退磁控制信號S1、S2，使J4、J5動作，接通繼電器J1、J2的控制迴路，則繼電器J1、J2動作，即觸點1J2斷開充電電容(13)的充電迴路；觸點2J1切斷磁化線圈與直流斬波器之間的通路；觸點2J2閉合，使充電電容和磁化線圈構成一個閉合的退磁迴路。由於電容(13)在強化過程中，被反覆充電，故當接通退磁迴路時，相當於為電容(13)提供了一個放電迴路，並且放電電流通過磁化線圈的方向與強化電流通過的方向相反，由此，使磁化線圈產生一個與強化電磁場方向相反的電磁場。被強化的金屬工件在這一反向電磁場的作用下，可達到退磁目的。圖中由單向變壓器(16)，橋式整流器(17)、(18)、濾波電容、穩壓器(19)、(20)接成的兩個電源電路分別提供10伏和5伏的直流電壓，其中10伏電壓是驅動器(12)的工作電源，5伏電壓是微機系統的工作電源。
參見圖3，所述微機系統的基本配置包括單片機U1，地址鎖存器U6和程序存儲器U5。在程序存儲器中存儲著系統運行的程序和已經試驗成功的強化數據(即強化脈衝的頻率及佔空比數據)。該微機系統用鍵盤控制器U3作為鍵盤的接口晶片，用輸入輸出擴展晶片U2作控制信號和列印數據及工作狀態聲光指示輸出的接口晶片，該器件U2是集I/O、RAM和定時器於一體的擴展晶片，其中RAM和存儲器U5配合使用，主要用於存儲鍵盤輸入的數據；其定時器將根據單片機U1所送的數據產生相應頻率及佔空比的強化脈衝。本微機系統另外一個擴展晶片可編程邏輯控制器U13用作地址和控制信號的解碼及單片機讀鍵盤輸入數據時的中斷請求。為了終端顯示，該系統還設置了視頻控制器U7和圖形緩衝內存器U4，器件U7作為顯示接口晶片，並且單片機將它設定為圖形工作方式，將所要顯示的圖形數據存在器件U4中，器件U7將產生複合電視信號通過視頻放大器後送給顯示器。由於器件U7和單片機的工作時鐘是分立的，並且二者共用數據、地址、控制三總線，因此，為解決二者對三總線的紛爭，本系統用可編程邏輯控制器U15作數據緩衝，用雙向總線驅動器U9作雙向數據開關，用另外兩個雙向總線驅動器U8、U10作器件U7的地址驅動器，並用器件U13作地址解碼器。
本儀設為自動、設定和自選三種工作方式。自動工作方式，需通過鍵盤輸入被強化材料的類型，如材料類型可分為碳素工具鋼、高速鋼、合金鋼、硬質合金等。把這些材料分為幾類，每一類對應一個強化脈衝的頻率及佔空比參數，微機只需判斷所輸入的材料歸在哪一類，則可尋找到所對應的強化脈衝參數。設定工作方式是專為刀具強化而設置的，該種工作方式，需通過鍵盤輸入刀具材料類型，刀具加工對象的材料類型或所用工具機的轉數和進刀量。在這些輸入參數中，由刀具材料類型和進刀量決定脈衝頻率；由刀具材料類型和工具機轉數決定佔空比，並且它們相互之間有著曲線對應關係，根據該對應關係，微機可調出相應的強化脈衝參數。自選工作方式是為強化試驗而設置的，它需通過鍵盤直接輸入強化脈衝的頻率和佔空比。開機後，先通過菜單形式選擇工作方式，再按所確定的工作方式輸入相應的參數，然後單片機將所輸入的參數確認後，則在存儲器中調出對應的脈衝數據送給器件U2，使器件U2中的定時器按照所給數據產生對應的強化脈衝信號S3，並通過控制信號輸出電路U14輸出。對自選工作方式，單片機則將輸入的強化脈衝頻率及佔空比數據直接送給器件U2中的定時器，使其直接產生對應的強化脈衝信號。強化脈衝的周期根據試驗結果選用一個定值，該定值可為3-7個周期。強化結束後，需要退磁處理時，單片機仍通過器件U2產生高電平退磁信號S1、S2，並通過控制信號輸出電路U14輸出。前述通過鍵盤輸入的強化參數將被顯示在顯示器上，當強化處理完畢時，單片機將自動指揮印表機將所輸入的強化參數列印出來。
參見圖4，所述的指示燈(21)為微機系統提供四種類別的指示，它們分別是強化處理指示，退磁處理指示，強化完畢指示及列印指示。這四種指示燈的控制信號均通過達林頓管器件U12的驅動後分別與各指示燈相接。其中列印指示控制信號直接由單片機的P1.2口給出，其餘三種指示控制信號由器件U2的PC口送出。所述的聲響器由蜂鳴器(22)和楊聲器(23)構成，它主要用於鍵盤輸入的強化參數被單片機確認時和強化處理完畢時的聲響提示。當需要發出聲響提示時，單片機便啟動器件U2中的定時器，該定時器產生單一頻率的方波輸出，使聲響器發出聲音。所述的控制信號輸出電路是一個三態緩衝器U14，器件U2的PC口輸出的控制信號S1、S2、S3，通過器件U14的緩衝後送給圖2中的驅動電路。
參見圖5，所述線圈(3)為一中空的圓柱狀，序號(25)是線圈的兩個引出端，所述託盤的升降機構由安裝在傳動支架(27)上的升降杆(30)和手搖式齒輪、齒條傳動機構構成。所述的升降杆一端通過支承杆(31)連接託盤(26)，另一端安裝在齒條(29)上。搖動手柄(32)，則齒輪(28)轉動，帶動齒條上、下移動，齒條又通過升降杆和支承杆帶動託盤在線圈內腔中上、下移動。取、放工件時，將託盤上移至線圈上端置放口處進行操作；強化時，可通過升降機構將置放在託盤中的工件移至最佳強化位置。
參見圖6，在殼體(33)中安裝
圖1中的控制器(5)及驅動電路等，在殼體(34)中安裝強化電路，該殼體的上部設置圖5中的工作檯，序號(35)是工件取放口，手柄設在該殼體的右側壁上。
權利要求1.智能型金屬工件電磁強化儀，其特徵是A.具有一個由強化直流電源(1)、直流斬波器(2)和磁化線圈(3)構成的脈衝電磁強化迴路，並在該強化迴路中設有由繼電器開關和充電電容接成的退磁電路(4)，B.具有一個由微機系統構成的控制器(5)主要用於完成被強化工件材料類型的設置、被強化刀具加工對象材料類型的設置和被強化刀具加工參數的設置，並根據不同的設置選擇輸出相應頻率和佔空比的強化脈衝信號送給斬波器，它還用於完成整機工作狀態的指示，C.具有一個強化工作檯，所述的磁化線圈安裝在該工作檯上，在該強化工作檯上還設有一個可伸入磁化線圈磁場中的託盤及該託盤的升降機構。
專利摘要本實用新型是一種智能型金屬工件的電磁強化儀。它具有一個由強化直流電源、直流斬波器和磁化線圈構成的脈衝電磁強化迴路，並在該強化迴路中設有由繼電器開關和充電電容接成的退磁迴路。它還具有一個由微機系統構成的控制器和強化工作檯，所述磁化線圈安裝在強化工作檯上，並且還設有可伸入磁化線圈磁場中的託盤及該託盤的升降機構。本儀具有確定強化參數準確、直觀、強化效果好和操作簡便、實用性強的優點。
文檔編號C21D10/00GK2218751SQ9422457
公開日1996年1月31日 申請日期1994年7月20日 優先權日1994年7月20日
發明者孫海英, 郭顯豐, 孫海平 申請人:孫海英, 郭顯豐, 孫海平