專利名稱：智能型金屬工件電磁強(qiáng)化儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種金屬工件的電磁強(qiáng)化儀。
在已有技術(shù)中，由于金屬工件的電磁強(qiáng)化比其它強(qiáng)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(qiáng)化處理進(jìn)行了大量的研究。研究結(jié)果表明，對于刀具來說，在一定的刀削規(guī)范內(nèi)，磁化后其耐用度可提高1.5-5倍，還指出，在相同的磁場強(qiáng)度下，脈沖磁化的效果比直流強(qiáng)化好得多。在國內(nèi)也有不少單位在進(jìn)行這方面的研究，但由于強(qiáng)化參數(shù)(脈沖的頻率、占空比等)的確定所涉及的因素較多，同時經(jīng)驗和實驗性都較強(qiáng)，因此，給實用化帶來一定困難，到目前為止，還沒有出現(xiàn)實用程度較高的電磁強(qiáng)化儀?，F(xiàn)有的電磁強(qiáng)化儀基本上停留在實驗機(jī)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(shù)的現(xiàn)狀提供一種智能型的金屬工件電磁強(qiáng)化儀，用以提高電磁強(qiáng)化儀特別是對刀具類工件強(qiáng)化的實用程度。
本實用新型的解決方案如下參見


圖1，該強(qiáng)化儀具有一個由強(qiáng)化直流電源(1)、直流斬波器(2)和磁化線圈(3)構(gòu)成的脈沖電磁強(qiáng)化回路，并在該強(qiáng)化回路中設(shè)有由繼電器開關(guān)和充電電容接成的退磁電路(4)。該強(qiáng)化儀還具有一個由微機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的控制器(5)主要用于完成被強(qiáng)化工件材料類型的設(shè)置、被強(qiáng)化刀具加工對象材料類型的設(shè)置和被強(qiáng)化刀具加工參數(shù)的設(shè)置，并根據(jù)不同的設(shè)置選擇輸出相應(yīng)頻率和占空比的強(qiáng)化脈沖信號送給斬波器，它還用于完成整機(jī)工作狀態(tài)的指示。該強(qiáng)化儀還具有一個強(qiáng)化工作臺，所述的磁化線圈安裝在該工作臺上，在該強(qiáng)化工作臺上還設(shè)有一個可伸入磁化線圈磁場中的托盤及該托盤的升降機(jī)構(gòu)。
本實用新型由于采用了微機(jī)系統(tǒng)，它可方便將電磁強(qiáng)化參數(shù)進(jìn)行歸類處理，比如對熟悉的工件，可把已經(jīng)實驗成功的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，然后根據(jù)不同設(shè)置反復(fù)調(diào)用這些數(shù)據(jù)，使每次的強(qiáng)化處理均可達(dá)到最佳的強(qiáng)化效果，對刀具而言，磁化后的耐用度可提高2-7倍；對不熟悉的工件可通過直接設(shè)置強(qiáng)化參數(shù)的方式來進(jìn)行試驗性強(qiáng)化。為了使本儀更為實用化，本儀還根據(jù)刀具電磁強(qiáng)化的特點增加了退磁功能，同時，在微機(jī)屏幕式人機(jī)對話的基礎(chǔ)上又設(shè)置了聲、光工作狀態(tài)提示，使操作更為準(zhǔn)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(qiáng)化參數(shù)準(zhǔn)確、強(qiáng)化效果好和操作簡便、實用性強(qiáng)的優(yōu)點。
下面根據(jù)實施例詳細(xì)說明其結(jié)構(gòu)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(qiáng)化回路、退磁回路及驅(qū)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(qiáng)化工作臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6，本實用新型的整體外形結(jié)構(gòu)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(guān)。由三相變壓器(8)、整流器集成塊(9)、濾波電容(10)接成強(qiáng)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(qiáng)化回路提供直流電源。由大功率絕緣柵雙極型場效應(yīng)管(11)及其外圍元件接成所述的斬波器，該場效應(yīng)管相當(dāng)于一個受控開關(guān)，它的開關(guān)端即它的源極和漏極與磁化線圈(3)和強(qiáng)化直流電源串接成強(qiáng)化回路，它的控制端即它的柵極接驅(qū)動器(12)，該場效應(yīng)管由強(qiáng)化脈沖信號控制，在強(qiáng)化過程中執(zhí)行開關(guān)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)接成一個退磁回路。由固態(tài)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的控制回路，并由退磁控制信號S1、S2控制上述繼電器的動作。所述的驅(qū)動電路由驅(qū)動器(12)和非門(14)、(15)構(gòu)成，驅(qū)動器(12)作為強(qiáng)化脈沖信號的驅(qū)動器，非門(13)、(14)作為退磁信號S1、S2的驅(qū)動門。強(qiáng)化工作時，先通過按鍵(6)接通三相交流電，再由微機(jī)輸出強(qiáng)化脈沖信號S3，該信號通過驅(qū)動器(12)的驅(qū)動后從其3腳輸出，加在場效應(yīng)管(11)的柵極，則場效應(yīng)管在該脈沖信號控制下，有規(guī)律的開啟和關(guān)斷，由此在強(qiáng)化回路中形成方向一定脈沖電流。當(dāng)該脈沖電流通過磁化線圈(3)時，隨之產(chǎn)生交變的電磁場，將該電磁場作用于金屬工件，可達(dá)到強(qiáng)化目的。強(qiáng)化處理完畢需要退磁處理時，需先通過按鍵(7)關(guān)斷三相電源，并由微機(jī)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的控制回路，則繼電器J1、J2動作，即觸點1J2斷開充電電容(13)的充電回路；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(gòu)成一個閉合的退磁回路。由于電容(13)在強(qiáng)化過程中，被反復(fù)充電，故當(dāng)接通退磁回路時，相當(dāng)于為電容(13)提供了一個放電回路，并且放電電流通過磁化線圈的方向與強(qiáng)化電流通過的方向相反，由此，使磁化線圈產(chǎn)生一個與強(qiáng)化電磁場方向相反的電磁場。被強(qiáng)化的金屬工件在這一反向電磁場的作用下，可達(dá)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(wěn)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(qū)動器(12)的工作電源，5伏電壓是微機(jī)系統(tǒng)的工作電源。
參見圖3，所述微機(jī)系統(tǒng)的基本配置包括單片機(jī)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(tǒng)運(yùn)行的程序和已經(jīng)試驗成功的強(qiáng)化數(shù)據(jù)(即強(qiáng)化脈沖的頻率及占空比數(shù)據(jù))。該微機(jī)系統(tǒng)用鍵盤控制器U3作為鍵盤的接口芯片，用輸入輸出擴(kuò)展芯片U2作控制信號和打印數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)聲光指示輸出的接口芯片，該器件U2是集I/O、RAM和定時器于一體的擴(kuò)展芯片，其中RAM和存儲器U5配合使用，主要用于存儲鍵盤輸入的數(shù)據(jù)；其定時器將根據(jù)單片機(jī)U1所送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生相應(yīng)頻率及占空比的強(qiáng)化脈沖。本微機(jī)系統(tǒng)另外一個擴(kuò)展芯片可編程邏輯控制器U13用作地址和控制信號的譯碼及單片機(jī)讀鍵盤輸入數(shù)據(jù)時的中斷請求。為了終端顯示，該系統(tǒng)還設(shè)置了視頻控制器U7和圖形緩沖內(nèi)存器U4，器件U7作為顯示接口芯片，并且單片機(jī)將它設(shè)定為圖形工作方式，將所要顯示的圖形數(shù)據(jù)存在器件U4中，器件U7將產(chǎn)生復(fù)合電視信號通過視頻放大器后送給顯示器。由于器件U7和單片機(jī)的工作時鐘是分立的，并且二者共用數(shù)據(jù)、地址、控制三總線，因此，為解決二者對三總線的紛爭，本系統(tǒng)用可編程邏輯控制器U15作數(shù)據(jù)緩沖，用雙向總線驅(qū)動器U9作雙向數(shù)據(jù)開關(guān)，用另外兩個雙向總線驅(qū)動器U8、U10作器件U7的地址驅(qū)動器，并用器件U13作地址譯碼器。
本儀設(shè)為自動、設(shè)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(qiáng)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(zhì)合金等。把這些材料分為幾類，每一類對應(yīng)一個強(qiáng)化脈沖的頻率及占空比參數(shù)，微機(jī)只需判斷所輸入的材料歸在哪一類，則可尋找到所對應(yīng)的強(qiáng)化脈沖參數(shù)。設(shè)定工作方式是專為刀具強(qiáng)化而設(shè)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機(jī)床的轉(zhuǎn)數(shù)和進(jìn)刀量。在這些輸入?yún)?shù)中，由刀具材料類型和進(jìn)刀量決定脈沖頻率；由刀具材料類型和機(jī)床轉(zhuǎn)數(shù)決定占空比，并且它們相互之間有著曲線對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)該對應(yīng)關(guān)系，微機(jī)可調(diào)出相應(yīng)的強(qiáng)化脈沖參數(shù)。自選工作方式是為強(qiáng)化試驗而設(shè)置的，它需通過鍵盤直接輸入強(qiáng)化脈沖的頻率和占空比。開機(jī)后，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(yīng)的參數(shù)，然后單片機(jī)將所輸入的參數(shù)確認(rèn)后，則在存儲器中調(diào)出對應(yīng)的脈沖數(shù)據(jù)送給器件U2，使器件U2中的定時器按照所給數(shù)據(jù)產(chǎn)生對應(yīng)的強(qiáng)化脈沖信號S3，并通過控制信號輸出電路U14輸出。對自選工作方式，單片機(jī)則將輸入的強(qiáng)化脈沖頻率及占空比數(shù)據(jù)直接送給器件U2中的定時器，使其直接產(chǎn)生對應(yīng)的強(qiáng)化脈沖信號。強(qiáng)化脈沖的周期根據(jù)試驗結(jié)果選用一個定值，該定值可為3-7個周期。強(qiáng)化結(jié)束后，需要退磁處理時，單片機(jī)仍通過器件U2產(chǎn)生高電平退磁信號S1、S2，并通過控制信號輸出電路U14輸出。前述通過鍵盤輸入的強(qiáng)化參數(shù)將被顯示在顯示器上，當(dāng)強(qiáng)化處理完畢時，單片機(jī)將自動指揮打印機(jī)將所輸入的強(qiáng)化參數(shù)打印出來。
參見圖4，所述的指示燈(21)為微機(jī)系統(tǒng)提供四種類別的指示，它們分別是強(qiáng)化處理指示，退磁處理指示，強(qiáng)化完畢指示及打印指示。這四種指示燈的控制信號均通過達(dá)林頓管器件U12的驅(qū)動后分別與各指示燈相接。其中打印指示控制信號直接由單片機(jī)的P1.2口給出，其余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(gòu)成，它主要用于鍵盤輸入的強(qiáng)化參數(shù)被單片機(jī)確認(rèn)時和強(qiáng)化處理完畢時的聲響提示。當(dāng)需要發(fā)出聲響提示時，單片機(jī)便啟動器件U2中的定時器，該定時器產(chǎn)生單一頻率的方波輸出，使聲響器發(fā)出聲音。所述的控制信號輸出電路是一個三態(tài)緩沖器U14，器件U2的PC口輸出的控制信號S1、S2、S3，通過器件U14的緩沖后送給圖2中的驅(qū)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，所述托盤的升降機(jī)構(gòu)由安裝在傳動支架(27)上的升降桿(30)和手搖式齒輪、齒條傳動機(jī)構(gòu)構(gòu)成。所述的升降桿一端通過支承桿(31)連接托盤(26)，另一端安裝在齒條(29)上。搖動手柄(32)，則齒輪(28)轉(zhuǎn)動，帶動齒條上、下移動，齒條又通過升降桿和支承桿帶動托盤在線圈內(nèi)腔中上、下移動。取、放工件時，將托盤上移至線圈上端置放口處進(jìn)行操作；強(qiáng)化時，可通過升降機(jī)構(gòu)將置放在托盤中的工件移至最佳強(qiáng)化位置。
參見圖6，在殼體(33)中安裝
圖1中的控制器(5)及驅(qū)動電路等，在殼體(34)中安裝強(qiáng)化電路，該殼體的上部設(shè)置圖5中的工作臺，序號(35)是工件取放口，手柄設(shè)在該殼體的右側(cè)壁上。
權(quán)利要求1.智能型金屬工件電磁強(qiáng)化儀，其特征是A.具有一個由強(qiáng)化直流電源(1)、直流斬波器(2)和磁化線圈(3)構(gòu)成的脈沖電磁強(qiáng)化回路，并在該強(qiáng)化回路中設(shè)有由繼電器開關(guān)和充電電容接成的退磁電路(4)，B.具有一個由微機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的控制器(5)主要用于完成被強(qiáng)化工件材料類型的設(shè)置、被強(qiáng)化刀具加工對象材料類型的設(shè)置和被強(qiáng)化刀具加工參數(shù)的設(shè)置，并根據(jù)不同的設(shè)置選擇輸出相應(yīng)頻率和占空比的強(qiáng)化脈沖信號送給斬波器，它還用于完成整機(jī)工作狀態(tài)的指示，C.具有一個強(qiáng)化工作臺，所述的磁化線圈安裝在該工作臺上，在該強(qiáng)化工作臺上還設(shè)有一個可伸入磁化線圈磁場中的托盤及該托盤的升降機(jī)構(gòu)。
專利摘要本實用新型是一種智能型金屬工件的電磁強(qiáng)化儀。它具有一個由強(qiáng)化直流電源、直流斬波器和磁化線圈構(gòu)成的脈沖電磁強(qiáng)化回路，并在該強(qiáng)化回路中設(shè)有由繼電器開關(guān)和充電電容接成的退磁回路。它還具有一個由微機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的控制器和強(qiáng)化工作臺，所述磁化線圈安裝在強(qiáng)化工作臺上，并且還設(shè)有可伸入磁化線圈磁場中的托盤及該托盤的升降機(jī)構(gòu)。本儀具有確定強(qiáng)化參數(shù)準(zhǔn)確、直觀、強(qiáng)化效果好和操作簡便、實用性強(qiáng)的優(yōu)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(yōu)先權(quán)日1994年7月20日
發(fā)明者孫海英, 郭顯豐, 孫海平 申請人:孫海英, 郭顯豐, 孫海平