专利名称：智能型金属工件电磁强化仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种金属工件的电磁强化仪。
在已有技术中，由于金属工件的电磁强化比其它强化处理方便、省时，所以许多国家都对金属工件、特别是刀具类的电磁强化处理进行了大量的研究。研究结果表明，对于刀具来说，在一定的刀削规范内，磁化后其耐用度可提高1.5-5倍，还指出，在相同的磁场强度下，脉冲磁化的效果比直流强化好得多。在国内也有不少单位在进行这方面的研究，但由于强化参数(脉冲的频率、占空比等)的确定所涉及的因素较多，同时经验和实验性都较强，因此，给实用化带来一定困难，到目前为止，还没有出现实用程度较高的电磁强化仪。现有的电磁强化仪基本上停留在实验机阶段，其功能也不够完全。
本实用新型的目的是针对已有技术的现状提供一种智能型的金属工件电磁强化仪，用以提高电磁强化仪特别是对刀具类工件强化的实用程度。
本实用新型的解决方案如下参见
图1，该强化仪具有一个由强化直流电源(1)、直流斩波器(2)和磁化线圈(3)构成的脉冲电磁强化回路，并在该强化回路中设有由继电器开关和充电电容接成的退磁电路(4)。该强化仪还具有一个由微机系统构成的控制器(5)主要用于完成被强化工件材料类型的设置、被强化刀具加工对象材料类型的设置和被强化刀具加工参数的设置，并根据不同的设置选择输出相应频率和占空比的强化脉冲信号送给斩波器，它还用于完成整机工作状态的指示。该强化仪还具有一个强化工作台，所述的磁化线圈安装在该工作台上，在该强化工作台上还设有一个可伸入磁化线圈磁场中的托盘及该托盘的升降机构。
本实用新型由于采用了微机系统，它可方便将电磁强化参数进行归类处理，比如对熟悉的工件，可把已经实验成功的数据进行存储，然后根据不同设置反复调用这些数据，使每次的强化处理均可达到最佳的强化效果，对刀具而言，磁化后的耐用度可提高2-7倍；对不熟悉的工件可通过直接设置强化参数的方式来进行试验性强化。为了使本仪更为实用化，本仪还根据刀具电磁强化的特点增加了退磁功能，同时，在微机屏幕式人机对话的基础上又设置了声、光工作状态提示，使操作更为准确和直观。
通过上述解决方案可以看出，本实用新型具有确定强化参数准确、强化效果好和操作简便、实用性强的优点。
下面根据实施例详细说明其结构和工作原理。
图1，本实用新型的电路原理方框图。
图2，
图1中强化回路、退磁回路及驱动电路的具体电路图。
图3，
图1中控制器(5)的具体电路图。
图4，控制信号输出电路、声响器、指示灯的具体电路原理图。
图5，强化工作台的机械结构示意图。
图6，本实用新型的整体外形结构示意图。
参见图2，由常开按键(6)、常闭按键(7)、继电器J3接成三相电源的控制开关。由三相变压器(8)、整流器集成块(9)、滤波电容(10)接成强化用电源电路，它将三相交流电变换成60伏左右的直流电，为强化回路提供直流电源。由大功率绝缘栅双极型场效应管(11)及其外围元件接成所述的斩波器，该场效应管相当于一个受控开关，它的开关端即它的源极和漏极与磁化线圈(3)和强化直流电源串接成强化回路，它的控制端即它的栅极接驱动器(12)，该场效应管由强化脉冲信号控制，在强化过程中执行开关动作。由继电器J1的常闭触点1J1和继电器J2的常开触点2J2和常闭触点1J2及充电电容(13)接成一个退磁回路。由固态继电器J4、J5和继电器J1、J2的电磁线圈与三相电源中一个单相电源接成继电器J1、J2的控制回路，并由退磁控制信号S1、S2控制上述继电器的动作。所述的驱动电路由驱动器(12)和非门(14)、(15)构成，驱动器(12)作为强化脉冲信号的驱动器，非门(13)、(14)作为退磁信号S1、S2的驱动门。强化工作时，先通过按键(6)接通三相交流电，再由微机输出强化脉冲信号S3，该信号通过驱动器(12)的驱动后从其3脚输出，加在场效应管(11)的栅极，则场效应管在该脉冲信号控制下，有规律的开启和关断，由此在强化回路中形成方向一定脉冲电流。当该脉冲电流通过磁化线圈(3)时，随之产生交变的电磁场，将该电磁场作用于金属工件，可达到强化目的。强化处理完毕需要退磁处理时，需先通过按键(7)关断三相电源，并由微机给出高电平退磁控制信号S1、S2，使J4、J5动作，接通继电器J1、J2的控制回路，则继电器J1、J2动作，即触点1J2断开充电电容(13)的充电回路；触点2J1切断磁化线圈与直流斩波器之间的通路；触点2J2闭合，使充电电容和磁化线圈构成一个闭合的退磁回路。由于电容(13)在强化过程中，被反复充电，故当接通退磁回路时，相当于为电容(13)提供了一个放电回路，并且放电电流通过磁化线圈的方向与强化电流通过的方向相反，由此，使磁化线圈产生一个与强化电磁场方向相反的电磁场。被强化的金属工件在这一反向电磁场的作用下，可达到退磁目的。图中由单向变压器(16)，桥式整流器(17)、(18)、滤波电容、稳压器(19)、(20)接成的两个电源电路分别提供10伏和5伏的直流电压，其中10伏电压是驱动器(12)的工作电源，5伏电压是微机系统的工作电源。
参见图3，所述微机系统的基本配置包括单片机U1，地址锁存器U6和程序存储器U5。在程序存储器中存储着系统运行的程序和已经试验成功的强化数据(即强化脉冲的频率及占空比数据)。该微机系统用键盘控制器U3作为键盘的接口芯片，用输入输出扩展芯片U2作控制信号和打印数据及工作状态声光指示输出的接口芯片，该器件U2是集I/O、RAM和定时器于一体的扩展芯片，其中RAM和存储器U5配合使用，主要用于存储键盘输入的数据；其定时器将根据单片机U1所送的数据产生相应频率及占空比的强化脉冲。本微机系统另外一个扩展芯片可编程逻辑控制器U13用作地址和控制信号的译码及单片机读键盘输入数据时的中断请求。为了终端显示，该系统还设置了视频控制器U7和图形缓冲内存器U4，器件U7作为显示接口芯片，并且单片机将它设定为图形工作方式，将所要显示的图形数据存在器件U4中，器件U7将产生复合电视信号通过视频放大器后送给显示器。由于器件U7和单片机的工作时钟是分立的，并且二者共用数据、地址、控制三总线，因此，为解决二者对三总线的纷争，本系统用可编程逻辑控制器U15作数据缓冲，用双向总线驱动器U9作双向数据开关，用另外两个双向总线驱动器U8、U10作器件U7的地址驱动器，并用器件U13作地址译码器。
本仪设为自动、设定和自选三种工作方式。自动工作方式，需通过键盘输入被强化材料的类型，如材料类型可分为碳素工具钢、高速钢、合金钢、硬质合金等。把这些材料分为几类，每一类对应一个强化脉冲的频率及占空比参数，微机只需判断所输入的材料归在哪一类，则可寻找到所对应的强化脉冲参数。设定工作方式是专为刀具强化而设置的，该种工作方式，需通过键盘输入刀具材料类型，刀具加工对象的材料类型或所用机床的转数和进刀量。在这些输入参数中，由刀具材料类型和进刀量决定脉冲频率；由刀具材料类型和机床转数决定占空比，并且它们相互之间有着曲线对应关系，根据该对应关系，微机可调出相应的强化脉冲参数。自选工作方式是为强化试验而设置的，它需通过键盘直接输入强化脉冲的频率和占空比。开机后，先通过菜单形式选择工作方式，再按所确定的工作方式输入相应的参数，然后单片机将所输入的参数确认后，则在存储器中调出对应的脉冲数据送给器件U2，使器件U2中的定时器按照所给数据产生对应的强化脉冲信号S3，并通过控制信号输出电路U14输出。对自选工作方式，单片机则将输入的强化脉冲频率及占空比数据直接送给器件U2中的定时器，使其直接产生对应的强化脉冲信号。强化脉冲的周期根据试验结果选用一个定值，该定值可为3-7个周期。强化结束后，需要退磁处理时，单片机仍通过器件U2产生高电平退磁信号S1、S2，并通过控制信号输出电路U14输出。前述通过键盘输入的强化参数将被显示在显示器上，当强化处理完毕时，单片机将自动指挥打印机将所输入的强化参数打印出来。
参见图4，所述的指示灯(21)为微机系统提供四种类别的指示，它们分别是强化处理指示，退磁处理指示，强化完毕指示及打印指示。这四种指示灯的控制信号均通过达林顿管器件U12的驱动后分别与各指示灯相接。其中打印指示控制信号直接由单片机的P1.2口给出，其余三种指示控制信号由器件U2的PC口送出。所述的声响器由蜂鸣器(22)和杨声器(23)构成，它主要用于键盘输入的强化参数被单片机确认时和强化处理完毕时的声响提示。当需要发出声响提示时，单片机便启动器件U2中的定时器，该定时器产生单一频率的方波输出，使声响器发出声音。所述的控制信号输出电路是一个三态缓冲器U14，器件U2的PC口输出的控制信号S1、S2、S3，通过器件U14的缓冲后送给图2中的驱动电路。
参见图5，所述线圈(3)为一中空的圆柱状，序号(25)是线圈的两个引出端，所述托盘的升降机构由安装在传动支架(27)上的升降杆(30)和手摇式齿轮、齿条传动机构构成。所述的升降杆一端通过支承杆(31)连接托盘(26)，另一端安装在齿条(29)上。摇动手柄(32)，则齿轮(28)转动，带动齿条上、下移动，齿条又通过升降杆和支承杆带动托盘在线圈内腔中上、下移动。取、放工件时，将托盘上移至线圈上端置放口处进行操作；强化时，可通过升降机构将置放在托盘中的工件移至最佳强化位置。
参见图6，在壳体(33)中安装
图1中的控制器(5)及驱动电路等，在壳体(34)中安装强化电路，该壳体的上部设置图5中的工作台，序号(35)是工件取放口，手柄设在该壳体的右侧壁上。
权利要求1.智能型金属工件电磁强化仪，其特征是A.具有一个由强化直流电源(1)、直流斩波器(2)和磁化线圈(3)构成的脉冲电磁强化回路，并在该强化回路中设有由继电器开关和充电电容接成的退磁电路(4)，B.具有一个由微机系统构成的控制器(5)主要用于完成被强化工件材料类型的设置、被强化刀具加工对象材料类型的设置和被强化刀具加工参数的设置，并根据不同的设置选择输出相应频率和占空比的强化脉冲信号送给斩波器，它还用于完成整机工作状态的指示，C.具有一个强化工作台，所述的磁化线圈安装在该工作台上，在该强化工作台上还设有一个可伸入磁化线圈磁场中的托盘及该托盘的升降机构。
专利摘要本实用新型是一种智能型金属工件的电磁强化仪。它具有一个由强化直流电源、直流斩波器和磁化线圈构成的脉冲电磁强化回路，并在该强化回路中设有由继电器开关和充电电容接成的退磁回路。它还具有一个由微机系统构成的控制器和强化工作台，所述磁化线圈安装在强化工作台上，并且还设有可伸入磁化线圈磁场中的托盘及该托盘的升降机构。本仪具有确定强化参数准确、直观、强化效果好和操作简便、实用性强的优点。
文档编号C21D10/00GK2218751SQ9422457
公开日1996年1月31日 申请日期1994年7月20日 优先权日1994年7月20日
发明者孙海英, 郭显丰, 孙海平 申请人:孙海英, 郭显丰, 孙海平