特種加工第三章課件

1、3.1電火花加工機(jī)床結(jié)構(gòu)一. 機(jī)床型號(hào)、規(guī)格、分類我國(guó)型號(hào)：如 D7132， DK7132按其大小可分為： 小型 中型 大型(D7125以下) (D7125D7163) (D7163以上)；按數(shù)控程度分為：非數(shù)控、單軸數(shù)控、三軸數(shù)控二. 電火花加工機(jī)床結(jié)構(gòu)組成:機(jī)床本體脈沖電源自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作液過(guò)濾和循環(huán)系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)等1. 機(jī)床本體有：主軸頭，床身，立柱，工作臺(tái)，工作液槽及附件等床身和立主：足夠的剛度，一定垂直度要求，導(dǎo)軌良好的耐磨性和消除材料內(nèi)應(yīng)力。工作臺(tái)：縱橫向移動(dòng)帶有坐標(biāo)裝置，有刻度手輪，光學(xué)坐標(biāo)讀數(shù)、磁尺數(shù)顯等。主軸頭（最關(guān)鍵部件，執(zhí)行機(jī)構(gòu)）組成：進(jìn)給系統(tǒng)，導(dǎo)向防扭機(jī)構(gòu)，電極裝夾及

2、調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)要求：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)鏈短，傳動(dòng)間隙小，熱變形小，足夠的精度和剛度。平動(dòng)： 使電極在一個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行平行運(yùn)動(dòng)，電極上每個(gè)點(diǎn)圍繞著原始位置作小圓周運(yùn)動(dòng)，在粗、中、精不同加工規(guī)準(zhǔn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)半徑不斷擴(kuò)大，以補(bǔ)償粗、精加工放電間隙差，達(dá)到型腔側(cè)面修光的目的。 運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)方法：勻速圓周運(yùn)動(dòng)法（機(jī)械式平動(dòng)頭）數(shù)控插補(bǔ)法（數(shù)控平動(dòng)頭）附件：可調(diào)節(jié)工具電極角度的夾頭、平動(dòng)頭、油杯等2. 脈沖電源 把工頻交流電源轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向肪沖電源，以供給電極放電間隙所需要的能量來(lái)蝕除金屬。電火花成形加工脈沖電源要求： 脈沖波形基本是單向的，最大限度地利用極性效應(yīng)，有利于減小電極損耗。 脈沖電壓波形的前后沿應(yīng)該較陡

3、，減少電極間隙的變化及油污程度等對(duì)脈沖放電寬度和能量等參數(shù)的影響，使工藝過(guò)程穩(wěn)定。 脈沖的主要參數(shù)如：ie,ti,t0等應(yīng)能在很寬的范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)，以滿足粗、中、精加工的要求。 脈沖電源的性能應(yīng)穩(wěn)定可靠，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維修方便，體積小還要節(jié)能。 脈沖電源的分類： 按主回路中主要元件種類RC線路弛張式、晶體管式、晶閘管式按輸出脈沖波形矩形波、梳狀波分組脈沖、階梯波、高低壓復(fù)合脈沖按間隙狀態(tài)對(duì)脈沖參數(shù)的影響非獨(dú)立式，獨(dú)立式按工作回路的數(shù)目單回路，多回路1) 弛張式脈沖電源工作原理：利用電容器充電儲(chǔ)存電能，而后瞬時(shí)放出，形成火花放電來(lái)蝕除金屬 由2個(gè)回路組成：充電回路：E，C，R 放電回路：C，

4、1，2特性電容器容量和限流電阻值對(duì)脈沖參數(shù)的影響極大。工作液絕緣性能和電極間隙對(duì)脈沖參數(shù)的影響也很大。電能利用率低。改善電路：RCRLCRLCLRLC-LCRC線路電源的最大優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低；在小功率時(shí)可以獲得很窄的脈寬（小于0.1us）和很小的單個(gè)脈沖能量，可作光整加工和精微加工。2) 晶體管式脈沖電源 脈沖頻率高，脈沖參數(shù)容易調(diào)節(jié)，易實(shí)現(xiàn)多回路加工和自適應(yīng)控制等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于100A以下的脈沖電源。組成框圖：（用功率晶體管作為開(kāi)關(guān)元件）整個(gè)功率級(jí)由幾十只大功率晶體管分為若干路并聯(lián)，精加工時(shí)只用其中一路或二路。 3)可控硅脈沖電源 電參數(shù)調(diào)節(jié)范圍寬，功率大，效率高，過(guò)載能力

5、強(qiáng)，特別是在大、中型電火花成形加工設(shè)備中，應(yīng)用更廣泛。 基本組成框圖：觸發(fā)電路直流電流可控硅主回路放電間隙 為提高有效脈沖利用率，達(dá)到高速、低耗、穩(wěn)定加工以及一些特殊需要，在此基礎(chǔ)上，派生出不少新型電源和線路。(1) 高低壓復(fù)合脈沖電源4) 各種派生脈沖電源 提高了脈沖擊穿率和利用率，并使放電間隙變大，排屑良好，加工穩(wěn)定。（高壓引燃回路）（加工回路） 能自動(dòng)保持脈沖電流寬度相等，用相同的脈沖能量進(jìn)行加工，從而可以保證一定表面粗糙度情況下，進(jìn)一步提高加工速度。(2) 等脈沖電源高頻分組和梳形脈沖電源（Ra小，VW高） 一定程度上具有高頻脈沖加工表面粗糙度小和低頻脈沖加工速度高的雙重優(yōu)點(diǎn)。 低的正

6、電壓，當(dāng)中、精規(guī)準(zhǔn)負(fù)極性精加工時(shí)，使正極工具能吸附碳黑膜，獲得更低的損耗。(4) 多回路脈沖電源 可以不依靠增大單個(gè)脈沖放電能量，即不使表面粗糙度值變大可以提高生產(chǎn)率，在大面積、多工具、多孔加工時(shí)很有必要，一般常采用二至四個(gè)回路。 在加工電源的功率級(jí)并聯(lián)分割出相互隔離絕緣的多個(gè)輸出端，可以同時(shí)供給多個(gè)回路的放電加工。(5) 自選加工規(guī)準(zhǔn)電源和智能化、自適應(yīng)控制電源數(shù)據(jù)庫(kù)+脈沖電源 把不同材料、粗、中、精的電加工參數(shù)規(guī)準(zhǔn)做成曲線表格，作為數(shù)據(jù)庫(kù)寫入“只讀存儲(chǔ)器”集成芯片內(nèi)，作為脈沖電源的一個(gè)組成部分。操作人員“輸入”工具電極、工件材料和表面粗糙度等加工條件，通過(guò)內(nèi)部“查表”，電源就可“輸出”較佳

7、的加工規(guī)準(zhǔn)參數(shù)（脈寬、脈間、峰值電流、電壓、極性等）成為具有自選加工規(guī)準(zhǔn)的脈沖電源。數(shù)據(jù)庫(kù)+控制系統(tǒng)+脈沖電源 根據(jù)某一目的連續(xù)不斷地檢測(cè)放電加工狀態(tài)，并與最佳模型進(jìn)行比較運(yùn)算，然后按其計(jì)算結(jié)果控制有關(guān)參數(shù)，獲得最佳加工效果。3. 自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)1) 作用2）對(duì)自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一般要求：有較寬的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍；有足夠的靈敏度和快速性；有較高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。3）分類（按執(zhí)行元件分）電液壓式（噴嘴-擋板式）：已停生產(chǎn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：價(jià)廉，調(diào)速性能稍差寬調(diào)速力矩電動(dòng)機(jī)：價(jià)高，調(diào)速性能好直流伺服電動(dòng)機(jī)：大多數(shù)電火花成形加要機(jī)床交流伺服電動(dòng)機(jī)：力矩大，壽命長(zhǎng)直線電動(dòng)機(jī)：速度快，慣性小，伺服性能好

8、，但價(jià)高4）自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分放大驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)對(duì)象測(cè)量環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié) 進(jìn)給速度設(shè)定值(1)測(cè)量環(huán)節(jié) 采用測(cè)量與放電間隙成比例關(guān)系的電參數(shù)來(lái)間接反映放電間隙的大小。 電參數(shù)有：間隙電壓常用信號(hào)檢測(cè)方法： 平均間隙電壓測(cè)量法 用穩(wěn)壓管來(lái)測(cè)量脈沖電壓的峰值信號(hào) 對(duì)于弛張式脈沖電源，一般可采用平均值檢測(cè)法；對(duì)于獨(dú)立式脈沖電源，則采用峰值檢測(cè)法。 突出了空載峰值電壓的控制作用，常用于需加工穩(wěn)定，盡量減少短路率、寧可欠進(jìn)給的場(chǎng)合。(2) 比較環(huán)節(jié) 用以根據(jù)“設(shè)定值”預(yù)值進(jìn)給速度（實(shí)際上是伺服參考電壓Sv）或預(yù)置平均放電間隙來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，以適應(yīng)粗、中、精不同的加工規(guī)準(zhǔn)。 （3）執(zhí)行環(huán)節(jié) 要求

9、：機(jī)電時(shí)間常數(shù)盡可能??； 機(jī)械傳動(dòng)間隙和磨擦力應(yīng)盡量小； 具有較寬的調(diào)速范圍。（4）調(diào)節(jié)對(duì)象：放電間隙 （0.10.01mm）4工作液循環(huán)、過(guò)濾系統(tǒng)5. 數(shù)控系統(tǒng)1）數(shù)控電火花機(jī)床的類型2）數(shù)控指令系統(tǒng)G92 G54 X0 Y0；G00 X20. Y30.；G92 G55 X0 Y0；1）定義工作坐標(biāo)系2） G80:含義：接觸感知。格式：G80 軸方向3）G82：含義：移動(dòng)到原點(diǎn)和當(dāng)前位置一半處。格式：G82軸4）M05：含義：忽略接觸感知，只在本段程序起作用如：G80 X； G90 G92 X0 Y0； M05 G00 X10.G80 Y+；G92 Y0；M05 G00 Y2.；G91 G0

10、0 Z10.；G90 G00 X50. Y28.G80 X+;G90 G92 X0;M05 G00 X-10.；G91 G00 Y-38.； G90 G00 X50.；電極的定位3）數(shù)控?fù)u動(dòng)加工 是靠主伺服加工軸以外的運(yùn)動(dòng)軸的有規(guī)律的周期的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)配合主加工軸的伺服運(yùn)動(dòng)和加工規(guī)準(zhǔn)的變換實(shí)現(xiàn)工件中、精加工的方法。 分為兩軸聯(lián)動(dòng)搖動(dòng)加工和三軸聯(lián)動(dòng)搖動(dòng)加工。搖動(dòng)加工的作用是：(1) 可以精確控制加工尺寸精度。(2) 可以加工出復(fù)雜的形狀，如螺紋。(3) 可以提高工件側(cè)面和底面的表面粗糙度。(4) 可以加工出清棱、清角的側(cè)壁和底邊。 (5) 變?nèi)婕庸榫植考庸?，有利于排屑和?工穩(wěn)定。 (6) 對(duì)電

11、極尺寸精度要求不高。 實(shí)例兩軸聯(lián)動(dòng)的搖動(dòng)軌跡有圓形、方形、菱形、放射形等。兩軸聯(lián)動(dòng)的搖動(dòng)方法分為：主伺服軸的自由伺服、分級(jí)伺服、鎖定伺服三種搖動(dòng)。搖動(dòng)加工編程方法:自由搖動(dòng) 主伺服加工軸獨(dú)立地在加工區(qū)域的各放電點(diǎn)上按照加工形狀的優(yōu)劣進(jìn)行自由的、隨機(jī)的伺服適應(yīng). 使主伺服軸處于頻繁起落交替的狀態(tài)，在采用此方式加工時(shí)，不會(huì)太穩(wěn)定，當(dāng)工件圖形不對(duì)稱，或余量不均勻時(shí)，不穩(wěn)定尤為突出. 例如：G01 LN001 STEP30 Z-10. 較快地修光側(cè)壁 (2) 步進(jìn)搖動(dòng)。 將主伺服軸的伺服分為若干個(gè)階梯，每搖動(dòng)一個(gè)周期，主伺服軸的伺服進(jìn)給量不可超過(guò)被限制的階梯數(shù)值，在分級(jí)階梯內(nèi)按照自由伺服搖動(dòng)方式進(jìn)行。 有針對(duì)性地解決了自由搖動(dòng)加工的不穩(wěn)定工藝因素。避免了加工伺服時(shí)的大起大落現(xiàn)象，主伺服軸加工坐標(biāo)的移動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，有利于提高精修速度和精修質(zhì)量。 例如：G01 LN101 STEP20 Z-10. 用深孔排屑比較困難的加工中 (3) 鎖定搖動(dòng)。 在選定的軸向停止進(jìn)給運(yùn)動(dòng)并鎖定軸向位置，其他兩軸進(jìn)行搖動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在搖動(dòng)中，搖動(dòng)半徑幅度逐步擴(kuò)大，主要用于精密修擴(kuò)內(nèi)孔或內(nèi)腔。例如：G01 LN202 S