理论教育 电火花加工机床的构成及工作原理

电火花加工机床的构成及工作原理

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:电火花加工机床主要由以下几个部分组成:机床本体,脉冲电源,自动进给调节系统,工作液循环过滤系统,数控系统等。电火花成型加工的自动进给调节系统,主要包含伺服进给系统和参数控制系统这两个部分。目前,市场上绝大部分电火花数控机床采用的是在国际上通用的ISO代码进行编程、程序控制加工等。

电火花加工机床的构成及工作原理

电火花加工机床主要由以下几个部分组成:机床本体,脉冲电源,自动进给调节系统,工作液循环过滤系统,数控系统等。

1)机床本体

机床本体通常主要是由床身、立柱、主轴头及附件、工作台等几个部分组成的,是用来实现工件和工具电极的装夹、固定和运动的机械系统。床身、立柱、坐标工作台是电火花机床的主体结构,起支承、定位和便于加工操作的作用。电火花加工时的加工作用力非常小,所以对机床机械系统的强度没有很高的要求,主要是从避免变形和保证精度角度出发,要求结构设计有必要的刚度指标。

2)脉冲电源

脉冲电源是用来把工频正弦交流电流转变成符合要求的频率较高的单向脉冲电流,进而向工件和工具电极间的加工间隙提供蚀除金属所需要的放电能量。脉冲电源的性能直接关系到电火花加工的加工速度、表面质量、加工精度、工具电极损耗等主要工艺指标。

脉冲电源的输入一般为380V、50Hz的工频交流电,输出一般要满足以下的要求:

(1)要具有足够的脉冲放电能量,否则不能使工件金属发生气化。

(2)火花放电必须是脉冲性放电,这样才能使放电产生的热量来不及扩散到其他部分,以便有效地蚀除金属、提高加工成型性和加工精度。

(3)脉冲波形要是单向的,才能充分利用极性效应,并提高加工速度和降低工具电极的损耗。

(4)脉冲波形的主要参数(峰值电流、脉冲宽度、脉冲间歇等)要有较宽的调节范围,以满足粗、中、精等不同加工阶段的加工要求。

(5)要有适当的脉冲间隔时间来使放电介质有足够的时间恢复绝缘性能并冲去金属颗粒。

3)自动进给调节系统

自动进给调节系统很重要,它的性能会直接影响到加工稳定性和加工效果。电火花成型加工的自动进给调节系统,主要包含伺服进给系统和参数控制系统这两个部分。伺服进给系统主要是控制放电间隙的大小,参数控制系统则主要控制加工中的各种参数(如放电电流、脉冲宽度、脉冲间隔等),以便获得所需的加工工艺指标等。(www.daowen.com)

4)工作液循环过滤系统

电火花加工中产生的蚀除物,一小部分物质会以气态形式抛出,其余大部分物质是以直径为几微米的球状固体微粒形态分散地悬浮在工作液中。随着电火花放电循环次数的增加,即放电加工的进行,充斥在电极和工件之间的加工液中的蚀除产物越来越多,部分会黏附在电极和工件的表面上。聚集的蚀除产物会引起电极与工件之间形成二次放电,这样就会破坏电火花加工进程的稳定性,降低加工速度,并且会影响加工精度和表面质量。为了改善这种状况,一种办法是让电极产生振动,以加强加工中的排屑作用,另一种办法则是加强工作液的强迫循环过滤效果,进而改善放电间隙的状态。

工作液强迫循环过滤主要是由工作液循环过滤系统来完成的,这个系统包括工作液泵、容器、过滤器及管道等部分,能够强迫工作液进行循环。该系统能实现冲油和抽油功能。如图5-3所示的工作液循环系统油路图,其工作过程如下:储油箱中的工作液经粗过滤油器1,经单向阀2吸入油泵3,高压油经过精过滤器7注入机床工作液槽,溢流安全阀5确保控制系统的压力不超过400kPa,通过快速进油控制11快速进油。油箱注满后,调节冲油选择阀10,通过压力调节阀8控制工作液的循环方式和压力。当阀10设定在冲油位置时,补油和冲油油路都处于关断状态,这时油杯中油的压力由阀8控制;当阀10设定在抽油位置时,补油和抽油两个油路都为通路,这时高压工作液快速穿过射流抽吸管9并产生负压,从而实现抽油过程。

图5-3 工作液循环系统油路图

1—粗过滤器;2—单向阀;3—油泵;4—电极;5—安全阀;6—压力表;7—精过滤器;8—压力调节阀;9—射流抽吸管;10—冲油选择阀;11—快速进油控制阀;12—冲油压力表;13—抽油压力表

5)数控系统

(1)数控电火花机床的类型。

从数控坐标轴的数目来看,目前常见的电火花数控加工机床有三轴数控电火花机床、四轴三联动数控电火花机床、四轴联动或五轴联动甚至六轴联动电火花机床。

三轴数控电火花机床的主轴Z坐标轴和工作台上的X、Y两个坐标轴都是可数控的。从数控插补功能来看,这种类型的电火花机床又可以进一步分为三轴两联动机床和三轴三联动机床。所谓三轴两联动是指X、Y、Z三个轴中,只有两个轴(如X、Y轴)能够进行插补运算和联动,加工中电极只能在平面内走斜线或圆弧轨迹(电极在Z轴方向只能做伺服进给运动,但不能做插补运动)。三轴三联动系统的电极则可以在三维空间进行X、Y、Z三个方向的插补联动(例如可以走空间螺旋线)。

(2)数控电火花机床的数控系统。

数控电火花机床之所以能实现工具电极和工件之间的多种相对运动,可以用来加工多种较复杂的型腔,与其数控系统的作用密不可分。目前,市场上绝大部分电火花数控机床采用的是在国际上通用的ISO代码进行编程、程序控制加工等。并且很多厂家已经为设备安装了定制操作系统,在定制操作系统上可以进行更为简单的编辑设定就可以生成所需要的加工程序,操作方便性大为增加。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈