水介质电火花加工机床制造技术

本发明专利技术涉及一种水介质电火花加工机床，所述切削装置为电火花放电电极，放电电极固定于电火花伺服系统上，与电火花控制系统连接；还有一个与水管相连的喷嘴对准于放电电极与加工工件之间。本加工机床使用水作工作液，其热容大，对电极的冷却保护效果好，不会产生积碳，可加工硬质，超硬质合金，钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢及金钢石等，提高了加工速度和加工精度，增加了引发电火花的点火距离，且切削力小，因而很容易加工细长轴、轻薄等普通机床难以加工的工件；还可加工形状复杂的零件，较小的切削力可使机床精度得到很好保持，大大延长了机床的使用寿命。而且本水介质电火花加工机床比用限流电阻的方式节能约４０％，整个机柜的体积小了约２／３。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加工机械，特别是一种水介质电火花加工机床。水介质电火花加工机床，包括切削装置，所述切削装置为电火花放电电极，放电电极固定于电火花伺服系统上，与电火花控制系统连接；还有一个与水管相连的喷嘴对准于放电电极与加工工件之间。电火花控制系统由进给量检测装置、电火花检测装置、电火花电源、脉冲发生器、微机控制系统构成；进给量检测装置和电火花检测装置(22)将监测信息传输给微机控制系统，微机控制系统根据需要控制电火花伺服系统的运动和脉冲发生器，从而控制电火花电源。脉冲发生器发出由点火脉冲、引导脉冲、大电流脉冲合成的复合放电波形。复合放电波为点火脉冲为100～300V的高压，电流为0.1～5A，脉宽在5us～1500us间；在点火脉冲发出3～5us之后，发出一个引导脉冲，其波形为半梯形，让引导脉冲电流由在5～35us内升至额定值；引导脉冲发出30us～100us之后，再发出一个大电流脉冲。电火花电源为斩波恒流电源，包括驱动电路，驱动电路的输入端与脉冲发生器的输出端相连，其输出端与供电电路中的大功率管的基极相连；斩波取样电路的输入端与大功率管的发射极相连，其输出端输出的斩波控制信号控制流经大功率管，当电流达到定值时，大功率管阻断。所述水介质电火花加工机床可制成水介质电火花加工车床，它包括电机、机架和固装于机架上、用电机带动的床头箱，工件夹于床头箱上的夹具上，并随其转动；放电电极固定于电火花伺服系统上，连上电火花控制系统、及喷嘴。所述水介质电火花加工机床也可制成水介质电火花加工刨床，是将所述电火花伺服系统固装于刨床上的刀架上，连上电火花控制系统、及喷嘴。所述水介质电火花加工机床还可制成水介质电火花加工铣床，是将所述电火花伺服系统固装于铣床上的刀架上，连上电火花控制系统、及喷嘴。所述水介质电火花加工机床还可制成水介质电火花加工磨床，是将所述电火花伺服系统)固连于磨床上的刀架上，连上电火花控制系统、及喷嘴。本电火花加工机床的工作原理是放电间隙在工作液中，工件与电极间产生强大的电火花，瞬间高温将工件加工面气化，产生的瞬间高压将蚀除物爆开，而电极由于比工件传热快，在放电波形、极性效应和工作液的保护下，电极的损耗很少，从而达到以电火花代替切削工具进行车、铣、刨、磨的目的。由于本加工机床使用普通水作工作液，与用油做工作液的电火花加工机械相比，具有热容大，对电极的冷却保护效果大大提高，不会产生积碳，可加工硬质，超硬质合金，钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢及金钢石等，提高了加工速度和加工精度，增加了引发电火花的点火距离，蚀出物细腻，在深小孔和大面积加工时，便于排除蚀出物。这一系列优点，为电火花加工代替机械加工，提供了十分有利的条件。并且由于使用普通水做工作液，没有二次污染，工作液来源广泛、可靠，不会诱发火灾，特别是附加了水循环装置后，更加节省能源，有利于环保。由于本新型机床以电火花放电加工取代刀具加工，其切削力减至最小，因而很容易加工细长轴、轻薄等普通机床难以加工的工件；还可加工形状复杂的零件，如异形孔、潜艇螺旋浆、燃气轮机叶片等。且较小的切削力可使机床精度得到很好保持，大大延长了机床的使用寿命。由于本水介质电火花加工机床的电火花供电装置采用斩波恒流方式取代一般供电电路使用大电阻限流的方式，取消了发热巨大的限流电阻，因此比用限流电阻的方式节能约40％，且整个机柜的体积小了约2/3。本专利技术的放电波形采用复合方式，首先发出是点火脉冲，点火脉冲为300V左右的高压脉冲，其放电间隙较大，以利排出电蚀除物，脉宽在5us～1500us间可调，在点火脉冲发出3～5us之后，发出一个引导脉冲，其波形为半梯形，让引导脉冲电流在30us左右升至额定值，以减少电极损耗，引导脉冲发出30us～100us后，再发出一个强大电流脉冲，以增大蚀除量，从而达到代替机械切削的目的。图2为本专利技术斩波恒流电路原理图。图3为电火花加工车床实施方式结构方框图。具体实施例方式在具体实施本专利技术时，可以是用电火花放电电极1代替车床的车刀，制成电火花加工车床，也可用电火花放电机构代替铣刀、刨刀、磨具制成铣床、刨床、磨床等其它加工机床，放电电极1固定于电火花伺服系统23上，电火花伺服系统23与电火花控制系统2连接；还有一个与水管相连的喷嘴3对准于放电电极1与加工工件4之间，不断喷水创造工作条件，保护放电电极1，并冲出工件表面蚀出物。所述电火花控制系统2由检测工件进给量的进给量检测装置21、检测电火花大小的电火花检测装置22、为放电电极1供电的电火花电源26、及脉冲发生器25、微机控制系统24构成；进给量检测装置21和电火花检测装置22将监测信息传输给微机控制系统24，微机控制系统24根据需要控制电火花伺服系统23的运动和脉冲发生器25所发出的脉冲大小，从而控制电火花电源26。为了保护放电电极1，脉冲发生器25所发出的是由点火脉冲、引导脉冲、大电流脉冲合成的复合放电波形，且所述复合放电波为点火脉冲为100～300V的高压，电流为0.1～5A，脉宽在5us～1500us间；在点火脉冲发出1～5us之后，发出一个引导脉冲，引导脉冲与点火脉冲发射间隔太短则放电电极1损耗太大，引导脉冲与点火脉冲发射间隔太长则火花难以连续；且为了避免电子流对放电电极1的电蚀，引导脉冲的波形为半梯形，让电流逐步升高，最好是让引导脉冲电流由在5～35us内升至额定值；为减小放电电极1损耗，引导脉冲发出30us～100us之后，再发出一个大电流脉冲，大电流脉冲的作用是加大电蚀量。由于一般的电火花电源在用大电阻限流，该限流方法电能损耗大，因此，本专利技术的电火花电源26采用斩波恒流电源，它包括驱动电路261，驱动电路261的输入端与脉冲发生器25的输出端相连，其输出端与供电电路262中的大功率管2621的基极相连；斩波取样电路263的输入端与大功率管2621的发射极相连，其输出端输出的斩波控制信号264控制流经大功率管2621，当电流达到定值时，大功率管2621阻断。图3是用电火花放电电极1代替车床的车刀，制成电火花加工车床，本车床包括电机、机架和固装于机架上、用电机带动的床头箱，工件夹于床头箱上的夹具上，并随其转动；用于替代车刀做为切削装置的电火花放电电极1固定于电火花伺服系统23上，所述电火花伺服系统23由步进电机和其上的精密丝杆和导轨及使其固连于车床上的固定装置构成，与水管相连的喷嘴3对准工件4与放电电极1之间，喷嘴3可以与电火花伺服系统23固连以便同步运动。为了节约能源，保护环境，本车床还设有一个工作液循回装置，该装置包括车床下方的水箱5，和于之相连的回流泵6，回流泵6的输入端与水箱相连，回流泵6的输出端与喷嘴3相连。在本专利技术的具体实施中，还可用电火花放电电极1代替刨床的刨刀，连上电火花控制系统2，则制成电火花加工刨床，即是将电火花伺服系统23装于刨床的刀架上，为了节约能源，保护环境，本刨床也可装一个工作液循回装置。在本专利技术的具体实施中，还可用电火花放电电极1代替铣床的铣刀，连上电火花控制系统2，则制成电火花加工铣床，即是将电火花伺服系统23装于铣床的刀架上。为了节约能源，保护环境，本铣床也可装一个工作液循回装置。在本专利技术的具体实施中，还可用电火花放电电极1代替磨床的磨具，连上电火花控本文档来自技高网...

【技术保护点】
水介质电火花加工机床，包括切削装置，其特征在于：所述切削装置为电火花放电电极（１），放电电极（１）固定于电火花伺服系统（２３）上，与电火花控制系统（２）连接；还有一个与水管相连的喷嘴（３）对准于放电电极（１）与加工工件（４）之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦忠，姜套成，
申请(专利权)人：秦忠，姜套成，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]