一種新型小型自動(dòng)控制電火花機(jī)軸向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

高聯(lián)登　劉巖巖　郭彥宏　韋活龍　江遠(yuǎn)鵬

摘 要：由于現(xiàn)代科學(xué)工作者技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)械工業(yè)，電子工業(yè)，航空航天工業(yè)，化學(xué)工等，要求尖端科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品向高精度、高速度、大功率、小型化方向發(fā)展，以及在高溫、高壓、重載荷或腐蝕環(huán)境下長(zhǎng)期可靠地工作。為了適應(yīng)這些要求，各種新結(jié)構(gòu)、新材料和復(fù)雜形狀的精密零件大量出現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)和形狀越來(lái)越復(fù)雜，材料的性能越來(lái)越強(qiáng)韌，對(duì)精度要求越來(lái)越高，對(duì)加工表面粗糙度和完整性要求越來(lái)越嚴(yán)格，使機(jī)械制造面臨著一系列嚴(yán)峻的任務(wù)。傳統(tǒng)的切削加工方法很難實(shí)現(xiàn)，有些根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在生產(chǎn)的迫切需求下，人們不斷研究和探索新的加工方法。精密電火花加工就是在這種環(huán)境下產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的。

關(guān)鍵詞：精密;加工;電火花;軸向進(jìn)給機(jī)構(gòu)

1.電火花加工的背景

電火花加工技術(shù)誕生于40年代初，在之后的幾十年里，電源與控制程序和設(shè)備的改朝換代，此項(xiàng)技術(shù)也在穩(wěn)步提升中。發(fā)明之始，簡(jiǎn)單的RC電路被當(dāng)做電源來(lái)使用。50年后，電阻-電感-電容電路替代了RC回路。同時(shí)還使用新的電源來(lái)延長(zhǎng)使用時(shí)間和次數(shù)^[1]。

2.電火花加工機(jī)的原理

使用電火花機(jī)的時(shí)候，工件和工具的表面分別接上220V降壓后轉(zhuǎn)換成直流電，絕緣介質(zhì)（常用煤油或礦物油或去離子水，本設(shè)計(jì)采用純凈水）中通常放置兩個(gè)電極和工件，220V電壓經(jīng)過(guò)降壓后，電極兩端分別連接到工具和工件上，形成一個(gè)完整的閉合回路，將工件表面上相應(yīng)的位置的材料蝕除。閉合回路在工件上的面積很小，步進(jìn)電機(jī)每次轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)給的時(shí)間特別短，脈沖放出的能量（10⁶～10⁷W/mm²），^[2]高度的集中在一個(gè)狹小的面積上，電能產(chǎn)生的能量能夠使工件發(fā)生變化，一種融化流入純凈水，另一種直接蒸發(fā)，輕松地能夠?qū)⒛軌蛉コ糠植牧稀８鶕?jù)這種的操作進(jìn)給，一點(diǎn)一點(diǎn)的累積形成工件表面的加工，屬于一種累積加工的方式^[3]。

在電火花的設(shè)計(jì)與制造中最主要部分是電弧釋放機(jī)構(gòu)進(jìn)給軸的設(shè)計(jì)。^[4]

3.電火花加工機(jī)進(jìn)給軸設(shè)計(jì)

3.1電火花Z軸的設(shè)計(jì)計(jì)算

絲桿的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量，絲杠的計(jì)算與選型，運(yùn)動(dòng)部件慣性的計(jì)算，選擇步進(jìn)電機(jī)等。

脈沖當(dāng)量是發(fā)出一個(gè)指令之后的電極進(jìn)給量，應(yīng)高于于電極的位置精度.由于定位精度為±0.01，因此選擇脈沖當(dāng)量為0.01mm。

E級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差：=30um/m^[7]。

4.結(jié)論

本文對(duì)電火花加工中最重要的的部分電火花Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，解決了通常的進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度的及控制精度的問(wèn)題，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有指導(dǎo)意義

參考文獻(xiàn)

[1] 佟玉斌.便攜式電火花加工機(jī)的研究[D].山東大學(xué)，2005.

[2] 謝建忠.談?wù)剻C(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)及設(shè)計(jì)步驟[D].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2010.

[3] 南非.基于Visual C的電火花成型加工伺服控制系統(tǒng)的研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2006.

[4] 吳光河.基于模糊自適應(yīng)PID的電火花成型加工伺服控制系統(tǒng)的研究[D].上海海洋大學(xué)，2012.