谈机械制造技术电火花加工设备
作者 :  金铭

  摘要:电火花加工设备分为五大类:电火花穿孔成型加工机床;电火花线切割机床;电火花磨削螺纹加工机床;电火花表面强化机;电火花刻字装置等。应用最广、数量最多的是电火花线切割机床和电火花成型机床。尽管电火花加工机床类型较多,都包含四个基本部分。
  关键词:机械制造技术 电火花
  电火花加工设备分为五大类:电火花穿孔成型加工机床;电火花线切割机床;电火花磨削螺纹加工机床;电火花表面强化机;电火花刻字装置等。应用最广、数量最多的是电火花线切割机床和电火花成型机床。尽管电火花加工机床类型较多,都包含四个基本部分。
  1、脉冲电源
  将工频交流电或者直流电流转换成具有一定频率的单项脉冲电流的脉冲电源,是电火花加工用的脉冲电源,用来向电极的放电间会放出大量的对金属产生蚀除的能力。脉冲电源在对技术的经济指标有着很大的影响力,如,在对在对电火花加工的生产率、表面质量、加工精度、加工过程的稳定性和工具电极消耗等脉冲电源的种类有很多,可以分为RC、PLC线路脉冲电源,电子管、闸流管脉冲电源和晶体管、可控硅脉冲电源等三类。脉冲电源不一样的它的脉冲宽度和在应用上是不一样的,它是根据加工对象和需要加工的要求合理的选择。
  由两个回路组成的充电回路RC线路,它是脉冲电源也是最基本路线,由直流电源E,充电电阻R(调节充电速度,同时限流防止电流过大转变为电弧放电,又称限流电阻)和电容器C组成;另一个回路是放电回路,由电容器C、工件电极和工具电极及放电间隙组成。电容器有时候会进行充电有的时候在放电,一弛一张,所以就会叫做张弛式脉冲电源。
  在利用率上,RC线路脉冲电源其利用率比较低,是因为在许多地方电能转换成了热能;在生产率上,电容器放电的时间短,充电的时间远远的超过了放电的时间。RLC的出现是为了将RC线路脉冲电源的缺点弥补,是将有着空气隙的铁心电感L放入充电回路当中组成RLC。限流电阻R可以分为,一部分电阻用来作为限制短路电流,剩下的另一部分则作为电感L代替。虽然纯电阻的电阻值在直流电路当中很小,但是在交流电和脉冲电流当中有着抵抗性,可以作为限流将因发热使得消耗的电能大大的减少,因此RLC线路脉冲电源的在利用率上相比会比RC的线路高,能够达到百分之八十到百分之九十之间,即使在实际的应用当中也能够达到百分之六十到半分之八十之间。将电容器C在充电的时间大大的缩短也就是将脉冲间歇时间大大的缩短,也就是将脉冲率大大的提高。
  RC、RLC线路脉冲电源它的电源为张弛式脉冲电源,线路安全可靠又简单,在成本上的低价,在技术上的易懂好掌握。它的缺点是:对工具磨损的厉害,生产效率不高,在进行工作的时候其稳定能力差,(其中,RLC线路较RC线路电能利用率高,脉冲间歇系数较小),由于张弛式脉冲电源,它电容器储存的电量教少使得放电的时间短,在生产量上很难到达高要求高标准,对机器的损耗也是非常的高的长脉冲,并且这样的电源它自己并没有单独的形成和发生脉冲,只是依靠在电极间工作液对脉冲进行击穿和消电离使得其能够让电流导通和切断。若是间隙太过于狭窄,使得间隙当中电蚀产物受到的污染以及对外排除的状况都能成为对脉冲参数的重要影响,脉冲的频率、宽度、能量稳定性不强,并且通过限流电阻要和直流电始终接通的放电间隙,没有开关原件的隔离所以放电这种情况能够随时发生,还能够转换为电弧放电。面多这些问题,经过分析研究,研发出能够有着独立的脉冲的电源,能够互相之间没有联系的脉冲电源,如闸流管式、电子管式、晶闸管式、晶体管式等,这就会把电极间隙物理状态参数变化对其的影响就会降到最低。
  目前。因一些特殊要求出现了各种的多种的脉冲电源,这些脉冲电源的出现,能够将脉冲的利用率大大的提高并能够速度快、耗能低和在加工上能够稳定持续工作等,这些脉冲电源,如高、低压复合脉冲电源,多回路脉冲电源,自适应控制脉冲电源,高频分组和梳形波脉冲电源等。
  2、工作液及其循环过滤系统
  电火花加工在工作液中进行。工作液需具有绝缘、压缩通道、产生局部髙压、冷却、消电离等作用。
  工作液循环过滤系统包括工作液(煤油)箱、电动机、泵、过滤装置、工作液槽、油杯、管道、阀门以及测量仪表等。放电间隙中的电蚀产物不仅能够自然扩散,还可以经过定期的抬刀以及在工具的使用过程当中附加的震动之外,一般多会采取强迫的手段进行循环的办法将其排除,以免间隙中电蚀产物过多,引起已加工过的侧表面间“二次放电”,影响加工精度。除此之外会有一部分的热量被带走。
  为了保持工作液的干净,不影响其加工的性能,就会进行过滤或者是净化,具体办法是:自然沉淀法。此法速度太慢,周期太长,只用于单件、小批量加工。介质过滤法。常用黄砂、木屑、棉纱头、过滤纸、硅藻土、活性炭等为过滤介质,各有优缺点。但对中小形工件、加工用量不大时,一般都能满足过滤要求,可就地取材,因地制宜。其中过滤纸效率较高,性能较好。高压静电过滤、离心过滤等。因技术上比较复杂,采用较少。
  3、间隙自动调节系统
  在电火花运作的过程当中,需要在工件和工具两者之间需要有着一定的距离,也就是放电间隙。因为工件一直在受到腐蚀除,工具也会有着消耗破损,使得在间隙之间会不断的将间隙拉大。要给工具电极及时的补进才能够将继续的工作。电火花加工机床的自动调节系统在加工过程中使工具慢慢进给,维持间隙在一个合理的平均放电间隙范围内。
  自动调节系统由由测量、比较和放大的环节和执行环节构成。测量环节测量与放电间隙成比例的参数。弛张式脉冲电源测量电流、电压变化信号;独立式脉冲电源检测击穿电压和击穿延时变化信号。把电参数传给比较环节,测量参数与预先给定值比较,输出控制信号。经放大器放大后传输给电-机械转换器,使主轴运动调节放电间隙。
  在电火花成形机床当中作为最重要的部件,主轴头有着自动执行系统。对主轴头其结构需要简单,要求传动链、传动间热变形都是需要短和小的,并且在精度和刚度上要有着足够的应用,能够满足自动调节系统的高要求能够承受高载荷的要求。由进给系统、导向防扭机构、电极装夹及其调节环节是组成主轴头的主要组成分,目前,我过在生产电火花成形机床采用的主轴头,一般都采用液压主轴头。
  参考文献
  [1]王先逵.机械制造工艺学(上册).北京:清华大学出版社,1989.
  [2]郑志达.仪器制造工艺学.北京:机械工业出版社,1994.
  [3]王启平.机械制造工艺学.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1995.
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