便攜式電火花加工機的設計

1、11緒論1.1電火花加工機的發(fā)展歷程在20世紀初，人們就發(fā)現(xiàn)了電火花，例如在插頭或電器開關觸點開、閉時，往往產(chǎn)生火花而把接觸面燒毛或腐蝕成粗糙不平的凹坑而使插頭或電器開關逐漸損壞。長期以來，電腐蝕一直被認為是一種有害的現(xiàn)象，人們不斷地研究電腐蝕的原因并設法減輕和避免電腐蝕的發(fā)生。但事實總是一分為二的看的，只要掌握規(guī)律，在一定的條件下可能會轉變成好事，把有害的變?yōu)橛杏玫摹?943年，蘇聯(lián)學者拉扎連科夫婦研究發(fā)明電火花加工，最初的電火花加工

2、機使用的脈沖電源是簡單的電阻電容回路，之后，隨著脈沖電源和控制系統(tǒng)的改進，電火花加工機床從此開始迅速發(fā)展起來。到了50年代初，電火花加工機的脈沖電源改進為電阻電感電容回路的方式，同時還采用脈沖發(fā)電機之類的所謂長脈沖電源，使電火花技術的蝕除效率得到進一步提高，工具電極的相對損耗也有所降低。隨后，又出現(xiàn)了大功率電子管、閘流管等高頻脈沖電源，使得在同樣表面粗糙度條件下的生產(chǎn)率得以提高。60年代中期，依次出現(xiàn)了晶體管和可控硅脈沖電源，不僅提高了

3、能源利用效率和降低了工具電極損耗，而且擴大了粗加工與精加工的可調(diào)范圍。到70年代，脈沖電源發(fā)展迅速，又陸續(xù)出現(xiàn)了高低壓復合脈沖、多回路脈沖、等幅脈沖和可調(diào)波形脈沖等電源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具電極損耗等方面又有了新的進展。在控制系統(tǒng)方面，從最初簡單地保持放電間隙，控制工具電極的進退，逐步發(fā)展到利用微型計算機，對電參數(shù)和非電參數(shù)等各種因素進行適時控制。由于電火花加工具有許多傳統(tǒng)切削加工所無法比擬的優(yōu)點，因此其應用領域日益擴大

4、，電火花加工技術已廣泛應用于機械、航天、航空、電子、原子能、計算機技術、儀器儀表、電機電器、精密機械、汽車、輕工等行業(yè)，以解決難加工材料及復雜形狀零件的加工問題。加工范圍從微小的軸、孔、縫，到超大型模具和零件，為各種新型材料的發(fā)展和應用開辟了廣闊的途徑，為各種工業(yè)產(chǎn)品的設計改進與制造提供了新的加工技術，為現(xiàn)代科學技術的發(fā)展和試驗設計水平的提高提供了有效的手段。本課題就是在這樣的研究背景下提出的，為了滿足工業(yè)環(huán)境的需求，本文將要設計一個便

5、攜式的電火花加工機。1.2電火花加工機的特點和應用范圍1.2.1電火花加工機的特點電火花加工又稱放電加工(ElectricalDisgeMachining簡稱EDM)，【2】其原理是把脈沖電源加在工具和工件之間，利用脈沖性火花放電時產(chǎn)生的的電腐蝕現(xiàn)象來蝕3隨著科學技術的發(fā)展，對產(chǎn)品的小型化和精密化程度的要求越來越高。世界各國都紛紛投入大量人力、物力進行研究。70年代初，美國斯坦福大學開始了便攜式機械的研究。80年代以后，日本和西歐各國對

6、此項研究也日益重視起來。目前，在航空航天、微電子、醫(yī)學、光學、模具等各個領域中，有許多零件采用常規(guī)機床加工困難甚至無法加工，特別是對狹小空間內(nèi)的加工、微細孔的加工及難加工材料的加工等，采用便攜式電火花加工裝置加工則會取得令人滿意的效果。便攜式電火花加工裝置己成為整個微型機械制造領域一個非常重要的研究方向，具有重大的理論意義和實際應用前景。其國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀如下：1）國外的發(fā)展狀況在小型電火花加工機構的研究上，國外的主要代表為原日本東京大學

7、的博士生、現(xiàn)豐田工業(yè)大學的古谷克司和豐田工業(yè)大學的毛利尚武等人。他們已研制出蠕動式、沖擊式和橢圓驅動式三種小型電火花加工機構，并在沖擊式機構基礎上研制出改進的裝置和自走式小型電火花加工裝置，在蠕動式的基礎上研制出點陣式電火花加工裝置。與普通的電火花加工方法相比，微細電火花加工所使用的微小工具電極的制造比較困難，是加工中的關鍵問題之一。日本東京大學生產(chǎn)技術研究所的增澤隆久教授開發(fā)了電火花線電極磨削法（WEDG法），為這一關鍵問題的解決提供

8、了一條行之有效的途徑。不但提高了加工中的進給分辨率，也使進給系統(tǒng)的頻率響應大大提高，滿足了微細電火花加工的要求。2）國內(nèi)的發(fā)展狀況在我國，電火花加工技術是隨著現(xiàn)代科學技術的進步而逐步發(fā)展起來的。電火花成型加工機床經(jīng)歷了雙機差動式主軸頭、電液壓主軸頭、力矩電動機主軸頭、直流伺服電動機主軸頭、交流伺服電動機主軸頭，到直線電動機主軸頭的發(fā)展歷程；控制系統(tǒng)也由簡易單軸數(shù)控逐步發(fā)展到二軸、三軸聯(lián)動乃至多軸的聯(lián)動控制。機械部分也以滑動導軌、滑動絲杠

9、副逐步發(fā)展為滑動貼塑導軌、滾珠導軌、直線滾動導軌及滾珠絲杠副。最近，清華大學在北京市自然科學基金的資助下，對采用蠕動式微進給機構的微細電火花加工裝置進行了研究。哈爾濱工業(yè)大學研制出基于WEDM法的微細電火花加工裝置和蠕動式小型電火花加工裝置，首次提出并研制了基于超聲馬達的電極直接驅動式微型電火花加工裝置。南京航空航天大學較早地開展了小型電火花加工裝置的研究，并開發(fā)了電磁沖擊式小型電火花加工裝置。綜上所述，從EDM創(chuàng)立到現(xiàn)在，整整過去了六