便攜式電火花加工機(jī)的設(shè)計(jì)

1、11緒論1.1電火花加工機(jī)的發(fā)展歷程在20世紀(jì)初，人們就發(fā)現(xiàn)了電火花，例如在插頭或電器開關(guān)觸點(diǎn)開、閉時(shí)，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(guān)逐漸損壞。長(zhǎng)期以來(lái)，電腐蝕一直被認(rèn)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(shè)法減輕和避免電腐蝕的發(fā)生。但事實(shí)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(huì)轉(zhuǎn)變成好事，把有害的變?yōu)橛杏玫摹?943年，蘇聯(lián)學(xué)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(jī)使用的脈沖電源是簡(jiǎn)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(jìn)，電火花加工機(jī)床從此開始迅速發(fā)展起來(lái)。到了50年代初，電火花加工機(jī)的脈沖電源改進(jìn)為電阻電感電容回路的方式，同時(shí)還采用脈沖發(fā)電機(jī)之類的所謂長(zhǎng)脈沖電源，使電火花技術(shù)的蝕除效率得到進(jìn)一步提高，工具電極的相對(duì)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(kuò)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(fù)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(jìn)展。在控制系統(tǒng)方面，從最初簡(jiǎn)單地保持放電間隙，控制工具電極的進(jìn)退，逐步發(fā)展到利用微型計(jì)算機(jī)，對(duì)電參數(shù)和非電參數(shù)等各種因素進(jìn)行適時(shí)控制。由于電火花加工具有許多傳統(tǒng)切削加工所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大

4、，電火花加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航天、航空、電子、原子能、計(jì)算機(jī)技術(shù)、儀器儀表、電機(jī)電器、精密機(jī)械、汽車、輕工等行業(yè)，以解決難加工材料及復(fù)雜形狀零件的加工問(wèn)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(yīng)用開辟了廣闊的途徑，為各種工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)改進(jìn)與制造提供了新的加工技術(shù)，為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)一個(gè)便

5、攜式的電火花加工機(jī)。1.2電火花加工機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍1.2.1電火花加工機(jī)的特點(diǎn)電火花加工又稱放電加工(ElectricalDisgeMachining簡(jiǎn)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(shí)產(chǎn)生的的電腐蝕現(xiàn)象來(lái)蝕3隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的小型化和精密化程度的要求越來(lái)越高。世界各國(guó)都紛紛投入大量人力、物力進(jìn)行研究。70年代初，美國(guó)斯坦福大學(xué)開始了便攜式機(jī)械的研究。80年代以后，日本和西歐各國(guó)對(duì)

6、此項(xiàng)研究也日益重視起來(lái)。目前，在航空航天、微電子、醫(yī)學(xué)、光學(xué)、模具等各個(gè)領(lǐng)域中，有許多零件采用常規(guī)機(jī)床加工困難甚至無(wú)法加工，特別是對(duì)狹小空間內(nèi)的加工、微細(xì)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(huì)取得令人滿意的效果。便攜式電火花加工裝置己成為整個(gè)微型機(jī)械制造領(lǐng)域一個(gè)非常重要的研究方向，具有重大的理論意義和實(shí)際應(yīng)用前景。其國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀如下：1）國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r在小型電火花加工機(jī)構(gòu)的研究上，國(guó)外的主要代表為原日本東京大學(xué)

7、的博士生、現(xiàn)豐田工業(yè)大學(xué)的古谷克司和豐田工業(yè)大學(xué)的毛利尚武等人。他們已研制出蠕動(dòng)式、沖擊式和橢圓驅(qū)動(dòng)式三種小型電火花加工機(jī)構(gòu)，并在沖擊式機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上研制出改進(jìn)的裝置和自走式小型電火花加工裝置，在蠕動(dòng)式的基礎(chǔ)上研制出點(diǎn)陣式電火花加工裝置。與普通的電火花加工方法相比，微細(xì)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(guān)鍵問(wèn)題之一。日本東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)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(guān)鍵問(wèn)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(jìn)給分辨率，也使進(jìn)給系統(tǒng)的頻率響應(yīng)大大提高，滿足了微細(xì)電火花加工的要求。2）國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r在我國(guó)，電火花加工技術(shù)是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而逐步發(fā)展起來(lái)的。電火花成型加工機(jī)床經(jīng)歷了雙機(jī)差動(dòng)式主軸頭、電液壓主軸頭、力矩電動(dòng)機(jī)主軸頭、直流伺服電動(dòng)機(jī)主軸頭、交流伺服電動(dòng)機(jī)主軸頭，到直線電動(dòng)機(jī)主軸頭的發(fā)展歷程；控制系統(tǒng)也由簡(jiǎn)易單軸數(shù)控逐步發(fā)展到二軸、三軸聯(lián)動(dòng)乃至多軸的聯(lián)動(dòng)控制。機(jī)械部分也以滑動(dòng)導(dǎo)軌、滑動(dòng)絲杠

9、副逐步發(fā)展為滑動(dòng)貼塑導(dǎo)軌、滾珠導(dǎo)軌、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌及滾珠絲杠副。最近，清華大學(xué)在北京市自然科學(xué)基金的資助下，對(duì)采用蠕動(dòng)式微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的微細(xì)電火花加工裝置進(jìn)行了研究。哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制出基于WEDM法的微細(xì)電火花加工裝置和蠕動(dòng)式小型電火花加工裝置，首次提出并研制了基于超聲馬達(dá)的電極直接驅(qū)動(dòng)式微型電火花加工裝置。南京航空航天大學(xué)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(guò)去了六