电火花机床工作台设计/图/规范
Time:2023-12-18 03:27:10
关于电火花机床工作台设计的问题，我们总结了以下几点，给你解答：
电火花机床工作台设计
Sg数控电火花线切割机床的基本组成与功能
目前我国使用的快速走丝电火花线切割机床由床身、坐标工作台、走丝机构、丝架、脉
冲电源、数控装置工作液循环系统等几部分组成。
1．床身
床身是支承和固定工作台、走丝机构等的基体，其材料一般为铸铁，因此，要求床身应
有一定的刚度和强度，一般采用箱体式结构。床身里面安装有机床电气系统、脉冲电源、工
作液循环系统等元器件。
2．坐标工作台
目前在电火花线切割机床上采用的坐标工作台大多为X、y方向线性运动。不论是哪种
控制方式，电火花线切割机床最终都是通过坐标工作台与丝架的相对运动来完成零件加工
的，坐标工作台应具有很高的坐标精度和运动精度，而且要求运动灵敏、轻巧，一般都采用
“十”字滑板、滚珠导轨，传动丝杠和螺母之间必须消除间隙，以保证滑板的运动精度和灵
敏度。
3．走丝机构
在快速走丝线切割加工时，电极丝需要不断地往复运动，这个运动是由走丝机构来完成
的。最常见的走丝机构是单滚筒式，电极丝绕在储丝筒上，并由丝筒作周期性的正反旋转使
电极丝高速往复运动。
4．丝架
走丝机构除上面所叙述的内容外，还包括丝架。丝架的主要作用是在电极丝快速移动
时，对电极丝起支承作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持垂直。为获得良好的工艺
效果，上、下丝架之间的距离宜尽可能小。
5．脉冲电源
电火花线切割加工的脉冲电源与电火花成形加工作用的脉冲电源在原理上相同，不过受加
工表面粗糙度和电极丝允许承载电流的限制，线切割加工脉冲电源的脉宽较窄(2～60 ys)，
单个脉冲能量、平均电流(1～5A) -般较小，所以线切割总是采用正极性加工。
6．数控装置
数控装置在电火花线切割加工中起着重要作用，具体体现在如下两方面。
(1)轨迹控制作用 它精确地控制电极丝相对于工件的运动轨迹，使零件获得所需的形
状和尺寸。
(2)加工控制 它能根据放电间隙大小与放电状态控制进给速度，使之与工件材料的蚀
除速度相平衡，保持正常的稳定切割加工。
7．工作液循环系统
工作液循环与过滤装置是电火花线切割机床不可缺少的一部分，其主要包括工作液箱、
工作液泵、流量控制阀、进液管、回液管和过滤网罩等。工作液的作用是及时地从加工区域
中排除电蚀产物，并连续充分供给清洁的工作液，以保证脉冲放电过程稳定而顺利地进行。
目前绝大部分快速走丝机床的工作液是专用乳化液。乳化液种类繁多，可根据相关资料来正
确选用。
电火花机床工作台设计规范
火花机简介（简称EDM，全称Electrical Discharge Machining）
一种机械加工设备，主要用于电火花加工。广泛应用在各种金属模具、机械设备的制造中。
电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。
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火花机的发展过程 1943年，苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工，之后随着脉冲电源和控制系统的改进，而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。50年代初，改进为电阻-电感-电容等回路。同时，还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源，使蚀除效率提高，工具电极相对损耗降低。
随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源，使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。60年代中期，出现了晶体管和可控硅脉冲电源，提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗，并扩大了粗精加工的可调范围。
到70年代，出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。在控制系统方面，从最初简单地保持放电间隙，控制工具电极的进退，逐步发展到利用微型计算机，对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。
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火花机加工原理 进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。 在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。
紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。
在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。
工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质，如煤油、去离子水和乳化液等。电火花机是一种自激放电，其特点如下： 火花放电的两个电极间在放电前具较高的电压，当两电极接近时，其间介质被击穿后，随即发生火花放电。伴随击穿过程，两电极间的电阻急剧变小，两极之间的电压也随之急剧变低。火花通道必须在维持暂短的时间（通常为10-7-10-3s）后及时熄灭，才可保持火花放电的“冷极”特性（即通道能量转换的热能来不及传至电极纵深），使通道能量作用于极小范围。通道能量的作用，可使电极局部被腐蚀。 利用火花放电时产生的腐蚀现象对材料进行尺寸加工的方法，叫电火花加工。电火花加工是在较低的电压范围内，在液体介质中的火花放电。 电火花的加工 按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方式分为五类：利用成型工具电极，相对工件作简单进给运动的电火花成形加工；利用轴向移动的金属丝作工具电极，工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以切割导电材料的电火花线切割加工；利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极，进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削；用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工；小孔加工、刻英表面合金化、表面强化等其他种类的加工。电火花加工能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件；加工时无切削力；不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷；工具电极材料无须比工件材料硬；直接使用电能加工，便于实现自动化；加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除；工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。
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电火花加工的主要作用 火花加工的主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；加工各种硬、脆材料，如硬质合金和淬火钢等；加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具。
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火花机的种类 1、镜面火花机，是一种可以加工出镜面效果的火花机，是当今最好的火花机，，加工出来的模具不用省模，可以直接用于生产当中，节省了人工，提高了效率，而且，镜面火花机的精度高，犹其在精密模具的应用当中优势明显。镜面火花机成本高，进口镜面火花机少则七，八十万，高则上百万，我国最近几年也引进了镜面火花机，都是与国外镜面火花机生产厂家合资生产。
2.、塑胶模具放电加工机，也就是我们比较常见的火花机，主要用于塑胶模具的放电加工，在我国比较常见，价格便宜，应用广泛，均价不超过十万。 3、细孔放电机，也是电火花的一种，它的主要用途用于打孔加工，就是在模具上打个孔。
4、另外还有一些专用机，如专打石墨的，专打钨钢的.
5、ZNC火花机，Z 轴数控，X轴及Y轴手动，是较为实用型的火花机
6、CNC火花机，XYZ 三轴数控。CNC火花机具有自动靠模、自动寻心、自动编程、G码编程、三轴联动放电等诸多功能。
火花机保养
一 每日保养
火花机工作台面保持干净，如不当易引起台面生锈。
油泵压力确认是否正常。
设备外观保持整洁。
二 每周保养
手压式注油器注油，每次压3次。
检查手压式注油器油量。
三 每月保养
火花机各导轨注黄油。
检查磁盘精度。（以千分表测平面度是否正确）
四 每季保养
检查火花机水平是否正常。（以水平仪测工作台面水平是否正确）
检查火花机三轴精度。（以节矩规测行程是否正确）
五 每年保养
1 检查并清理火花机油箱。
2 检查并更换火花机Z轴润滑油。（具体请洽群基服务部）
检查并清理电柜。（具体请洽群基服务部）
六 备注
关于放火花油：因于使用频率、熔蚀量等相关。建议每半年检查一次，依实际状况确认是否更换。
关于滤沁：因于使用频率、熔蚀量等相关。建议每季检查一次，依实际状况确认是否更换。
关于滤棉：因于使用频率、熔蚀量等相关。建议每季检查一次，依实际状况确认是否更换。
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火花机未来的发展方向 火花机精密化
电火花机加工的核心主要体现在对尺寸精度、仿形精度、表面质量的要求。通过采用一些先进加工技术，可达到镜面加工效果且能够成功地完成微型接插件、IC塑封、手机、CD盒等高精密模具部位的电火花加工。因此电火花机全面推动已有数控加工技术的进一步发展，不断提高模具加工精度。
火花机智能化 火花机采用了智能控制技术。电火花机的智能性体现在精确的检测技术和模糊控制技术两方面。在线自动监测、调整加工过程，实现加工过程的最优化控制。模糊控制技术是由计算机监测来判定电火花加工间隙的状态，在保持稳定电弧的范围内自动选择使加工效率达到最高的加工条件。
火花机自动化
火花机在配有电极库和标准电极夹具的情况下，只要在加工前将电极装入刀库，编制好加工程序，整个电火花加工过程便能日以赴继地自动运转，几乎无需人工操作。机床的自动化运转降低了操作人员的劳动强度、提高生产效率。火花机具备的自动测量找正、自动定位、多工件的连续加工等功能已较好地发挥了它的自动化性能。自动操作过程不需人工干预，可以提高加工精度、效率。
火花机高效化
火花机在保证加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。如手机外壳、家电制品、电器用品、电子仪表等领域，都要求将大面积工件的放电时间大幅缩短，同时又要降低粗糙度。使放电后不必再进行手工抛光处理。这不但缩短了加工时间且省却后处理的麻烦，同时提升了模具品质，使用火花机粉末加工型可达到要求。
电火花机床工作台设计图
介绍了一种新型的4轴精密电火花成形机，该机床主体结构采用立柱式布置方案，主轴和进给系统分别采用电主轴和直线电机驱动;机床控制系统采用基于PC的开放式数控系统，工作台传动采用半闭环控制方案，主轴进给采用全闭环控制方案;并开发了基于Windows操作系统的控制软件。
近年来，国外电火花成形加工技术发展很快，电火花铣削加工、混粉加工、模糊控制、微细电火花加工等技术的发展以及直线电机和专家系统的应用，使电火花成形机坏市展钢的性能得到很好的提高。我国在这两方面与国外相比差距很大，现有的单轴数控电火花成形机不能实现电火花铣削加工，混粉电火镜面加工的研究还处于起步阶段，模糊控制、微细电火花加工等还都处于研究阶段纽。
为此，我们面向中小型企业，结合模具技术发展的要求。研究开发了技术先进、性能优越、价格适中东的精密数控电火花成形机。
1精密电火花成形机总体结构设计
精密电火花成形机的总体结构如图1所示，机床由底座、立柱、工作台、主轴和工作液循环系统等组成。电火花成形机常见的结构布局形式有立柱式和本磁消龙门式。立柱式成七转觉内功形运动工作台实现X轴和Y轴平动便不马斗着船轴爱，主轴实现Z轴进察调给运动和旋转运动。龙门式，主轴机构安装在龙门上，龙门实现Y轴平动，主轴在龙门上实现X轴平动和Z轴进给运动及旋转运动。我们采用立柱式布置，工作液循环系统相对机床独立布置。
2精密电背支逐值构团火花成形机的运动系统设计
机床工作台运动系统通常都采用滚动导轨导向、直丰力实通别术见流伺服（或步进电机）驱动，滚珠丝杠传动，目前，国内外的数控电火花成形机床大多财修汽盐形关都采用这种传动方案，在础系良抓争技术上较成熟。现有的3轴数控电火花成形机大多采用的是图2。
所示的方案，主轴部件安装在溜板上，采用直流或交流伺服电机直接驱动，主轴进给运动采用滚动导轨导向，直流或交流伺服电机驱动，滚珠丝杠传动，带动溜板进给。这种结构为了承受主轴高速跳跃所产生的冲击力，采用较粗的滚珠丝杠和较大的轴承，使主轴的重量加大，为了提高主轴的高速性能，选用大功率和高转速的电机。
近年来径念祖，直线电机直接驱动、电主轴技术发展很快，德国、日本等已成功地将直线电机、电主轴应用到机床结构中，本设计采用图2b所示的方案，主轴进给运动采用THK精密直线滚动导轨却统族值重仅导向，西门子直线电机直接驱动，主轴的旋转由电主轴直接驱动。去掉了滚珠丝杠及其支承装置，这样主轴箱才印耐怀的结构更加紧凑。由于省去了中间部件，减轻了主轴箱的重量销全少触，传动精度更高，高速运动性能更好。
3精密电火，花成形机控制系修氧装圆积算香语可推统结构
本文设计的精密电火花成形机控制系统总体结衡福还学未散组程仍构如图3所示。方案采用基占油于工业PC的开放式数控，系统由伺服驱动控制一、脉冲电源控制、放电间隙状态检测与控制、工作液循环系统控制等部分组成，为了缩短研发周期，采用固高科技的GT-400-SV型4轴电机控制卡进行4轴电机控制，采用凌华科技的家台ACL-8112型多功能DAQ卡进行脉冲电源控制与加工状态的数据采集。
伺服精度控制是伺服控制系统中的关键，在控系统的实际应用中，有开环、半闭环和全闭环3种控制形式。国外进口的高精度数径电火花成形机一般采用图4a所示的闭环控制方案，特点是精度高，但系统的结构复杂、调试维修难度大，价格也较贵。
本设计中，工作台采用滚珠丝杠传动，有较高的动精度，综合考虑经济成本等方面的因素，工作台的伺服控制采用图4b所示的半闭环控制方案，而主轴的伺服控制精度对加工过程有较大影响，因此主轴进给伺服采用全闭环控制方案，如图5所示，由于本设计采用直线电机直接驱动，减少了中间环节，降低了调试的难度。
4精密电火花成形机的控制软件开发
针对控制系统的要求，本文在Windows操作系统下采用虚拟仪器开发软件LabWindows/CVI开发了控制软件，软件主体包括用户管理、工艺管理、系统调试、帮助等功能模块。用户管理模块负责系统用户的增减与维护、系统登陆与注销等管理工作;工艺管理模块包括加工工艺设置与加工过程控制;系统调试模块可进行机床参数的配置及数控与电源模块的调试;帮助模块包括系统介绍和相关的帮助文件。软件主界面如图6所示。
5总结
针对模具制造技术的发展要求，设计开发了4轴精密电火花成形机，该设备具有结构简洁、性能可靠、系统可拓展性强等优点。