關于數控電火花機床的功能開發

劉深

摘要：近年來，我國的模具工業取得了飛速發展，許多難加工、高性能新材料在模具工業中得到了推廣應用，因而對電火花機床提出了更高的要求。在國外工業發達國家，已經實現了電火花機床的數控化，如今電火花加工技術正在向柔性化、智能化和數字化方向發展，部分數控電火花機床實現了四軸精確定位及四軸聯動等功能。本文在闡述了數控電火花加工技術現狀的基礎上，研究了數控電火花機床的功能開發。

關鍵詞：數控;電火花機床;功能開發

電火花機床在形狀復雜、難加工材料的工件加工方面具有明顯的優勢，尤其在航空航天模具工業領域中得到了較為廣泛的應用。在經歷了幾十年的技術研究后，電火花加工技術日趨完善。數控電火花技術在如今的模具工業等領域發揮重要的作用，因此研究拓展數控電火花機床的功能具有十分重要的現實意義。

1.數控電火花加工技術現狀

隨著科學技術的不斷發展創新，許多新型的數控電火花機床紛紛涌現，例如日本牧野、瑞士阿奇等數控機床，基本實現了工件加工過程的自動化、智能化和精密化。

首先，數控電火花機床加工精度現狀。工件加工的表面質量、尺寸精度以及仿形精度是電火花加工的精密核心，目前的技術水平下，數控電火花機床加工精度已實現了全面提高工件尺寸，加工精度可達±2-3μm，工件表面粗糙度可在Ra0.3μm以下，底面拐角的R值不超過0.03mm。雖然如此，數控電火花機床在現代模具企業中的應用還具有很大的發展潛能，因此要在已有技術水平基礎上不斷加強技術的研發創新，不斷提高數控電火花機床的加工精度。

第二，數控電火花機床智能化水平。目前的數控電火花機床具備精確的檢測技術和模糊控制技術，在工件的加工過程中，可以通過人機對話方式來自動創建加工程序，來實現工件的精確加工。數控電火花機床還可以進行在線自動監測，并對加工過程進行相應的處理，只要將加工指標如加工形狀、表面精度、電極縮放量等輸入到系統后，系統可以自動推算出最佳加工條件。隨著市場對電加工要求的不斷提高，數控電火花機床的智能化發展成為必然的趨勢。

第三，數控電火花機床的自動化水平。在目前的數控電火花機床中，將標準的電極夾具和電極庫配置其中，就可在刀庫中加入電極，并將加工程序設置好，則機床可在無人操作的情況下自動運轉，節省了大量的勞動力投入，同時縮短加工周期，提高了加工效率。但是數控電火花機床的自動裝置配件成本較高，因而大部分機床的自動化配置都不完善，因此提高機床的自動化配置水平是未來需要努力的方向。

第四，數控電火花機床的高效化發展。如今的模具工業對工件的加工要求越來越嚴格，現代化的加工要求為數控電火花加工技術提供了最佳的加工模式，在確保工件加工精度的同時，還要提高加工效率。例如在許多的電器用品等配件加工時，要求最大限度縮短大面積工件放電時間，并降低工件表面粗糙度，在完成放電操作后無需再進行手工拋光處理，不僅提高了加工效率，又保證了模具品質。采用最佳的加工模式是擴展企業發展空間，提高企業市場競爭力的有力保證。

2.國產數控電火花機床的改造

新型的航空發動機燃燒室中，大部分的零部件結構復雜，而且為新型材料，具有較高的硬度和良好的韌性，采用傳統的加工方法即可完成對這些零部件的加工。雖然在新型復雜零件的加工方面數控電火花機床具有一定的優勢，但是受技術能力的限制，我國的數控電火花機床還存在很大的完善空間，對于一些復雜的零件還不能完成高質量的加工效果。在原有數控電火花機床上進行一定的技術改造來豐富原有功能，來實現對這些零件的精確加工。例如在航空發電機燃燒室零件上要加工出六百個直徑為1.45毫米的空間斜孔，與中心線間呈40度角。由于孔徑小且加工數目多，所以采用國產數控電火花機床無法加工出符合加工要求的工件，因此必須對其進行技術改造，來增加相應的功能。以國產數控電火花機床SDK-50為例，在對其進行改造時要進行以下工作：

2.1設計必要的工裝

該國產數控電火花機床具備四軸數控兩軸聯動功能，由于上述要求完成六百個直徑為1.45毫米的小孔，所以為了確?？椎目臻g位置，需要采用三軸聯動進行加工，或者在原有機床基礎上增添相應的工裝和加工軸。這里我們采取增設加工軸的方法，添加的連接桿與主軸呈40度角，如圖1所示。同時還設置了與連接桿相連接的小孔加工裝置，在連接桿的另一端與旋轉軸c連接。為了能夠加工直徑小于兩毫米的小孔而專門設置了小孔加工裝置。該裝置是由計算機的輸入輸出接口來控制的，小型步進電動機在此作用下帶動電極進行伺服加工，這樣一個新的加工軸形成了。工作時，加工電極在旋轉的同時負責伺服進給，這樣能夠有效保證小孔加工的尺寸和形狀精度。在每一個小孔加工完成后，在旋轉軸C的帶動下，連接桿和小孔加工裝置旋轉到相應角度后進行下一個小孔的加工，直到完成所有小孔的加工為止。

圖1?加工裝置示意圖

2.2硬件電路設計

在上圖所示的加工裝置基礎上，添加相應的控制電路和軟件來實現對C軸的有效控制，進而完成對工件的加工。在對旋轉軸和加工軸進行控制時，系統是以IBM-PC微型計算機為核心的，控制電路框圖如圖2所示。IBM-PC共有512個輸入輸出通道，其自身的配置需要占用一定的通道，除此之外，用戶可選用其他通道。此系統選取了三個輸入輸出通道，分別用來對加工信號進行采集、對旋轉軸分度進行控制、對加工軸進行伺服控制。我們選用步進電動機作為驅動電動機，機床電源提供加工軸的電源。

圖2?控制電路框圖

2.3軟件設計

我們采用的IBM-PC核心控制系統能夠保證軟件誰和運行的靈活性，可選用高級語言進行編寫。軟件存儲在軟盤中，調入內存后即可開始運行。

3.結束語

數控電火花機床的功能開發是一項具有重要意義的研究工作，因此我們要加大研究力度，不斷研究創新和實踐，通過功能擴展，來實現對復雜結構件的加工，促進我國模具工業的發展。

參考文獻：

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[2]淲洪.數控電火花機床的功能機選用[J].新產品介紹，2003