電極無人稼動(dòng)加工裝置在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用研究

于強(qiáng) 郭立宇 杜威 劉新裕

摘要： 模具生產(chǎn)中電極加工時(shí)使用的夾具，由于受成本限制，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)使用的數(shù)量極少，無法滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，同時(shí)夾具長期使用，維修成本高。從電極的加工設(shè)計(jì)工藝、工裝夾具等方面展開了研究，通過采用組合電極的加工設(shè)計(jì)、特殊組合夾具設(shè)計(jì)制作等方法，得到了實(shí)際有效的解決方案，減少了操作者的輔助時(shí)間，加工效率得到了很大的提高，夾具維修得到了控制，降低了夾具維護(hù)費(fèi)用，滿足了現(xiàn)場(chǎng)電極生產(chǎn)任務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床24小時(shí)無人稼動(dòng)。

Abstract： Because of the limit of cost， the Jig used in mold production can not meet the actual production demand， and the Jig used for a long time， the maintenance cost is high. From the electrode processing design process， fixture and other aspects of the study， through the use of composite electrode processing design， the design and manufacture of special composite fixture， the practical and effective solution was obtained， the assistant time of the operator is reduced， the processing efficiency is greatly improved， the maintenance of the fixture is controlled， the maintenance cost of the fixture is reduced， the requirement of the field electrode production task is satisfied， and the machine tool can be operated 24 hours without human operation.

關(guān)鍵詞： 組合電極加工設(shè)計(jì);特殊夾具設(shè)計(jì)制造;實(shí)現(xiàn)無人稼動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)

Key words： combination electrode processing design;special fbdture design and marufacture;realise unmanned operation

中圖分類號(hào)：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）23-0080-02

0? 引言

在模具生產(chǎn)中放電加工在現(xiàn)代模具制造中是不可或缺的一個(gè)工序，是針對(duì)高硬度、深型腔等采用一般的加工手段難以加工的替代方法。電極是放電加工的“刀具”，是EDM放電加工中不可缺少的工具之一，電極精度直接影響放電工段加工產(chǎn)品品質(zhì)的好壞，因此，提升電極加工技術(shù)確保電極品質(zhì)是保證放電加工精度的前提。[1]

電極的制作主要方法是在數(shù)控機(jī)床上加工出來的，加工所采用裝夾方式很多，如：3R夾具、EROWA夾具、電極夾頭等等，這些專用夾具市場(chǎng)價(jià)格昂貴、使用部位元件易損壞，維修費(fèi)用高、周期長，嚴(yán)重影響實(shí)際加工任務(wù)。組合電極在模具加工中效率非常高，同時(shí)在材料的節(jié)約方面相對(duì)傳統(tǒng)的單個(gè)電極大大地節(jié)約原材料。合理的電極加工設(shè)計(jì)方案和性價(jià)比較高且又能滿足電極生產(chǎn)使用需求的夾具，能有效的減輕編程者工作量和減少操作者的輔助時(shí)間，對(duì)提高機(jī)床的加工效率，對(duì)實(shí)現(xiàn)機(jī)床無人稼動(dòng)的研究提供了較大的幫助。

1? 電極的設(shè)計(jì)與工藝分析

1.1 電極設(shè)計(jì)形式

電極設(shè)計(jì)形式通常有兩種：一是獨(dú)立的單體電極;一是組合電極。

1.1.1 獨(dú)立的單體電極

單體電極如圖1所示，單體電極主要針對(duì)小件簡單模型零件加工。

1.1.2 組合電極

所謂組合電極，就是結(jié)構(gòu)相差不大的電極組合在一起同時(shí)放電，但是組合電極要求結(jié)構(gòu)相差不大就是要符合組合電極的高矮、寬窄、結(jié)構(gòu)相近的原則。常用的組合有以下兩種：

①將同一鑲塊同一放電位置的多個(gè)電極組合在一起，放電時(shí)只要旋轉(zhuǎn)電火花的夾具角度就可以實(shí)現(xiàn)多次放電，組合電極見圖2（a）。

②將電極結(jié)構(gòu)相近的電極組合在一起，一次放電可以完成多個(gè)工位的加工，組合電極見圖2（b）。[2]

2? 電極工裝夾具結(jié)構(gòu)及工藝分析

電極工裝夾具的作用：

電極工裝夾具的主要作用是輔助工人快速地裝夾電極毛坯;能夠減輕編程員的工作強(qiáng)度，許多電極在一起編程時(shí)，只是相當(dāng)于編一個(gè)稍微復(fù)雜一些的工件的程序，在相同的時(shí)間里，能完成更多電極的編程作業(yè)。[3]

2.1 常規(guī)工裝夾具結(jié)構(gòu)及加工工藝分析

常規(guī)工裝夾具有：3R夾具、EROWA夾具、電極夾頭等等，大多數(shù)采用液壓張力螺絲鎖緊的方式進(jìn)行夾緊，常規(guī)3R夾具結(jié)構(gòu)及加工方式如圖3所示。

如圖3類似這樣的工裝夾具存在問題主要有以下幾個(gè)方面：①夾具市場(chǎng)價(jià)格昂貴，購買成本高。②受購買成本的限制，現(xiàn)場(chǎng)使用的數(shù)量少，滿足不了實(shí)際加工使用需求。③夾具長期頻繁使用元件已損壞，維修周期長、費(fèi)用高。

④夾具底座整體體積較大，能安裝到機(jī)床上的數(shù)量少，無法實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無人稼動(dòng)。

2.2 特制組合工裝夾具結(jié)構(gòu)及加工工藝分析

2.2.1 特制組合工裝夾具結(jié)構(gòu)示意圖

此組合專用工裝夾具采用雙彈簧推動(dòng)鎖塊鎖緊和彈出的機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用夾具圓孔內(nèi)壁進(jìn)行定位，夾具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)見圖4。

2.2.2 特制組合工裝夾具工作及加工原理

此組合工裝夾具優(yōu)點(diǎn)：

①此結(jié)構(gòu)便于操作者作業(yè)操作;

②制造成本低、內(nèi)部元件不易損壞、更換元件費(fèi)用低、維修周期短;

③使用靈活性強(qiáng)，不受任何電極加工的制約，可隨時(shí)更換要加工的電極;

④便于單體電極或組合電極臨時(shí)組合加工;

⑤一次加工的數(shù)量多，能夠滿足機(jī)床無人稼動(dòng)生產(chǎn)對(duì)夾具的需求。

3? 電極加工分析及特制組合工裝夾具在實(shí)際加工中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)無人稼動(dòng)

3.1 對(duì)于獨(dú)立的單體電極加工

編程人員需要不斷的進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出操作，增加了編程人員的編程工作量;單件加工相對(duì)時(shí)間短，操作者需要反反復(fù)復(fù)裝卸電極，給操作者操作帶來不便，增加了操作者輔助時(shí)間，加工效率受到很大的影響。

3.2 組合電極的加工

編程人員和操機(jī)人員的工作量得到了減少，但是增加了設(shè)計(jì)人員的電極設(shè)計(jì)工作量;同時(shí)也增加了毛坯原材，加工時(shí)浪費(fèi)大量的切削時(shí)間。組合電極加工雖然減少電極裝卸次數(shù)，但是由于夾具和機(jī)床等因素的影響，一次加工的時(shí)間相對(duì)還是較短，滿足不了機(jī)床稼動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的條件。

3.3 特制組合工裝夾具在單體電極和組合電極實(shí)際加工中應(yīng)用

加工時(shí)，將單體電極按照特制組合工裝間距尺寸組合為臨時(shí)的組合電極，或?qū)⒔M合電極也按照特制組合工裝間距尺寸再次組合為臨時(shí)的組合電極，夾具工作原理及加工方式如圖5所示。這樣解決了單體電極由于加工時(shí)間短，反反復(fù)復(fù)裝卸電極，增加了操作者輔助時(shí)間的問題;同時(shí)也解決設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)組合電極的工作量，只需編程人編程時(shí)將單體電極或組合電極進(jìn)行組合為臨時(shí)組合電極進(jìn)行編程即可。同時(shí)特制組合工裝夾具一次可加工十多種單體電極或多種組合電極，加工時(shí)間是單體電極或組合電極的十多倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足無人稼動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的條件，實(shí)現(xiàn)無人稼動(dòng)。

4? 結(jié)束語

本文對(duì)機(jī)床無人稼動(dòng)所需要的各條件因素和存在的問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并通過改變電極加工設(shè)計(jì)工藝和設(shè)計(jì)制造專用夾具，不僅實(shí)現(xiàn)了機(jī)床無人稼動(dòng)，同時(shí)也減輕了設(shè)計(jì)、編程和加工人員的工作量，降低原材料成本，工作環(huán)境得到了明顯的改善，工作效率得到了很大的提高，具有很好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪平.電極的加工講解.新員工教材，2019.

[2]李利寧.組合電極在注射模加工中的應(yīng)用[J].模具制造，2009.

[3]詹建新.簡易工裝夾具在加工電極中的應(yīng)用[J].模具制造，2013.