便携式电火花加工机的设计

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1、1绪论1.1电火花加工机的发展历程在20世纪初，人们就发现了电火花，例如在插头或电器开关触点开、闭时，往往产生火花而把接触面烧毛或腐蚀成粗糙不平的凹坑而使插头或电器开关逐渐损坏。长期以来，电腐蚀一直被认为是一种有害的现象，人们不断地研究电腐蚀的原因并设法减轻和避免电腐蚀的发生。但事实总是一分为二的看的，只要掌握规律，在一定的条件下可能会转变成好事，把有害的变为有用的。1943年，苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工，最初的电火花加工机使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路，之后，随着脉冲电源和控

2、制系统的改进，电火花加工机床从此开始迅速发展起来。到了50年代初，电火花加工机的脉冲电源改进为电阻-电感-电容回路的方式，同时还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源，使电火花技术的蚀除效率得到进一步提高，工具电极的相对损耗也有所降低。随后，又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源，使得在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。60年代中期，依次出现了晶体管和可控硅脉冲电源，不仅提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗，而且扩大了粗加工与精加工的可调范围。到70年代，脉冲电源发展迅速，又陆续出现了高低

3、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。由于电火花加工具有许多传统切削加工所无法比拟的优点，因此其应用领域日益扩大，电火花加工技术已广泛应用于机械、航天、航空、电子、原子能、计算机技术、仪器仪表、电机电器、精密机械、汽车、轻工等行业，以解决难加工材料及复杂形状零件的加工问题。加工范围从微小

4、的轴、孔、缝，到超大型模具和零件，为各种新型材料的发展和应用开辟了广阔的途径，为各种工业产品的设计改进与制造提供了新的加工技术，为现代科学技术的发展和试验设计水平的提高提供了有效的手段。本课题就是在这样的研究背景下提出的，为了满足工业环境的需求，本文将要设计一个便携式的电火花加工机。1.2电火花加工机的特点和应用范围1.2.1电火花加工机的特点电火花加工又称放电加工(ElectricalDischargeMachining简称EDM)，【2】28其原理是把脉冲电源加在工具和工件之间，利用脉冲性火

5、花放电时产生的的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对被加工零件的尺寸、形状及表面质量的要求。电火花加工机的特点如下：1）易于实现加工过程的自动化由于是直接利用电能加工，而电能、电参数等相对于机械量而言，更易于实现数字控制、自适应控制、智能化控制和无人操作等。2）可以改进结构设计由于电加工的特殊性，可以将产品结构进行改进，例如，将镶拼结构的硬质合金冲模改为用电火花加工的整体结构，减少了加工工时和装配工时，延长了使用寿命。3）电极损耗相对比较低由于电火花加工靠电、热来蚀除金属，电极也会遭受损耗，而且

6、电极损耗多集中在尖角或底面，往往影响成型精度。目前，随着电加工技术的发展，粗规准加工时已经能将电极相对损耗比降到0.1%以下，在中精规准加工时将损耗比将到1%左右。4）可加工的最小角部半径极小一般情况下，电火花加工能得到的最小角部半径等于加工间隙（通常为0.02至0.3毫米），若电极有损耗或采用平动头加工，则角部半径还要增大。但采用多轴控制的电火花机床，应用X、Y、Z轴数控摇动加工，可以清棱清角的加工出方孔、窄槽的侧面和底面。1.2.2电火花加工机的应用范围目前，电火花加工（EDM）作为模具制造

7、技术的一个重要分支,在模具制造领域起着重要的作用。尤其是在先进制造技术的快速发展和制造业市场竞争激烈的新形势下，促使电火花加工机床朝着更深层次、更高水平的方向快速发展，使放电加工技术在模具工业中经久不衰。例如：日本的冷冲模有53%是用电火花成型加工来完成的，美国的锻模有7%是用电火花成型加工来完成的。基于上述特点和条件，本文设计的电火花加工机的主要用途有以下几项：1）适合于难切削导电材料的加工【1】由于脉冲放电的能量高度集中，放电区域产生的高温足以熔化、气化任何导电材料，所以能加工各种金属材料，

8、甚至可以加工聚晶金刚石、立方氮化硼等超硬材料，如果具备一定条件还可以加工半导体和非半导体材料。2）可以进行低刚度工件加工及微细加工由于放电加工过程中工具电极与工件不直接接触，两者的宏观作用力很小，没有机械加工的切削力。因此，可以进行低刚度工件加工及微细加工。例如，加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹、螺孔。3)可以加工特殊复杂表面形状的零件由于可以简单的将工具电极的形状复制到工件上，所以特别适用于复杂表面形状工件的加工。例如，制造冲模、塑料模、锻模和压铸模，在金属板材上切割出零件等。1.3国