电火花加工设备

4.1.5　电火花加工设备

1．电火花成型加工机床的结构组成

电火花成型加工机床的结构如图4-8和图4-9所示，电火花成型机床的典型结构可大致分为三大结构、七个部分，三大结构如图4-8所示：脉冲电源与机床控制系统、机床本体和工作液系统。其中的机床本体如图4-9所示，又可细分为脉冲电源箱、工作液箱、基座4、立柱5、主轴头架6、工作台7、工作液槽8等共七个部分。

图4-8　电火花机床的一般结构

1—脉冲电源与机床控制系统；2—机床本体；3—工作液系统

图4-9　台式电火花机床结构

1—脉冲电源箱；3—工作液箱；4—基座；5—立柱；6—主轴头架；7—工作台；8—工作液槽

（1）脉冲电源。脉冲电源用来提供加工所必需的电能，并能够对加工中所需要的各种电规准进行有效的调整和控制。早期的电火花加工机床的脉冲电源主要采用电阻、电容和电感阻容振荡电路。

（2）机床控制系统。机床控制系统主要是指主轴头进给伺服控制系统，其主要功能是保证能够对机床的进给运动进行有效的准确控制，保证电极与工件之间的间隙大小，能够随加工过程的进行而始终维持所需要的大小。

电火花加工机床的机床控制系统可以分为早期的机动控制机床和现在的数控控制机床两类。

① 机动控制的中、小型电火花成型机床。机动控制的结构比较简单，其主要功能是控制机床的主轴头Z方向的伺服进给，以便维持工作电极与工件间火花放电所需的最佳间隙；当加工过程出现异常时，能够迅速地使主轴回退，待异常情况排除后又能自动恢复进给。

如图4-10所示为一种电液动伺服驱动控制的主轴头控制系统。

图4-10　电液动进给伺服驱动原理图

1—活塞杆；2—液压缸；3、11—压力表；4—喷嘴；5—静线圈；6—挡板；7—动线圈；8—电液转换器；9—节流阀；10—精滤油器；12—溢流阀；13—电动机；14—叶片泵；15—油箱；16—工件；17—电极；18—止回阀

② 数控进给伺服控制电火花成型加工机床。数字控制系统较为复杂，由数控系统“硬件”和“软件”所组成。硬件指的是由单片机或者单板机、工业控制微型机和其它电子器件所组成的脉冲驱动电路以及由步进电机或交直流伺服电机、传动丝杆和螺母等机械传动机构所组成的进给运动的伺服执行机构；软件则是指数控系统正常运行所必需的系统程序、应用程序、电规准工艺参数库和编程代码等。

（3）工作液控制系统。电火花加工机床的工作液系统是机床非常重要的组成部分。其原理如图4-11所示。

图4-11　工作液循环系统

1—粗过滤器；2—单向阀；3—液压泵；4—电动机；5—溢流阀；6—压力表；7—精过滤器；8—压力调节器；9—射流抽吸管；10—冲油选择阀；11—补油阀；12—冲油压力表；13—抽油压力表

为满足正常放电的加工需要，工作液循环系统最基本的功能要求是能够进行冲油操作和抽油操作，如图4-11所示，在油泵3的作用下，储油箱中的工作液经粗过滤网1、单向阀2，被吸入油泵3，并经过精过滤器7，将工作液送进工作台上的工作液槽中，工作液的压力不超过0.4MPa，由与油泵3相并联的溢流阀5来控制；补油阀11的作用为快速进油补充油槽的油液，及时调节冲油选择阀10控制工作液的循环方式，压力调节器8用来控制油槽中的油液压力。当冲油选择阀10处于抽油位置而打开时，补油路和冲油路都截止不通，这时压力工作液经选择阀10高速穿过射流抽吸管9，利用射流所产生的负压，将油槽中的油液快速地抽出；当冲油选择阀10 处于冲油位置（关闭）时，补油和冲油路接通，油液经过补油阀11和调节阀8进入工作油槽，压力由调节阀8来控制和调节。调节阀8前后的压力大小则由压力表12和13来显示，可以随时根据加工的需要来获得稳定的工作液流动效果。

2．电火花成型机床的型号

电火花加工中由于所使用脉冲电源类型的不同，在电火花加工的发展初期，把电火花加工机床分为电火花穿孔加工机床和电火花型腔加工机床两种类型，其中电火花穿孔加工机床一般采用阻容、感容和电子管、闸流管等窄脉冲电源，采用这类电源的机床较适合于对深孔和细微结构进行加工，被命名为D61系列机床，其典型机床有D6125、D6135、D6140等。

电火花成型加工机床多采用长脉冲发电机电源，这类机床较适合于对复杂的盲孔类型腔进行加工，被命名为D55系列电火花加工机床，其典型机床有D5540、D5570型机床等。

1985年以后，由于晶体管脉冲电源在电火花机床上的大量采用，这类机床既可用做电火花穿孔加工，又可用做型腔成型加工，其型号被统一为电火花成型加工机床，并命名为D71系列。其型号表示方法如下：

表4-1和表4-2分别为部分常用电火花加工机床的型号及其主要技术规格表。

表4-1　国产电火花加工机床型号及主要规格

表4-2　国外部分电火花机床型号与技术规格

（续表）