关于数控电火花机床的功能开发

刘深

摘要：近年来，我国的模具工业取得了飞速发展，许多难加工、高性能新材料在模具工业中得到了推广应用，因而对电火花机床提出了更高的要求。在国外工业发达国家，已经实现了电火花机床的数控化，如今电火花加工技术正在向柔性化、智能化和数字化方向发展，部分数控电火花机床实现了四轴精确定位及四轴联动等功能。本文在阐述了数控电火花加工技术现状的基础上，研究了数控电火花机床的功能开发。

关键词：数控;电火花机床;功能开发

电火花机床在形状复杂、难加工材料的工件加工方面具有明显的优势，尤其在航空航天模具工业领域中得到了较为广泛的应用。在经历了几十年的技术研究后，电火花加工技术日趋完善。数控电火花技术在如今的模具工业等领域发挥重要的作用，因此研究拓展数控电火花机床的功能具有十分重要的现实意义。

1.数控电火花加工技术现状

随着科学技术的不断发展创新，许多新型的数控电火花机床纷纷涌现，例如日本牧野、瑞士阿奇等数控机床，基本实现了工件加工过程的自动化、智能化和精密化。

首先，数控电火花机床加工精度现状。工件加工的表面质量、尺寸精度以及仿形精度是电火花加工的精密核心，目前的技术水平下，数控电火花机床加工精度已实现了全面提高工件尺寸，加工精度可达±2-3μm，工件表面粗糙度可在Ra0.3μm以下，底面拐角的R值不超过0.03mm。虽然如此，数控电火花机床在现代模具企业中的应用还具有很大的发展潜能，因此要在已有技术水平基础上不断加强技术的研发创新，不断提高数控电火花机床的加工精度。

第二，数控电火花机床智能化水平。目前的数控电火花机床具备精确的检测技术和模糊控制技术，在工件的加工过程中，可以通过人机对话方式来自动创建加工程序，来实现工件的精确加工。数控电火花机床还可以进行在线自动监测，并对加工过程进行相应的处理，只要将加工指标如加工形状、表面精度、电极缩放量等输入到系统后，系统可以自动推算出最佳加工条件。随着市场对电加工要求的不断提高，数控电火花机床的智能化发展成为必然的趋势。

第三，数控电火花机床的自动化水平。在目前的数控电火花机床中，将标准的电极夹具和电极库配置其中，就可在刀库中加入电极，并将加工程序设置好，则机床可在无人操作的情况下自动运转，节省了大量的劳动力投入，同时缩短加工周期，提高了加工效率。但是数控电火花机床的自动装置配件成本较高，因而大部分机床的自动化配置都不完善，因此提高机床的自动化配置水平是未来需要努力的方向。

第四，数控电火花机床的高效化发展。如今的模具工业对工件的加工要求越来越严格，现代化的加工要求为数控电火花加工技术提供了最佳的加工模式，在确保工件加工精度的同时，还要提高加工效率。例如在许多的电器用品等配件加工时，要求最大限度缩短大面积工件放电时间，并降低工件表面粗糙度，在完成放电操作后无需再进行手工抛光处理，不仅提高了加工效率，又保证了模具品质。采用最佳的加工模式是扩展企业发展空间，提高企业市场竞争力的有力保证。

2.国产数控电火花机床的改造

新型的航空发动机燃烧室中，大部分的零部件结构复杂，而且为新型材料，具有较高的硬度和良好的韧性，采用传统的加工方法即可完成对这些零部件的加工。虽然在新型复杂零件的加工方面数控电火花机床具有一定的优势，但是受技术能力的限制，我国的数控电火花机床还存在很大的完善空间，对于一些复杂的零件还不能完成高质量的加工效果。在原有数控电火花机床上进行一定的技术改造来丰富原有功能，来实现对这些零件的精确加工。例如在航空发电机燃烧室零件上要加工出六百个直径为1.45毫米的空间斜孔，与中心线间呈40度角。由于孔径小且加工数目多，所以采用国产数控电火花机床无法加工出符合加工要求的工件，因此必须对其进行技术改造，来增加相应的功能。以国产数控电火花机床SDK-50为例，在对其进行改造时要进行以下工作：

2.1设计必要的工装

该国产数控电火花机床具备四轴数控两轴联动功能，由于上述要求完成六百个直径为1.45毫米的小孔，所以为了确保孔的空间位置，需要采用三轴联动进行加工，或者在原有机床基础上增添相应的工装和加工轴。这里我们采取增设加工轴的方法，添加的连接杆与主轴呈40度角，如图1所示。同时还设置了与连接杆相连接的小孔加工装置，在连接杆的另一端与旋转轴c连接。为了能够加工直径小于两毫米的小孔而专门设置了小孔加工装置。该装置是由计算机的输入输出接口来控制的，小型步进电动机在此作用下带动电极进行伺服加工，这样一个新的加工轴形成了。工作时，加工电极在旋转的同时负责伺服进给，这样能够有效保证小孔加工的尺寸和形状精度。在每一个小孔加工完成后，在旋转轴C的带动下，连接杆和小孔加工装置旋转到相应角度后进行下一个小孔的加工，直到完成所有小孔的加工为止。

图1 加工装置示意图

2.2硬件电路设计

在上图所示的加工装置基础上，添加相应的控制电路和软件来实现对C轴的有效控制，进而完成对工件的加工。在对旋转轴和加工轴进行控制时，系统是以IBM-PC微型计算机为核心的，控制电路框图如图2所示。IBM-PC共有512个输入输出通道，其自身的配置需要占用一定的通道，除此之外，用户可选用其他通道。此系统选取了三个输入输出通道，分别用来对加工信号进行采集、对旋转轴分度进行控制、对加工轴进行伺服控制。我们选用步进电动机作为驱动电动机，机床电源提供加工轴的电源。

图2 控制电路框图

2.3软件设计

我们采用的IBM-PC核心控制系统能够保证软件谁和运行的灵活性，可选用高级语言进行编写。软件存储在软盘中，调入内存后即可开始运行。

3.结束语

数控电火花机床的功能开发是一项具有重要意义的研究工作，因此我们要加大研究力度，不断研究创新和实践，通过功能扩展，来实现对复杂结构件的加工，促进我国模具工业的发展。

参考文献：

[1]程安运.电火花加工技术的改进研究[J].佛山科学技术学院学报，2005

[2]淲洪.数控电火花机床的功能机选用[J].新产品介绍，2003