一種新型電火花機床專用工件加工輔助裝置的研究

王瑋韜 梁榮 季英萍 李鴻 程曉民

摘要：針對電火花機床在環(huán)形工件外壁上沿其周向方向均勻穿孔時，需要人工對工件角度進行調(diào)整，且無法保證孔之間距離相等，穿孔效果無法得到保證等問題，現(xiàn)設(shè)計一種新型電火花機床專用工件加工輔助裝置，闡述該加工輔助裝置的基本結(jié)構(gòu)，工作原理及其實踐應(yīng)用，并對其工作性能進行實驗研究。結(jié)果表明，該新型加工輔助裝置可以實現(xiàn)對環(huán)形工件進行穿孔時進行自動化輔助功能，人工成本低，進而提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：電火花機床;環(huán)形工件;加工輔助裝置;自動化輔助

Abstract：When the EDM machine tool perforates uniformly along the circumferential direction of the outer wall of the annular workpiece，the angle of the workpiece needs to be adjusted manually，and the distance between the holes can not be guaranteed，and the perforation effect can not be guaranteed.A new auxiliary device for machining workpiece is designed.This paper expounds the basic structure，working principle and practical application of the machining auxiliary device，and carries out experimental research on its working performance.The results show that the new machining aids can realize the automatic assistant function of the ring workpiece piercing，and reduce labor costs，thus improving the work efficiency.

Keywords：EDM machine，ring workpiece processing auxiliary device，automatic auxiliary

0 引言

前蘇聯(lián)時期，當(dāng)拉扎林科夫婦進行火花研究實驗時，發(fā)現(xiàn)電火花瞬間產(chǎn)生的高溫會使金屬熔化而被腐蝕掉，從而開創(chuàng)和發(fā)明了電火花加工方法[1]-[3]。現(xiàn)如今，電火花加工方法經(jīng)常用于對環(huán)形工件進行穿孔，而現(xiàn)在的大部分電火花機床的穿孔設(shè)備工作頭只能在垂直和水平方向進行移動，無法沿著環(huán)形工件外壁進行均勻穿孔[4]-[5]，人工操作難度大，成本高。

針對上述問題，筆者研發(fā)一種新型的電火花機床專用工件加工輔助裝置[6]-[7]。該裝置的主要結(jié)構(gòu)為底板和輔助裝置，底板上方安裝輔助裝置，輔助裝置內(nèi)安裝有移動機構(gòu)，能夠帶動固定機構(gòu)上的工件進行間歇直線運動，且每次運動距離相同，以便穿孔設(shè)備在工件外壁上打出分布均勻的孔，無需人工對工件進行移動，降低了人工成本，提高了工作效率，且保證了穿孔的均勻性。

1 新型電火花機床專用工件加工輔助裝置整體結(jié)構(gòu)

本設(shè)計的工作原理方式如圖1所示，該新型裝置的主要組成結(jié)構(gòu)為底板和輔助裝置，輔助裝置安裝在底板上。

2 輔助裝置工作原理

輔助裝置原理如圖2所示，輔助裝置主要結(jié)構(gòu)為直線滑軌、滑塊、滑動板、驅(qū)動機構(gòu)、固定機構(gòu)與移動機構(gòu)。

直線滑軌安裝在底板上，直線滑軌上端通過滑動配合方式安裝有滑塊，滑塊上端安裝有滑動板，滑動板上從左往右依次安裝有驅(qū)動機構(gòu)與固定機構(gòu)，且驅(qū)動機構(gòu)左右兩端對稱安裝有移動機構(gòu)，移動機構(gòu)下端與底板相連接;將工件固定在固定機構(gòu)上后，通過移動機構(gòu)帶動滑動板在直線滑軌上進行移動，以便對工件不同位置進行穿孔，之后通過驅(qū)動機構(gòu)帶動固定機構(gòu)上的工件進行轉(zhuǎn)動，使得穿孔設(shè)備能夠在工件的不同角度進行穿孔作業(yè)，無需人工對工件角度進行調(diào)節(jié)。

2.1 輔助裝置中移動機構(gòu)的工作原理

移動機構(gòu)工作原理如圖3，4所示，移動機構(gòu)主要結(jié)構(gòu)為固定安裝板、工作電機、轉(zhuǎn)動架、凸柱、移動板、導(dǎo)引板與輔助板。

固定安裝板安裝在底板上，固定安裝板外壁上通過電機座安裝有工作電機，工作電機輸出軸與轉(zhuǎn)動架側(cè)壁相連接，轉(zhuǎn)動架為倒 T 字型結(jié)構(gòu)，且轉(zhuǎn)動架下端為弧面結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動架上端安裝有凸柱，凸柱為圓柱形結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動架下端布置有移動板，移動板上從左往右均勻開設(shè)有轉(zhuǎn)動槽，轉(zhuǎn)動槽為半圓形結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動槽上緊貼有轉(zhuǎn)動架，相鄰轉(zhuǎn)動槽之間布置有移動槽，移動槽上端為長方形結(jié)構(gòu)，移動槽下端為半圓形結(jié)構(gòu)，且移動槽下端半徑大于凸柱半徑，移動板下端通過滑動配合方式與導(dǎo)引板相連接，導(dǎo)引板安裝在固定安裝板側(cè)壁上，移動板側(cè)壁與輔助板一端相連接，輔助板另一端安裝在固定板側(cè)壁上;通過工作電機帶動轉(zhuǎn)動架進行同步轉(zhuǎn)動。

在轉(zhuǎn)動過程中，當(dāng)凸柱轉(zhuǎn)動至移動槽內(nèi)時，便帶動移動板在導(dǎo)引板上進行直線運動，當(dāng)凸柱不在移動槽內(nèi)時，移動板停止移動，從而能夠?qū)崿F(xiàn)間歇直線運動，能夠帶動固定機構(gòu)上的工件進行間歇直線運動，且每次運動距離相同，以便穿孔設(shè)備在工件外壁上打出分布均勻的孔。

3 新型電火花機床專用工件加工輔助裝置實踐應(yīng)用

實驗操作時，將工件放置在固定裝置上，然后根據(jù)工件內(nèi)徑的大小，通過旋轉(zhuǎn)電機帶動主動齒輪進行同步轉(zhuǎn)動，主動齒輪帶動與其嚙合的從動齒輪進行轉(zhuǎn)動，與從動齒輪相連接的套桿也隨之轉(zhuǎn)動，在套桿轉(zhuǎn)動的過程中，與套桿通過螺紋相連接的螺桿在套桿內(nèi)進行直線運動，直至螺桿頂端安裝的橫板上的橡膠塊緊貼在工件內(nèi)壁上，從而能夠?qū)ぜM行固定。

通過移動機構(gòu)帶動滑動板在直線滑軌上進行移動，以便對工件不同位置進行穿孔，通過工作電機帶動轉(zhuǎn)動架進行同步轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中，當(dāng)凸柱轉(zhuǎn)動至移動槽內(nèi)時，便帶動移動板在導(dǎo)引板上進行直線運動，當(dāng)凸柱不在移動槽內(nèi)時，移動板停止移動，從而能夠?qū)崿F(xiàn)間歇直線運動，能夠帶動固定機構(gòu)上的工件進行間歇直線運動，且每次運動距離相同，以便穿孔設(shè)備在工件外壁上打出分布均勻的孔。

當(dāng)需要對工件不同角度進行穿孔時，通過轉(zhuǎn)動電機帶動轉(zhuǎn)動柱進行同步轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)動柱上開設(shè)的凹槽內(nèi)嚙合有凸塊時，轉(zhuǎn)動板隨之進行轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)動柱上開設(shè)的凹槽內(nèi)沒有嚙合凸塊時，轉(zhuǎn)動板停止轉(zhuǎn)動，由此帶動固定機構(gòu)上的工件進行間歇轉(zhuǎn)動，以便穿孔機構(gòu)對工件的不同角度進行穿孔，且可通過調(diào)節(jié)電動推桿帶動調(diào)節(jié)板進行同步運動，從而控制調(diào)節(jié)塊是否穿過調(diào)節(jié)口，從而實現(xiàn)對每次轉(zhuǎn)動角度的調(diào)節(jié)，可滿足不同的實際工作需要。

之后筆者采用傳統(tǒng)的電火花機床和使用該新型加工輔助裝置的電火花機床分別對環(huán)形工件進行虛擬穿孔試驗。筆者將采用相同環(huán)境，虛擬對比傳統(tǒng)的電火花機床和使用該新型加工輔助裝置的電火花機床對環(huán)形工件穿孔的的均勻程度。通過多次虛擬對比試驗，筆者發(fā)現(xiàn)試驗傳統(tǒng)的電火花機床對環(huán)形工件進行均勻打孔時，無法保證良好的穿孔效果，而使用新型的加工輔助裝置電火花機床能夠較好的保證環(huán)形工件上孔的均勻程度，自動化程度高，效率好。

4 結(jié)語

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)新型加工輔助裝置可以解決現(xiàn)有的對環(huán)形工件穿孔時人工成本高，自動化程度低等問題。具有調(diào)節(jié)靈活、穿孔均勻、人工成本低與工作效率高等優(yōu)點。從而表明該新型裝置在電火花機床方面擁有廣闊的應(yīng)用前景。

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基金項目：2018年王偉明基金項目（2018017）;2018年浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動計劃（新苗人才計劃）項目（2018R428030）

作者簡介：王瑋韜（1998-）男，浙江舟山人，本科，主要研究方向為材料成型及控制工程技術(shù)。

通信作者：梁榮（1981-）男，山東青島人，碩士，高級實驗師，主要研究方向為材料成型及控制工程技術(shù)。