一種新型小型自動控制電火花機軸向進給機構設計

高聯登　劉巖巖　郭彥宏　韋活龍　江遠鵬

摘 要：由于現代科學工作者技術的迅猛發展，機械工業，電子工業，航空航天工業，化學工等，要求尖端科學技術產品向高精度、高速度、大功率、小型化方向發展，以及在高溫、高壓、重載荷或腐蝕環境下長期可靠地工作。為了適應這些要求，各種新結構、新材料和復雜形狀的精密零件大量出現，其結構和形狀越來越復雜，材料的性能越來越強韌，對精度要求越來越高，對加工表面粗糙度和完整性要求越來越嚴格，使機械制造面臨著一系列嚴峻的任務。傳統的切削加工方法很難實現，有些根本無法實現。在生產的迫切需求下，人們不斷研究和探索新的加工方法。精密電火花加工就是在這種環境下產生和發展起來的。

關鍵詞：精密;加工;電火花;軸向進給機構

1.電火花加工的背景

電火花加工技術誕生于40年代初，在之后的幾十年里，電源與控制程序和設備的改朝換代，此項技術也在穩步提升中。發明之始，簡單的RC電路被當做電源來使用。50年后，電阻-電感-電容電路替代了RC回路。同時還使用新的電源來延長使用時間和次數^[1]。

2.電火花加工機的原理

使用電火花機的時候，工件和工具的表面分別接上220V降壓后轉換成直流電，絕緣介質（常用煤油或礦物油或去離子水，本設計采用純凈水）中通常放置兩個電極和工件，220V電壓經過降壓后，電極兩端分別連接到工具和工件上，形成一個完整的閉合回路，將工件表面上相應的位置的材料蝕除。閉合回路在工件上的面積很小，步進電機每次轉動的進給的時間特別短，脈沖放出的能量（10⁶～10⁷W/mm²），^[2]高度的集中在一個狹小的面積上，電能產生的能量能夠使工件發生變化，一種融化流入純凈水，另一種直接蒸發，輕松地能夠將能夠去除部分材料。根據這種的操作進給，一點一點的累積形成工件表面的加工，屬于一種累積加工的方式^[3]。

在電火花的設計與制造中最主要部分是電弧釋放機構進給軸的設計。^[4]

3.電火花加工機進給軸設計

3.1電火花Z軸的設計計算

絲桿的設計內容包括：確定系統的脈沖當量，絲杠的計算與選型，運動部件慣性的計算，選擇步進電機等。

脈沖當量是發出一個指令之后的電極進給量，應高于于電極的位置精度.由于定位精度為±0.01，因此選擇脈沖當量為0.01mm。

E級精度絲杠允許的螺距誤差：=30um/m^[7]。

4.結論

本文對電火花加工中最重要的的部分電火花Z軸進給機構進行了結構設計，解決了通常的進給機構的強度的及控制精度的問題，對實際生產有指導意義

參考文獻

[1] 佟玉斌.便攜式電火花加工機的研究[D].山東大學，2005.

[2] 謝建忠.談談機電一體化的發展趨勢及設計步驟[D].中小企業管理與科技（下旬刊），2010.

[3] 南非.基于Visual C的電火花成型加工伺服控制系統的研究[D].河北工業大學，2006.

[4] 吳光河.基于模糊自適應PID的電火花成型加工伺服控制系統的研究[D].上海海洋大學，2012.