数控电火花成型机床论文

数控电火花成型机床论文（通用5篇）

数控电火花成型机床论文 篇1

摘要：分析了电火花成型机床各种结构的运动特点, 对电火花成型机床常见结构的内在问题进行深入剖析和比较, 提出了高精密电火花成型机床相应结构模型和优化设计方案, 并在此基础上完成了G450C龙门式高精密数控电火花成型机床的主机设计。

关键词：电火花成型机床,机床结构,优化设计

精密数控电火花成型加工机床是精密特种加工技术的重要设备之一, 对精密机械、汽车、微电子、家电产品以及航空航天的精密零件和精密工模具制造具有重要意义[1]。当前, 市场上高精密数控电火花成型机床主要是以国外知名品牌为主, 国内品牌的电火花成型机床与之相比无论在机床性能、精度, 还是稳定性方面都存在着较大的差距。面向巨大的市场需求, 结合精密零件和工模具技术发展的要求, 笔者公司引进德国欧吉索先进技术, 成功研制出技术领先、性能优越、价格适中的中小型龙门式高精密数控电火花成型机床G450C。

1 数控电火花成型机床结构运动特点及其存在问题分析

1.1 数控电火花成型机床的结构形式及运动特点

数控电火花成型机床通常是由机械运动系统、脉冲电源系统、数控系统和工作液循环过滤系统及附件等组成。机械运动系统主要由运动部件、运动机构、主轴、工作台和工作液槽等组成。根据不同的机械结构形式, 主要分为立柱式 (C型) 结构、滑枕式 (牛头式) 结构、龙门式结构数控电火花成型机床。各种机械结构运动特点不一样, 分别适用于不同性能要求的机床。

立柱式 (C型) 结构数控电火花成型机床的运动特点是:床身和立柱固定不动, 滑板通过运动机构带动工作台相对底座床身实现横向伺服进给运动, 工作台通过运动机构相对滑板实现纵向伺服进给运动, 主轴头通过运动机构相对立柱实现上下伺服进给运动, 如图1所示。底座和立柱连成一体呈楔形对称结构, 刚性和精度较好。因采用三面开放式设计, 操作者容易进入工作区域, 装夹工件比较方便。由于此结构是靠工作台支承和装夹工件并实现纵横向运动, 因此工件的尺寸和重量不能太大, 通常应用于中、小型数控电火花成型机床。

滑枕式 (牛头式) 结构数控电火花成型机床的运动特点是:工作台固定不动, 滑板通过运动机构带动滑枕和主轴头相对底座床身实现横向伺服进给运动, 滑枕通过运动机构带动主轴头相对滑板实现纵向伺服进给运动, 主轴头通过运动机构相对滑枕实现上下伺服进给运动, 如图2所示。该结构沿用三面开放式设计, 操作者容易进入工作区域, 装夹工件比较方便, 也为设计、安装可升降式工作液槽提供方便。该结构三个运动轴相互关联, 制造比较困难。滑枕式结构在大、中、小型机床中均有采用, 比较适合数控化程度较高的机床。

龙门式结构数控电火花成型机床的运动特点是:工作台一般固定在床身上, 龙门架通过运动机构带动滑板和主轴头相对底座床身实现纵向伺服进给运动, 滑板通过运动机构带动主轴头相对龙门架实现横向伺服进给运动, 主轴头通过运动机构相对滑板实现上下伺服进给运动, 如图3所示。这种机床刚性好, 精度高, 稳定性好。但由于龙门结构较为复杂, 制造比较困难。龙门式结构适合大、中型电火花成型机床采用。

1.2 电火花成型机床常见机床结构内在问题分析

滑枕式结构具有承载能力强、工件安装稳定性好、滑枕移动便捷, 且加工精度不受工作台负荷影响等结构优势, 但滑枕式的结构使得其主轴相关部件的精度受重力的影响较大, 图4给出了滑枕式机床主轴相关部件及其变形示意图。由图可知, 平滑枕以及与其相连接的立轴底座、立滑枕受重力的作用而发生变形, 随着它们沿十字马鞍向+Y方向的移动, 变形量还会不断增大, 刚性也随着变差[2]。

对于滑枕式结构, 因为工作头的位置随滑枕的移动引起各部件受力的变化, 长期精度不稳定, 如图5所示。同时, 由于平滑枕悬伸过长刚性变差导致轴的行程也受到限制, 导轨平行度误差也随着悬伸量 (变形量) 的增大而得到放大;该结构的设计要求床身重、工作头轻, 这会导致床身受温度的变化较缓慢, 而工作头受温度的变化较为敏感, 这种受热不均结构会导致机床的精度受温度的变化而变化, 热稳定性较差。

立柱式电火花机床依靠工作台的移动来实现X/Y轴的运动, 因而这两条轴的精度与工件的重量密切相关, 其动态精度和刚性都会受之影响。同时, X/Y轴的行程因工作台需在狭小有限的空间内移动而受到限制, 如果要设计加工稍大一点的工件, 则机床的底座和立柱会更显大型化, 相对于机床尺寸来说, 可加工区域明显偏小, 而刚性也会随着立柱横梁悬伸加长而变差。此结构不宜设计、安装可升降式工作液槽, 工作液容易随着工作台的不断平动而溅出。

以上两种国内常见电火花成型机床结构由于机械结构本身内在的问题, 导致在实际的使用中直接影响到零件或模具的加工精度和表面质量, 因此必须通过机床结构正确选型和优化设计, 特别是针对这两种结构存在的问题来寻求相对应的解决方案。

2 高精密数控电火花成型机床结构选型及优化设计方案

2.1 结构选型基本思路

通过对国内常用的两种电火花成型机床机构内在问题点的比较及分析研究, 从中得到结论:虽然通过改良部分零件的设计和采用性能更加好的功能部件如导轨和丝杆等, 可以改善国内两种常见结构机床的刚性和精度, 但要避免因结构本身带来的各种问题, 因此需要对机床的结构进行合理选型和优化设计, 力求结构简洁、性能可靠, 以达到高精密数控电火花成型机床在性能、精度和稳定性等方面的要求。

相对于滑枕式结构, 龙门式结构因为工作头悬挂在龙门架上, 受力情况不会随主轴头的位置而变化, 长期精度可以保持稳定, 主轴头可以到达工作台面任意一个角落, 且受力情况都是一致的, 如图6所示。同时, 由于工作头悬伸短且固定不变, 刚性好, 受外力影响较小, 平行度误差也最小化;该结构的床身、工作液和龙门架可以实现整体温度控制, 从而实现机床的高精度和热稳定性。

相对于立柱式结构, 龙门式结构 (动龙门式) 因机床工作台固定不动, 各条轴的运动与工件的重量和工作液无关, 其动态精度和刚性不会受之影响。此结构便于设计、安装可升降式工作液槽, 油槽可装满工作液时移动, 随放电成型加工的位置自动升降, 省去冲放时间。

通过以上比较可以看出, 龙门式结构除了能够避免滑枕式结构和立柱式结构的内在结构问题, 而且本身很多优点也正好能够满足高精密电火花成型机床的各种要求, 因此龙门式结构是设计高精密数控电火花成型机床的首选机械结构。

2.2 方案

G450C龙门式高精密数控电火花机床是巨轮股份专门为中小型高精密零件和工模具市场开发的新机型, 该机型针对常见龙门式结构电火花成型机床制造成本高, 操作不太方便, 占地面积大, 只适合大、中型电火花成型机床等问题点, 从结构适用及加工工艺性好的设计原则方面考虑对龙门式结构进行优化设计。

与常见的龙门式电火花机床一样, 结构优化后的G450C机床主体机械结构仍然由床身、龙门架、滑枕、主轴箱和工作液槽组成, 整体结构没改变, 只是将一些主要零部件的结构进行改进和优化。

优化后的龙门式电火花成型机床结构跟原来的机械结构存在如下不同点。

传统的龙门式机床采用动龙门结构, 因为需要有足够大的“门”结构空间悬挂滑枕和主轴头, 因此只适合大中型电火花成型机床设计使用。为了兼容床身和工作液槽, 通常床身是由钢板焊接而成。为保证主轴头的悬伸刚性, 滑枕和主轴箱在满足刚性和使用尺寸的情况下, 采用了紧凑的设计原则。如图3所示。

而优化后的龙门结构则是针对G450C机床适用零件的特点, 对机械部分的几大部件进行改进和优化。主要体现在:龙门架采用三角横梁设计, 既能保持龙门结构的特点, 又加强了龙门架的刚性 (对比门式龙门架) ;床身为了配合龙门架的三角横梁设计, 将原来长方体的结构改进优化成L型箱体结构, 使得三角龙门架可以在L型箱体上部实现前后运动;为了确保X/Y轴的行程和刚性, 滑枕和主轴箱由原来的紧凑设计改成仿生箱体设计。如图7所示。

相对于传统的龙门式电火花成型机床结构, 优化后的G450C机床结构具有如下优点:

(1) 整机结构沿用经仿生优化设计的龙门式结构, 结构紧凑且行程大, 刚性大且可保持长期高精度, 静态和动态性能俱佳;

(2) 采用高性能铸铁结构, 确保机床的机械稳定性和精度, 不受工件重量或工作液重量的影响;

(3) 机床设计符合人机工程学原理, 提供了机床占地面积和加工面积的最佳比例, 工作台采用3方向的全开放式设计, 高度根据东方人的身高特点而设计;

(4) ATC采用独创的内藏式和悬挂导轨伸缩设计, 充分利用有限空间, 电极容量大且不干涉主轴的移动, 没有运动死角;

(5) 采用黄金侵害比例设计的外观造型, 整机简洁、匀称、色彩搭配协调, 巧妙的主轴伸缩防护设计确保了机床操作的安全性。

3 结束语

高精密数控电火花成型机床的制造首先应该有合理的结构设计, G450C通过对龙门电火花成型机床的结构进行仿生优化设计, 既吸取了立柱式和滑枕式机床结构的优点, 也保持了龙门式机床结构的优点, 这样的机械结构能有效地保证机床的高精度和高性能, 是高精密数控电火花成型机床结构设计的正确方向。

参考文献

[1]杨大勇, 付伟, 伏金娟, 等.A型精密数控电火花成形加工机床及其应用[J].航空制造技术, 2009 (05) :57-60.

[2]杨大勇, 王大鹏, 张海峰, 等.牛头式电火花加工机床重力引发变形的有限元分析[J].新技术新工艺, 2011 (03) :53-55.

数控电火花成型机床论文 篇2

课题顺利通过验收

2012年10月15日，在首都航天机械公司（211厂）现场，“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项办组织召开了由北京市电加工研究所承担的《特种材料复杂型面加工的五轴联动精密数控电火花成形机床》科技重大专项课题验收会。验收专家组由技术专家和财务专家14名组成。验收会由专项办吴振凯主持。北京市科学技术研究院邵锦文副院长、科研处张经华处长，工信部财务司领导杨晓娟出席了验收会。课题负责人和承担单位代表出席了会议。

会上，课题负责人杨大勇研究员代表课题组就课题研发过程、执行情况、经费管理及使用情况、主要技术创新和取得的成果向专家们进行了汇报。课题参与单位负责人对子课题的完成情况也进行了汇报。技术专家和财务专家审查了相关文件资料，实地考察了生产现场，并进行了认真质询和讨论。专家组认为该课题圆满完成了合同书中规定的研究内容，完全达到了考核的技术指标要求，课题组提供的验收资料齐全，符合验收规范，一致同意该项目通过验收。熊院士及各位专家对课题取得的成果给予了高度评价：“04科技重大专项实施方案总体要求很高，在前期论证时，专家认为五轴联动精密数控电火花成形机床的研制是国家高端先进制造急需的技术装备，按照规划预计2020年完成，而该课题的实施使这个目标提前完成。课题成果在用户单位的实际应用也达到了良好的应用效果，得到了用户单位的认可，成绩来之不易。”

熊院士及各位专家还提出了殷切的希望，他们谈到“高、奇、缺的特种加工技术对中国航天航空事业至关重要，希望课题承担单位能够立足用户需求，进一步提高精度和可靠性，形成规模化生产，替代进口，继续保持技术领先水平！”

《特种材料复杂型面加工的五轴联动精密数控电火花成形机床》课题于2009年立项，北京市电加工研究所作为责任单位，与北京机床所精密机电有限公司、哈尔滨工业大学、大连理工大学、首都航天机械公司联合承担。五轴联动精密数控电火花加工设备代表着当今国际同行业技术的最高水平，发达国家对我国出口管制严格。本课题研制的工程化、可用于工业生产环境的五轴联动精密数控电火花加工装备，能解决常规机械加工及数控切削不能解决的加工难题，尤其是航天航空等国防高科技行业关键零部件的加工难题，突破西方国家“高、精、尖”设备对我国的技术壁垒，提升我国相关行业的生产能力。

数控电火花成型机床论文 篇3

A型的独有机床主机,归属于数控框架下的电火花机床,带有凸显的精密属性。机床搭配着的主机,采纳了新颖的C型构架。主机含有的中心,带有中心负重的新颖制备形式,同时,搭建出左右对称情形下的楔形架构。主机床配有的床身及关联立柱,都选取了质地很好的铸铁类树脂砂,制备而成。

经由预设的时效处理,这一类别的机床,就含有凸显的动静态框架下刚性, 以及期待中的减震成效。机床配有的定位精度,以及重复属性的定位精度,都不要超出预设的数值。机床含有的主轴头,配有性能适宜的伺服电机,并搭配上了滚动导轨、含有滚珠丝杠的独特直拖构架。机床附带着精度偏大的编码器,这样的编码器,可协助机床,去增添原有的单脉冲框架下驱动当量;在这样的状态下,主体含有的移动速率,不要超出每分钟10米。

因此,独特配件能促动衔接的刚性提升,增添机床构架原有的灵敏属性。主机含有的摩擦力被缩减,反向属性的间隙也被缩减。这就回避掉了惯有的低速爬行弊病,主轴原有的伺服性能,也被提升。

2新颖的管控途径

数控体系下的机床管控,含有期待中的精度及速率,并搭配着全闭环这样的新控制。数控属性的电火花机床,自身带有的数控系统,预设了伺服管控。这样的伺服管控,涵盖着精密层级很高的闭环管控。由此可见,在既有的硬件体系内,搭配上速率偏高的预设通道;在既有的软件内,搭配上高效属性的汇编代码。制备出独有的CPU管控指令,并预设了嵌入式的总括架构。这样一来,就增添了软硬件带有的实效特性。

查验部分,搭配了精密属性的数字硬件,这样预设出来的电路,能提升查验含有的精准性。反馈器含有的分辨率,会超出原有的反馈器,这也增添了机床含有的管控精度。总括的查验体系,带有稳固及很可靠的优点。机床搭配着的伺服电机, 能协同现有的机械体系,去创设出期待中的响应速率,含有很理想的管控性能。

现有的数控体系,可搭配上全闭环框架下的控制。体系含有的检测,选用了很精密的独有硬件,去制备出电路,以便添加这种检测含有的准确层级。测量配有的反馈体系,带有分辨率偏高的脉冲类编码器,并带有光栅尺。各类别的轴承,预设了独有的检测方位;每种这样的轴承,含有的机械驱动,都能与既有的驱动精度契合。经由刚度查验,以及特有的伺服管控, 可增添超精密框架下的定位,并设定出重复定位。

速率很高的主轴,经由管控,可以促动放电加工含有的碎末排出。这样的管控,能与窄槽加工契合,并适宜被安设在加强筋配有的加工流程内。分辨率偏高的、含有全数字特性的交流伺服,能预设独有的驱动,增添主轴原有的移转速率。

3预设的新电源

高精度框架下的数控机床,含有特有的脉冲电源。电火花加工必备的那些能量,会由预设出来的这种电源供应。数控体系,归属于机床含有的中枢,那么,预设出来的脉冲电源,就归属于机床含有的心脏。电路设计附带着的细微变更,都会关联着既有的加工质量。由此可见,要增添原有的质量层级,体系配有的脉冲电源, 就应预设出精准框架下的能量管控。

要克服掉放电回路附着着的多样寄生回路,同时,回避掉强度偏大的电磁类干扰,以便维持住实效凸显的蚀除速率。 预设的脉冲电源,能构成侧重的机床成分,可耗费掉偏多的能量。例如:加工现有的稳固属性、现有的产出速率、电极含有的损耗、产出工件含有的粗糙度、变质层含有的状态,都关联着预设的脉冲电源。

3.1总括的电源架构

智能属性的成型机床,特有的脉冲电源,涵盖着预设的数控体系、加工管控用到的体系、特有的功率放大类体系、主体回路含有的单元、调和用到的单元、预设的运动轴促动下的独有单元等。

加工管控的体系,可分出如下层级的成分 :经由时钟管控的成分、放电信号产出的成分、预设参数用到的成分、管控独有的加工波形用到的成分、管控抬刀用到的成分、查验伺服间隙及既有的放电状态用到的成分、处理多样异常放电用到的成分。主体回路配有的单元,应涵盖着如下层级 :低压及高压框架下的回路、复合属性的回路、独有材料必备的回路。

要依循供应得来的主体回路,以及附带着的回路,去获取到各类别波形的精准合成。对预设出来的加工工艺,应把原有的组合,累加到特有的放电间隙内。这样一来,加工对象就获取到了期待中的制备成效。放大单元,能放大现有的脉冲电压及关联电流。这样的单元,经由IGBT属性的开关管(如GT40Q321管),以及前置框架下的驱动电路,整合而成。自动属性的调和单元,能供应出很稳固的独有电压, 它涵盖着晶闸管配有的稳压回路,以便凸显出数控框架下的多层级保护特性。

3.2查验体系

精度及速率偏高的成型加工,带有实时监测框架下的高层级要求。反馈含有的精准程度,以及关联着的稳定属性,能影响到总括的放电能量,并影响到总括的加工成效。选用高速率的搜集路径,可查验得来既有的拉弧状态,在这样的根基上, 预设出迅捷的、很精准的反应。这样做,能维护住加工含有的精度,以及加工含有的光洁度。数字模拟框架下的转换器,能查验到异常属性的放电态势。采样得来的结果,也折射出加工间隙含有的精准状态。

管控放电,可选用更替现有脉冲宽度、更替现有脉冲间隔等路径,也可查验峰值属性的电流参数,以便消除掉加工流程惯有的拉弧状态。此外,这样的管控,还应涵盖着速率很高、响应凸显的电机驱动,以便管控既有的放电间隙。这就维护好了放电能量,以便制备出质量层级很高的镜面。

预设的成型加工内,能辨识出既有加工条件。这样的程序,要依循各类别的参数。这样的参数,能经由粗加工,更替成精加工,并辨识出既有的加工条件。例如:型腔放电搭配着的电流值,就应依循单位面积许可的电流值,去辨识出来。

4结束语

A型的特有数控机床,现有的精度及速率,都会超出原有的多样机床。机床接纳了全闭环框架下的控制,并搭配上精准层级很高的放电状态查验。在电火花必备的成型加工内,还要经由运算,去确认出加工能用到的各类别工艺参数。对加工得来的表层状态,要审慎去查验,以便获取到期待中的测试成效。

摘要：制备精密模具,应依循既有流程,并选用最适宜的成型机床。数控属性的电火花机床,归属于A型的特有精密机床,能用在制备各类别精密模具的产出程序内。经由多年摸索,已明晰了这一类别机床含有的加工特性,并明晰了机床现实的应用路径。在这样的状态下,还有必要去摸索更适宜的应用框架,增添机床含有的实用成效。

数控电火花成型机床论文 篇4

一、电火花成型机床加工的工作原理

数控电火花成型机加工是一种电、热能加工方法, 是利用工具电极和工件间火花放电时, 瞬时产生的高温使电极表面的局部金属腐蚀去除而对工件进行加工。加工时, 工具电极和工件分别接脉冲电源的两极, 两极间充满一定绝缘的液体 (工作液) ;放电间隙自动调节装置使工具电极和工件间保持一个合理的放电间隙。加在两极上的脉冲电压在间隙最小处或绝缘强度最低处出穿工作液, 并产生火花放电, 瞬时产生的高温足以使工件表面的金属局部熔化、汽化而被蚀除, 在工件表面上形成微小凹坑。脉冲放电结束后, 经过一段时间间隔, 工作液恢复绝缘, 第二个脉冲电压又加在两极上重复上述过程。这样, 依次下去, 工具电极不断向工件进给, 工件表面的金属将会不断地被蚀除, 工具电极的形状就会复制在工件上, 从而加工出所需零件的型孔或型腔。

电火花加工的原理是基于工具和工件 (正、负电极) 之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属, 以达到对零件的尺寸、形状及表面质量的加工要求。

二、电火花加工的优点

1、能加工硬质合金和淬火的压铸

模具镶块;2、能加工复杂的型腔的模具如形状复杂的深孔、细孔、加强筋、窄槽;3、加工时有很小的受力4、主要加工塑料模具和压铸模具和热锻模具5、使用的电极材料多为比加工工件比较软的石墨和紫铜;采用石墨和紫铜的特点是采用电加工的形状都比较复杂加工电极比较烦琐, 采用容易加工的石墨会产生事半功倍的效果;6、直接使用电能加工, 改变的传统的加工方法, 操作简单, 易于掌握, 容易实现电气自动化。电火花加工主要用于模具生产中的型孔、型腔加工, 已成为模具制造业的主导加工方法, 推动了模具行业的技术进步。

三、电火花加工的缺点

1、加工速度较慢。2、往往在加工

比较大的型腔时需要其他的加工方法配合比如为了提高效率需要铣去型腔中大部分, 然后用电极再去加工。3、采用电火花加工的工件通常都是盲孔不便于观察, 到精加工时放电间隙调小, 特别容易产生积碳, 严重时甚至产生烧损的现象。4、加工时工件装卡在电极卡头的垂直下方, 找正时需要长时间附下身去找正, 有时还会遇到调节螺丝到了极限还对不正的情况, 操作者的腰部特别容易疲劳。5、采用的工作液作为放电介质, 在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质, 如煤油, 装卡时遇到怕卡出痕迹的工件不能垫纸板和织物只能垫铜皮。工作环境要求防火, 工作时要求排烟, 操作者要求戴防毒面具, 排烟不倡导致室内的烟雾增多, 严重影响操作者的身体健康。在来回装卡工件时, 手上势必会粘上煤油, 对手上的皮肤伤害很大。6、装卡电极时, 同一工件粗加工和精加工, 工件不动, 只要换电极就要重新找正, 哪怕把电极拆下来简单处理一下, 给操作者带来很大的工作量。7) 电火花加工测量尺寸非常复杂往往要借助辅助工具, 所以对尺寸的要求相对较低。

四、对策分析

1、在操作装卡电极找正是从事电

火花工作非常累人的工作, 传统的方法是在电极上钻孔然后攻丝装在电极的卡头上然后调节调整螺丝找正。攻丝较短时, 在加工时容易掉电极, 这是电火花加工的大忌, 当电极很小时, 攻丝长了容易破坏电极, 调整时一旦碰到调到极限还找不正的情况往往会非常麻烦。我采用的简单方法是铜焊条用气焊的焊枪在蘸一些硼砂把标准粗细的铜焊条焊在电极上 (对尺寸要求不高、电极相对比较小的适用) , 然后根据传统方法装卡在卡头上, 然后用钳子轻轻搬动铜焊条, 快接近对正, 然后轻调调整螺丝就对正了。电火花加工, 有时对正的时间甚至是半小时, 但加工的时间却只需要几十秒, 比如在浇铸模具上打商标就是属于上面讲的那种类型。优点是可以节省大量的找正的时间, 提高设备的利用率。

2、对于型腔比较浅, 电极比较大

的加工工件, 电极可以采用嵌入式, 电极的上半部分可以采用45号钢, 下半部分可以采用镶嵌紫铜, 可以节省成本。对于相对复杂的型腔加工可以采用分步式加工, 多电极, 采用整体电极, 一旦损耗大了, 精加工时电极会很难修复。对于特别大的工件型腔又比较深, 电极可以直接采用45号钢为材质做成电极直接加工, 但是机械和电气是不分家的, 要想用45号钢直接加工, 必须调整主控柜的电参数到最适宜的程度才能达到最佳的效果, 但是加工是一定要调整脉冲到大, 放电间隙也要调大。优点是提高生产率和节约资金。缺点是加工之后的表面氧化膜不好处理, 抛光费力, 采用45号做电极粗加工, 用镶嵌紫铜的电极做精加工, 效果会非常好。

3、对于型腔比较深的工件, 电极

不要做的太短, 稍微长一点, 粗加工之后, 电极损耗比较严重, 型腔内部清不了根, 型腔底部出现圆角, 需要把电极拆下来把出现圆角的部分铣掉, 然后在型腔的底部清根。

4、对于型腔比较深的工件, 粗加

工和精加工最好采用多电极, 因为采用多电极, 到精加工时采用新电极, 底面光洁度会很好, 对于模具的抛光会很省力。

参考文献

[1]王先逵:《机械制造工业学》, 机械工业出版社, 2004年。

[2]朱晓春:《先进制造技术》, 机械工业出版社, 2005年。

数控电火花成型机床论文 篇5

数控实训是一门实践性很强的课程,目的在于提高学生的实际操作能力。通过“211”工程建设,我校工程训练中心购置了数控线切割、数控电火花机床等先进设备,为学生数控实训提供了物质基础。但数控电火花机床实训中存在以下问题:1)实训时间短,数控线切割及数控电火花加工只有一天时间。并且学习理论知识的时间比较多,几乎占总课时的百分之七十,而试验、实际操作的时间仅占了百分之三十。2)数控设备相对较少。3)学生在机床上加工时,设备容易出现故障,例如断丝。4)实习消耗过大:传统的实习模式,要求学校提供充足的资金来保障实习工位和材料消耗,但实习消耗过大,一直是困扰学校实习教学的因素之一。怎样在时间紧、培训内容多、设备少、故障多的情况下,快速维修、提高实训效果、培养学生的动手能力,是数控实训中急需解决的问题。

目前数控电火花机床发生故障时,大多数情况下是请生产厂家派维修人员来现场维修,待机时间长,费用高,所以我们应提高自修能力,尤其应训练学生修理简单故障的能力。虽然生产厂家为我们提供了一些技术资料,如说明书、维护手册、技术图纸、故障手册等,但这些技术资料大多是纸质手册或是较简单的PDF电子文档。这些手册在实际使用中存在着携带不方便、难于查找,且查资料必须中断维修行为,更新困难、时效性差,媒体种类少,不易于理解等诸多问题,所以急需一种能够进行现场维修快速指导、快速培训的技术信息资源。

交互式电子技术手册(IETM)是一个可用于装备操作、维修、训练且能够为电子显示系统的终端用户提供精心设计的、规格化的交互式视频显示内容的信息包[3]。这种手册的应用将会提高数控电火花机床的维修效率,减少停机时间,提供给学生更多的训练时间,提高学生的实操水平。

本文采用交互式电子技术手册(IETM)技术设计数控电火花机床IETM系统,创建IETM的结构框架,提出数控电火花机床IETM的设计方法,来消除传统数控实训教学中存在的弊端,促使实践教学进行一系列的改革,使课程安排更合理,教学方法更科学,提高机床利用率。

1 数控电火花机床IETM系统的特点

作为交互式电子显示系统,数控电火花机床IETM系统具备以下几个特征[4]:

1)形象性。采用多种格式显示技术信息,易于学生操作,提高学生对知识的理解能力。由于线切割加工时间较长,学习实习已结束而工件还未加工出来。现在通过数控电火花机床IETM系统进行实训能创造一个与实际近乎相同的特性环境,学生可以从任意角度观察数控电火花机床加工过程,毛坯变为成品的过程形象生动,并且节约了大量的时间。

2)交互性。以往的电化教学学生是被动式、单向式,虽然直观但不具备交互性。采用数控电火花机床IETM系统,技术信息的元素之间相互关联,学生可通过多种途径访问到自己所请求的信息,具有交互的信息支持和操作向导,能引导学生熟悉数据传输的过程及数控机床的操作步骤。在此过程中学生可以独立操作模拟机床,出现问题,可以快速查询IETM,找到解决方法,培养他们的动手能力,而不必担心学生的安全。

3)安全性。采用数控电火花机床IETM系统进行模拟实训不会因为学生操作失误,对操作对象如仪表、元件、工件、刀具等造成实质性损害,如撞刀、毛坯报废等;更不会对学生造成人身危害。而且,IETM中集成多媒体信息,多媒体中的声、光、文字警报,完全可以对学生操作错误进行提醒和纠正。

4)方便性。IETM可存储于光碟或硬盘上,减少了技术资料的存放空间,提高了携带的便利性。IETM能够通过无线电、网络等通信媒介进行传递,使技术资料的更新、运输和分发更加容易和快捷,并可以实现数控电火花机床的远程技术培训。

5)高效性。IETM可代替一些过去需要在院校课堂培训的有关数控火花机床原理、使用、维修的内容。由于IETM技术提供的信息快捷、准确、针对性强,即使是缺乏专门经验和技能的人员也能在其引导下完成复杂机床的某些操作和维修任务,完成的效率远高于使用纸张型技术手册且经验丰富的技术人员,从而可缩短整个培训周期,缩减培训机构的数量和规模,并且可以在很大程度上消除地理区域上的培训约束,可以边工作边进行训练。

以上这5个特征都是纸质技术手册在信息化时代无法实现的。同样,IETM的这些特征也构成了它在数控电火花机床数字化实训与维修中的发展空间。

2 数控电火花机床IETM的设计方法研究

根据数控电火花机床实训的特点,数控电火花机床IETM的设计采取标准化、互操作性、模块化设计方法,这是现代产品设计的特点和发展方向。

2.1 IETM的设计标准

IETM的核心问题是实现信息共享和产品数据的互操作,而标准是实现信息共享的前提和基本保障。所以,IETM的开发工作必须在相关标准的严格指导下才能进行。如果自己随意设计开发IETM,则易形成信息孤岛,无互操作性和共享性[5]。

2007年7月,欧洲宇航与防务工业协会与美国航天工业协会、美国航空运输协会联合发布了S1000D规范的最新版本3.0版。S1000D规范采用了ISO国际标准和CALS及W3C的标准,内部信息以中立格式(XML)产生,使用模块化概念,通用性强,适用于所有武器装备和民用装备用户技术资料的出版活动,支持以纸型和电子格式(如IETM)出版发布。该规范已在欧美众多海、陆、空等武器装备以及核电站、民用航空等领域的技术支持与服务中得到了应用。由于国内还没有IETM方面的标准,所以本文在设计数控电火花机床的IETM时,将按照S1000D规范3.0版的要求,采用标准的数据格式实现数据互操作性和共享性。

S1000D规范的重要特征是为IETM制作提供了一个开放系统描述方法,以数据模块(DM)和通用源数据库(CSDB)共同组织管理数据信息。CSDB和DM作为S1000D中的两个核心概念,用来保证IETM实例间的信息共享和交换。

2.2 数据模块的设计

模块化的设计思想贯穿于现代产品制造和产品数据管理,S1000D中数据模块化理念也是在模块化思想驱动下应对现代复杂装备信息管理的一种有效解决方案。S1000D使用数据模块的概念,能从不同的方面来节省费用,并能缩短IETM制作完成时间。首先DM的重用能够降低技术手册的生成费用,传统上,重用的概念局限于文档级上,而S1000D强调的重点是独立的部件和零件,它能在零部件级的DM上进行重用,这样DM可以从一个项目复用到另一个项目中去,即在DM全部制作完成之前,已经有大量的可用DM存在。当装备保障需求改变时,仅修改其中一个DM,即可影响到生成的技术文档,这正符合了CALS战略中“一次创建,多次使用”思想。其次,文档的共享交换费用也能够被降低到最低,因为文档的交换能够在零件级上以DM交换的方式进行,而不是在整个产品级上交换整个技术文档。

根据结构决定功能的原则,以实现技术信息交互、共享、中性为目标,设计了数据模块的二维结构。DM在使用过程中要能够实现下面的功能要求:一是DM能够便于数据库管理;二是便于信息内容的检索与查找;三是能够被赋予变量来增强适用性;四是体现装备保障主题的组合与排列。这些要求的实现必须使DM具备自我描述的能力。所以,每个数据模块包含两部分结构:

第一部分为标识状态段,包含了DM的元数据信息,即DM的标识信息(如编号、标题、发行号、发行日期、所用语言等)和状态信息(如保密等级、适用性、质量保证状态、更新原因等)。这些数据可以用于文档类型管理、适用性管理、质量控制程序管理、检索和查询管理等。在向用户提供技术信息时,这部分内容并不显示。

第二部分为内容段,包含了要显示给用户的文本信息,是文档内容的主体。S1000D3.0版根据文档中所描述的信息内容,将数据模块分为13个类型,并为每个类型分别定义了DTD和Schema。

设计数控电火花机床IETM数据模块时结合数控电火花机床实训的需要,以及考虑S1000D规范在我国的适用性,有选择地采用了七类数据模块,分别是描述信息、人员信息、故障信息、程序信息、零部件信息、维修计划、过程信息。不同类型的数据模块拥有不同结构的内容段,但拥有相同结构的标识状态段,数据模块的结构如图1所示。各个数据模块之间使用数据模块编码(DMC)相互区分,可利用DMC管理整个产品的数据模块。

2.3 CSDB数据库的设计

所有的数据模块均存储在后台数据库中,数控电火花机床IETM系统的后台数据库采用通用源数据库(CSDB)。S1000D规范中通用源数据库是技术信息存储与管理工具,它也被用于媒体输出,用于生成纸质或电子格式的出版物,它是实现信息“一次创作,多次使用”的核心基础。CSDB存储的信息对象主要包括:数据模块(DM)、图形与多媒体模块、信息集与出版物模块(PM)、配置与管理数据等。

本文使用Microsoft SQL Server 2000作为CSDB数据库管理系统。它具有强大的XML数据操作能力,使用OPENXML语言解析XML文档中的数据,自动将其存入数据库中,也可以从数据库中检索XML元素,并重新组合为XML文档。多个用户都可以使用通用源数据库,可以对CSDB中存放的产品技术信息进行添加、删减或修改,这样既满足了用户多样化的需求,又保证了数据来源的惟一性。

XML数据模块存入CSDB,存储规范,统计、并发事务处理技术成熟,但需要对XML文档的数据进行重新组织,主要是通过增加一个映射层来管理XML数据的存储,它是XML与数据库之间转换的桥梁。本文设计的数据库部分实体及联系如图2所示。

2.4 数控电火花机床IETM用户界面设计

用户界面借鉴成熟的显示软件,采用文字、表格、图形、声音、视频、动画及虚拟现实技术等多种形式显示相关信息。界面采用左侧目录树,右侧对应相应的显示内容方式,实现出版物模块或数据模块与相应内容的一一对应,同时结合显示要求,实现上下步导航、数据显示隐藏、超链接等功能。依托web页面灵活显示技术信息,以此增强IETM技术信息的理解和交互能力。本文设计的数控电火花机床交互式电子技术手册系统界面如图3所示。

3 结论

数控电火花机床IETM系统可以作为图文并茂、声像俱全的维修支持系统和进行虚拟维修教学的交互式机床维修培训系统,用于现场维修的指导和操作与维修人员的培训,可使数控电火花机床的操作过程更加直观、通俗,提高维修效率与质量、培训效果与质量,缩短维修与培训时间;IETM体积小、重量轻、便于携带,也可以通过无线电、网络等通信媒介进行传递,实现数控电火花机床维修的远程技术支持。数控电火花机床IETM的应用对于提高数控电火花机床实训水平具有重大意义。

参考文献

[1]朱森第.加速制造业的自动化进程,努力提升制造业的竞争力[J].制造业自动化,2000,22(3):1-4.

[2]苏德清.可靠性技术标准手册.北京:中国标准出版社,1994.

[3]陈信钦.交互式电子技术手册(IETM)的技术研究[D].武汉:海军工程大学,2003:13-14.

[4]杜晓明,王丹,常雷.集成化的交互式电子技术手册技术研究[J].装备指挥技术学院学报,2006,6.