电火花深孔套料加工系统设计Word格式.docx

1、一方面应以高精度、高速度、自动化为追求 目标，以技术优势占领市场；另一方面应充分考虑设备的性能价格比，通过对 机床功能的合理定位，进行结构改进和模块化设计，采用开放性的数控系统， 提高机床设计的合理性，以最低的价格和足够的功能向用户提供可满足不同加 工需要的各类电火花成形加工机床。由于电火花加工具有一定的优势，在深孔套料加工中使用起来更加方便，所 以本文对电火花加工系统进行了研究，主要是对硬件和软件部分进行了初步的研 究。对电火花加工机床的电气部分进行了系统研究，在此基础上实现了该机床 数控程序的开发，数控程序实现了电极振动式进给的控制方法，提高了加工效 率。数控程序主要包括上位机操作管理编辑

2、模块和运动控制卡的实时控制模块。关键词：电火花加工/控制系统/喷油孔/运动控制器electronic deep hole in a set of materials processing system designABSTRACTWith the development of science and technology is difficult and conplex process the material part of the surfece finishing the effective use of processing, electronic and judging from t

3、he current situation, the processing technology has electronic electrodes creating a sinple, are connected to the workpiece between small and the resultant electronic better advantages, it has become national machinery manufecturing an important conponent in manufacturing found wide application usin

4、g the amount of processing the development of modern tools electronic, concreteWhen the subject of the design concept of this program are: to 74LS112 dual JK flip-flop coirposed of digital logic circuits control program Because use of microcontroller design complexity and expensive, so I chose to us

5、e digital circuit designKEY WORDS process control systems of control the movement of the hole with a目录中文摘要I英文摘要II1绪论11.1电火花加工技术的发展11.2电火花加工的原理及特点31.3电火花孔加工及应用62电火花深孔套料加工系统的硬件设计72.1加工机床硬件结构设计72.2加工系统基座设计82.3加工系统的摆臂设计102.4硬件设计小结113电火花深孔套料加工系统的软件设计123.1系统总体方案设计123.2电火花深孔套料加工系统的设计153.3本章小结17致谢18参考文献19in

6、IV1绪论1.1电火花加工技术的发展电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导料 的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。作为先进制造技术的一个重要分支，特种加工技术，尤其是电火花加工技术， 自20世纪40年代开创以来，历经半个多世纪的发展，已成为先进制造技术领域不可 或缺的重要组成部分。尤其是进人20世纪90年代后，随着信息技术、网络技术、航 空和航天技术、材料科学技术等高新技术的发展，电火花成形加工技术也朝着更深层 次、更高水平的方向发展。虽然一些传统加工技术通过自身的不断更新发展以及与其 它相关技术的融合，在一些难加工材料加工领域（尤其在模具加工领

7、域）表现出了加工 效率高等优势，但这些技术的应用没有也不可能完全取代电火花成形加工技术在难加 工材料、复杂型面、模具等加工领域中的地位。相反，电火花成形加工技术通过借鉴 其它加工技术的发展经验，正不断向微细化、高效化、精密化、自动化、智能化等方 向发展。1943年，苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工，之后随着脉冲电源和控 制系统的改进，而迅速发展起来。最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。50 年代初，改进为电阻-电感-电容等回路。同时，还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲 电源，使蚀除效率提高，工具电极相对损耗降低。随后又出现了大功率电子管、闸流 管等高频脉冲电源，使在同样表面粗糙度条件

8、下的生产率得以提高。60年代中期， 出现了晶体管和可控硅脉冲电源，提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗，并扩 大了粗精加工的可调范围。到70年代，出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅 脉冲和可调波形脉冲等电源，在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方 面又有了新的进展。在控制系统方面，从最初简单地保持放电间隙，控制工具电极的 进退，逐步发展到利用微型计算机，对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中， 或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电 极间的间隙达到一定距离时,两电极上施加

9、的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。 在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急 剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞 溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上 便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。紧接着， 下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电，重复上述过程。 这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用， 就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属

10、，一边使 工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此， 只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加杂的型面。工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜鸨 合金和铝等。在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除近于无损耗。 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、去离子水和乳化液等。按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方式分为 五类：利用成型工具电极，相对工件作简单进给运动的电火花成形加工；利用轴向移 动的金

11、属丝作工具电极，工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以切割导电材料的电火 花线切割加工；利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极，进行小孔磨削或成形磨削的 电火花磨削；用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共朝回转加工；小孔加 工、亥任人表面合金化、表面强化等其他种类的加工。电火花加工能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件；加工时无 切削力；不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷；工具电极材料无须比工件材料硬；直接使用 电能加工，便于实现自动化；加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除； 工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。电火花加工的主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零

12、件；加工各种硬、脆材料，如硬质合金和淬火钢等；加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片 等；加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。1.2电火花加工的原理及特点电火花加工设备属于数控机床的范畴，电火花加工是在一定的液体介质中，利用 脉冲放电对导体材料的电蚀现象来蚀除材料，从而使零件的尺寸、形状和表面质量达 到预定技术要求的一种加工方法。在机械加工中，电火花加工的应用非常广泛，尤其 在模具制造业、航空航天等领域有着极为重要的地位。下图为电火加工原理图图111电火花加工原理图电火花加工是在如上图所示的加工系统中进行的。加工时，脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极，两极均浸入具有一定绝缘

13、度的液体介质（常用煤油或矿 物油或去离子水）中。工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具与工件在正常 加工时维持一很小的放电间隙（0.010.05mm）。当脉冲电压加到两极之间，便将当 时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。由于通道的截面积很小，放电 时间极短，致使能量高度集中（106107W/mm2）,放电区域产生的瞬时高温足以使材 料熔化甚至蒸发，以致形成一个小凹坑。第一次脉冲放电结束之后，经过很短的间隔 时间，第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。如此周而复始高频率地循环下去， 工具电极不断地向工件进给,它的形状最终就复制在工件上,形成所需要的加工表面。 与此同时，总能量的一

14、小部分也释放到工具电极上，从而造成工具损耗。从上面的叙述中可以看出，进行电火花加工必须具备三个条件：必须采用脉冲电 源；必须采用自动进给调节装置，以保持工具电极与工件电极间微小的放电间隙；火 花放电必须在具有一定绝缘强度（103107Q -m）的液体介质中进行。电火花加工具有如下特点：可以加工任何高强度、高硬度、高韧性、高脆性以及 高纯度的导电材料；加工时无明显机械力，适用于低刚度工件和微细结构的加工：脉 冲参数可依据需要调节，可在同一台机床上进行粗加工、半精加工和精加工；电火花 加工后的表面呈现的凹坑，有利于贮油和降低噪声；生产效率低于切削加工；放电过 程有部分能量消耗在工具电极上，导致电极损耗，影响成形精度。以下为电火花加工 的几种形式的特点：特点：电火花加工是靠局部热效应实现加工的，它和一般切削加工相比有如下特点：1.它能“以柔克刚”，即用软的工具电极来加工任何硬度的工件材料，如淬火 钢、不锈钢、耐热合金和硬质合金等导电材料。2.加工过程中没有显著的“切削力”。因而一切小孔、