專利名稱：短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置及電源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在一定比例的水氣混合物作用下對被加工件進(jìn)行短電弧放電加工的切削裝置及其相應(yīng)的電路，特別是短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置及電源電路。
背景技術(shù)：
眾所周知，電火花加工方法是利用電火花的瞬時(shí)高溫可以使局部的金屬熔化、氣化而被蝕除掉的原理進(jìn)行工作的，此種加工方法可以用軟的工具加工任何硬度的金屬材料，加工時(shí)工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極，當(dāng)工具電極與工件之間的間隙達(dá)到一定值時(shí)，二者之間將產(chǎn)生電火花放電，在放電的微細(xì)通道中，瞬時(shí)集中大量的熱能，溫度可達(dá)10000℃以上，壓力也急劇變化，從而使工件表面局部金屬立刻熔化、氣化，并爆炸式飛濺出去，緊接著，下一個(gè)脈沖電壓又在兩電極相對接近的另一處擊穿，產(chǎn)生電火花放電，重復(fù)上述過程，完成整個(gè)工件的加工。
傳統(tǒng)的電火花加工常采用單電極平動(dòng)、多電極復(fù)合、分解電極等方法，這些加工方法中工具電極與工件之間的相對運(yùn)動(dòng)形式多為平面運(yùn)動(dòng)，主要用于加工型腔模具，工作效率較低，并且不能用來加工回轉(zhuǎn)體工件。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提供一種短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置，它不僅可以加工回轉(zhuǎn)體工件，而且可以顯著提高工作效率。
由于該陰極裝置工作時(shí)所需的工作電壓和工作電流必須要滿足特定的數(shù)值才能高效率地工作，因此，本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是提供一種專門用于控制該陰極裝置工作的電源電路。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置，包括與機(jī)床床鞍上的導(dǎo)軌相配合的拖板，拖板上分別安裝有電動(dòng)機(jī)、絕緣板以及壓力水管和壓力氣管，絕緣板上安裝有主軸座，主軸通過其端部設(shè)置的皮帶輪由電動(dòng)機(jī)通過皮帶帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，主軸的另一端分別安裝有陰極集電環(huán)和工具電極，分別與水泵和氣泵相連通的壓力水管和氣管的開口均對準(zhǔn)工具電極參與切削加工的部位，主軸座的端部設(shè)置有陰極集電板，陰極集電板的外緣上均布設(shè)置有電刷架，電刷架上安裝的電刷與集電環(huán)的表面壓緊配合。
一種用于控制該短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置工作的電源電路，包括主電路和與主電路電源線并聯(lián)在一起的控制電路，控制電路上依次串聯(lián)有停止按鈕、起動(dòng)按鈕和交流接觸器控制線圈，控制線圈的常開觸點(diǎn)與起動(dòng)按鈕并聯(lián)在一起，主電路的一端通過空氣開關(guān)與交流動(dòng)力電源線并聯(lián)，主電路的另一端串聯(lián)有變壓器，變壓器采用三角形接法的初級繞組的三個(gè)線圈上均分別設(shè)置有動(dòng)、靜調(diào)壓接線柱，每個(gè)初級繞組線圈上與交流接觸器的常開觸點(diǎn)相串聯(lián)的導(dǎo)線的一端均與靜調(diào)壓接線柱固定連接，導(dǎo)線的另一端觸頭分別和動(dòng)調(diào)壓接線柱動(dòng)連接；變壓器次級線圈采用帶引弧電抗器的雙反星接法，變壓器次級繞組線圈雙反星的兩個(gè)點(diǎn)分別接引弧電抗器的兩端，引弧電抗器的輸出端通過電纜與安裝在短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置主軸座上的陰極集電板相連接，與變壓器的次級繞組線圈采用雙反星接法連接的六個(gè)整流二極管的負(fù)極相互并聯(lián)在一起并與分流器的一端連接，分流器的另一端通過電纜與被加工工件相連。
本實(shí)用新型在使用時(shí)，只需將該裝置的拖板安裝在現(xiàn)有的相應(yīng)機(jī)床床鞍導(dǎo)軌上即可，將該陰極裝置的電路接通電源，位于拖板上的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)安裝在主軸座上的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝在主軸端部的工具電極旋轉(zhuǎn)，工具電極與被加工的回轉(zhuǎn)體工件達(dá)到放電距離時(shí)，由于機(jī)床主軸帶動(dòng)被加工工件旋轉(zhuǎn)，工具電極帶負(fù)電，被加工工件帶正電，二者產(chǎn)生短電弧放電，加之二者都在旋轉(zhuǎn)，在壓力水管和壓力氣管的水、氣噴淋作用下，因此可以連續(xù)不斷地將被加工工件表面的毛坯層金屬蝕除，由于該陰極裝置相當(dāng)于代替了傳統(tǒng)機(jī)床上的車刀或砂輪，因此尤其適合加工硬度高、脆性大的回轉(zhuǎn)體金屬工件或?qū)щ姷姆墙饘俟ぜ?，換用不同形狀的工具電極還可以用來加工各種導(dǎo)電金屬材料的外圓、內(nèi)圓、平面切割、異形成型切割、小孔切割等，其工作效率高，工具電極的消耗與被蝕除的工件毛坯層的材料消耗之間的比值為1∶100。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，不需對傳統(tǒng)機(jī)床布局進(jìn)行大的改造，其安裝、制造容易，制造成本低，值得大力推廣。


圖1為本實(shí)用新型的總裝主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的總裝側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的總裝俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的主視圖；圖5為本實(shí)用新型的側(cè)視圖；圖6為本實(shí)用新型的俯視圖；圖7為本實(shí)用新型的電路圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，一種短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置，如圖1，圖2，圖3，圖4，圖5，圖6所示，包括與機(jī)床床鞍29上的導(dǎo)軌相配合的拖板19，拖板19為鑄件結(jié)構(gòu)，其下面安裝有與機(jī)床床鞍29上的橫向進(jìn)給絲杠相配合的絲杠螺母。拖板19上分別安裝有電動(dòng)機(jī)17、絕緣板15以及壓力水管5和壓力氣管6，絕緣板15上安裝有主軸座11，主軸12通過其端部設(shè)置的皮帶輪13由電動(dòng)機(jī)17轉(zhuǎn)軸端部安裝的皮帶輪16通過皮帶14帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，主軸12的另一端分別安裝有陰極集電環(huán)4和工具電極2，工具電極2通過壓緊板3與陰極集電環(huán)4固定連接在一起。分別與水泵23和氣泵22相連通的壓力水管5和氣管6的開口均對準(zhǔn)工具電極2參與切削加工的部位，壓力水管5和壓力氣管6均為鋁塑復(fù)合管，水管5內(nèi)的水壓為0～2Kg，氣管6內(nèi)的空氣壓力為0～6Pa，水管5和氣管6用來把工作水和氣對準(zhǔn)工作部位吹淋，使廢屑脫離工件并使工件冷卻。主軸座11的端部設(shè)置有陰極集電板10，陰極集電板10的外緣上均布設(shè)置有電刷架9，電刷架9上安裝的電刷8與集電環(huán)4的表面壓緊配合。電動(dòng)機(jī)17為調(diào)速電動(dòng)機(jī)，調(diào)速電動(dòng)機(jī)可以使工具電極2的轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度控制在0≤V≤10m/s范圍內(nèi)。絕緣板15與拖板19之間還設(shè)置有墊高塊18，墊高塊18為鑄件結(jié)構(gòu)，設(shè)置墊高塊18可以使工具電極2的工作高度與安裝在機(jī)床主軸卡盤上的工件的高度相適應(yīng)。工具電極2為由石墨或金屬或其芯部為金屬外緣為石墨構(gòu)成的中空的圓盤，當(dāng)工具電極轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度在0～2m/s范圍內(nèi)時(shí)，工具電極2的材料為金屬、石墨或表面鍍銅石墨或芯部為金屬外緣為石墨；當(dāng)工具電極轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度在2～10m/s范圍內(nèi)時(shí)，其材料為金屬，不能使用石墨或芯部為金屬外緣為石墨的電極。主軸座11的端部上還設(shè)置有位于工具電極2后方的用于防止切屑或切削液飛濺的防護(hù)罩1，防護(hù)罩1為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，其上設(shè)置有用來固定壓力水管5和壓力氣管6的固定座7。
由于該設(shè)備在切削工件時(shí)所需的工作電壓為0～60V、工作電流為0～10000A，并使工件和工具電極分別帶正電和負(fù)電，因此需要提供一種專門用于控制該設(shè)備有效工作的電源電路，如圖7所示，包括主電路和與主電路電源線并聯(lián)在一起的控制電路，控制電路上依次串聯(lián)有停止按鈕SB1、啟動(dòng)按鈕SB2和交流接觸器控制線圈KA，控制線圈KA的常開觸點(diǎn)與啟動(dòng)按鈕SB2并聯(lián)在一起，主電路的串聯(lián)有電流互感器TA的一端通過空氣開關(guān)QF與交流動(dòng)力電源線并聯(lián)，電流互感器TA與電流表PA并聯(lián)，主電路的另一端串聯(lián)有變壓器ZB，變壓器ZB采用三角形接法的初級繞組的三個(gè)線圈上均分別設(shè)置有十個(gè)調(diào)壓接線柱1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，如圖7所示，所述的三角形連接法為AB、BC、CA連接方法，其中調(diào)壓接線柱1為靜調(diào)壓接線柱，其余接線柱2、3、4、5、6、7、8、9、10均為根據(jù)調(diào)壓需要設(shè)置的動(dòng)調(diào)壓接線柱，每個(gè)初級繞組線圈上與交流接觸器KA的常開觸點(diǎn)相串聯(lián)的導(dǎo)線的一端均與靜調(diào)壓接線柱1固定連接，導(dǎo)線的另一端觸頭分別和動(dòng)調(diào)壓接線柱2、3、4、5、6、7、8、9、10動(dòng)連接，根據(jù)調(diào)壓工作需要，可以依次實(shí)現(xiàn)工作電壓6V、12V、18V、24V、30V、36V、42V、48V、54V、60V的調(diào)壓功能；變壓器ZB次級線圈采用帶引弧電抗器DK的雙反星接法，變壓器ZB次級繞組線圈雙反星的兩個(gè)點(diǎn)分別接引弧電抗器DK的兩端，如圖1，圖7所示，引弧電抗器DK的輸出端通過電纜26與安裝在短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置主軸座11上的陰極集電板10相連接，使導(dǎo)工具電極2帶負(fù)電，采用雙反星接法的變壓器ZB次級線圈的六個(gè)引出端分別與六個(gè)整流二極管Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6的正極相連，六個(gè)整流二極管Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6的相互并聯(lián)在一起的負(fù)極與分流器FL的一端連接，即與變壓器ZB的次級繞組線圈采用雙反星接法連接的六個(gè)整流二極管的負(fù)極相互并聯(lián)在一起并與分流器FL的一端連接，分流器FL的另一端通過電纜25與被加工工件相連，采用這種連接方式可以實(shí)現(xiàn)工作中需要的自由浮動(dòng)的工作電流0～10000A。
權(quán)利要求1.一種短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置，包括與機(jī)床床鞍(29)上的導(dǎo)軌相配合的拖板(19)，其特征是拖板(19)上分別安裝有電動(dòng)機(jī)(17)、絕緣板(15)以及壓力水管(5)和壓力氣管(6)，絕緣板(15)上安裝有主軸座(11)，主軸(12)通過其端部設(shè)置的皮帶輪(13)由電動(dòng)機(jī)(17)通過皮帶(14)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，主軸(12)的另一端分別安裝有陰極集電環(huán)(4)和工具電極(2)，分別與水泵和氣泵相連通的壓力水管(5)和氣管(6)的開口均對準(zhǔn)工具電極(2)參與切削加工的部位，主軸座(11)的端部設(shè)置有陰極集電板(10)，陰極集電板(10)的外緣上均布設(shè)置有電刷架(9)，電刷架(9)上安裝的電刷(8)與集電環(huán)(4)的表面壓緊配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置，其特征是所說的電動(dòng)機(jī)(17)為調(diào)速電動(dòng)機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置，其特征是所說的絕緣板(15)與拖板(19)之間還設(shè)置有墊高塊(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置，其特征是所說的工具電極(2)為由石墨或金屬或其芯部為金屬外緣為石墨構(gòu)成的中空的圓盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置，其特征是所說的主軸座(11)的端部上還設(shè)置有位于工具電極(2)后方的用于防止切屑或切削液飛濺的防護(hù)罩(1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置，其特征是所說的防護(hù)罩(1)上設(shè)置有用來固定壓力水管(5)和壓力氣管(6)的固定座(7)。
7.一種用于控制該短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置工作的電源電路，包括主電路和與主電路電源線并聯(lián)在一起的控制電路，控制電路上依次串聯(lián)有停止按鈕SB1、起動(dòng)按鈕SB2和交流接觸器控制線圈KA，控制線圈KA的常開觸點(diǎn)與起動(dòng)按鈕SB2并聯(lián)在一起，其特征是主電路的一端通過空氣開關(guān)QF與交流動(dòng)力電源線并聯(lián)，主電路的另一端串聯(lián)有變壓器ZB，變壓器ZB采用三角形接法的初級繞組的三個(gè)線圈上均分別設(shè)置有動(dòng)、靜調(diào)壓接線柱，每個(gè)初級繞組線圈上與交流接觸器KA的常開觸點(diǎn)相串聯(lián)的導(dǎo)線的一端均與靜調(diào)壓接線柱固定連接，導(dǎo)線的另一端觸頭分別和動(dòng)調(diào)壓接線柱動(dòng)連接；變壓器ZB次級線圈采用帶引弧電抗器DK的雙反星接法，變壓器ZB次級繞組線圈雙反星的兩個(gè)點(diǎn)分別接引弧電抗器DK的兩端，引弧電抗器DK的輸出端通過電纜與安裝在短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置主軸座上的陰極集電板相連接，與變壓器ZB的次級繞組線圈采用雙反星接法連接的六個(gè)整流二極管的負(fù)極相互并聯(lián)在一起并與分流器FL的一端連接，分流器FL的另一端通過電纜與被加工工件相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種短電弧切削設(shè)備用的陰極裝置及電源電路，與機(jī)床床鞍上的導(dǎo)軌相配合的拖板上分別安裝有電動(dòng)機(jī)、絕緣板以及壓力水、氣管，絕緣板上安裝有主軸座，主軸由電動(dòng)機(jī)通過皮帶帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，主軸的另一端分別安裝有陰極集電環(huán)和工具電極，分別與水泵和氣泵相連通的壓力水管和氣管的開口均對準(zhǔn)工具電極參與切削加工的部位，主軸座的端部設(shè)置有陰極集電板，陰極集電板的外緣上均布設(shè)置有電刷架，電刷架上安裝的電刷與集電環(huán)的表面壓緊配合。該裝置的電源電路可以為其提供所需的特定工作電壓和工作電流。其結(jié)構(gòu)簡單，尤其適合加工硬度高、脆性大的工件，工作效率高，不需對傳統(tǒng)機(jī)床布局進(jìn)行大的改進(jìn)，安裝、制造容易，成本低。
文檔編號(hào)B23H3/02GK2584334SQ0229189
公開日2003年11月5日 申請日期2002年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月10日
發(fā)明者周碧勝, 周碧海 申請人:周碧勝, 周碧海