專利名稱：非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型關(guān)于一種電加工設(shè)備，特別是關(guān)于一種電加工機(jī)床。
背景技術(shù)：
電加工機(jī)床是基于電火花腐蝕原理，脈沖電源輸出單向脈沖電壓加在工件和電極 上。當(dāng)電壓升高到間隙中工作液的擊穿電壓時(shí)，會(huì)使介質(zhì)在絕緣強(qiáng)度最低處被擊穿，產(chǎn)生火 花放電。瞬間高溫使工件和電極表面都被蝕除掉一小塊材料形成小的凹坑，脈沖電源提供 的脈沖電流波形如圖1所示。放電延續(xù)時(shí)間ti稱為脈沖寬度，ti應(yīng)小于10s，以使放電氣化 產(chǎn)生的熱量來(lái)不及從放電點(diǎn)過(guò)多傳導(dǎo)擴(kuò)散到其它部位，從而只在極小范圍內(nèi)使金屬局部熔 化，直至氣化。相鄰脈沖之間的間隙時(shí)間t。稱為脈沖間隔，它使放電介質(zhì)有足夠的時(shí)間恢復(fù) 絕緣狀態(tài)(稱為消電離)，以免引起持續(xù)電弧放電燒傷工件表面而無(wú)法用作尺寸加工。T = ti+t。，T稱為脈沖周期，圖1中的1。為電流峰值。 一次脈沖放電后，在工件和電極表面各形 成一個(gè)小凹坑，其過(guò)程可分為電離、放電、熱膨脹、拋出金屬和消電離等幾個(gè)連續(xù)的階段；多
次脈沖放電后，使工件整個(gè)被加工表面形成無(wú)數(shù)個(gè)小放電凹坑。這樣，電極的輪廓形狀便被 復(fù)制到工件上，達(dá)到加工目的。 請(qǐng)參閱圖2，是現(xiàn)有的電加工機(jī)床的組成結(jié)構(gòu)圖，該電加工機(jī)床包括床身1、機(jī)床 工作臺(tái)2、直流伺服電機(jī)3、電極回轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)4、回轉(zhuǎn)減速器5、立柱6、主軸7、控制面板8、 電極座9，以及電極10。 所述床身1以及立柱6是電加工機(jī)床的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，所述立柱6豎直固定在床身1 上，機(jī)床工作臺(tái)2水平放置在床身1上，待加工的工件100即安裝在機(jī)床工作臺(tái)2上。所述 機(jī)床工作臺(tái)2分別由直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)(圖未示)驅(qū)動(dòng)，可以在床身1上作縱向和橫 向的進(jìn)給，通過(guò)安裝在所述立柱6上的控制面板8控制機(jī)床工作臺(tái)2的運(yùn)動(dòng)軌跡，機(jī)床工作 臺(tái)2的運(yùn)動(dòng)軌跡是靠數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)數(shù)控程序控制實(shí)現(xiàn)的。主軸7的頂端同時(shí)連接到直流伺 服電機(jī)3的輸出端以及回轉(zhuǎn)減速器5的輸出端，回轉(zhuǎn)減速器5的輸入端與電極回轉(zhuǎn)步進(jìn)電 機(jī)4的輸出端相連，且主軸7可上下滑動(dòng)的安裝在立柱6上。電極座9安裝在主軸7的底 端，電極10即安裝在電極座9上，電極10在加工前需要調(diào)節(jié)到與工件100的基準(zhǔn)面垂直， 在加工型孔或型腔時(shí)，還需要在水平面內(nèi)調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，使電極10的截面形狀與加 工的工件型孔或型腔預(yù)定位置一致。 工作的時(shí)候，機(jī)床工作臺(tái)2分別由直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)在水平方向上作縱 向和橫向的進(jìn)給，主軸7通過(guò)直線伺服電機(jī)3的帶動(dòng)在立柱6上作升降移動(dòng)，從而改變電極 10和工件100之間的間隙，并可以在電極回轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)4的帶動(dòng)下，回轉(zhuǎn)一定角度。 目前，金剛石、立方氮化硼及工程陶瓷等超硬非導(dǎo)電的材料以其優(yōu)良的力、熱、化 學(xué)、聲、光、電等性能，在現(xiàn)代工業(yè)、國(guó)防和高新技術(shù)等領(lǐng)域中得到日益廣泛的應(yīng)用，并帶來(lái) 了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于導(dǎo)電的超硬材料，可直接采用電火花成型、線切割及磨削等 電加工工藝，已取得較大的研究進(jìn)展，而對(duì)于非導(dǎo)電超硬材料，目前的電加工機(jī)床無(wú)法實(shí)現(xiàn) 加工，且目前人們尚未開(kāi)發(fā)出一種較為完善的加工技術(shù)，其加工技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用已成為工業(yè)界的迫切要求，并已受到世界許多國(guó)家的高度重視。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種可以加工非導(dǎo)電材料的電加工機(jī) 床。 本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的一種非導(dǎo)電材料電加工機(jī) 床，包括床身、機(jī)床工作臺(tái)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、立柱、主軸、控制面板、電極座、電極，所述立柱豎直固 定在床身上，機(jī)床工作臺(tái)水平放置在床身上，待加工的工件即安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，所述控 制面板安裝在非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床上，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在立柱上，主軸的頂端連接到驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)的輸出端，且主軸可上下滑動(dòng)的安裝在立柱上，電極座安裝在主軸的底端，電極即安裝 在電極座上，其特征在于還包括噴涂發(fā)生器，所述噴涂發(fā)生器固定安裝在主軸上，所述噴 涂發(fā)生器的噴涂導(dǎo)管豎直朝下穿過(guò)電極，正對(duì)待加工的工件。 作為本實(shí)用新型的一實(shí)施例，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括直流伺服電機(jī)、電極回轉(zhuǎn)步進(jìn)電 機(jī)、回轉(zhuǎn)減速器，所述主軸的頂端同時(shí)連接到直流伺服電機(jī)的輸出端以及回轉(zhuǎn)減速器的輸 出端，回轉(zhuǎn)減速器的輸入端與電極回轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)的輸出端相連。
所述控制面板可以安裝在所述立柱上。 所述噴涂發(fā)生器與主軸之間可以采用現(xiàn)有的各種方式連接，作為一實(shí)施例，采用 螺紋連接，其中主軸的一側(cè)開(kāi)設(shè)有具有內(nèi)螺紋的螺孔，噴涂發(fā)生器的外表面設(shè)有外螺紋，所 述噴涂發(fā)生器旋進(jìn)主軸的螺孔內(nèi)。 所述噴涂發(fā)生器的噴涂導(dǎo)管豎直方向穿入電極，與電極內(nèi)沿豎直方向開(kāi)設(shè)的噴涂
孔道密封連接且連通，噴涂孔道的另一端開(kāi)口位于電極的底端，正對(duì)待加工的工件。 所述非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床還包括導(dǎo)電橡膠，所述導(dǎo)電橡膠沿豎直方向安裝在電
極的內(nèi)部，其頂端與電極的陽(yáng)極接觸，導(dǎo)電橡膠的底端突出于電極。 所述導(dǎo)電橡膠與電極之間裝置有絕緣護(hù)管。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于可以加工非導(dǎo)電材料，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。


下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
圖1是脈沖電源提供的脈沖電流波形。
圖2是現(xiàn)有電加工機(jī)床的組成結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本實(shí)用新型非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床的組成結(jié)構(gòu)圖。 圖4是本實(shí)用新型非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床的電極結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖3，本實(shí)用新型非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床包括床身10、機(jī)床工作臺(tái)20、直流 伺服電機(jī)30、電極回轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)40、回轉(zhuǎn)減速器50、立柱60、主軸70、控制面板80、電極座 90、電極100，以及噴涂發(fā)生器110。其與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于，在現(xiàn)有電加工機(jī)床上增加了 噴涂發(fā)生器110。 所述立柱60豎直固定在床身10上，機(jī)床工作臺(tái)20水平放置在床身10上，待加工的工件300即安裝在機(jī)床工作臺(tái)20上。所述機(jī)床工作臺(tái)20分別由直流或交流伺服電動(dòng)機(jī) (圖未示)驅(qū)動(dòng)，可以在床身IO上作縱向和橫向的進(jìn)給，通過(guò)安裝在所述立柱60上的控制 面板80控制機(jī)床工作臺(tái)20的運(yùn)動(dòng)軌跡，機(jī)床工作臺(tái)20的運(yùn)動(dòng)軌跡是靠數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)數(shù)控 程序控制實(shí)現(xiàn)的。主軸70的頂端同時(shí)連接到直流伺服電機(jī)30的輸出端以及回轉(zhuǎn)減速器50 的輸出端，回轉(zhuǎn)減速器50的輸入端與電極回轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)40的輸出端相連，且主軸70可上 下滑動(dòng)的安裝在立柱60上。電極座90安裝在主軸70的底端，電極100即安裝在電極座90 上，電極100在加工前需要調(diào)節(jié)到與工件300的基準(zhǔn)面垂直。 所述噴涂發(fā)生器110固定安裝在主軸70上，噴涂發(fā)生器110可以采用市售的噴涂 發(fā)生器。所述噴涂發(fā)生器110與主軸70的連接方式有很多種，如螺絲鎖固、卡扣或者焊接、 粘結(jié)的方式。本實(shí)用新型中，噴涂發(fā)生器110與主軸70采用螺紋連接的方式，其中主軸70 的一側(cè)開(kāi)設(shè)有具有內(nèi)螺紋的螺孔，而噴涂發(fā)生器110的外表面設(shè)有外螺紋，只要將噴涂發(fā) 生器110旋進(jìn)主軸70的螺孔內(nèi)，即將噴涂發(fā)生器110固定安裝在主軸70上。 請(qǐng)同時(shí)參閱圖4所示，所述噴涂發(fā)生器110的噴涂導(dǎo)管112豎直方向穿入電極 100，與電極100內(nèi)沿豎直方向開(kāi)設(shè)的噴涂孔道114密封連接且連通，噴涂孔道114的另一 端開(kāi)口位于電極100的底端，正對(duì)待加工的工件300。所述非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床還包括導(dǎo) 電橡膠120，所述導(dǎo)電橡膠120沿豎直方向安裝在電極100的內(nèi)部，其頂端與電極100的陽(yáng) 極接觸，導(dǎo)電橡膠120的底端突出于電極IOO，導(dǎo)電橡膠120與電極IOO之間裝置有絕緣護(hù) 管122。 機(jī)床加工時(shí)，由控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)直線伺服電機(jī)30帶動(dòng)主軸70完成軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在 接近工件300表面5mm時(shí)，安裝在電極100底端的傳感器(圖未示)發(fā)出控制信號(hào)，主軸70 停止進(jìn)給，噴涂發(fā)生器110開(kāi)始工作，噴涂材料經(jīng)噴涂導(dǎo)管112、噴涂孔道114高速噴涂至工 件300的待加工表面，主軸70繼續(xù)下行，導(dǎo)電橡膠120接觸至工件300的噴涂層，同時(shí)電極 100也接近噴涂層，工件300表面形成高壓，瞬間擊穿后噴涂層沾著工件300表層發(fā)生高溫 裂紋和氣蝕等綜合作用而剝離工件300的表面，主軸70帶著電極100快退，并在電極回轉(zhuǎn) 步進(jìn)電機(jī)40的帶動(dòng)下，回轉(zhuǎn)60。，然后進(jìn)行下行，并接近工件300表面，重復(fù)上一加工，并完 成一個(gè)加工循環(huán)。 本實(shí)用新型采用熔融金屬的高速粒子流噴在工件表面產(chǎn)生導(dǎo)電覆層，噴涂層與工 具電極的火花放電能量可認(rèn)為是直接作用在非導(dǎo)電的待加工工件表面上的，其放電過(guò)程不 受被加工材料性質(zhì)的影響，放電過(guò)程可以在加工區(qū)域內(nèi)均勻穩(wěn)定地進(jìn)行。由于待加工工件 為非導(dǎo)電超硬材料，因此采用移動(dòng)式導(dǎo)電橡膠接入陽(yáng)極到待加工件。導(dǎo)電橡膠必須滿足兩 個(gè)條件一是軟，可隨著待加工件的形狀改變而改變；二是可移動(dòng)，保證在工具電極沿豎直 方向進(jìn)給時(shí)，導(dǎo)電橡膠也能沿著豎直方向進(jìn)給。通過(guò)調(diào)整火花放電和機(jī)械加工參數(shù)可在同 一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)對(duì)非導(dǎo)電超硬材料的粗、中、精加工。
權(quán)利要求一種非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床，包括床身、機(jī)床工作臺(tái)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、立柱、主軸、控制面板、電極座、電極，所述立柱豎直固定在床身上，機(jī)床工作臺(tái)水平放置在床身上，待加工的工件即安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，所述控制面板安裝在非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床上，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在立柱上，主軸的頂端連接到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出端，且主軸可上下滑動(dòng)的安裝在立柱上，電極座安裝在主軸的底端，電極即安裝在電極座上，其特征在于還包括噴涂發(fā)生器，所述噴涂發(fā)生器固定安裝在主軸上，所述噴涂發(fā)生器的噴涂導(dǎo)管豎直朝下穿過(guò)電極，正對(duì)待加工的工件。
2. 如權(quán)利要求1所述的非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括直流伺服電機(jī)、電極回轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)、回轉(zhuǎn)減速器，所述主軸的頂端同時(shí)連接到直流伺服電機(jī)的輸出端以及回轉(zhuǎn)減速器的輸出端，回轉(zhuǎn)減速器的輸入端與電極回轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)的輸出端相連。
3. 如權(quán)利要求1所述的非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床，其特征在于所述控制面板安裝在所述立柱上。
4. 如權(quán)利要求1所述的非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床，其特征在于所述噴涂發(fā)生器與主軸之間采用螺紋連接，其中主軸的一側(cè)開(kāi)設(shè)有具有內(nèi)螺紋的螺孔，噴涂發(fā)生器的外表面設(shè)有外螺紋，所述噴涂發(fā)生器旋進(jìn)主軸的螺孔內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求1所述的非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床，其特征在于所述噴涂發(fā)生器的噴涂導(dǎo)管豎直方向穿入電極，與電極內(nèi)沿豎直方向開(kāi)設(shè)的噴涂孔道密封連接且連通，噴涂孔道的另一端開(kāi)口位于電極的底端，正對(duì)待加工的工件。
6. 如權(quán)利要求1或5所述的非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床，其特征在于所述非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床還包括導(dǎo)電橡膠，所述導(dǎo)電橡膠沿豎直方向安裝在電極的內(nèi)部，其頂端與電極的陽(yáng)極接觸，導(dǎo)電橡膠的底端突出于電極。
7. 如權(quán)利要求6所述的非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床，其特征在于所述導(dǎo)電橡膠與電極之間裝置有絕緣護(hù)管。
專利摘要一種非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床，包括床身、機(jī)床工作臺(tái)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、立柱、主軸、控制面板、電極座、電極，所述立柱豎直固定在床身上，機(jī)床工作臺(tái)水平放置在床身上，待加工的工件即安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，所述控制面板安裝在非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床上，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在立柱上，主軸的頂端連接到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸出端，且主軸可上下滑動(dòng)的安裝在立柱上，電極座安裝在主軸的底端，電極即安裝在電極座上，該非導(dǎo)電材料電加工機(jī)床還包括噴涂發(fā)生器，所述噴涂發(fā)生器固定安裝在主軸上，所述噴涂發(fā)生器的噴涂導(dǎo)管豎直朝下穿過(guò)電極，正對(duì)待加工的工件。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于可以加工非導(dǎo)電材料，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)B23H1/00GK201511193SQ20092018743
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者彭婧 申請(qǐng)人:彭婧