殷祖榮 周保華 郭壽新

摘 要：本文簡單的介紹了關(guān)于電火花加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀以及其發(fā)展趨勢。分析了電火花加工的特點和工藝規(guī)律，完成橋式電火花加工機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計總體方案。根據(jù)該結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計方案來完成橋式電火花加工機床的各個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)與重要環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。還對關(guān)鍵受力零件進行了有限元分析，對絲杠和電機進行計算并選擇相關(guān)標準件。本文所設(shè)計的橋式電火花加工機床結(jié)構(gòu)簡化，穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)緊湊，變形量較小，可以達到運動過程中的高精度要求。

關(guān)鍵詞：電火花加工；機床；結(jié)構(gòu)設(shè)計；有限元分析

1 電火花加工技術(shù)的特點及其應(yīng)用與發(fā)展

1）電火花加工技術(shù)的概述。電火花加工是在工件和電極之間加有高能量連續(xù)脈沖電壓后，由于電極與工件的微觀表面是高低不平的，所以當電極向工件進給到一定間隙時，距離最近的兩點間的電場強度最高，該處介質(zhì)先被電離，形成高溫電通道。這個高溫能夠使該點表面的金屬熔化，甚至氣化，最后因熱膨脹而產(chǎn)生爆炸，將熔化物拋出通道，從而形成一個放電凹坑，這就是一個脈沖放電的情況。當一個脈沖放電完成后，放電通道消失，介質(zhì)恢復(fù)絕緣，這樣便是一個脈沖的加工過程。當兩個不同電位的電極在液體介質(zhì)中達到某一程度時，介質(zhì)就會擊穿而產(chǎn)生放電，并且在放電表面發(fā)生電蝕現(xiàn)象。

2）電火花加工技術(shù)的研究及發(fā)展。a.電火花加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀。發(fā)達國家在五十年代就有了電火花加工技術(shù)。發(fā)達國家有很大部分的電火花機床是用來進行模具的制造。迅速制模正在日本進行著變革，僅僅七到八天就可以制造出一個特殊的級進沖模。質(zhì)量評定系統(tǒng)是不可被忽視的，其能夠降低模具的鑲嵌件，選擇不同的發(fā)生過不怎么冷的加工的樣本，精度能夠達到現(xiàn)在的條件。我們國家電火花技術(shù)的研究是從19世紀中期興起的。李勇等人對微細電火花的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，加工出直徑分別為25微米和50微米的軸和孔，其最大深徑比超過20。b.電火花加工技術(shù)的發(fā)展趨勢。電火花加工技術(shù)的發(fā)展趨勢歸納為五化：高效化、精密化、微細化、自動化和綠色環(huán)?；?。電火花加工中，在保證加工精度的前提下，應(yīng)提高粗加工、精加工效率，同時應(yīng)減少輔助加工時間。跟以往的加工方法進行比較，電火花加工的優(yōu)勢并不算大。所以，高速高效化將成為了電火花加工的走向。電子光刻是當今制造行業(yè)里的一個熱門的領(lǐng)域。

3）電火花加工技術(shù)的特點。a.電火花加工能夠?qū)Σ灰子谇邢鞯牧慵M行加工。零件的力學性能不會影響到它的加工過程，硬韌的零件能夠采用電火花技術(shù)進行加工。b.電火花可以對特殊及復(fù)雜形狀零件進行加工，無切削力。電極的造型能夠被復(fù)制在零件上面，當進行結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件加工時非常有效。c.電火花加工可以對零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計進行改進，改善零件結(jié)構(gòu)的工藝性。d.電火花加工具有它自身的許多特點，但也存在一些缺陷，從而我們應(yīng)該不斷去研究改進，不斷去發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新，改善電火花加工的缺陷，使得電火花加工技術(shù)可以達到更加的完善地步。

2 橋式電火花加工裝置的總體方案設(shè)計

2.1 橋式電火花加工機床的總體方案設(shè)計

根據(jù)以上對電火花加工系統(tǒng)應(yīng)具備功能的分析，對橋式電火花加工系統(tǒng)進行總體方案設(shè)計。該橋式電火花加工機床由床身、工作臺、X軸方向進給機構(gòu)、Y軸方向進給機構(gòu)、Z軸方向進給機構(gòu)和油槽組成。本文的橋式電火花加工機床，在床身上面有工作臺的裝配基座，工作臺能夠裝配到基座上。工件和工作臺都固定不能動，加強了單位面積所能承載的壓力。運動部分直接裝配到機床上，不需要選擇立柱形式，增加了整體的穩(wěn)定性。本文的橋式電火花加工機床在床身上有兩根平行的Y 軸方向?qū)к?，可以用來安裝Y 軸方向進給機構(gòu)，形成橋式結(jié)構(gòu)。它的結(jié)構(gòu)緊湊，變形小，精度保持性好，能夠?qū)崿F(xiàn)運動的高精度。

2.2 橋式電火花加工機床的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1）床身。床身上設(shè)有Y軸滑座的導(dǎo)軌，工作臺的安裝基座等。

2）工作臺。工作臺設(shè)置有T形槽，用來在工作的時候裝夾工件。工作的設(shè)計是參考國家電火花加工機床的工作臺標準參數(shù)來進行選擇的。工作臺的材料使用的是花崗巖，具有耐酸堿、耐腐蝕，不會生銹，耐磨性能較好，壽命較長，容易保養(yǎng)等特點。

3）Y軸方向滑座。Y軸滑座，Y軸滑座通過滑槽，安裝在Y軸導(dǎo)軌上?；ㄟ^安裝于安裝臺上的驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，作Y方向上的滑動。絲杠通過軸承座安裝在安裝臺上，并通過電機驅(qū)動。這里使用雙電機來驅(qū)動，跟對比單驅(qū)動，能夠增加機床的運行速度。

4）X軸方向滑座。X軸方向滑座除了兩個與Y軸方向滑座上的導(dǎo)軌相對應(yīng)的滑槽，還要包括了可以連接滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)，它的后側(cè)還設(shè)有一個承受臺，用來安裝Z軸方向滑座的驅(qū)動裝置。X軸方向滑座通過滑槽，滑動的安裝于X方向?qū)к壣希琗方向?qū)к壴O(shè)置于Y軸滑座上。X軸方向滑座通過滑槽安裝在導(dǎo)軌上，運用滾珠絲杠作為連接，與伺服電機相連。伺服電機固定安裝在Y軸方向滑座上，并作為伺服進給機構(gòu)驅(qū)動X軸方向滑座能夠沿著導(dǎo)軌在Y軸方向的滑座上進行滑動。本文選用45號鋼作為X軸方向滑座的制造材料。

2.3 機床的具體安裝過程

工作臺安裝基座直接設(shè)置在床身上，床身上Y 軸方向?qū)к壍奈恢迷O(shè)有兩塊立板，兩塊立板的上面的部分共同支撐一塊安裝臺，Y 軸方向進給機構(gòu)設(shè)置在安裝臺上。油槽在工作臺安裝基座的下方。在床身上有兩根平行的Y 軸方向?qū)к売脕戆惭bY 軸方向進給機構(gòu)，形成橋式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，變形小，精度保持性好，能夠?qū)崿F(xiàn)運動的高精度。

2.4 橋式電火花加工機床的安全防護技術(shù)要求

1）為了防止觸電，機床應(yīng)該有特殊的地線；2）工作時的機床應(yīng)該有人看守；3）總是讓電氣裝置保持干凈；4）及時更換過濾介質(zhì)；5）應(yīng)保持室內(nèi)空氣良好；6）機床周圍禁止燃放煙火；7）機床的電氣設(shè)備應(yīng)該有專人負責，其他人不可以擅自亂動；8）下班前應(yīng)該切斷機床電源，關(guān)好車間的門窗。

3 總結(jié)

要充分的考慮本設(shè)備的經(jīng)濟性，使它具有較低的成本性能比。因為電火花加工設(shè)備的投資較大，僅僅要求它的高性能，就會由于成本過高從而影響到推廣面和市場的效果，在市場中處于劣勢。因而可以從性價比這方面對機床的性能進行改進。要增強機床本體的耐腐蝕性和工件箱密封性能，工作場所的通風排氣性能，預(yù)防腐蝕性氣體、液體腐蝕機床。

參考文獻：

[1] 任福君，李小海.電火花加工技術(shù)的新發(fā)展[J].佳木斯大學學報（自然科學版），2003，21（1）：33-37.

[2] 張孝金.電火花加工和電火花加工機床[J].裝備機械，1982（2）：33-37.