一种新型小型自动控制电火花机轴向进给机构设计

高联登　刘岩岩　郭彦宏　韦活龙　江远鹏

摘 要：由于现代科学工作者技术的迅猛发展，机械工业，电子工业，航空航天工业，化学工等，要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、大功率、小型化方向发展，以及在高温、高压、重载荷或腐蚀环境下长期可靠地工作。为了适应这些要求，各种新结构、新材料和复杂形状的精密零件大量出现，其结构和形状越来越复杂，材料的性能越来越强韧，对精度要求越来越高，对加工表面粗糙度和完整性要求越来越严格，使机械制造面临着一系列严峻的任务。传统的切削加工方法很难实现，有些根本无法实现。在生产的迫切需求下，人们不断研究和探索新的加工方法。精密電火花加工就是在这种环境下产生和发展起来的。

关键词：精密;加工;电火花;轴向进给机构

1.电火花加工的背景

电火花加工技术诞生于40年代初，在之后的几十年里，电源与控制程序和设备的改朝换代，此项技术也在稳步提升中。发明之始，简单的RC电路被当做电源来使用。50年后，电阻-电感-电容电路替代了RC回路。同时还使用新的电源来延长使用时间和次数^[1]。

2.电火花加工机的原理

使用电火花机的时候，工件和工具的表面分别接上220V降压后转换成直流电，绝缘介质（常用煤油或矿物油或去离子水，本设计采用纯净水）中通常放置两个电极和工件，220V电压经过降压后，电极两端分别连接到工具和工件上，形成一个完整的闭合回路，将工件表面上相应的位置的材料蚀除。闭合回路在工件上的面积很小，步进电机每次转动的进给的时间特别短，脉冲放出的能量（10⁶～10⁷W/mm²），^[2]高度的集中在一个狭小的面积上，电能产生的能量能够使工件发生变化，一种融化流入纯净水，另一种直接蒸发，轻松地能够将能够去除部分材料。根据这种的操作进给，一点一点的累积形成工件表面的加工，属于一种累积加工的方式^[3]。

在电火花的设计与制造中最主要部分是电弧释放机构进给轴的设计。^[4]

3.电火花加工机进给轴设计

3.1电火花Z轴的设计计算

丝杆的设计内容包括：确定系统的脉冲当量，丝杠的计算与选型，运动部件惯性的计算，选择步进电机等。

脉冲当量是发出一个指令之后的电极进给量，应高于于电极的位置精度.由于定位精度为±0.01，因此选择脉冲当量为0.01mm。

E级精度丝杠允许的螺距误差：=30um/m^[7]。

4.结论

本文对电火花加工中最重要的的部分电火花Z轴进给机构进行了结构设计，解决了通常的进给机构的强度的及控制精度的问题，对实际生产有指导意义

参考文献

[1] 佟玉斌.便携式电火花加工机的研究[D].山东大学，2005.

[2] 谢建忠.谈谈机电一体化的发展趋势及设计步骤[D].中小企业管理与科技（下旬刊），2010.

[3] 南非.基于Visual C的电火花成型加工伺服控制系统的研究[D].河北工业大学，2006.

[4] 吴光河.基于模糊自适应PID的电火花成型加工伺服控制系统的研究[D].上海海洋大学，2012.