专利名称：一种数控电火花加工装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数控电火花技术，特别涉及将机器人技术，自动控制技术与电火花技术相结合用于电火花打孔及成型加工装置的技术。
背景技术：
当前通用机器人可以实现多轴联动，并可利用标准的G指令，方便地对机器臂的形态(平面坐标及角度)进行实时控制。机器人所特有的示教系统可以记录用户通过遥控器控制的机器人动作轨迹并能重复多次自动进行该轨迹。具备特殊传感器的机器人，还可以自动找到机器臂所接触面的法线方向。
电火花加工技术是利用特殊形状的电极，在工件表面通过放电腐蚀完成孔，形腔等形状的加工。目前高档的数控电火花机床也可以通过NC编程实现多轴联动。
目前数控电火花机床虽然也可以实现电火花(EDM)的穿孔，盲孔，异型孔和成型的加工，但是，数控电火花机床对于这类零件的加工存在如下缺点1.数控电火花机床受到主轴运动方式的约束，只有在规则或较规则的工件表面上进行电火花加工时比较方便，而对于表面和空间分布复杂的工件只能采用多次装夹，多次校正以及借助于复杂的数控程序才可完成，从而导致辅助工时将会几倍几十倍于实际加工时间。
2.数控电火花机床受到空间分布的制约对于空间狭小的存在几何形状干涉的工件部位难于加工或根本不能加工。
3.数控电火花机床受到机械机构的局限，工件尺寸和运动行程十分有限，如制造超过1米的大型电火花机床，机床自重须达10几吨，占地面积几十平方米，且造价昂贵。
4.数控电火花机床受机床的结构和精度的约束，对加工工件的重量有严格的限制，对于超重的工件，不能进行加工。
实用新型内容本实用新型目的在于提供一种数控电火花加工装置，集电火花打孔，电火花成型的原理和技术特征与机器人的控制和运动原理结合为一体，运用机器人多轴联动，动作灵活的特点，可在工件一次性装夹或无装夹状态下，实现异形复杂工件表面上或空间狭小存在形状干涉的工件部位上进行各类电火花加工。它与现有技术相比，可以解决上述4项缺点，从而提高工作效率，降低成本。
为了达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案是以包含电火花加工脉冲电源和用于自动控制的微机系统的电气控制柜为中心，通过电气控制柜的外部接口，分别连接通用型机器人与电火花加工主轴头。电火花加工主轴头固定于机器人的“手腕”部位。
其电气控制柜内的微机系统安装自行定义和编制的软硬件接口控制程序。该程序定义的接口包含运动控制数字信号输出与电火花伺服控制数字信号输入、输出。电气控制柜内的微机系统的运动控制数字信号输出端，通过信号线与通用型机器人自带的用于控制自身机器臂运动、旋转及自身整体运动的数字信号输入端相连接，以实现由用户控制机器人的机器臂及机器人自身以任意距离和角度进行运动，进而控制电火花加工主轴头的运动方式。电气控制柜内微机系统的电火花伺服控制数字信号输入、输出端，通过电缆连接于电火花加工主轴头与待加工工件上，形成适用于电火花加工的闭环控制系统。
主轴头部分可以装夹用于打孔和成型加工的工具电极。以分别实现打孔和成型加工。
通过使用本实用新型达到的效果是1.本实用新型运用机器人多轴联动，动作灵活多变的特点，可在工件一次性装夹的状态下实现在各种复杂形状上进行自由三维空间和任意角度下的电火花穿孔，盲孔，异型孔和型腔加工，节省了多次装夹多次校正的大量工时，使得诸如航空发动机散热孔一类的工件加工获得高效的实用工艺。
2.本实用新型的特点是运动灵活多变，用机器人的“手”和“臂”直接自如地穿梭于狭小空间和几何形状干涉的部位，从而轻而易举地进入并攻克传统数控电火花机床的加工禁区。
3.本实用新型在体积小重量轻(仅几百公斤重)的前提下，即可把动作范围延伸到1米以外。可在无装夹的情况下，对大尺寸工件进行加工。
4.对于超重工件，使用本实用新型时无需装夹，只要其尺寸在机器人的手臂运动的覆盖范围内，均可实现加工。
5.本实用新型还采用了机器人独有的示教系统，可以大大简化操作人员的编程工作，节省编程时间。
本实用新型的目的，特征及优点将结合实施例，参照附图作进一步的说明。
图1是本实用新型的连接结构图；图2是本实用新型在加工工件的过程示意图；
图3是本实用新型的另一种加工工件的示意图。
具体实施例如图1所示，图-1是本实用新型的连接结构图。图中A为通用型机器人示意图；A-1为通用型机器人机器臂；B为电火花加工主轴头；C为待加工工件；D为工件固定台，当对超大/超重工件进行无装夹加工时，无需此固定台；E为系统电气控制柜；电气控制柜中包括电火花加工脉冲电源和用于自动控制的微机系统以及外部接口。
其中，微机系统负责系统各部分间的通信，监视并控制电火花主轴头的伺服状态进而对机器人的动作进行实时控制。与此同时，微机系统也承担了一般数控电火花机床的CNC控制系统的任务，对输入的电火花加工程序进行处理用于对主轴头运动的实时控制，并将当前主轴头坐标位置等加工信息显示在显示器上。
E-1为显示器；E-2为面板和各仪表；E-3/E-4为电火花加工主轴头的输入/输出接口；E-5/E-6为脉冲电源电缆；E-7/E-8为机器人的输入/输出接口；E-9为软盘驱动器。
如图2所示，利用实用新型对斜面法向进行成型加工。本实施例中，若采用传统数控电火花机床进行成型加工，必须对工件进行多次装夹，并且在加工45度斜面时需要用专用夹具装夹。而使用本实用新型，采用具有2轴机器臂的机器人，可以对机器人进行编程，只需一次装夹即可使得电火花主轴头的主伺服轴按照任意方向进给进行成型加工。
A为通用型2轴机器人示意图；A-1为通用型机器人机器臂；B为电火花加工主轴头；C为待加工工件；F为电极。
如图3所示，利用实用新型对弧面法向打孔。本实施例中，采用传统数控电火花机床无法进行加工，尤其在圆弧面工艺达不到足够要求时，按照传统方式无法保证每次打孔方向为法向。采用具有6轴机器臂的机器人，可以通过编程自动找到加工点的法线方向并将机器臂自由转动到法向方向进行主轴进给，实现打孔。
A为通用型6轴机器人示意图；A-1为通用型机器人机器臂B为电火花加工主轴头C为待加工工件；F为电极。
综上所述，本实用新型并不仅限于上述实施例所涉及的内容，因此本实用新型的保护范围应以权利要求书所述范围为准。
权利要求1.一种数控电火花加工装置，以包含电火花加工脉冲电源和用于自动控制的微机系统的电气控制柜为中心，通过电气控制柜的外部接口，分别连接通用型机器人与电火花加工主轴头，电火花加工主轴头固定于机器人的“手腕”部位。
2.根据权利要求1所述的数控电火花加工装置，其特征是电气控制柜内的微机系统安装自行定义和编制的软硬件接口控制程序，该程序定义的接口包含运动控制数字信号输出与电火花加工条件控制数字信号输入、输出。
3.根据权利要求2所述的数控电火花加工装置，其特征是电气控制柜内的微机系统的运动控制数字信号输出端，通过信号线与通用型机器人自带的用于控制自身机器臂运动、旋转及自身整体运动的数字信号输入端相连接。
4.根据权利要求2所述的数控电火花加工装置，其特征是电气控制柜内微机系统的电火花伺服控制数字信号输入、输出端，通过电缆连接于电火花加工主轴头与待加工工件上。
5.根据权力要求1所述的电火花加工装置，其特征是主轴头部分可以装夹用于打孔和成型加工的工具电极。
专利摘要一种新型数控电火花加工装置。它以包含电火花加工脉冲电源和用于自动控制的微机系统的电气控制柜为中心，通过电气控制柜的外部运动控制接口与伺服控制接口，分别连接通用型机器人与电火花加工主轴头。电火花加工主轴头固定于机器人的“手腕”部位。微机系统通过上述外部接口，分别控制通用型机器人及其所连接的电火花加工主轴头的动作与电火花加工伺服状态。电火花加工主轴头可装夹不同工具电极以实现电火花打孔与成型。解决了普通数控电火花机床对复杂表面工件，空间狭小几何形状存在干涉的工件部位，大尺寸工件，超重工件等难于加工或无法加工的问题。
文档编号B23H1/00GK2715901SQ20032010256
公开日2005年8月10日 申请日期2003年11月4日 优先权日2003年11月4日
发明者卢科 申请人:卢科