电火花加工机床的制作方法

本实用新型涉及机床，特别涉及电火花加工机床。

背景技术：

电火花加工机床是一种电加工设备。其基本物理原理是自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流，导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度的高温，在两导体的表面瞬间熔化一些材料。同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。

申请号为CN00240804.X的实用新型公开了一种多功能电火花成型机，其包括床身，床身上部通过横梁装主轴工作机构，主轴工作机构包括精密升降装置、电极头和机头，电极头上连接有立柱，精密升降装置可以控制立柱发生纵向移动，从而带动立柱上的电极头升降。该多功能电火花成型机在工作过程中，先将待加工的工件放置到工作台上位于电极头正下方的位置，然后通过精密升降装置将电极头下降到靠近工件表面的位置，通过捆绑在电极头上的振动器带动电极头一起振动，造成电极头与工件之间的频繁接触和断开，使整个电路频繁通断，电路的通断可以产生电火花作用。

但随着电极头使用次数的增加，其表面会逐渐老化，从而减少电极头的使用寿命。为了估算电极头的使用寿命，通常会在电火花加工机床每次运行后，记录其工作时长，当累计到一定时长后，便视为该电极头的使用寿命已经耗尽，不宜继续使用。一般电极头的工作时长是通过人工记录，记录人员需要记录电火花加工机床的起始工作时间以及结束工作的时间，通过计算以上两个数据的差值来获取电极头的使用时长，费时费力，而且容易出现统计错误的现象，因此还存在一定的改进空间。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够自动记录电极头工作时长的电火花加工机床。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种电火花加工机床，包括工作台，所述工作台上固定有横梁，所述横梁上滑移连接有立柱，所述立柱的底端固定有电极头，所述横梁上设有用于驱动立柱纵向滑移的升降装置，还包括

数字式计时器；

红外线检测单元，设置于工作台上，用于检测红外线是否被电极头隔断以输出红外线检测信号；

控制单元，耦接于红外线检测单元以接收红外线检测信号，并输出控制信号；

执行单元，耦接于控制单元以接收控制信号，并响应于控制信号；

当红外线检测单元检测到红外线被电极头隔断，所述控制单元控制执行单元导通数字式计时器的计时回路，以使数字式计时器开始计时。

采用上述方案，升降装置可以通过立柱控制电极头升降，当电极头下降到加工工件的位置时，其能隔断红外线检测单元的红外线，从而判断电极头目前正处在工作状态，使执行单元导通数字式计时器的计时回路，让数字式计时器开始计时；当电火花加工机床完成加工，升降装置将电极头升起，使得红外线重新导通，这时执行单元切断数字式计时器的计时回路，使计时器停止计时；这时可直接通过数字式计时器上显示的数值来获取电极头的运行时长，与人工计时相比，更加简单直观，省去了人工计算的麻烦，提高了工作效率，同时也降低了记录出错的风险。

作为优选，所述红外线检测单元包括固定于工作台且分别位于电极头两侧的发射模块和接收模块，所述发射模块用于发射红外线，所述接收模块用于接收红外线并输出红外线检测信号至控制单元。

采用上述方案，呈相对设置的发射模块和接收模块构成了对射式红外线检测单元；对射式的红外线检测单元结构简单，在保证两者相对的前提下，可根据实际情况调整两者的位置，增加了灵活性；同时对射式的红外线检测单元能够对其中的发射模块或接收模块进行单独更换，降低了维修与维护的成本。

作为优选，所述控制单元上耦接有用于接收控制信号并响应于控制信号的提示单元；

当红外线检测单元检测到红外线未被隔断时，所述提示单元进行警示。

采用上述方案，提示单元能够在电极头升起后进行警示，以提醒工作人员及时读取并记录数字式计时器的显示时间，避免出现漏记现象。

作为优选，所述提示单元为发声报警器。

采用上述方案，发声报警更加醒目，容易引起人们的注意，以提高提示单元的警示效果。

作为优选，所述发射模块包括用于发射振荡信号的555多谐振荡器以及耦接于555多谐振荡器以接收振荡信号并响应于振荡信号输出红外线的红外发射管L1。

采用上述方案，555定时芯片性能稳定、成本低，其所构成的振荡电路结构简单，能够持续稳定地输出振荡信号至红外发射管，使红外发射管根据振荡信号的频率持续输出稳定的红外线信号。

作为优选，还包括用于检测工作台内是否存在人体红外辐射以输出人体检测信号的人体检测单元、耦接于人体检测单元以接收人体检测信号并响应于人体检测信号的切断单元；

当人体检测单元检测到工作台内存在人体红外辐射时，所述切断单元切断电火花加工机床的供电回路。

采用上述方案，人体检测单元通过检测人体红外辐射来判断是否有人在工作台内进行操作，若检测到了人体红外辐射，则说明工作台内有人正在进行操作，这时切断单元切断电火花加工机床的供电回路，使其无法被启动，从而起到保护作用，避免工作人员在操作台内操作时，因误操作而遭受人身伤害。

作为优选，所述人体检测单元为热释电红外检测电路。

采用上述方案，热释电传感器本身不发出任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好，价格低廉，抗干扰性强，并且能够有效检测生物热源。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：升降装置可以通过立柱控制电极头升降，当电极头下降到加工工件的位置时，其能隔断红外线检测单元的红外线，从而判断电极头目前正处在工作状态，使执行单元导通数字式计时器的计时回路，让数字式计时器开始计时；当电火花加工机床完成加工，升降装置将电极头升起，使得红外线重新导通，这时执行单元切断数字式计时器的计时回路，使计时器停止计时；这时可直接通过数字式计时器上显示的数值来获取电极头的运行时长，与人工计时相比，更加简单直观，省去了人工计算的麻烦，提高了工作效率，同时也降低了记录出错的风险。

附图说明

图1为本实施例的结构示意图；

图2为本实施例的电路示意图一；

图3为本实施例中红外线检测单元的电路示意图；

图4为本实施例中提示单元的电路示意图；

图5为本实施例的电路示意图二。

图中：1、工作台；2、横梁；3、立柱；4、电极头；5、升降装置；6、数字式计时器；7、红外线检测单元；8、控制单元；9、执行单元；10、发射模块；11、接收模块；12、提示单元；13、人体检测单元；14、切断单元；15、隔挡板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

本实施例公开的一种电火花加工机床，如图1所示，包括工作台1，工作台1上固定有横梁2，横梁2上滑移连接有立柱3，立柱3的底端固定有电极头4，横梁2上设有用于驱动立柱3纵向滑移的升降装置5。当升降装置5控制立柱3纵向滑移时，固定于立柱3底端的电极头4能够进行相应的升降。

如图1所示，电火花加工机床的机架上设有数字式计时器6，数字式计时器6优选为HHS2-3（CSY-5E）数字计时仪，其采用CMOS集成电路作为逻辑元件，高稳定的石英晶振作为秒信号源，同时配备LED数码显示，具有工作性能稳定可靠、计时精度高、结构轻巧、安装方便等优点，广泛应用于工业计时领域；该数字式计时仪拥有电平和接点两种控制方式进行计时，还具有手动和自动两种复位方式。

如图2所示，工作台1上设有红外线检测单元7，用于检测红外线是否被电极头4隔断以输出红外线检测信号。

红外线检测单元7包括发射模块10和接收模块11，如图1所示，工作台1的上表面两侧均向上延伸有隔挡板15，从而起到防护作用。发射模块10和接收模块11分别位于两块相对的隔挡板15的内侧，且位置相对，发射模块10所发出的红外线能够被接收模块11接收到，使接收模块11能够输出相应的红外线检测信号至控制单元8。当电火花加工机床未运行时，立柱3处于收缩状态，这时电极头4远离工作台1的上表面，使接收模块11能够接收到红外线；反之，当电火花加工机床处于运行状态时，升降装置5驱动立柱3沿轴向下降，使电极头4能够靠近工作台1表面的工件对其进行加工，这时电极头4刚好隔断发射模块10所发出的红外线。

如图3所示，发射模块10包括NE555定时器A1、电阻R1、R2、R3、电容C1、C2和红外发射管L1；NE555定时器A1的1脚接地，电阻R1耦接于NE555定时器A1的2脚和3脚之间；红外发射管L1的阳极耦接于3脚，阴极通过电阻R3接地，电阻R3起到限流的作用，能够有效防止红外发射管L1由于电流过大而损坏；NE555定时器A1的5脚通过电容C2接地；串联连接的电阻R2和电容C1，电阻R2的另一端耦接于电压Vcc，电容C1的另一端接地；NE555定时器A1的6脚耦接于电阻R2和电容C1的连接点；上述连接方式构成了555多谐振荡器，其能输出一定频率的振荡波于红外发射管L1，使红外发射管L1输出特定波长的红外线作用于接收模块11。

如图3所示，接收模块11包括红外接收管L2、电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、电容C3、C4、二极管D1与比较器A2；红外接收管L2的阳极接地，阴极耦接于电容C3的一端；电容C3的另一端耦接于二极管D1的阳极，二极管D1的阴极耦接于电阻R6的一端，电阻R6的另一端耦接于比较器A2的反相输入端；电阻R4的一端耦接于电容C3和二极管D1的连接点，另一端接地；电容C4的一端耦接于二极管D1的阴极，另一端接地；电阻R5的一端耦接于电容C4与电阻R6的连接点，另一端接地；电阻R7的一端耦接于电压E，另一端耦接于比较器A2的同相输入端；电阻R8的一端耦接于比较器A2的同相输入端，另一端接地；电阻R9的一端耦接于比较器A2的输出端，另一端耦接于控制单元8的输入端。

如图3所示，电阻R7和R8构成了分压电路，为比较器A2的同相输入端提供基准电压，基准电压值由电阻R8在电压E中所占的比值来决定；当红外接收管L2接收到红外线时会产生电流，并且随着红外线的从弱变强，电流也会跟着从小变大，使比较器A2的反相输入端电压逐渐升高；当反相输入端的电压大于同相输入端的基准电压值时，比较器A2通过电阻R9输出低电平的红外线检测信号；反之，当红外接收管L2没有接收到红外线或者红外线很弱时，比较器A2的反相输入端电压接近于零，这时比较器A2通过电阻R9输出高电平的红外线检测信号；其中二极管D1起到整流的作用，电容C4起到滤波作用，电阻R6起到限流作用，防止输入比较器A2的电流过大导致比较器A2损坏，电阻R9也起到限流作用，防止比较器A2输出的电流信号过大。

如图2所示，红外线检测单元7上耦接有用于接收红外线检测信号并输出控制信号的控制单元8，控制单元8包括继电器K、NPN型的三极管Q1和续流二极管D2，继电器K的线圈的一端耦接于电压V5，另一端耦接于三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接地，基极耦接于接收模块11的输出端以接收红外线检测信号，续流二极管D2和继电器K的线圈反并联。

如图2所示，控制单元8上耦接有用于接收控制信号并响应于控制信号的执行单元9。执行单元9为继电器K的常开触点K-1，其串联于数字式计时器6的计时回路。

当红外线检测单元7检测到红外线被电极头4隔断时，控制单元8控制执行单元9导通数字式计时器6的计时回路，以使数字式计时器6开始计时。

如图4所示，控制单元8上耦接有用于接收控制信号并响应于控制信号的提示单元12，提示单元12包括电阻R10、蜂鸣器SP和继电器K的常闭触点K-2，电阻R10的一端耦接于电压V6，另一端耦接于蜂鸣器SP的一端，蜂鸣器SP的另一端耦接于继电器K的常闭触点K-2的一端，继电器K的常闭触点K-2的另一端接地。当红外线检测单元7检测到红外线未被隔断时，提示单元12进行警示。

如图5所示，工作台1上还设有用于检测工作台1内是否存在人体红外辐射以输出人体检测信号的人体检测单元13，人体检测单元13为热释电红外检测电路。

如图5所示，热释电红外检测电路包括热释电传感器N，热释电传感器N的输入端耦接于电压V4，输出端输出人体检测信号，接地端接地。

热释电传感器主要是由高热电系数的材料制成的探测元件，在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰；由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出；将热释电传感器N安装在工作台1上位于电极头4正下方的位置，使其能够检测到人体的靠近或远离；当检测到有人靠近工作台1位于电极头4下方位置的附近时，热释电传感器N输出高电平的人体检测信号；反之，若没有检测到人体红外辐射，热释电传感器N输出低电平的人体检测信号。

如图5所示，人体检测单元13上耦接有用于接收人体检测信号并响应于人体检测信号的切断单元14。切断单元14包括继电器KA、三极管Q2和续流二极管D3，继电器KA的线圈的一端耦接于电压V3，另一端耦接于三极管Q2的集电极，三极管Q2的基极耦接于热释电传感器N的输出端以接收人体检测信号，发射极接地。续流二极管D3和继电器KA的线圈反并联，继电器KA的常闭触点KA-1串联于电火花加工机床的供电回路。

当人体检测单元13检测到工作台1内存在人体红外辐射时，切断单元14切断电火花加工机床的供电回路。

综上所述，当电火花加工机床未运行时，立柱3处于升起状态，电极头4位于红外线检测单元7的上方，使发射模块10所发出的红外线未被隔断，能够被接收模块11接收到，使接收模块11输出低电平的红外线检测信号至三极管Q1的基极，使三极管Q1截止，继电器K的线圈不得电，其对应的常开触点K-1断开，切断数字式计时器6的计时回路，数字式计时器6不计时。

当电火花加工机床开始运行后，升降装置5驱动立柱3向下移动，从而使电极头4下降，以靠近工作台1上的工件进行加工。当电极头4下降到一定高度后，其隔断由发射模块10所发出的红外线，使接收模块11接收不到红外线，从而输出高电平的红外线检测信号至三极管Q1的基极，使三极管Q1导通，继电器K的线圈得电吸合，其对应的常开触点K-1闭合，导通数字式计时器6的计时回路，数字式计时器6开始计时，以统计电极头4的工作时长。同时，继电器K的常闭触点K-2断开，切断蜂鸣器SP的供电回路，使蜂鸣器SP不报警。

当工件加工完成后，升降装置5通过立柱3驱动电极头4上升，直至复位，使红外线重新导通，继电器K的线圈复位，其对应的常开触点K-1重新断开，切断数字式计时器6的计时回路，使数字式计时器6停止计时。当前已统计的工作时长被锁存在数字式计时器6的显示屏上，以供记录员查看。

同时继电器K的常闭触点K-2闭合，导通蜂鸣器SP的供电回路，使蜂鸣器SP发出警报声，以提醒记录员及时记录显示在数字式计时器6上的时长。当记录员确认了计时时长以后，便可通过数字式计时器6自带的复位按钮对计时数据进行清零复位，以供下次计时。

当工作人员在操作台内操作时，人体检测单元13能够检测到人体红外辐射，从而输出高电平的人体检测信号至三极管Q2的基极，使三极管Q2导通，继电器KA的线圈得电吸合，其对应的常闭触点KA-1断开，切断电火花加工机床的供电回路，使电火花加工机床无法被启动，从而起到保护作用。

反之，当人们没有在工作台1内进行操作，则人体检测单元13检测不到红外辐射，从而输出低电平的人体检测信号至三极管Q2的基极，使三极管Q2截止，继电器KA的线圈失电复位，其对应的常闭触点KA-1闭合。这时，如果按下电火花加工机床的启动按钮，电火花加工机床能够正常启动。