专利名称：非导电材料电加工机床的制作方法
技术领域：
非导电材料电加工机床
技术领域：
本实用新型关于一种电加工设备，特别是关于一种电加工机床。
背景技术：
电加工机床是基于电火花腐蚀原理，脉冲电源输出单向脉冲电压加在工件和电极 上。当电压升高到间隙中工作液的击穿电压时，会使介质在绝缘强度最低处被击穿，产生火 花放电。瞬间高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料形成小的凹坑，脉冲电源提供 的脉冲电流波形如图1所示。放电延续时间ti称为脉冲宽度，ti应小于10s，以使放电气化 产生的热量来不及从放电点过多传导扩散到其它部位，从而只在极小范围内使金属局部熔 化，直至气化。相邻脉冲之间的间隙时间t。称为脉冲间隔，它使放电介质有足够的时间恢复 绝缘状态(称为消电离)，以免引起持续电弧放电烧伤工件表面而无法用作尺寸加工。T = ti+t。，T称为脉冲周期，图1中的1。为电流峰值。 一次脉冲放电后，在工件和电极表面各形 成一个小凹坑，其过程可分为电离、放电、热膨胀、抛出金属和消电离等几个连续的阶段；多
次脉冲放电后，使工件整个被加工表面形成无数个小放电凹坑。这样，电极的轮廓形状便被 复制到工件上，达到加工目的。 请参阅图2，是现有的电加工机床的组成结构图，该电加工机床包括床身1、机床 工作台2、直流伺服电机3、电极回转步进电机4、回转减速器5、立柱6、主轴7、控制面板8、 电极座9，以及电极10。 所述床身1以及立柱6是电加工机床的基础结构，所述立柱6竖直固定在床身1 上，机床工作台2水平放置在床身1上，待加工的工件100即安装在机床工作台2上。所述 机床工作台2分别由直流或交流伺服电动机(图未示)驱动，可以在床身1上作纵向和横 向的进给，通过安装在所述立柱6上的控制面板8控制机床工作台2的运动轨迹，机床工作 台2的运动轨迹是靠数控系统通过数控程序控制实现的。主轴7的顶端同时连接到直流伺 服电机3的输出端以及回转减速器5的输出端，回转减速器5的输入端与电极回转步进电 机4的输出端相连，且主轴7可上下滑动的安装在立柱6上。电极座9安装在主轴7的底 端，电极10即安装在电极座9上，电极10在加工前需要调节到与工件100的基准面垂直， 在加工型孔或型腔时，还需要在水平面内调节、转动一个角度，使电极10的截面形状与加 工的工件型孔或型腔预定位置一致。 工作的时候，机床工作台2分别由直流或交流伺服电动机驱动在水平方向上作纵 向和横向的进给，主轴7通过直线伺服电机3的带动在立柱6上作升降移动，从而改变电极 10和工件100之间的间隙，并可以在电极回转步进电机4的带动下，回转一定角度。 目前，金刚石、立方氮化硼及工程陶瓷等超硬非导电的材料以其优良的力、热、化 学、声、光、电等性能，在现代工业、国防和高新技术等领域中得到日益广泛的应用，并带来 了巨大的社会和经济效益。对于导电的超硬材料，可直接采用电火花成型、线切割及磨削等 电加工工艺，已取得较大的研究进展，而对于非导电超硬材料，目前的电加工机床无法实现 加工，且目前人们尚未开发出一种较为完善的加工技术，其加工技术的开发与应用已成为工业界的迫切要求，并已受到世界许多国家的高度重视。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可以加工非导电材料的电加工机 床。 本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的一种非导电材料电加工机 床，包括床身、机床工作台、驱动系统、立柱、主轴、控制面板、电极座、电极，所述立柱竖直固 定在床身上，机床工作台水平放置在床身上，待加工的工件即安装在机床工作台上，所述控 制面板安装在非导电材料电加工机床上，驱动系统安装在立柱上，主轴的顶端连接到驱动 系统的输出端，且主轴可上下滑动的安装在立柱上，电极座安装在主轴的底端，电极即安装 在电极座上，其特征在于还包括喷涂发生器，所述喷涂发生器固定安装在主轴上，所述喷 涂发生器的喷涂导管竖直朝下穿过电极，正对待加工的工件。 作为本实用新型的一实施例，所述驱动系统包括直流伺服电机、电极回转步进电 机、回转减速器，所述主轴的顶端同时连接到直流伺服电机的输出端以及回转减速器的输 出端，回转减速器的输入端与电极回转步进电机的输出端相连。
所述控制面板可以安装在所述立柱上。 所述喷涂发生器与主轴之间可以采用现有的各种方式连接，作为一实施例，采用 螺纹连接，其中主轴的一侧开设有具有内螺纹的螺孔，喷涂发生器的外表面设有外螺纹，所 述喷涂发生器旋进主轴的螺孔内。 所述喷涂发生器的喷涂导管竖直方向穿入电极，与电极内沿竖直方向开设的喷涂
孔道密封连接且连通，喷涂孔道的另一端开口位于电极的底端，正对待加工的工件。 所述非导电材料电加工机床还包括导电橡胶，所述导电橡胶沿竖直方向安装在电
极的内部，其顶端与电极的阳极接触，导电橡胶的底端突出于电极。 所述导电橡胶与电极之间装置有绝缘护管。 本实用新型的优点在于可以加工非导电材料，且结构简单。
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。
图1是脉冲电源提供的脉冲电流波形。
图2是现有电加工机床的组成结构图。 图3是本实用新型非导电材料电加工机床的组成结构图。 图4是本实用新型非导电材料电加工机床的电极结构示意图。
具体实施方式
请参阅图3，本实用新型非导电材料电加工机床包括床身10、机床工作台20、直流 伺服电机30、电极回转步进电机40、回转减速器50、立柱60、主轴70、控制面板80、电极座 90、电极100，以及喷涂发生器110。其与现有技术的区别在于，在现有电加工机床上增加了 喷涂发生器110。 所述立柱60竖直固定在床身10上，机床工作台20水平放置在床身10上，待加工的工件300即安装在机床工作台20上。所述机床工作台20分别由直流或交流伺服电动机 (图未示)驱动，可以在床身IO上作纵向和横向的进给，通过安装在所述立柱60上的控制 面板80控制机床工作台20的运动轨迹，机床工作台20的运动轨迹是靠数控系统通过数控 程序控制实现的。主轴70的顶端同时连接到直流伺服电机30的输出端以及回转减速器50 的输出端，回转减速器50的输入端与电极回转步进电机40的输出端相连，且主轴70可上 下滑动的安装在立柱60上。电极座90安装在主轴70的底端，电极100即安装在电极座90 上，电极100在加工前需要调节到与工件300的基准面垂直。 所述喷涂发生器110固定安装在主轴70上，喷涂发生器110可以采用市售的喷涂 发生器。所述喷涂发生器110与主轴70的连接方式有很多种，如螺丝锁固、卡扣或者焊接、 粘结的方式。本实用新型中，喷涂发生器110与主轴70采用螺纹连接的方式，其中主轴70 的一侧开设有具有内螺纹的螺孔，而喷涂发生器110的外表面设有外螺纹，只要将喷涂发 生器110旋进主轴70的螺孔内，即将喷涂发生器110固定安装在主轴70上。 请同时参阅图4所示，所述喷涂发生器110的喷涂导管112竖直方向穿入电极 100，与电极100内沿竖直方向开设的喷涂孔道114密封连接且连通，喷涂孔道114的另一 端开口位于电极100的底端，正对待加工的工件300。所述非导电材料电加工机床还包括导 电橡胶120，所述导电橡胶120沿竖直方向安装在电极100的内部，其顶端与电极100的阳 极接触，导电橡胶120的底端突出于电极IOO，导电橡胶120与电极IOO之间装置有绝缘护 管122。 机床加工时，由控制系统驱动直线伺服电机30带动主轴70完成轴向进给运动，在 接近工件300表面5mm时，安装在电极100底端的传感器(图未示)发出控制信号，主轴70 停止进给，喷涂发生器110开始工作，喷涂材料经喷涂导管112、喷涂孔道114高速喷涂至工 件300的待加工表面，主轴70继续下行，导电橡胶120接触至工件300的喷涂层，同时电极 100也接近喷涂层，工件300表面形成高压，瞬间击穿后喷涂层沾着工件300表层发生高温 裂纹和气蚀等综合作用而剥离工件300的表面，主轴70带着电极100快退，并在电极回转 步进电机40的带动下，回转60。，然后进行下行，并接近工件300表面，重复上一加工，并完 成一个加工循环。 本实用新型采用熔融金属的高速粒子流喷在工件表面产生导电覆层，喷涂层与工 具电极的火花放电能量可认为是直接作用在非导电的待加工工件表面上的，其放电过程不 受被加工材料性质的影响，放电过程可以在加工区域内均匀稳定地进行。由于待加工工件 为非导电超硬材料，因此采用移动式导电橡胶接入阳极到待加工件。导电橡胶必须满足两 个条件一是软，可随着待加工件的形状改变而改变；二是可移动，保证在工具电极沿竖直 方向进给时，导电橡胶也能沿着竖直方向进给。通过调整火花放电和机械加工参数可在同 一台机床上实现对非导电超硬材料的粗、中、精加工。
权利要求一种非导电材料电加工机床，包括床身、机床工作台、驱动系统、立柱、主轴、控制面板、电极座、电极，所述立柱竖直固定在床身上，机床工作台水平放置在床身上，待加工的工件即安装在机床工作台上，所述控制面板安装在非导电材料电加工机床上，驱动系统安装在立柱上，主轴的顶端连接到驱动系统的输出端，且主轴可上下滑动的安装在立柱上，电极座安装在主轴的底端，电极即安装在电极座上，其特征在于还包括喷涂发生器，所述喷涂发生器固定安装在主轴上，所述喷涂发生器的喷涂导管竖直朝下穿过电极，正对待加工的工件。
2. 如权利要求1所述的非导电材料电加工机床，其特征在于所述驱动系统包括直流伺服电机、电极回转步进电机、回转减速器，所述主轴的顶端同时连接到直流伺服电机的输出端以及回转减速器的输出端，回转减速器的输入端与电极回转步进电机的输出端相连。
3. 如权利要求1所述的非导电材料电加工机床，其特征在于所述控制面板安装在所述立柱上。
4. 如权利要求1所述的非导电材料电加工机床，其特征在于所述喷涂发生器与主轴之间采用螺纹连接，其中主轴的一侧开设有具有内螺纹的螺孔，喷涂发生器的外表面设有外螺纹，所述喷涂发生器旋进主轴的螺孔内。
5. 如权利要求1所述的非导电材料电加工机床，其特征在于所述喷涂发生器的喷涂导管竖直方向穿入电极，与电极内沿竖直方向开设的喷涂孔道密封连接且连通，喷涂孔道的另一端开口位于电极的底端，正对待加工的工件。
6. 如权利要求1或5所述的非导电材料电加工机床，其特征在于所述非导电材料电加工机床还包括导电橡胶，所述导电橡胶沿竖直方向安装在电极的内部，其顶端与电极的阳极接触，导电橡胶的底端突出于电极。
7. 如权利要求6所述的非导电材料电加工机床，其特征在于所述导电橡胶与电极之间装置有绝缘护管。
专利摘要一种非导电材料电加工机床，包括床身、机床工作台、驱动系统、立柱、主轴、控制面板、电极座、电极，所述立柱竖直固定在床身上，机床工作台水平放置在床身上，待加工的工件即安装在机床工作台上，所述控制面板安装在非导电材料电加工机床上，驱动系统安装在立柱上，主轴的顶端连接到驱动系统的输出端，且主轴可上下滑动的安装在立柱上，电极座安装在主轴的底端，电极即安装在电极座上，该非导电材料电加工机床还包括喷涂发生器，所述喷涂发生器固定安装在主轴上，所述喷涂发生器的喷涂导管竖直朝下穿过电极，正对待加工的工件。本实用新型的优点在于可以加工非导电材料，且结构简单。
文档编号B23H1/00GK201511193SQ20092018743
公开日2010年6月23日 申请日期2009年9月9日 优先权日2009年9月9日
发明者彭婧 申请人:彭婧