专利名称：利用放电加工机实现单发放电的方法
技术领域：
本发明涉及一种单发放电的方法，特别是一种利用放电加工机实现单发放电的方法。属于特种加工领域。
背景技术：
放电加工是利用工具电极与工件电极之间距离靠近到一定程度发生的放电现象，在脉冲性放电的作用下将工件上多余材料去除的一种电加工方法。由此可知实现加工的关键是每一个脉冲性放电，即许多个单发放电完成加工任务。在研究放电加工工艺、加工机理时经常会用到单发放电，通过考察完整单发放电痕(坑)的大小，以比较不同条件下放电加工特性的优劣。因此实现单发放电、得到完整单发放电痕，在放电加工的理论研究与加工技术的开发中具有十分重要的作用。目前，在放电加工机上实现单发放电的方法较为复杂和麻烦，为了实现单发放电，需要改变放电加工机的控制方式，即对放电加工机进行适当改装或外加单脉冲控制电路。由于没有现成的单发放电控制电路或板卡出售，许多研究工作者在进行单发放电研究时主要是自己设计制作一套单发脉冲控制电路。
经对现有技术的文献检索发现，赵伟在其博士学位毕业论文—《电火花加工中电极蚀除及其基础理论的研究》中(博士学位论文，西北工业大学出版社出版，2003年1月)论述了单发放电研制方法，该方法是在自行设计控制电路基础上实现单发放电的。这种方法需要设计电路、采购元器件、制作控制电路，成本较高，并且需要一定的制作周期，与此同时往往还会遇到所设计控制电路不稳定或与原放电加工机匹配不理想，在实际操作时得到的放电痕经常也不尽人意等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种利用放电加工机实现单发放电的方法。使其利用主轴加工到设定位置之后会自动立即抬刀(向上移动)的功能，当第一个脉冲放电之后，在放电加工机控制电路作用下，第二个脉冲还没有到来之前主轴已经抬起，从而实现单发放电。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明步骤如下电极接近工件的位移方向为Z方向，产生放电痕的平面为XY平面，实现步骤如下(1)假设在直角坐标系中，放电加工的主轴方向为垂直Z轴，水平为X、Y两个方向，将电极安装在主轴中，工件安装定位在工作台中并夹紧；使电极与工件接触感知，设定接触点为零点，即X＝Y＝Z＝0，并设定加工完毕后主轴自动回退至Z＝1毫米处；(2)设定加工脉冲间隔，加工完毕后立即抬刀，抬刀方向为Z方向；(3)将主轴沿水平方向X或Y平移几毫米或几十毫米，在此基础上，使电极由原来Z＝1mm位置下降至Z/2，即Z1＝0.5毫米位置，并使主轴沿水平方向加工至X＝0或Y＝0位置，加工完毕后主轴自动退回至Z＝1毫米位置；(4)当工件表面出现完整单发放电痕，则过程结束；当未产生放电或非完全放电时，则重复步骤(3)，然后将主轴下降至Z/22，再次沿水平方向加工至X＝0或Y＝0位置，如果工件表面有完整放电痕，则过程结束；如果仍然没有放电或完整放电痕，则再次重复步骤(3)，此时将主轴下降至Z/23，继续使主轴沿水平方向加工至X＝0或Y＝0位置；当第n次放电时工件表面出现完整放电加工痕，则过程结束，第n次放电或加工时，主轴下降的距离应为Z/2n。
电极接近工件的位移方向为X方向，产生放电痕的平面为YZ平面，实现步骤如下(1)假设在直角坐标系中，垂直方向为Z轴，水平为X、Y两个方向，将电极安装在主轴中，工件安装定位在工作台中并夹紧；使电极与工件接触感知，设定接触点为零点，即X＝Y＝Z＝0，并设定加工完毕后主轴自动回退至X＝1mm处；(2)设定加工脉冲间隔，加工完毕后立即抬刀，抬刀方向为X方向；(3)将电极沿Z或Y方向平移几毫米或几十毫米，在此基础上，使电极由原来X＝1mm位置沿X方向移至X/2，即X1＝0.5毫米位置，然后使主轴沿Z方向或Y方向加工至Z＝0或Y＝0位置，加工完毕后主轴自动退回至X＝1毫米位置；(4)当工件表面出现完整单发放电痕，则过程结束；当未产生放电或非完全放电时，则重复步骤(3)，然后将主轴下降至X/22，此时X＝1，再次沿Z方向或Y方向加工至Z＝0或Y＝0位置，如果工件表面有完整放电痕，则过程结束；如果仍然没有放电或完整放电痕，则再次重复步骤(3)，此时将主轴电极移至X/23，继续使主轴沿Z方向或Y方向方向加工至Z＝0或Y＝位置；当第n次放电时工件表面出现完整放电加工痕，则过程结束，第n次放电或加工时，主轴电极移动的距离应为X/2n。
电极接近工件的位移方向为Y方向，放电痕产生的平面为XZ平面，实现步骤如下(1)假设在直角坐标系中，放电加工的主轴方向为Z轴，水平为X、Y两个方向，将电极安装在主轴中，工件安装定位在工作台中并夹紧；使电极与工件接触感知，设定接触点为零点，即X＝Y＝Z＝0，然后将电极移至Y＝1mm，并设定加工完毕后主轴自动回退至Y＝1毫米处；(2)设定加工脉冲间隔，加工完毕后立即抬刀，抬刀方向为Y方向；(3)将主轴电极沿方向X或Z平移几毫米或几十毫米，在此基础上，将主轴移至Y/2，即Y1＝0.5毫米位置，并使主轴沿X方向加工至X＝0或Z＝0位置，加工完毕后主轴自动退回至Y＝1毫米位置；(4)当工件表面出现完整单发放电痕，则过程结束；当未产生放电或非完全放电时，则重复步骤(3)，然后将主轴移至Y/22，再次沿X方向加工至X＝0或Z＝0位置，如果工件表面有完整放电痕，则过程结束；如果仍然没有放电或完整放电痕，则再次重复步骤(3)，此时将主轴移至Y/23，继续使主轴沿X方向加工至X＝0(或Z＝0)位置；当第n次放电时工件表面出现完整放电加工痕，则过程结束，第n次放电时主轴移动的距离应为Y/2n。
本发明的关键是1)保证主轴电极在加工方向移动的时间一定要比脉冲间隔时间要短小，这样就可以在原放电加工机控制电源的控制下，保证一次加工运动只有一个脉冲产生；2)适当地调整电极与工件之间的距离以保证能够产生完整单发放电痕。
本发明的优点是在不借助任何仪器、设备或对放电加工机控制电路(包括电源)进行改装、改造的条件下，充分利用放电加工机自身水平(或垂直)方向的加工性能，实现单发放电；该方法经济实用，简便可靠，可操作性强，省时省工(与设计制作电路相比)，适用于任何放电加工机，对放电加工研究人员探索和研究加工机理和加工工艺具有特别重要的作用。
图1不同焦距下的两幅照片具体实施方式
结合本发明方法的内容提供以下实施例1)、准备工作工件材料Cr12(40×30×8)，电极材料紫铜，尺寸Φ10×50，放电加工机为瑞士产夏米尔ROBFORM35，将电极装在主轴中，工件安装在工作台上，设定放电电流＝64A；脉冲时间＝100μs；脉冲间隔＝3000μs；开放电压＝200V；一次加工完毕后；主轴自动抬起至Z＝0.8毫米；2)、使电极与工件表面接触，设定此接触点的坐标Z＝X＝Y＝0；3)、将电极主轴手动水平移至坐标(X＝20，Y＝0，Z＝0.8)处；4)、由坐标(X＝20，Y＝0，Z＝0.8)沿X轴方向加工至坐标(X＝0，Y＝0，Z＝0.8)点处；5)、由于没有放电，使用手动将主轴移至(X＝20，Y＝0，Z＝0.4)处；6)、由点(X＝20，Y＝0，Z＝0.4)沿X轴方向加工至(X＝0，Y＝0，Z＝0.4)点处，仍然没有放点；7)、当电极主轴由(X＝20，Y＝0，Z＝0.1)坐标加工至(X＝0，Y＝0，Z＝0.1)坐标时，得到了完整的单发放电加工痕(见附图)。
加工程序1FROM/X，30，Z，0.1(表示电极的所处位置)2VECT/X，0 VECT/Z，0.1；(其中VECT是加工命令.其含义为从电极所处坐标位置沿X轴方向加工至坐标X＝0，Z＝0.1处)3GOTO/Z，1(执行2后电机回到Z＝1mm位置)4END(加工程序结束)如图1所示，左图为放电痕的边缘部照片，右图为放电痕的底部照片，放电痕基本呈圆形，边缘微微凸起，中间有明显的凹部，因此这是一个完整的单发放电痕。
本发明在不借助任何仪器、设备或对放电加工机控制电路(包括电源)进行改装、改造的条件下，充分利用放电加工机自身沿坐标轴方向的加工性能，从而实现单发放电。
权利要求
1.一种利用放电加工机实现单发放电的方法，其特征在于电极接近工件的位移方向为Z方向，产生放电痕的平面为XY平面，实现步骤如下(1)假设在直角坐标系中，放电加工的主轴方向为垂直Z轴，水平为X、Y两个方向，将电极安装在主轴中，工件安装定位在工作台中并夹紧，使电极与工件接触感知，设定接触点为零点，即X＝Y＝Z＝0，并设定加工完毕后主轴自动回退至Z＝1毫米处；(2)设定加工脉冲间隔，加工完毕后立即抬刀，抬刀方向为Z方向；(3)将主轴沿水平方向X或Y平移几毫米或几十毫米，在此基础上，使电极由原来Z＝1mm位置下降至Z/2，即Z1＝0.5毫米位置，并使主轴沿水平方向加工至X＝0或Y＝0位置，加工完毕后主轴自动退回至Z＝1毫米位置；(4)当工件表面出现完整单发放电痕，则过程结束；当未产生放电或非完全放电时，则重复步骤(3)，然后将主轴下降至Z/22，再次沿水平方向加工至X＝0或Y＝0位置，如果工件表面有完整放电痕，则过程结束；如果仍然没有放电或完整放电痕，则再次重复步骤(3)，此时将主轴下降至Z/23，继续使主轴沿水平方向加工至X＝0或Y＝0位置；当第n次放电时工件表面出现完整放电加工痕，则过程结束，第n次放电或加工时，主轴下降的距离应为Z/2n。
2.根据权利要求1所述的利用放电加工机实现单发放电的方法，其特征是，电极接近工件的位移方向为X方向，产生放电痕的平面为YZ平面，实现步骤如下(1)假设在直角坐标系中，垂直方向为Z轴，水平为X、Y两个方向，将电极安装在主轴中，工件安装定位在工作台中并夹紧，使电极与工件接触感知，设定接触点为零点，即X＝Y＝Z＝0，并设定加工完毕后主轴自动回退至X＝1mm处；(2)设定加工脉冲间隔，加工完毕后立即抬刀，抬刀方向为X方向；(3)将电极沿Z或Y方向平移几毫米或几十毫米，在此基础上，使电极由原来X＝1mm位置沿X方向移至X/2，即X1＝0.5毫米位置，然后使主轴沿Z方向或Y方向加工至Z＝0或Y＝0位置，加工完毕后主轴自动退回至X＝1毫米位置；(4)当工件表面出现完整单发放电痕，则过程结束；当未产生放电或非完全放电时，则重复步骤(3)，然后将主轴下降至X/22，此时X＝1，再次沿Z方向或Y方向加工至Z＝0或Y＝0位置，如果工件表面有完整放电痕，则过程结束，如果仍然没有放电或完整放电痕，则再次重复步骤(3)，此时将主轴电极移至X/23，继续使主轴沿Z方向或Y方向方向加工至Z＝0或Y＝位置；当第n次放电时工件表面出现完整放电加工痕，则过程结束，第n次放电或加工时，主轴电极移动的距离应为X/2n。
3.根据权利要求1所述的利用放电加工机实现单发放电的方法，其特征是，电极接近工件的位移方向为Y方向，放电痕产生的平面为XZ平面，实现步骤如下(1)假设在直角坐标系中，放电加工的主轴方向为Z轴，水平为X、Y两个方向，将电极安装在主轴中，工件安装定位在工作台中并夹紧；使电极与工件接触感知，设定接触点为零点，即X＝Y＝Z＝0，然后将电极移至Y＝1mm，并设定加工完毕后主轴自动回退至Y＝1毫米处；(2)设定加工脉冲间隔，加工完毕后立即抬刀，抬刀方向为Y方向；(3)将主轴电极沿方向X或Z平移几毫米或几十毫米，在此基础上，将主轴移至Y/2，即Y1＝0.5毫米位置，并使主轴沿X方向加工至X＝0或Z＝0位置，加工完毕后主轴自动退回至Y＝1毫米位置；(4)当工件表面出现完整单发放电痕，则过程结束；当未产生放电或非完全放电时，则重复步骤(3)，然后将主轴移至Y/22，再次沿X方向加工至X＝0或Z＝0位置，如果工件表面有完整放电痕，则过程结束，如果仍然没有放电或完整放电痕，则再次重复步骤(3)，此时将主轴移至Y/23，继续使主轴沿X方向加工至X＝0(或Z＝0)位置；当第n次放电时工件表面出现完整放电加工痕，则过程结束，第n次放电时主轴移动的距离应为Y/2n。
全文摘要
一种利用放电加工机实现单发放电的方法。属于特种加工领域。电极接近工件的位移方向为Z方向，产生放电痕的平面为XY平面，实现步骤如下将电极安装在主轴中，工件安装定位在工作台中并夹紧，使电极与工件接触感知，设定接触点为零点，即X＝Y＝Z＝0，并设定加工完毕后主轴自动回退至Z＝1毫米处；设定加工脉冲间隔为最大或较大，加工完毕后立即抬刀，抬刀方向为Z方向；将主轴沿水平方向X或Y平移几毫米或几十毫米，然后由这个水平方向加工至原点；利用电极每次沿水平方向加工至原点，在Z轴方向上逐渐逼近工件表面的方法，以得到完整单发放电痕，当第n次放电时工件表面出现完整放电加工痕，则过程结束，第n次放电或加工时，主轴下降的距离应为Z/文档编号B23H1/02GK1654147SQ20051002402
公开日2005年8月17日 申请日期2005年2月24日 优先权日2005年2月24日
发明者郭常宁, 裴景玉, 潘安安 申请人:上海交通大学