CN105397214A - 一种数控短电弧切削机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控短电弧切削机床，包括床身、短电弧电源、阳极装置、阴极装置、水气系统及尾座，阳极装置及尾座分别安装在床身的首尾两端，阴极装置位于床身的一侧，水气系统安装在阴极装置上，阳极装置通过阳极电缆与短电弧电源连接，阴极装置通过阴极电缆与短电弧电源连接，还包括数控控制系统，所述数控控制系统与短电弧电源通过中间继电器连接，所述阳极装置、阴极装置、水气系统及尾座均与数控控制系统电连接。本发明增设了数控控制系统，数控控制系统与短电弧电源通过中间继电器合理连接，阳极装置、阴极装置、水气系统及尾座均与数控控制系统电连接，实现了数控机床各结构的数控控制，应用范围广且加工精度高。

Description

一种数控短电弧切削机床

技术领域

本发明涉及短电弧加工设备领域，具体涉及一种数控短电弧切削机床。

背景技术

短电弧切削机床使机械加工行业的加工手段更加多样化，对机械行业的发展具有积极的促进作用，应用十分广泛，其采用的短电弧电源大多是公开号为CN102198545A，名称为“一种短电弧切削设备用电源装置”的中国专利所公开的技术，取得了优异的效果，然而现有技术中所使用的短电弧切削机床还具有以下不足：

1、在使用时，只能进行标准的圆柱面加工或者切断加工，其余的形状加工只能通过手控来执行，具有很大的局限性，而且加工精度不高，使整体的加工限制很大；

2、在水循环利用方面，只能靠自然沉淀，堆积的残渣只能在一段时间后人工铲除，这样不仅使得工人的劳动量增加，同时自然沉降的效率及洁净度过于低下，对水的循环使用不是很方便；

3、原有机床的尾座装置为手动控制进行移动和顶紧功能，使得操作必须人工进行，同时还得观察顶紧位置，使用起来既不方便，也不顺畅，而且对于人工顶紧的方式，无法进行预判，不知道顶紧程度是否足够，对于工件与机床的寿命有较大的影响；

4、在加工过程中没有相关的参数监控如：电流、电压、水压、气压、水温等只能凭借操作者的经验进行，对操作者的要求过于严格。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种数控短电弧切削机床，该切削机床增设了数控控制系统，能够实现切削机床各结构的数控控制，应用范围广且加工精度高。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种数控短电弧切削机床，包括床身、短电弧电源、阳极装置、阴极装置、水气系统及尾座，所述阳极装置及尾座分别安装在床身的首尾两端，所述阴极装置位于床身的一侧，所述水气系统安装在阴极装置上，所述阳极装置通过阳极电缆与短电弧电源连接，所述阴极装置通过阴极电缆与短电弧电源连接，还包括数控控制系统，所述数控控制系统与短电弧电源通过中间继电器连接，所述阳极装置、阴极装置、水气系统及尾座均与数控控制系统电连接。

进一步的，所述阳极装置包括伺服电机、主轴、阳极上电装置及卡盘，所述主轴的一端与伺服电机的输出端连接，所述阳极上电装置安装在一床头箱上，所述卡盘安装在主轴的另一端，在主轴上靠近卡盘的一端中心处设置有主轴顶尖，所述伺服电机及阳极上电装置均与数控控制系统电连接。

进一步的，所述阳极上电装置套设在主轴上，阳极上电装置包括压线板、接线板、两集电板、电刷、电刷架，所述两集电板平行设置，两集电板上端通过支杆固连为一体且下端安装在床头箱上，所述电刷架固定在集电板上，所述电刷架通过压簧将电刷压在主轴上，所述压线板与接线板相连且均固定在集线板上。

进一步的，所述水气系统包括水气进给装置、水气混合装置、接水池及回水池、第一导水槽及第二导水槽，所述水气混合装置通过一调整机构安装在水气进给装置上，所述水气进给装置上设置有光电限位开关，所述水气进给装置通过一驱动电机控制，所述水气混合装置包括用于吹落渣屑的水气喷嘴、气管及水管，所述气管与一气泵连接，在气管上设置有电磁阀，在水管上设置有一球阀，所述气管及水管通过一Y形转换接头与水气喷嘴连接，所述水气喷嘴位于阴极装置的上方，所述第一导水槽与水气喷嘴相对应并固定在阴极装置上，所述第二导水槽位于第一导水槽的下方并固定在床身上，所述接水池位于第二导水槽的下方，所述接水池的出水口与回水池的进水口连通，所述回水池通过一水泵与水管连接，所述驱动电机、光电限位开关及电磁阀均与数控控制系统电连接。

进一步的，所述水气系统还包括排屑装置，所述排屑装置上设置有第三导水槽，所述第三导水槽的进口端位于第二导水槽的出口端下方，第三导水槽的出口端与排屑装置相对应，排屑装置的排屑端对应有一集屑车，排屑装置的排水端与接水池的进水口对应。

进一步的，所述尾座装置包括移动电机、齿轮箱、齿条、尾座体、滑台体及顶尖机构，所述齿轮箱固定在滑台体的一侧，所述齿条安装在床身上，所述移动电机的输出轴与齿轮箱的输入端连接，齿轮箱的输出端通过一齿轮与齿条啮合，所述滑台体通过直线导轨安装在床身上，所述尾座体安装在滑台体上，所述顶尖机构位于尾座体上，顶尖机构包括尾座顶尖、滑动套筒、顶尖电机、丝杠及丝母，所述尾座顶尖固定在滑动套筒内，所述滑动套筒安装在尾座体内且通过一导向键鞘进行导向，所述丝母安装在滑动套筒内，丝母与丝杠旋合，所述丝杠与顶尖电机的输出轴连接，所述移动电机及顶尖电机与数控控制系统电连接。

进一步的，还包括两个结构相同的辅助支撑装置，所述辅助支撑装置包括支架、多个垫高块及两组辊轮机构，所述多个垫高块由上至下依次放置在床身上，所述支架安装在最上方的垫高块上，所述两组辊轮机构顶端向内倾斜设置且对称安装在支架的两侧，所述辊轮机构包括辊轮及调节装置，所述辊轮安装在调节装置上。

进一步的，所述阴极装置包括地轨及与数控控制系统电连接的横向调整机构、纵向进给机构、环流装置横向进给机构、回转工作台、环流装置和工具电极自动补偿机构，所述横向调整机构安装在地轨上，所述纵向进给机构安装在所述横向调整机构上方的一辅助床身上，所述环流装置横向进给机构安装在纵向进给机构上方，所述回转工作台安装在所述环流装置横向进给机构顶部，所述环流装置安装在所述回转工作台顶部，所述工具电极自动补偿机构通过一拨叉机构与所述水气系统的水气进给装置相连接，所述横向调整机构、纵向进给机构及环流装置横向进给机构上均设置有行程开关，所述行程开关与数控控制系统电连接。

进一步的，所述横向调整机构、纵向进给机构、环流装置横向进给机构上均设置有电缆拖链。

进一步的，还包括压力变送器、温度采样仪、电流检测设备、电压检测设备及流量变送器；

所述压力变送器将采集的水气混合装置的压力信号通过变送器传输至数控控制系统；

所述温度采样仪将采集的水气混合装置的温度信号通过变送器传输至数控控制系统；

所述电流检测设备将采集的短电弧电源的电流信号通过变送器传输至数控控制系统；

所述电压检测设备将采集的短电弧电源的电压信号通过变送器传输至数控控制系统；

所述流量变送器将采集的水气混合装置的流量信号通过变送器传输至数控控制系统。

本发明一种数控短电弧切削机床，具有以下有益效果：

1、增设了数控控制系统，数控控制系统与短电弧电源通过中间继电器合理连接，阳极装置、阴极装置、水气系统及尾座均与数控控制系统电连接，实现了数控机床各结构的数控控制，应用范围广且加工精度高；

2、水气系统增设了排屑装置，使得数控短电弧机床则本身具有自动除渣功能，使水循环利用能够更加彻底，也减轻工人定期清理沉渣池的繁琐工作，一切全自动化处理，由排屑机直接将切削残渣排入沉渣箱中，增加排屑装置也使得水的除渣更为彻底，水的利用率更高，同时加工环境的保障也有极大的提升；

3、尾座装置采用顶尖电机及移动电机进行顶紧与移动，并通过数控控制系统进行控制，完美的实现所要达到的要求，移动电机控制整体尾座的移动状况，顶尖电机控制尾座顶尖的顶紧情况，取代了人工操作，使用起来更加方便顺畅，降低对工件与机床寿命的影响；

4、设置了压力变送器、流量变送器、温度采样仪、电流及电压检测设备，通过上述设备进行检测，不仅能够很好的减轻操作者的要求，并且能够很好的保证整个机床的安全性。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明一种数控短电弧切削机床的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的右视图；

图4是图3中B处放大图；

图5是阳极装置的结构示意图；

图6是图5沿着A-A方向的剖视图；

图7是图5的俯视图；

图8是尾座装置的结构示意图；

图9是图8沿着B-B方向的剖视图；

图10是图9沿着D-D方向的剖视图；

图11是图9的俯视图；

图12是尾座支撑装置的结构示意图；

图13是图12沿着C-C方向的剖视图；

图14是床身的结构示意图；

图15是图14的俯视图；

图16是阴极装置的结构示意图；

图17是图16的俯视图；

图18是图16的左视图。

图中：1-床身；2-短电弧电源；3-阳极装置；4-阴极装置；5-水气系统；6-尾座；7-辅助支撑装置；8-电缆拖链；9-数控控制系统；10-阳极电缆；11-阴极电缆；

101-定位锥销；102-床身吊钩螺母；103-定位平键；

301-伺服电机；302-主轴；303-卡盘；304-联轴器；305-支撑座；306-主轴连接法兰；307-吊钩螺母；308-第一圆锥滚子轴承；309-压紧套；310-后轴承端盖；311-后挡油环；312-后轴承端盖油封；313-锁定螺钉；314-接头式压注油杯；315-双列向心短圆柱滚子轴承；316-第二圆锥滚子轴承；317-床头箱；318-前挡油环；319-接头式压注油杯；320-前轴承端盖；321-前轴承端盖油封；322-主轴顶尖；323-加力杆；324-顶尖螺母；325-压线板；326-接线板；327-集电板；328-电刷；329-电刷架；330-支架；331-绝缘垫板；332-支杆；333-绝缘套；334-绝缘垫；335-阳极防护罩；336-六角头螺栓；337-弹簧垫圈；338-平垫圈；339-垫高块；340-销；341-锥销；

401-地轨；402-横向调整机构；403-纵向进给机构；404-环流装置横向进给机构；405-回转工作台；406-环流装置；407-工具电极自动补偿机构；408-辅助床身；409-工具电极；

501-水气进给装置；502-接水池；503-回水池；504-第一导水槽；505-第二导水槽；506-水气喷嘴；507-气管；508-水管；509-Y形转换接头；510-第三导水槽；511-集屑车；512-导水槽支架；513-管卡；514-调整机构；515-阴极接线板防护罩；516-球阀；517-水池盖板；518-水泵；519-铜接头；520-电磁阀；521-快接头；522-气管；523-气泵；524-第一导轨防护罩；525-第二导轨防护罩；526-排屑装置；527-沉渣箱；528-电源水箱；

601-移动电机；602-齿轮箱；603-齿条；604-尾座体；605-滑台体；606-尾座顶尖；607-滑动套筒；608-顶尖电机；609-丝杠；610-丝母；611-导向键鞘；612-直通式压注油杯；613-销；614-套筒端盖；615-尾座垫高块；616-左刮屑板；617-左刮屑毡；618-右刮屑板；619-右刮屑毡；620-导轨镶条；621-导轨镶条钩板；622-平键；623-锁紧螺母；624-锁紧通套；625-锁紧螺栓；626-圆定销；627-圆手柄座；628-锁紧手柄；629-尾座钩板；630-拉紧螺栓；631-调节螺母；632-调节螺杆；633-止动块；634-吊环螺钉；635-圆锥销；636-顶紧螺杆；637-螺栓；

701-支架；702-第一垫高块；703-第二垫高块；704-辊轮；705-钩板；706-套；707-导向螺钉；708-调节丝杠；709-调节丝母；710-锥销；711-锁紧套；712-辊支架；713-螺钉；714-辊销轴；715-定位板；716-轴承。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明实施例所述的一种数控短电弧切削机床，包括床身1、短电弧电源2、阳极装置3、阴极装置4、水气系统5及尾座6，阳极装置3及尾座6分别安装在床身1的首尾两端，阴极装置4位于床身1的一侧，水气系统5安装在阴极装置4上，阳极装置3通过阳极电缆10与短电弧电源2连接，阴极装置3通过阴极电缆11与短电弧电源2连接，还包括数控控制系统9，数控控制系统9与短电弧电源2通过中间继电器连接，阳极装置3、阴极装置4、水气系统5及尾座6均与数控控制系统9电连接，实现了数控机床各结构的数控控制，应用范围广且加工精度高。

具体的，如图5-7，阳极装置3包括伺服电机301、主轴302、阳极上电装置及卡盘303，主轴302的一端与伺服电机301的输出端通过联轴器304连接，这样就可由伺服电机301转动通过联轴器304带动主轴302转动，伺服电机301通过一支撑座305固定在地面上，主轴302上设置有主轴连接法兰306，主轴302通过主轴连接法兰306与卡盘303相连，卡盘303为短圆柱四爪卡盘，短圆柱四爪卡盘用于卡紧工件，就可由主轴302带动工件转动，实现工件加工需求，支撑座305的前后两侧设置有吊钩螺母307，通过吊钩螺母307便于起吊和转移。

主轴302后端通过第一圆锥滚子轴承308安装在床头箱317上，第一圆锥滚子轴承308一端由压紧套309和后轴承端盖310定位，另一端由后挡油环311进行定位。压紧套309由两个圆螺母固定在主轴302上，并且后轴承端盖310中固定有后轴承端盖油封312，用于密封轴承的运行环境；后挡油环311由锁定螺钉313固定在主轴302上，并在上安装有接头式压注油杯314用于给第一圆锥滚子轴承308润滑注油。同理，主轴302前端通过双列向心短圆柱滚子轴承315、第二圆锥滚子轴承316安装在床头箱317上，双列向心短圆柱滚子轴承315由床头箱317与主轴302的锥度固定，一端也装有前挡油环318用于与固定双列向心短圆柱滚子轴承315，前挡油环318由两个圆螺母固定在主轴302上，并在上安装有接头式压注油杯319用于给双列向心短圆柱滚子轴承315、第二圆锥滚子轴承316润滑注油。第二圆锥滚子轴承316固定在床头箱317中，由轴肩和前轴承端盖320进行定位，前轴承端盖320中固定有前轴承端盖油封321，用于密封轴承的运行环境。

在主轴上302靠近卡盘303的一端中心处设置有主轴顶尖322，并能由加力杆323通过松顶尖螺母324进行主轴顶尖322的调节，实现工件的顶紧与放松。

阳极上电装置套设在主轴302上且与床头箱317连接，阳极上电装置包括压线板325、接线板326、两集电板327、电刷328、电刷架329，两集电板327平行设置，压线板325与接线板326相连，接线板326和两块集电板327相连。两块集电板327下端通过绝缘套、绝缘垫固定在一支架330上，支架330又通过绝缘套固定在床头箱317上，并在中间垫有绝缘垫板331，绝缘集电板327上的电。两块集电板327上端通过支杆332由绝缘套333、绝缘垫334相互固定在一起，这样集电板327就完全固定牢实了。电刷架329固定在集电板327上，电刷架329通过压簧将电刷328紧紧地压在旋转主轴302上，这样就能将电流通过电刷328传送至主轴302上，再传给工件。床头箱317上固定有阳极防护罩335，使整个上电结构处于防护状态，避免灰尘及其他物质的侵蚀。

床头箱317通过六角头螺栓336、弹簧垫圈337、平垫圈338固定在垫高块339上，通过销340和锥销341进行定位，而垫高块339通过六角头螺栓、弹簧垫圈、平垫圈固定在床身上，也通过销和锥销进行定位。这样整个床头箱317就都固定在床身上了。集合床头箱减速装置，就组成了整个数控机床的阳极装置，实现工件的上电和旋转，保证整个机床的运转需求。

伺服电机及阳极上电装置均与数控控制系统9电连接，通过数控控制系统9控制伺服电机301进而控制主轴302的旋转，实现所要加工工件的所有运动需求，保证加工的顺畅运行。

如图1-4所示，水气系统5包括水气进给装置501、水气混合装置、接水池502及回水池503、第一导水槽504及第二导水槽505，水气进给装置501上设置有光电限位开关，水气进给装置501通过一驱动电机控制，水气混合装置包括用于吹落渣屑的水气喷嘴506、气管507及水管508，在气管507上设置有电磁阀，在水管508上设置有一球阀，气管507及水管508通过一Y形转换接头509与水气喷嘴506连接，水气喷嘴506位于阴极装置4的上方，第一导水槽504与水气喷嘴506相对应并固定在阴极装置4上，驱动电机、光电限位开关及电磁阀均与数控控制系统9电连接。

水气系统5还包括排屑装置526，排屑装置526上设置有第三导水槽510，第三导水槽510的进口端位于第二导水槽505的出口端下方，第三导水槽510的出口端与排屑装置相对应，排屑装置526的排屑端对应有一集屑车511，排屑装置526的排水端与接水池502的进水口对应。

此水气系统主要就是改为数控控制系统9控制水气喷嘴506移动，实现所要加工工件的环境要求，保证加工的顺畅运行，同时加入了排泄装置，使这个排水排渣也为自动化控制，减少人员劳动量。

具体的，第一导水槽504固定在一导水槽支架512上，导水槽支架512固定在阴极装置上。这样工具电极的水渣就流入第一导水槽504中，实现废水的收集。

水气混合装置通过管卡513固定在调整机构514上，上端出口连接气管507进行通气，中端接口连接水管508进行通水，水气接通，水管为钢丝网软管，通过水气混合装置得到水气混合体即工作要求介质。调整机构514又固定在水气进给装置501上，实现水气喷嘴506的自动移动补偿。阴极接线板防护罩515固定在阴极装置4上保护接线板不受水气干扰。钢丝网软管接通过程中通过球阀516进行水量的调节控制，最后连接到水泵518上。气管507通过铜接头519、电磁阀520、快接头521、气管522、Y型转换接头509连接至气泵523上，实现气体的输送。第二导水槽505放置在工件底下，即可收集工件上的水渣，也可接住第一导水槽504上流下的水。在床身上设置有第一导轨防护罩524和第二导轨防护罩525，用于保护床身导轨不受水渣污染。第二导水槽505接住的水又流入第三导水槽510中，然后进入排屑装置526内，排屑装置526对废水废渣进行分离，废渣进入集屑车511中，废水流入沉渣箱527内，对于没有排干净的渣滓收集，然后水流入接水池502，随后又进入回水池503，最后流入清水池，由水泵518进行上水，实现水循环，还包括一电源水箱528，为短电弧电源提供水进行冷却作用，在接水池及回水池上均设置有水池盖板517。

整体水的循环，气的使用都是为工作提供介质保障，使切削能够在最佳的环境中进行，实现高效、高精度加工。

如图8-11所示，尾座6包括移动电机601、齿轮箱602、齿条603、尾座体604、滑台体605及顶尖机构，齿轮箱602固定在滑台体605的一侧，齿条603安装在床身1上，移动电机601的输出轴与齿轮箱602的输入端连接，齿轮箱602的输出端通过一齿轮与齿条603啮合，滑台体605通过直线导轨安装在床身1上，尾座体604安装在滑台体605上，顶尖机构位于尾座体604上，顶尖机构包括尾座顶尖606、滑动套筒607、顶尖电机608、丝杠609及丝母610，丝母610安装在滑动套筒607内，丝杠609与顶尖电机608的输出轴连接。

尾座顶尖606固定在滑动套筒607中，滑动套筒607固定在尾座体604内，并通过导向键鞘611进行导向，导向键鞘611内安装有直通式压注油杯612进行注油，润滑滑动套筒607。滑动套筒607右端通过销613固定有丝母610，丝母610与丝杠609旋合。滑动套筒607上固定有套筒端盖614，用于定位丝母610使之与滑动套筒607连为一体。这样当数控控制系统给予顶尖电机608启动信号时，顶尖电机608转动带动丝杠609转动，从而使丝母610水平移动带动滑动套筒607水平移动，将尾座顶尖606顶出，实现工件顶紧目的。

尾座体604固定在一尾座垫高块615上，尾座垫高块615固定在滑台体605上，滑台体605放置在床身1上，并在与直线导轨接触的左右两边安装有左刮屑板616、左刮屑毡617、右刮屑板618、右刮屑毡619。滑台体605底部安装有导轨镶条620，并由导轨镶条钩板621进行定位。移动电机601通过平键622与齿轮箱602相连。当数控控制系统给予移动电机601启动信号时，移动电机601转动，通过齿轮箱602传递到床身1处的齿条603上，齿轮齿条配合将转动改变为移动，实现整体尾座的移动。并在移动过程中保证沿导轨移动，且清洁导轨上的杂质。

滑动套筒607上挨着由锁紧螺母623、锁紧通套624，通过锁紧螺栓625进行锁紧任务，在锁紧螺栓625另一头接有圆定销626、圆手柄座627、锁紧手柄628，当转动锁紧手柄628使锁紧螺栓625转动，从而带动锁紧螺母623移动，对滑动套筒607进行锁紧。床身直线导轨下安有尾座钩板629，通过拉紧螺栓630和螺母固定在整个尾座上，当拧动螺母时，拉紧螺栓630拉住尾座钩板629上下移动使尾座固定在床身1上。

尾座垫高块615上安装有调节螺母631，并通过调节螺杆632与尾座体604相连接，止动块633通过吊环螺钉634固定在尾座垫高块615上，并通过一圆锥销635进行定位，顶紧螺杆636一端顶在止动块633上，用于顶紧作用。当松开顶紧螺杆636时，使止动块633处于放松状态，同时松开尾座体604与尾座垫高块615的螺栓637，这样拧动调节螺杆632时就可使尾座体604进行微动，调节尾座顶尖606与工件对心，保证加工正常进行。

尾座整体移动采用齿轮、齿条配合来使整体移动，上部顶紧采用丝杠顶紧，整体设计合理，结构清晰，同时移动电机及顶尖电机与数控控制系统电连接，全程由数控控制系统控制，减少人员手动操控的工作量。

一种优选的实施方式，如图1-4及图12-13所示，短电弧切削机床还包括两个结构相同的辅助支撑装置7，辅助支撑装置包括支架701、第一垫高块702、第二垫高块703及两组辊轮机构，第一垫高块702及第二垫高块703由上至下依次放置在床身1上，支架701安装在第一垫高块702上，两组辊轮机构顶端向内倾斜设置且对称安装在支架701的两侧，辊轮机构包括辊轮704及调节装置，辊轮704安装在调节装置上。辅助支撑系统主要就是起连接整体机床和支撑工件作用的，保证工件的运转需求。

支架701由钢板及套筒焊接而成，第二垫高块703与钩板705连接，中间夹有床身，这样就把整体辅助支撑装置固定在了床身上。垫高块是可拆卸的，通过垫支不同垫高块可大范围的调整支撑半径，实现不同工件的支撑要求。

调节装置包括套706、导向螺钉707、调节丝杠708及调节丝母709，套706装入支架701的套筒中，通过导向螺钉707进行导向和锁紧。在套706中连接有调节丝杠708，与套706中调节丝母709进行旋合，另一端通过一锥销710与锁紧套711进行锁紧，保证调节丝杠708工作位置。调节丝杠708另一端顶有辊支架712，辊支架712可通过螺钉713进行定位、锁死。辊支架712中固定有辊销轴714，一端通过轴肩定位，另一端定位板715定位，定位板715固定在辊支架712上。辊轮704通过轴承716固定在辊销轴714上。调节调节丝杠708，使套706上下移动，从而使辊支架712上下移动，这样就能进行工件支撑半径的微调。

总体辅助支撑系统运转简单、操作方便，调节垫高块的数量实现工件半径的大范围调动，而旋转调节丝杠708则可对工件支撑半径进行微调，满足绝大部分的工件支撑要求。

如图14-15所示，床身1由钢板焊接而成，在床身1的一侧固定齿条603，并使用有定位锥销101进行定位，齿条603用于移动尾座装置。在床身1两侧安装有6个床身吊钩螺母102，用于对整体床身机构移动和吊装。在床头端固定有定位平键103，用于对床头箱进行定位。整体床身机构很简单，主要起连接与承载床头箱、辅助支撑、尾座装置，使整个机床成为一体。

更为优选的，如图16-18所示，阴极装置包括地轨401及与数控控制系统电连接的横向调整机构402、纵向进给机构403、环流装置横向进给机构404、回转工作台405、环流装置406和工具电极自动补偿机构407，横向调整机构402安装在地轨401上，纵向进给机构403安装在横向调整机构402上方的一辅助床身408上，环流装置横向进给机构404安装在纵向进给机构403上方，回转工作台405安装在环流装置横向进给机构404顶部，环流装置406安装在回转工作台405顶部，工具电极409通过一主轴电机驱动，工具电极自动补偿机构407通过一拨叉机构安装在水气进给装置501上，横向调整机构402、纵向进给机构403及环流装置横向进给机构404上均设置有行程开关，行程开关与数控控制系统电连接。横向调整机构402、纵向进给机构403、环流装置横向进给机构404均由丝杠机构与直线导轨组合而成。工具电极自动补偿机构407上设置有激光对射光电开关。

使用时，横向调整机构402、纵向进给机构403、环流装置横向进给机构404与数控控制系统通讯，通过带动各滚珠丝杠转动，实现辅助床身408的横向、环流装置406的纵向进给及横向进给。当工具电极自动补偿机构407中的激光对射光电开关检测到电极磨损需要补偿时，则会在数控控制系统中产生信号使水气进给装置501中的驱动电机运转，通过拨叉机构就会带动激光对射光电开关运动，实现信号的停止，与此同时环流装置横向进给机构404也会接收信号，进行工具电极409的磨损补偿。这样就实现了数控控制系统对于整体阴极装置的移动实时控制，水气喷嘴的位置调节和工具电极的自动补偿功能。

进一步的，横向调整机构402、纵向进给机构403、环流装置横向进给机构404上均设置有电缆拖链。电线电缆完全在拖链内放置，不会受到损坏，更不会出现绕线现象。电缆拖链的安装使整个机床的电线电缆走势有了合理的布局，保证整个机床的线路合理，电线电缆不会相互干扰，整体机床外观美观。

本发明中的短电弧电源2也采用背景技术中介绍的中国专利，公开号为CN102198545A，名称为“一种短电弧切削设备用电源装置”所公开的技术，数控控制系统9采用华中HNC-818B或HNC-848B数控系统，短电弧电源与数控控制系统的数控柜通过中间继电器实现两电路线路电压兼容与通畅（短电弧电源220V转数控柜24V供电匹配），这样操作数控操作面板的按键直接实现短电弧电源的转变，实现粗规准、半精规准、精规准的转变，较原来在电源柜上转换方便许多。同时将数控控制系统整体电源与短电弧电源相连，可实现短电弧电源控制整个机床电源的开启与关闭，实现一切电源皆由短电弧电源控制。

阳极装置3的伺服电机301连入数控控制系统数控柜中阳极主轴电机伺服单元，环流装置406的主轴电机连入数控控制系统数控柜中阴极主轴电机伺服单元，阴极装置4的横向调整机构402连入数控控制系统数控柜中辅助床身整体移动电机变频器，这样当在数控操作面板上给与各个主轴转速变化的信号时，就会改变伺服单元中的信号与变频器中频率，从而使各个主轴转速改变。阴极装置4的纵向进给机构403及其环流装置横向进给机构404连接数控控制系统数控柜中的伺服单元，当操作数控面板时，信号给与伺服单元，从而改变横、纵向伺服电机的转速。水气喷嘴驱动电机（即水气进给装置501的驱动电机）接入数控控制系统数控柜水汽喷嘴移动电机变频器处，实现水气喷嘴驱动电机转速的改变，同时当激光对射光电开关有信号时，给与数控控制系统信号，数控控制系统就会给与水气喷嘴移动电机信号，使其转动；激光对射光电开关没有信号时，也会给与数控控制系统信号，数控控制系统就会给与水气喷嘴驱动电机信号，使其停止转动。

床身位置测控与限位，对于整体机床，在移动过程中测控与限位是不可缺少的，本机床在横、纵向移动、水汽喷嘴移动、辅助床身移动的过程中都有超程限位开关，水汽喷嘴移动采用欧姆龙光电开关限位，当移动位置达到最大行程时，光电开关就会有信号给与数控控制系统，数控控制系统得到信号，就会使水气喷嘴驱动电机停止，同时在数控面板显示水汽喷嘴已超出行程。同理，其余三个移动采用机械限位的方式，在横向调整机构、纵向进给机构、环流装置横向进给机构的导轨的端部，均有行程开关，当移动位置达到最大行程时，行程开关就会有信号给与数控控制系统，数控控制系统得到信号，就会使横向调整机构、纵向进给机构、环流装置横向进给机构的伺服电机停止，同时在数控面板显示各个行程已超出。在横向调整机构、环流装置横向进给机构的导轨后端还安装有回参考点的限位，纵向进给机构的导轨后端也安装有回参考点的限位，当在数控面板操作回到参考点时，横、纵向的各伺服电机开启，到达回参考点的限位处就会停止，这样工具电极就回到了整个机床坐标系的零点，即回到了机床参考点。在整体床身移动导轨上我们安装了磁尺与位置测量器，这样就能将移动的距离读出，传入数控控制系统，在数控面板上显示。

为了实现机床数据的实时采样监控，机床上还安装了压力变送器、温度采样仪、电流及电压检测设备、流量变送器等，压力变送器将采集的水气混合装置的压力信号通过变送器传输至数控控制系统；温度采样仪将采集的水气混合装置的温度信号通过变送器传输至数控控制系统；电流检测设备将采集的短电弧电源的电流信号通过变送器传输至数控控制系统；电压检测设备将采集的短电弧电源的电压信号通过变送器传输至数控控制系统；流量变送器将采集的水气混合装置的流量信号通过变送器传输至数控控制系统。

将其采取的信号转化为电流电压信号给与数控控制系统数控柜HI/O接口，这样在数控操作面板就能实时显示出监控数值，一旦数值发生异常，整个机床会报警，从而保障机床的安全。

多个信号的采集与显示：

短电弧电源工作电流信号：通过短电弧电源上的FL分流器0-75mv接线端，将工作电流信号（输送到）采样到变送器DS4A-IB的0-75mv信号输入端，通过变送器DS4A-IB将该工作电流信号转化为0-10V的直流电压信号，再输出到华中数控控制系统的HIO信号输入端接口，从而在华中数控控制系统上实现电流信号的实时检测和显示功能。

短电弧电源工作电压信号：通过FL分流器输出电压信号接线端，将工作电压信号采样到变送器DS4A-IB的DC30-42V（DC6-12V、DC18-24V）信号输入端口，通过变送器将该DC30-42V信号转化为DC0-10V直流电压信号，再输出到数控控制系统的HIO信号输入端接口，从而在数控控制系统上实现电压信号的实时检测和显示功能。

气体工作压力信号的采样：通过压力变送器，将压力信号转化为DC4-20mA的电流信号，输入到带信号隔离器和变送器的DS4A-IB的传感器显示表，通过该变送器将DC4-20mA的电流信号转换为0-10V的直流电压信号，再输出到数控控制系统的HIO信号输入端接口，从而在数控控制系统上实现气体工作压力信号的实时检测和显示功能。

气体工作流量信号的采样：通过流量变送器，将流量信号转化为DC4-20mA电流信号，通过该变送器将DC4-20mA的电流信号转换为0-10V的直流电压信号，再输出到数控控制系统的HIO信号输入端接口，从而在数控控制系统上实现工作气体流量信号的实时检测和显示功能。

工具电极自动补偿，采用LAS-T12PO10MD型激光对射开关(PNP)，发射器和接收器的电信号，通过对工具电极的外圆轮廓尺寸大小的变化进行检测，发射器和接收器开始时处于遮挡状态，没有电信号，当电极损耗后，外圆尺寸变小，发射器给接收器一个导通信号，位移电机动作，使得发射器和接收器移动到遮挡状态，依次连续即可实现环流装置、大床身的自动移动，从而实现自动补偿。

温度控制信号采样：温度控制变送器TA4-INR，输入为PT100信号，输出为DC0-10V，热电偶PT100安装在干式变压器上测量温度变化值，温度变化信号通过线路连接到温度控制变送器TA4-INR的信号输入端，通过变送器TA4-INR的输出端将测到的信号输出为DC0-10V，再输出到数控控制系统的HIO信号输入端接口，从而在数控控制系统上实现工作温度信号的实时检测和显示功能。

本发明一种数控短电弧切削机床：

1、增设了数控控制系统，数控控制系统与短电弧电源通过中间继电器合理连接，阳极装置、阴极装置、水气系统及尾座均与数控控制系统电连接，实现了数控机床各结构的数控控制，应用范围广且加工精度高；

2、水气系统增设了排屑装置，使得数控短电弧机床则本身具有自动除渣功能，使水循环利用能够更加彻底，也减轻工人定期清理沉渣池的繁琐工作，一切全自动化处理，由排屑机直接将切削残渣排入沉渣箱中，增加排屑装置也使得水的除渣更为彻底，水的利用率更高，同时加工环境的保障也有极大的提升；

3、尾座装置采用顶尖电机及移动电机进行顶紧与移动，并通过数控控制系统进行控制，完美的实现所要达到的要求，移动电机控制整体尾座的移动状况，顶尖电机控制尾座顶尖的顶紧情况，取代了人工操作，使用起来更加方便顺畅，降低对工件与机床寿命的影响；

4、设置了压力变送器、流量变送器、温度采样仪、电流及电压检测设备，通过上述设备进行检测，不仅能够很好的减轻操作者的要求，并且能够很好的保证整个机床的安全性。

数控控制系统和短电弧电源的合理搭接，使得短电弧机床从中低端机床迈向高端机床，所有需要检测的数据均可在数控系统中显示与查询，能够加工复杂零件，极大的扩展了短电弧机床加工的范围，同时水汽介质洁净度的提高与自动补偿功能的实现又大大的加深了短电弧机床加工的精度，进一步的使短电弧加工应用更为广泛。

总之此次数控短电弧机床的设计完成能够极大的提高短电弧机床在加工行业的的应用，使整体加工精度、效率提高一个档次，同时又能极大的减轻工人的劳动量，可以完美的取代以往短电弧机床，实现更多的短电弧加工需求。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行调节，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数控短电弧切削机床，包括床身、短电弧电源、阳极装置、阴极装置、水气系统及尾座，所述阳极装置及尾座分别安装在床身的首尾两端，所述阴极装置位于床身的一侧，所述水气系统安装在阴极装置上，所述阳极装置通过阳极电缆与短电弧电源连接，所述阴极装置通过阴极电缆与短电弧电源连接，其特征在于：还包括数控控制系统，所述数控控制系统与短电弧电源通过中间继电器连接，所述阳极装置、阴极装置、水气系统及尾座均与数控控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的一种数控短电弧切削机床，其特征在于：所述阳极装置包括伺服电机、主轴、阳极上电装置及卡盘，所述主轴的一端与伺服电机的输出端连接，所述阳极上电装置安装在一床头箱上，所述卡盘安装在主轴的另一端，在主轴上靠近卡盘的一端中心处设置有主轴顶尖，所述伺服电机及阳极上电装置均与数控控制系统电连接。

3.根据权利要求2所述的一种数控短电弧切削机床，其特征在于：所述阳极上电装置套设在主轴上，阳极上电装置包括压线板、接线板、两集电板、电刷、电刷架，所述两集电板平行设置，两集电板上端通过支杆固连为一体且下端安装在床头箱上，所述电刷架固定在集电板上，所述电刷架通过压簧将电刷压在主轴上，所述压线板与接线板相连且均固定在集线板上。

4.根据权利要求1所述的一种数控短电弧切削机床，其特征在于：所述水气系统包括水气进给装置、水气混合装置、接水池及回水池、第一导水槽及第二导水槽，所述水气混合装置通过一调整机构安装在水气进给装置上，所述水气进给装置上设置有光电限位开关，所述水气进给装置通过一驱动电机控制，所述水气混合装置包括用于吹落渣屑的水气喷嘴、气管及水管，所述气管与一气泵连接，在气管上设置有电磁阀，在水管上设置有一球阀，所述气管及水管通过一Y形转换接头与水气喷嘴连接，所述水气喷嘴位于阴极装置的上方，所述第一导水槽与水气喷嘴相对应并固定在阴极装置上，所述第二导水槽位于第一导水槽的下方并固定在床身上，所述接水池位于第二导水槽的下方，所述接水池的出水口与回水池的进水口连通，所述回水池通过一水泵与水管连接，所述驱动电机、光电限位开关及电磁阀均与数控控制系统电连接。

5.根据权利要求4所述的一种数控短电弧切削机床，其特征在于：所述水气系统还包括排屑装置，所述排屑装置上设置有第三导水槽，所述第三导水槽的进口端位于第二导水槽的出口端下方，第三导水槽的出口端与排屑装置相对应，排屑装置的排屑端对应有一集屑车，排屑装置的排水端与接水池的进水口对应。

6.根据权利要求1所述的一种数控短电弧切削机床，其特征在于：所述尾座装置包括移动电机、齿轮箱、齿条、尾座体、滑台体及顶尖机构，所述齿轮箱固定在滑台体的一侧，所述齿条安装在床身上，所述移动电机的输出轴与齿轮箱的输入端连接，齿轮箱的输出端通过一齿轮与齿条啮合，所述滑台体通过直线导轨安装在床身上，所述尾座体安装在滑台体上，所述顶尖机构位于尾座体上，顶尖机构包括尾座顶尖、滑动套筒、顶尖电机、丝杠及丝母，所述尾座顶尖固定在滑动套筒内，所述滑动套筒安装在尾座体内且通过一导向键鞘进行导向，所述丝母安装在滑动套筒内，丝母与丝杠旋合，所述丝杠与顶尖电机的输出轴连接，所述移动电机及顶尖电机与数控控制系统电连接。

7.根据权利要求1所述的一种数控短电弧切削机床，其特征在于：还包括两个结构相同的辅助支撑装置，所述辅助支撑装置包括支架、多个垫高块及两组辊轮机构，所述多个垫高块由上至下依次放置在床身上，所述支架安装在最上方的垫高块上，所述两组辊轮机构顶端向内倾斜设置且对称安装在支架的两侧，所述辊轮机构包括辊轮及调节装置，所述辊轮安装在调节装置上。

8.根据权利要求4所述的一种数控短电弧切削机床，其特征在于：所述阴极装置包括地轨及与数控控制系统电连接的横向调整机构、纵向进给机构、环流装置横向进给机构、回转工作台、环流装置和工具电极自动补偿机构，所述横向调整机构安装在地轨上，所述纵向进给机构安装在所述横向调整机构上方的一辅助床身上，所述环流装置横向进给机构安装在纵向进给机构上方，所述回转工作台安装在所述环流装置横向进给机构顶部，所述环流装置安装在所述回转工作台顶部，所述工具电极自动补偿机构通过一拨叉机构与所述水气系统的水气进给装置相连接，所述横向调整机构、纵向进给机构及环流装置横向进给机构上均设置有行程开关，所述行程开关与数控控制系统电连接。

9.根据权利要求8所述的一种数控短电弧切削机床，其特征在于：所述横向调整机构、纵向进给机构、环流装置横向进给机构上均设置有电缆拖链。

10.根据权利要求4所述的一种数控短电弧切削机床，其特征在于：还包括压力变送器、温度采样仪、电流检测设备、电压检测设备及流量变送器；

所述压力变送器将采集的水气混合装置的压力信号通过变送器传输至数控控制系统；

所述温度采样仪将采集的水气混合装置的温度信号通过变送器传输至数控控制系统；

所述电流检测设备将采集的短电弧电源的电流信号通过变送器传输至数控控制系统；

所述电压检测设备将采集的短电弧电源的电压信号通过变送器传输至数控控制系统；

所述流量变送器将采集的水气混合装置的流量信号通过变送器传输至数控控制系统。