CN107755833A - 一种卧式数控电解车床 - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte

Abstract

一种卧式数控电解车床，由机械本体、电解电源、电解液系统及控制系统组成。本体是进行电解加工的场所；电源为工件发生阳极溶解提供电能；电解液系统存储电解液，并将电解液以一定压力、流量、温度运送到加工区；控制系统对加工过程进行参数控制，保证各组成部分之间的协调。该电解车床，可实现难加工材料轴类零件、薄臂件、细长轴等回转类零件的加工，并利用计算机控制技术，以PMAC为主要控制元件，以模块化的思想设计控制系统的软件，通过编写不同的程序加工不同种类的回转件，如凸轮等。

Description

一种卧式数控电解车床
所属技术领域
本发明涉及一种卧式数控电解车床，适用于机械领域。
背景技术
随着科技的发展，很多设备需要在高温、高压等恶劣的环境中工作。因此，这些设备上的许多零件需要采用一些性能优良的材料制造，如不锈钢、高温合金等，这些材料的切削加工性差，采用传统切削加工方法难以加工或加工效率低下，加工细长轴和薄壁件等刚性差的零件时显得尤为困难。
电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的原理来去除金属材料的，加工中工具阴极无损耗、无宏观切削力，适合加工各种难加工切削材料零件及薄壁件。将电解加工技术应用到车床上，以车削加工的运动方式来电解加工薄壁件、难加工材料回转件，可以解决上述加工中的问题。
发明内容
本发明提出了一种卧式数控电解车床，由机械本体、电解电源、电解液系统及控制系统组成。本体是进行电解加工的场所；电源为工件发生阳极溶解提供电能；电解液系统存储电解液，并将电解液以一定压力、流量、温度运送到加工区；控制系统对加工过程进行参数控制，保证各组成部分之间的协调。
本发明所采用的技术方案是。
所述机床总体结构包括机械本体、电解液系统、控制系统及电解电源。为了提高机床的精度及调速范围，把CW6140的进给传动系统改为滚珠丝杆螺母副，并用交流伺服电机拖动。由于在加工过程中几乎没有宏观的切削力，同时为使主轴可以和进给轴进行插补联动，主轴电机也采用交流伺服电机驱动。在进给系统改造中为了保证低速性能，采用螺距较小的滚珠丝杠，并配以同步带减速传动。
所述电解液系统的零部件均采用耐腐蚀的不锈钢产品。电解液泵为耐腐离心泵，最大扬程187m，流量4.2m3/h。电解液槽为环氧树脂制成，结构设计成具有净化、沉淀、过滤的功能。从泵出来的电解液经过单向阀、流量计、调压阀、精过滤器、压力表、开关阀门、电极到达工作箱，整个管路调节压力方便，调节范围为0~1.8MPa，并可观察加工过程中管路流量、压力情况。
所述工控机采用ADVANTECH-610, CPU主频达到2.6GHz，速度快、计算能力强和工作稳定，能够适应实际加工环境的需要。
所述运动控制器是由美国Delta Tau公司推出的基于DSP技术的多轴运动控制器，具有响应速度快、精度高、开发周期短、编程和操作简单的特点，已广泛运用于机器人、数控机床等多轴控制的高精度伺服装置上。
所述软件系统采用开放式的分层结构模式。系统分为两层，第一层为软件驱动层，是软件与PMAC之间联系的桥梁，通过程序模块实现两者的交互。由于PMAC提供了有效的开放软件包Pcomm32，与PMAC通讯只需调用Pcomm32动态连接库里相应的函数即可。第二层是应用管理层，它包括一系列的应用模块和管理模块，以实现人机交互、自动控制、诊断保护等功能。各模块可独立运行又可实现交互，因而通用性、互换性好，既可采用一个或几个模块搭建简单的数控系统，又可在此基础上嵌入其他模块，建立更加复杂的数控系统。
本发明的有益效果是：该电解车床，可实现难加工材料轴类零件、薄臂件、细长轴等回转类零件的加工，并利用计算机控制技术，以PMAC为主要控制元件，以模块化的思想设计控制系统的软件，通过编写不同的程序加工不同种类的回转件，如凸轮等。
附图说明
图1是本发明的数控电解车床结构图。
图2是本发明的控制系统硬件结构图。
图3是本发明的软件系统框图。
图中：1.电源；2.手轮；3.尾座；4.流量计；5.调压阀；6.电刷；7.压力表；8.阀门；9.精过滤器；10.电极；11.滚珠丝杠；12.工作箱；13.顶尖；14.Z向伺服电机；15.主轴伺服电机；16.伺服电机；17.电解液槽；18.过滤器；19.卸压阀；20.离心泵；21.单向阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，机床总体结构包括机械本体、电解液系统、控制系统及电解电源。为了提高机床的精度及调速范围，把CW6140的进给传动系统改为滚珠丝杆螺母副，并用交流伺服电机拖动。由于在加工过程中几乎没有宏观的切削力，同时为使主轴可以和进给轴进行插补联动，主轴电机也采用交流伺服电机驱动。在进给系统改造中为了保证低速性能，采用螺距较小的滚珠丝杠，并配以同步带减速传动。
在设计时主要应该注意以下几个方面： (1)设备的耐腐蚀性能好。机床工作箱及电解液系统的零部件必须有良好的抗电化学腐蚀的能力，其抗腐蚀能力应达到在20%Nacl溶液中、50℃的条件下不受腐蚀。全套电器设备接触腐蚀气体的表面均需有可靠的防蚀能力。(2)机床刚性高。随着电解加工向大型、精密方向发展，采用大电流、高电解液压力、高流速、小间隙加工，电解加工机床在较大的动态、交变负荷下工作，要达到高精度、高稳定性就必须有较强的静态和动态刚性。(3)进给调速范围宽。为确保动态交变负荷下小间隙加工的稳定性，进给速度从空载到满载变化量应小于0. 025mm/min。最低进给速度为0.1mm/min，最高空程速度达到500mm/min。(4)较高的机床精度。要确保工具阴极与工件之间相对位置准确。(5)安全可靠。必须防止工作箱内氢气爆炸，箱内氢气含量应低于0. 25%。应防止有害气体逸出。电器柜要防潮及防止腐蚀性气体渗人。阳极与机床间绝缘必须可靠。
为了提高机床的精度及调速范围，把CW6140的进给传动系统改为滚珠丝杆螺母副，并用交流伺服电机拖动。由于在加工过程中几乎没有宏观的切削力，同时为使主轴可以和进给轴进行插补联动，主轴电机也采用交流伺服电机驱动。在进给系统改造中为了保证低速性能，采用螺距较小的滚珠丝杠，并配以同步带减速传动。
为了降低机床所受腐蚀，设计工作箱时充分考虑到密封，把工件和阴极完全密封在工作箱内，同时采用排风扇将加工中释放的气体排出室外，以提高安全性及降低有害气体对人体的伤害。
电解液系统主要为加工过程提供干净的电解液，并对产生的杂质进行净化、沉淀。由于电解液系统各零部件直接接触腐蚀性的液体，设计时应该考虑抗腐蚀性能。
电解液系统的零部件均采用耐腐蚀的不锈钢产品。电解液泵为耐腐离心泵，最大扬程187m，流量4.2m3/h。电解液槽为环氧树脂制成，结构设计成具有净化、沉淀、过滤的功能。从泵出来的电解液经过单向阀、流量计、调压阀、精过滤器、压力表、开关阀门、电极到达工作箱，整个管路调节压力方便，调节范围为0~1.8MPa，并可观察加工过程中管路流量、压力情况。
如图2，工控机采用ADVANTECH-610，CPU主频达到2.6GHz，速度快、计算能力强和工作稳定，能够适应实际加工环境的需要。
运动控制器是由美国Delta Tau公司推出的基于DSP技术的多轴运动控制器，具有响应速度快、精度高、开发周期短、编程和操作简单的特点，已广泛运用于机器人、数控机床等多轴控制的高精度伺服装置上。
PMAC主机板内部的核心部件有一块DSP56001/DSP56002芯片和两块用户门阵列芯片，它能够对存储在它内部的程序进行单独运算，执行运动程序、PLC程序，进行伺服环更新，可以同时操纵1~8个轴，并以串口、总线两种方式与主机进行通讯，而且它还可以自动对任务进行优先等级判别，从而进行实时的多任务处理，这使得它在处理时间和任务切换这两方面大大减轻了主机和编程器的负担，提高了整个控制系统的运行速度和控制精度。
ACC-8P EMO'T'ION负责与驱动器的连接。ACC8A是PMAC的一种A/D(模数)转换器件，该附件可以同时将四路模拟信号转换为数字信号，并且送到PMAC的固定寄存器中。每一路模拟数字转换装置都可以将±10V内的模拟电压转换为16位的有符号数。这种模数转换采样频率高，分辨率高。ACC-34AA是串行I/O板，提供64个光隔离分立I/O点，输入点可接收外部输入控制信号，输出点可接继电元件。
电机选用华兴公司的交流伺服电机，电机最低转速0.1r/min，经传动比为5的减速机构，阴极进给速度最低达0.1mm/min。
如图3，软件系统采用开放式的分层结构模式。系统分为两层，第一层为软件驱动层，是软件与PMAC之间联系的桥梁，通过程序模块实现两者的交互。由于PMAC提供了有效的开放软件包Pcomm32，与PMAC通讯只需调用Pcomm32动态连接库里相应的函数即可。第二层是应用管理层，它包括一系列的应用模块和管理模块，以实现人机交互、自动控制、诊断保护等功能。各模块可独立运行又可实现交互，因而通用性、互换性好，既可采用一个或几个模块搭建简单的数控系统，又可在此基础上嵌入其他模块，建立更加复杂的数控系统。

Claims (5)

1.一种卧式数控电解车床，其特征是：所述机床总体结构包括机械本体、电解液系统、控制系统及电解电源，为了提高机床的精度及调速范围，把CW6140的进给传动系统改为滚珠丝杆螺母副，并用交流伺服电机拖动。
2.根据权利要求1所述的一种卧式数控电解车床，其特征是：所述电解液系统的零部件均采用耐腐蚀的不锈钢产品，电解液泵为耐腐离心泵，最大扬程187m，流量4.2m3/h，电解液槽为环氧树脂制成，结构设计成具有净化、沉淀、过滤的功能。
3. 根据权利要求1所述的一种卧式数控电解车床，其特征是：所述工控机采用ADVANTECH-610, CPU主频达到2.6GHz，速度快、计算能力强和工作稳定，能够适应实际加工环境的需要。
4. 根据权利要求1所述的一种卧式数控电解车床，其特征是：所述运动控制器是由美国Delta Tau公司推出的基于DSP技术的多轴运动控制器，具有响应速度快、精度高、开发周期短、编程和操作简单的特点，已广泛运用于机器人、数控机床等多轴控制的高精度伺服装置上。
5.根据权利要求1所述的一种卧式数控电解车床，其特征是：所述软件系统采用开放式的分层结构模式，系统分为两层，第一层为软件驱动层，是软件与PMAC之间联系的桥梁，通过程序模块实现两者的交互，由于PMAC提供了有效的开放软件包Pcomm32，与PMAC通讯只需调用Pcomm32动态连接库里相应的函数即可。
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