CN2584334Y - 短电弧切削设备用的阴极装置及电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种短电弧切削设备用的阴极装置及电源电路，与机床床鞍上的导轨相配合的拖板上分别安装有电动机、绝缘板以及压力水、气管，绝缘板上安装有主轴座，主轴由电动机通过皮带带动旋转，主轴的另一端分别安装有阴极集电环和工具电极，分别与水泵和气泵相连通的压力水管和气管的开口均对准工具电极参与切削加工的部位，主轴座的端部设置有阴极集电板，阴极集电板的外缘上均布设置有电刷架，电刷架上安装的电刷与集电环的表面压紧配合。该装置的电源电路可以为其提供所需的特定工作电压和工作电流。其结构简单，尤其适合加工硬度高、脆性大的工件，工作效率高，不需对传统机床布局进行大的改进，安装、制造容易，成本低。

Description

短电弧切削设备用的阴极装置及电源电路

技术领域

本实用新型涉及一种在一定比例的水气混合物作用下对被加工件进行短电弧放电加工的切削装置及其相应的电路，特别是短电弧切削设备用的阴极装置及电源电路。

背景技术

众所周知，电火花加工方法是利用电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、气化而被蚀除掉的原理进行工作的，此种加工方法可以用软的工具加工任何硬度的金属材料，加工时工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，当工具电极与工件之间的间隙达到一定值时，二者之间将产生电火花放电，在放电的微细通道中，瞬时集中大量的热能，温度可达10000℃以上，压力也急剧变化，从而使工件表面局部金属立刻熔化、气化，并爆炸式飞溅出去，紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一处击穿，产生电火花放电，重复上述过程，完成整个工件的加工。

传统的电火花加工常采用单电极平动、多电极复合、分解电极等方法，这些加工方法中工具电极与工件之间的相对运动形式多为平面运动，主要用于加工型腔模具，工作效率较低，并且不能用来加工回转体工件。

发明内容

本实用新型的一个目的在于提供一种短电弧切削设备用的阴极装置，它不仅可以加工回转体工件，而且可以显著提高工作效率。

由于该阴极装置工作时所需的工作电压和工作电流必须要满足特定的数值才能高效率地工作，因此，本实用新型的另一个目的是提供一种专门用于控制该阴极装置工作的电源电路。

本实用新型的目的是这样实现的：一种短电弧切削设备用的阴极装置，包括与机床床鞍上的导轨相配合的拖板，拖板上分别安装有电动机、绝缘板以及压力水管和压力气管，绝缘板上安装有主轴座，主轴通过其端部设置的皮带轮由电动机通过皮带带动旋转，主轴的另一端分别安装有阴极集电环和工具电极，分别与水泵和气泵相连通的压力水管和气管的开口均对准工具电极参与切削加工的部位，主轴座的端部设置有阴极集电板，阴极集电板的外缘上均布设置有电刷架，电刷架上安装的电刷与集电环的表面压紧配合。

一种用于控制该短电弧切削设备用的阴极装置工作的电源电路，包括主电路和与主电路电源线并联在一起的控制电路，控制电路上依次串联有停止按钮、起动按钮和交流接触器控制线圈，控制线圈的常开触点与起动按钮并联在一起，主电路的一端通过空气开关与交流动力电源线并联，主电路的另一端串联有变压器，变压器采用三角形接法的初级绕组的三个线圈上均分别设置有动、静调压接线柱，每个初级绕组线圈上与交流接触器的常开触点相串联的导线的一端均与静调压接线柱固定连接，导线的另一端触头分别和动调压接线柱动连接；变压器次级线圈采用带引弧电抗器的双反星接法，变压器次级绕组线圈双反星的两个点分别接引弧电抗器的两端，引弧电抗器的输出端通过电缆与安装在短电弧切削设备用的阴极装置主轴座上的阴极集电板相连接，与变压器的次级绕组线圈采用双反星接法连接的六个整流二极管的负极相互并联在一起并与分流器的一端连接，分流器的另一端通过电缆与被加工工件相连。

本实用新型在使用时，只需将该装置的拖板安装在现有的相应机床床鞍导轨上即可，将该阴极装置的电路接通电源，位于拖板上的电动机带动安装在主轴座上的主轴转动，安装在主轴端部的工具电极旋转，工具电极与被加工的回转体工件达到放电距离时，由于机床主轴带动被加工工件旋转，工具电极带负电，被加工工件带正电，二者产生短电弧放电，加之二者都在旋转，在压力水管和压力气管的水、气喷淋作用下，因此可以连续不断地将被加工工件表面的毛坯层金属蚀除，由于该阴极装置相当于代替了传统机床上的车刀或砂轮，因此尤其适合加工硬度高、脆性大的回转体金属工件或导电的非金属工件，换用不同形状的工具电极还可以用来加工各种导电金属材料的外圆、内圆、平面切割、异形成型切割、小孔切割等，其工作效率高，工具电极的消耗与被蚀除的工件毛坯层的材料消耗之间的比值为1∶100。本实用新型结构简单，不需对传统机床布局进行大的改造，其安装、制造容易，制造成本低，值得大力推广。

附图说明

图1为本实用新型的总装主视结构示意图；图2为本实用新型的总装侧视结构示意图；图3为本实用新型的总装俯视结构示意图；图4为本实用新型的主视图；图5为本实用新型的侧视图；图6为本实用新型的俯视图；图7为本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步详细的描述，一种短电弧切削设备用的阴极装置，如图1，图2，图3，图4，图5，图6所示，包括与机床床鞍29上的导轨相配合的拖板19，拖板19为铸件结构，其下面安装有与机床床鞍29上的横向进给丝杠相配合的丝杠螺母。拖板19上分别安装有电动机17、绝缘板15以及压力水管5和压力气管6，绝缘板15上安装有主轴座11，主轴12通过其端部设置的皮带轮13由电动机17转轴端部安装的皮带轮16通过皮带14带动旋转，主轴12的另一端分别安装有阴极集电环4和工具电极2，工具电极2通过压紧板3与阴极集电环4固定连接在一起。分别与水泵23和气泵22相连通的压力水管5和气管6的开口均对准工具电极2参与切削加工的部位，压力水管5和压力气管6均为铝塑复合管，水管5内的水压为0～2Kg，气管6内的空气压力为0～6Pa，水管5和气管6用来把工作水和气对准工作部位吹淋，使废屑脱离工件并使工件冷却。主轴座11的端部设置有阴极集电板10，阴极集电板10的外缘上均布设置有电刷架9，电刷架9上安装的电刷8与集电环4的表面压紧配合。电动机17为调速电动机，调速电动机可以使工具电极2的转动的线速度控制在0≤V≤10m/s范围内。绝缘板15与拖板19之间还设置有垫高块18，垫高块18为铸件结构，设置垫高块18可以使工具电极2的工作高度与安装在机床主轴卡盘上的工件的高度相适应。工具电极2为由石墨或金属或其芯部为金属外缘为石墨构成的中空的圆盘，当工具电极转动的线速度在0～2m/s范围内时，工具电极2的材料为金属、石墨或表面镀铜石墨或芯部为金属外缘为石墨；当工具电极转动的线速度在2～10m/s范围内时，其材料为金属，不能使用石墨或芯部为金属外缘为石墨的电极。主轴座11的端部上还设置有位于工具电极2后方的用于防止切屑或切削液飞溅的防护罩1，防护罩1为钢板焊接结构，其上设置有用来固定压力水管5和压力气管6的固定座7。

由于该设备在切削工件时所需的工作电压为0～60V、工作电流为0～10000A，并使工件和工具电极分别带正电和负电，因此需要提供一种专门用于控制该设备有效工作的电源电路，如图7所示，包括主电路和与主电路电源线并联在一起的控制电路，控制电路上依次串联有停止按钮SB1、启动按钮SB2和交流接触器控制线圈KA，控制线圈KA的常开触点与启动按钮SB2并联在一起，主电路的串联有电流互感器TA的一端通过空气开关QF与交流动力电源线并联，电流互感器TA与电流表PA并联，主电路的另一端串联有变压器ZB，变压器ZB采用三角形接法的初级绕组的三个线圈上均分别设置有十个调压接线柱1、2、3、4、5、6、7、8、9、10，如图7所示，所述的三角形连接法为AB、BC、CA连接方法，其中调压接线柱1为静调压接线柱，其余接线柱2、3、4、5、6、7、8、9、10均为根据调压需要设置的动调压接线柱，每个初级绕组线圈上与交流接触器KA的常开触点相串联的导线的一端均与静调压接线柱1固定连接，导线的另一端触头分别和动调压接线柱2、3、4、5、6、7、8、9、10动连接，根据调压工作需要，可以依次实现工作电压6V、12V、18V、24V、30V、36V、42V、48V、54V、60V的调压功能；变压器ZB次级线圈采用带引弧电抗器DK的双反星接法，变压器ZB次级绕组线圈双反星的两个点分别接引弧电抗器DK的两端，如图1，图7所示，引弧电抗器DK的输出端通过电缆26与安装在短电弧切削设备用的阴极装置主轴座11上的阴极集电板10相连接，使导工具电极2带负电，采用双反星接法的变压器ZB次级线圈的六个引出端分别与六个整流二极管Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6的正极相连，六个整流二极管Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6的相互并联在一起的负极与分流器FL的一端连接，即与变压器ZB的次级绕组线圈采用双反星接法连接的六个整流二极管的负极相互并联在一起并与分流器FL的一端连接，分流器FL的另一端通过电缆25与被加工工件相连，采用这种连接方式可以实现工作中需要的自由浮动的工作电流0～10000A。

Claims (7)

1.一种短电弧切削设备用的阴极装置，包括与机床床鞍(29)上的导轨相配合的拖板(19)，其特征是：拖板(19)上分别安装有电动机(17)、绝缘板(15)以及压力水管(5)和压力气管(6)，绝缘板(15)上安装有主轴座(11)，主轴(12)通过其端部设置的皮带轮(13)由电动机(17)通过皮带(14)带动旋转，主轴(12)的另一端分别安装有阴极集电环(4)和工具电极(2)，分别与水泵和气泵相连通的压力水管(5)和气管(6)的开口均对准工具电极(2)参与切削加工的部位，主轴座(11)的端部设置有阴极集电板(10)，阴极集电板(10)的外缘上均布设置有电刷架(9)，电刷架(9)上安装的电刷(8)与集电环(4)的表面压紧配合。

2.根据权利要求1所述的短电弧切削设备用的阴极装置，其特征是：所说的电动机(17)为调速电动机。

3.根据权利要求1所述的短电弧切削设备用的阴极装置，其特征是：所说的绝缘板(15)与拖板(19)之间还设置有垫高块(18)。

4.根据权利要求1所述的短电弧切削设备用的阴极装置，其特征是：所说的工具电极(2)为由石墨或金属或其芯部为金属外缘为石墨构成的中空的圆盘。

5.根据权利要求1所述的短电弧切削设备用的阴极装置，其特征是：所说的主轴座(11)的端部上还设置有位于工具电极(2)后方的用于防止切屑或切削液飞溅的防护罩(1)。

6.根据权利要求5所述的短电弧切削设备用的阴极装置，其特征是：所说的防护罩(1)上设置有用来固定压力水管(5)和压力气管(6)的固定座(7)。

7.一种用于控制该短电弧切削设备用的阴极装置工作的电源电路，包括主电路和与主电路电源线并联在一起的控制电路，控制电路上依次串联有停止按钮SB1、起动按钮SB2和交流接触器控制线圈KA，控制线圈KA的常开触点与起动按钮SB2并联在一起，其特征是：主电路的一端通过空气开关QF与交流动力电源线并联，主电路的另一端串联有变压器ZB，变压器ZB采用三角形接法的初级绕组的三个线圈上均分别设置有动、静调压接线柱，每个初级绕组线圈上与交流接触器KA的常开触点相串联的导线的一端均与静调压接线柱固定连接，导线的另一端触头分别和动调压接线柱动连接；变压器ZB次级线圈采用带引弧电抗器DK的双反星接法，变压器ZB次级绕组线圈双反星的两个点分别接引弧电抗器DK的两端，引弧电抗器DK的输出端通过电缆与安装在短电弧切削设备用的阴极装置主轴座上的阴极集电板相连接，与变压器ZB的次级绕组线圈采用双反星接法连接的六个整流二极管的负极相互并联在一起并与分流器FL的一端连接，分流器FL的另一端通过电缆与被加工工件相连。

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