卧式数控电解车床的设计

　　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[1]和薄壁件[2]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[3]。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。作者结合计算机控制技术,以PMAC运动控制器作为控制系统核心把普通车床CW6140改造为卧式数控电解车床。电解加工机床由机械本体、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。

　　1　机床总体结构设计

　　机床总体结构如图1所示,其中包括机械本体、电解液系统、控制系统及电解电源。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入。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。