專利名稱：一種數(shù)控電火花加工裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及數(shù)控電火花技術，特別涉及將機器人技術，自動控制技術與電火花技術相結合用于電火花打孔及成型加工裝置的技術。
背景技術：
當前通用機器人可以實現(xiàn)多軸聯(lián)動，并可利用標準的G指令，方便地對機器臂的形態(tài)(平面坐標及角度)進行實時控制。機器人所特有的示教系統(tǒng)可以記錄用戶通過遙控器控制的機器人動作軌跡并能重復多次自動進行該軌跡。具備特殊傳感器的機器人，還可以自動找到機器臂所接觸面的法線方向。
電火花加工技術是利用特殊形狀的電極，在工件表面通過放電腐蝕完成孔，形腔等形狀的加工。目前高檔的數(shù)控電火花機床也可以通過NC編程實現(xiàn)多軸聯(lián)動。
目前數(shù)控電火花機床雖然也可以實現(xiàn)電火花(EDM)的穿孔，盲孔，異型孔和成型的加工，但是，數(shù)控電火花機床對于這類零件的加工存在如下缺點1.數(shù)控電火花機床受到主軸運動方式的約束，只有在規(guī)則或較規(guī)則的工件表面上進行電火花加工時比較方便，而對于表面和空間分布復雜的工件只能采用多次裝夾，多次校正以及借助于復雜的數(shù)控程序才可完成，從而導致輔助工時將會幾倍幾十倍于實際加工時間。
2.數(shù)控電火花機床受到空間分布的制約對于空間狹小的存在幾何形狀干涉的工件部位難于加工或根本不能加工。
3.數(shù)控電火花機床受到機械機構的局限，工件尺寸和運動行程十分有限，如制造超過1米的大型電火花機床，機床自重須達10幾噸，占地面積幾十平方米，且造價昂貴。
4.數(shù)控電火花機床受機床的結構和精度的約束，對加工工件的重量有嚴格的限制，對于超重的工件，不能進行加工。
實用新型內容本實用新型目的在于提供一種數(shù)控電火花加工裝置，集電火花打孔，電火花成型的原理和技術特征與機器人的控制和運動原理結合為一體，運用機器人多軸聯(lián)動，動作靈活的特點，可在工件一次性裝夾或無裝夾狀態(tài)下，實現(xiàn)異形復雜工件表面上或空間狹小存在形狀干涉的工件部位上進行各類電火花加工。它與現(xiàn)有技術相比，可以解決上述4項缺點，從而提高工作效率，降低成本。
為了達到上述目的，本實用新型所采取的技術方案是以包含電火花加工脈沖電源和用于自動控制的微機系統(tǒng)的電氣控制柜為中心，通過電氣控制柜的外部接口，分別連接通用型機器人與電火花加工主軸頭。電火花加工主軸頭固定于機器人的“手腕”部位。
其電氣控制柜內的微機系統(tǒng)安裝自行定義和編制的軟硬件接口控制程序。該程序定義的接口包含運動控制數(shù)字信號輸出與電火花伺服控制數(shù)字信號輸入、輸出。電氣控制柜內的微機系統(tǒng)的運動控制數(shù)字信號輸出端，通過信號線與通用型機器人自帶的用于控制自身機器臂運動、旋轉及自身整體運動的數(shù)字信號輸入端相連接，以實現(xiàn)由用戶控制機器人的機器臂及機器人自身以任意距離和角度進行運動，進而控制電火花加工主軸頭的運動方式。電氣控制柜內微機系統(tǒng)的電火花伺服控制數(shù)字信號輸入、輸出端，通過電纜連接于電火花加工主軸頭與待加工工件上，形成適用于電火花加工的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
主軸頭部分可以裝夾用于打孔和成型加工的工具電極。以分別實現(xiàn)打孔和成型加工。
通過使用本實用新型達到的效果是1.本實用新型運用機器人多軸聯(lián)動，動作靈活多變的特點，可在工件一次性裝夾的狀態(tài)下實現(xiàn)在各種復雜形狀上進行自由三維空間和任意角度下的電火花穿孔，盲孔，異型孔和型腔加工，節(jié)省了多次裝夾多次校正的大量工時，使得諸如航空發(fā)動機散熱孔一類的工件加工獲得高效的實用工藝。
2.本實用新型的特點是運動靈活多變，用機器人的“手”和“臂”直接自如地穿梭于狹小空間和幾何形狀干涉的部位，從而輕而易舉地進入并攻克傳統(tǒng)數(shù)控電火花機床的加工禁區(qū)。
3.本實用新型在體積小重量輕(僅幾百公斤重)的前提下，即可把動作范圍延伸到1米以外?？稍跓o裝夾的情況下，對大尺寸工件進行加工。
4.對于超重工件，使用本實用新型時無需裝夾，只要其尺寸在機器人的手臂運動的覆蓋范圍內，均可實現(xiàn)加工。
5.本實用新型還采用了機器人獨有的示教系統(tǒng)，可以大大簡化操作人員的編程工作，節(jié)省編程時間。
本實用新型的目的，特征及優(yōu)點將結合實施例，參照附圖作進一步的說明。


圖1是本實用新型的連接結構圖；圖2是本實用新型在加工工件的過程示意圖；
圖3是本實用新型的另一種加工工件的示意圖。
具體實施例如圖1所示，圖-1是本實用新型的連接結構圖。圖中A為通用型機器人示意圖；A-1為通用型機器人機器臂；B為電火花加工主軸頭；C為待加工工件；D為工件固定臺，當對超大/超重工件進行無裝夾加工時，無需此固定臺；E為系統(tǒng)電氣控制柜；電氣控制柜中包括電火花加工脈沖電源和用于自動控制的微機系統(tǒng)以及外部接口。
其中，微機系統(tǒng)負責系統(tǒng)各部分間的通信，監(jiān)視并控制電火花主軸頭的伺服狀態(tài)進而對機器人的動作進行實時控制。與此同時，微機系統(tǒng)也承擔了一般數(shù)控電火花機床的CNC控制系統(tǒng)的任務，對輸入的電火花加工程序進行處理用于對主軸頭運動的實時控制，并將當前主軸頭坐標位置等加工信息顯示在顯示器上。
E-1為顯示器；E-2為面板和各儀表；E-3/E-4為電火花加工主軸頭的輸入/輸出接口；E-5/E-6為脈沖電源電纜；E-7/E-8為機器人的輸入/輸出接口；E-9為軟盤驅動器。
如圖2所示，利用實用新型對斜面法向進行成型加工。本實施例中，若采用傳統(tǒng)數(shù)控電火花機床進行成型加工，必須對工件進行多次裝夾，并且在加工45度斜面時需要用專用夾具裝夾。而使用本實用新型，采用具有2軸機器臂的機器人，可以對機器人進行編程，只需一次裝夾即可使得電火花主軸頭的主伺服軸按照任意方向進給進行成型加工。
A為通用型2軸機器人示意圖；A-1為通用型機器人機器臂；B為電火花加工主軸頭；C為待加工工件；F為電極。
如圖3所示，利用實用新型對弧面法向打孔。本實施例中，采用傳統(tǒng)數(shù)控電火花機床無法進行加工，尤其在圓弧面工藝達不到足夠要求時，按照傳統(tǒng)方式無法保證每次打孔方向為法向。采用具有6軸機器臂的機器人，可以通過編程自動找到加工點的法線方向并將機器臂自由轉動到法向方向進行主軸進給，實現(xiàn)打孔。
A為通用型6軸機器人示意圖；A-1為通用型機器人機器臂B為電火花加工主軸頭C為待加工工件；F為電極。
綜上所述，本實用新型并不僅限于上述實施例所涉及的內容，因此本實用新型的保護范圍應以權利要求書所述范圍為準。
權利要求1.一種數(shù)控電火花加工裝置，以包含電火花加工脈沖電源和用于自動控制的微機系統(tǒng)的電氣控制柜為中心，通過電氣控制柜的外部接口，分別連接通用型機器人與電火花加工主軸頭，電火花加工主軸頭固定于機器人的“手腕”部位。
2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)控電火花加工裝置，其特征是電氣控制柜內的微機系統(tǒng)安裝自行定義和編制的軟硬件接口控制程序，該程序定義的接口包含運動控制數(shù)字信號輸出與電火花加工條件控制數(shù)字信號輸入、輸出。
3.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)控電火花加工裝置，其特征是電氣控制柜內的微機系統(tǒng)的運動控制數(shù)字信號輸出端，通過信號線與通用型機器人自帶的用于控制自身機器臂運動、旋轉及自身整體運動的數(shù)字信號輸入端相連接。
4.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)控電火花加工裝置，其特征是電氣控制柜內微機系統(tǒng)的電火花伺服控制數(shù)字信號輸入、輸出端，通過電纜連接于電火花加工主軸頭與待加工工件上。
5.根據(jù)權力要求1所述的電火花加工裝置，其特征是主軸頭部分可以裝夾用于打孔和成型加工的工具電極。
專利摘要一種新型數(shù)控電火花加工裝置。它以包含電火花加工脈沖電源和用于自動控制的微機系統(tǒng)的電氣控制柜為中心，通過電氣控制柜的外部運動控制接口與伺服控制接口，分別連接通用型機器人與電火花加工主軸頭。電火花加工主軸頭固定于機器人的“手腕”部位。微機系統(tǒng)通過上述外部接口，分別控制通用型機器人及其所連接的電火花加工主軸頭的動作與電火花加工伺服狀態(tài)。電火花加工主軸頭可裝夾不同工具電極以實現(xiàn)電火花打孔與成型。解決了普通數(shù)控電火花機床對復雜表面工件，空間狹小幾何形狀存在干涉的工件部位，大尺寸工件，超重工件等難于加工或無法加工的問題。
文檔編號B23H1/00GK2715901SQ20032010256
公開日2005年8月10日 申請日期2003年11月4日 優(yōu)先權日2003年11月4日
發(fā)明者盧科 申請人:盧科