電解加工設(shè)備(上課5)

1、電化學(xué)加工技術(shù)第四章 電解加工設(shè)備北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)電解加工設(shè)備4.1電解加工設(shè)備的組成4.2機床（剛度、進(jìn)給穩(wěn)定性、安全性）4.3電解液系統(tǒng)（凈化）4.4 電解加工電源（直流電源、脈沖電源）4.5控制系統(tǒng)4.6電解加工工裝設(shè)備北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.1 電解加工設(shè)備的組成n電解加工設(shè)備的組成電解加工設(shè)備的組成：包括機床本體、整流電源、電解液系統(tǒng)三個主要實體以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)和加工工裝設(shè)備。 n 電解加工設(shè)備的基本要求電解加工設(shè)備的基本要求 (1) (1) 機床剛性強。機床剛性強。 (2) (2) 進(jìn)給速度穩(wěn)定性高。進(jìn)給速度穩(wěn)定性高。 (3)

2、 (3) 設(shè)備耐腐蝕性好。設(shè)備耐腐蝕性好。 (4) (4) 電氣系統(tǒng)抗干擾性強。電氣系統(tǒng)抗干擾性強。 (5) (5) 大電流傳導(dǎo)性好。大電流傳導(dǎo)性好。 (6) (6) 安全措施完備。安全措施完備。 北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)加工機床分類加工機床分類按按型式型式分類：分類：臥式：臥式：適宜加工葉片、深孔、花鍵和筒形零件。 分為單頭、雙頭、和三頭三種類型立式：立式：模具、型孔和短花鍵零件，分為C型和框型兩種按按加工方式加工方式分類：分類：固定式：固定式：陰極和工件固定不動（適宜加工不長的管狀零件）移動式：移動式：工件固定不動，陰極做直線移動 （中等直徑和較長的筒形零件、花鍵、型面和型孔）旋轉(zhuǎn)式

3、：旋轉(zhuǎn)式：工件旋轉(zhuǎn)，陰極固定或作直線移動 （直徑較大、長度較短的筒形零件）北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)加工機床分類加工機床分類按按傳動方式傳動方式分類：分類：1.1.機電方式：機電方式：機床進(jìn)給系統(tǒng)由電動機-減速器-滾珠絲杠副組成2.液電方式：機床進(jìn)給系統(tǒng)包括油缸拖動、電液伺服位置、速度閉環(huán)控制系統(tǒng)3.3.機液混合傳動：機液混合傳動： 機床進(jìn)給系統(tǒng)包括兩部分， 即快速由油缸拖動；慢速由直流伺服電機驅(qū)動油缸北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)按按加工對象加工對象分類：分類：1.1.專用機床：專用機床：葉片加工機床整體葉輪加工機床機匣加工機床膛線加工機床花鍵及筒形零件加工機床加工機床分類加工機床分類按

4、按加工對象加工對象分類：分類：1.1.通用機床：通用機床：型腔加工機床孔加工機床去毛刺加工機床刻印加工機床拋光加工機床北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)電解加工設(shè)備的總體設(shè)計電解加工設(shè)備的總體設(shè)計總體設(shè)計主要考慮的問題（1）電解加工設(shè)備的特殊工作條件以及由此帶來的特殊問題工作現(xiàn)場環(huán)境惡劣需承受復(fù)雜的動態(tài)負(fù)荷大加工電流影響電源控制的穩(wěn)定性極間間隙小且呈動態(tài)變化北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)（2 2）電解加工設(shè)備的基本要求）電解加工設(shè)備的基本要求 機床剛性好A. 軸向剛度： 主軸頭伸出最大行程，根據(jù)機床的額定電流，按照3N/1A的比值，沿中心位置施加正向力，主軸頭軸向變形位移0.15mmB. 側(cè)向剛度

5、： 主軸頭伸出最大行程，根據(jù)機床的額定電流，按照3N/1A的比值，沿偏心e=1/4L施加正向力，主軸頭側(cè)向變形位移0.07mm北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)（2 2）電解加工設(shè)備的基本要求（續(xù)）電解加工設(shè)備的基本要求（續(xù)） 進(jìn)給速度特性硬、調(diào)速范圍寬 設(shè)備耐腐蝕性強 抗化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的能力，能耐濃度為20%、溫度為50oC的NaCl電解液環(huán)境下的腐蝕 機床精度較高（保證工具與工件之間位置的準(zhǔn)確性）a) 工作臺和陰極安裝板及各基準(zhǔn)面的平行度和垂直度均勻0.02mm/300mmb) 工作臺與陰極安裝板的平行度0.02mm/100mmc) 導(dǎo)軌面與陰極安裝板的垂直度0.018mm/100mmd

6、) 導(dǎo)軌面與工作臺的垂直度0.018mm/100mm北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)（2 2）電解加工設(shè)備的基本要求（續(xù)）電解加工設(shè)備的基本要求（續(xù)） 電氣系統(tǒng)抗干擾性強：控制和數(shù)字顯示系統(tǒng)應(yīng)確保所有功能不相互干擾，并能抵抗工藝電源大電流通斷和極間火花的干擾，電源短路保護(hù)系統(tǒng)能抵抗電解加工設(shè)備自身以及周圍設(shè)備的非短路信號的干擾 大電流傳導(dǎo)性好:降低導(dǎo)電系統(tǒng)線路壓降，以減少電能損耗，提高傳輸效率。在脈沖電流加工過程中，采用低電感導(dǎo)線，以免波形失真。要求匯流排、電纜及接頭的溫度小于60oC 整體配套性好:設(shè)備需成套、完整，特別是電解液系統(tǒng)及測試系統(tǒng)，設(shè)備各部分性能要互相匹配 通用性強：投資較大，有柔

7、性生產(chǎn)的需求 安全、可靠北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)（2 2）電解加工設(shè)備的基本要求（續(xù)）電解加工設(shè)備的基本要求（續(xù)） 安全、可靠A. 采用強制排風(fēng)措施和配備缺風(fēng)檢測保護(hù)裝置，各種危險、有害氣體和水霧的排出，B. 控制柜和電源柜應(yīng)密封可靠，不發(fā)生凝露現(xiàn)象，防止腐蝕性氣體滲入C. 配備防止工具陰極及工件短路燒傷的快速短路保護(hù)D. 機床加工過程中，工作箱門應(yīng)鎖定、防止意外打開。加工區(qū)有電解液飛濺的機床，保護(hù)罩應(yīng)與電解液供液系統(tǒng)聯(lián)鎖E. 承載大電流的匯流排應(yīng)可靠固定。分別連接工具陰極和工件的匯流排應(yīng)根據(jù)其承載電流大小保持合適的安全距離F. 機床應(yīng)于工具陰極電氣相連，與工件之間應(yīng)可靠絕緣北理工珠海學(xué)

8、院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)電解加工機床的總體布局：各主要部件之間相互配置的方式。原則：有利于實現(xiàn)機床的主要功能，滿足工藝的需要，能以最簡便的方式達(dá)到所需要的機床剛度、精度可操作性好，便以維護(hù)，安全可靠，性價比高。機床運動系統(tǒng)的組成和布局對機床通用性、可操作性、剛性和加工精度的影響考慮總體布局與機床剛度、電源盒電解液泵容量之間的關(guān)系總體布局與加工精度的關(guān)系總體布局與機床操作、維修的關(guān)系4.2 電解加工機床電解加工機床北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)電解加工機床電解加工機床1) 1) 電解加工機床的主要類型電解加工機床的主要類型(125(125頁表頁表4-1)4-1) 立式機床立式機床 臥式機床臥式機床 固

9、定陰極式機床固定陰極式機床2) 2) 電解加工機床的主要部件電解加工機床的主要部件工作箱工作箱主軸頭主軸頭床身床身進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)給系統(tǒng)導(dǎo)電系統(tǒng)導(dǎo)電系統(tǒng) 4.2 電解加工機床電解加工機床北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.2 電解加工機床-工作箱工作箱：工作箱：電解加工是在工作箱中完成的。一方面要向工作箱內(nèi)引入加工電壓和電解液；另一方面需將加工過程中產(chǎn)生的電解產(chǎn)物、熱量和有害氣體有效排出（工作箱體（工作箱體工作箱體的結(jié)構(gòu)工作箱體的結(jié)構(gòu)工作箱體的密封工作箱體的密封工作箱體的絕緣性能）工作箱體的絕緣性能）北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.2 電解加工機床-主軸頭主軸頭：由滑枕、導(dǎo)軌、陰極安裝板三部分組成主

10、軸頭：由滑枕、導(dǎo)軌、陰極安裝板三部分組成滑枕：滑枕：結(jié)構(gòu)分別為箱形（重型機床10000A以上）、翅形（2000-10000A）、方形（輕型機床-打孔、套料機床）；滑枕需有較大的壁厚和截面積，并要加載一定的預(yù)應(yīng)力，以保證足夠的剛度，減少加工過程中的變形導(dǎo)軌導(dǎo)軌：A.滾柱導(dǎo)軌:B.靜壓導(dǎo)軌C.滾動體組件-鑲鋼導(dǎo)軌D.自潤滑塑料貼面導(dǎo)軌北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.2 電解加工機床-床身剛性和定位精度剛性和定位精度是床身的關(guān)鍵指標(biāo)是床身的關(guān)鍵指標(biāo)床身的剛性。為加強床身的剛性，應(yīng)采取以下措施床身的剛性。為加強床身的剛性，應(yīng)采取以下措施A.首先應(yīng)科學(xué)設(shè)置總體布局B.大型立式機床床身有底座、立柱和橫梁

11、三部分組成框型結(jié)構(gòu)C.中小型立式機床也常采用C型機身，其剛性較弱D.臥式機床承受的載荷較大，床身應(yīng)選用箱形結(jié)構(gòu)E.單件或小批量生產(chǎn)的機床，多采用焊接結(jié)構(gòu)的床身，其剛度質(zhì)量比相對較大F.鑄造結(jié)構(gòu)的床身，必須保證一定的截面尺寸，并合理配置加強筋北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.2 電解加工機床-床身剛性和定位精度是床身的關(guān)鍵指標(biāo)剛性和定位精度是床身的關(guān)鍵指標(biāo)床身的定位精度。床身的定位精度。需控制床身各安裝基面（工作臺、陰極安裝板、導(dǎo)軌座）間的形位公差0.025mm/300mm北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.2 電解加工機床-進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)給系統(tǒng)分為機電類、液電類和機液混合類進(jìn)給系統(tǒng)分為機電類、液電類

12、和機液混合類機電類進(jìn)給系統(tǒng)機電類進(jìn)給系統(tǒng)。A.交流電機拖動開環(huán)控制系統(tǒng)B.直流電機拖動，可控硅調(diào)速，速度半閉環(huán)控制系統(tǒng)C.步進(jìn)電機拖動，數(shù)字控制系統(tǒng)D.交流伺服電機拖動，半閉環(huán)控制系統(tǒng)北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.2 電解加工機床-進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)給系統(tǒng)分為機電類、液電類和機液混合類進(jìn)給系統(tǒng)分為機電類、液電類和機液混合類液電類進(jìn)給系統(tǒng)液電類進(jìn)給系統(tǒng)A.油缸拖動，電液伺服位置、速度閉環(huán)控制系統(tǒng)B.油缸拖動，機液反饋，位置閉環(huán)控制系統(tǒng)機液混合類進(jìn)給系統(tǒng)機液混合類進(jìn)給系統(tǒng) 快速進(jìn)給時由油缸拖動，慢速進(jìn)給時由直流伺服電機驅(qū)動油缸。其可靠性較低，精度較低，機構(gòu)較復(fù)雜，剛性較差，傳動鏈較長。北理工珠海學(xué)院化

13、工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.2 電解加工機床-進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)給系統(tǒng)的性能由進(jìn)給系統(tǒng)的變化量和進(jìn)給速度調(diào)節(jié)范圍進(jìn)給系統(tǒng)的性能由進(jìn)給系統(tǒng)的變化量和進(jìn)給速度調(diào)節(jié)范圍進(jìn)給速度的變化量（工作進(jìn)給的剛性）進(jìn)給速度的變化量（工作進(jìn)給的剛性）A.低俗進(jìn)給的穩(wěn)定性好，沒有爬行，漂移量0.01mmB.進(jìn)給靈敏度、分辨率高。位置分辨率應(yīng)高于0.01mm，速度分辨率應(yīng)高于0.01mm/minC.速度特性硬。空載到滿載的速度變化量應(yīng)0.025mm/minD.對于雙頭機床，兩個主軸頭同步進(jìn)給的精度應(yīng)高于0.01mm進(jìn)給速度調(diào)節(jié)范圍。進(jìn)給速度調(diào)節(jié)范圍。（最低速度要0.07mm/min,最高速度要10mm/min，為縮短輔助時間，速度30

14、0mm/min ）北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.2 電解加工機床-導(dǎo)電系統(tǒng) 固定在工作箱體上的陽極匯流排，必須與工作箱體可靠絕緣，兩者之間要保持較大空間距離，并且應(yīng)設(shè)置障礙物阻止電解液在兩者之間形成回路。 導(dǎo)電系統(tǒng)在傳導(dǎo)大電流時，系統(tǒng)發(fā)熱及線路壓降要小。 為減少脈沖電流傳輸失真和衰減，要盡量減少回路的寄生電感。必須采用低電感傳輸線，在線路布局時應(yīng)縮短回路，所包含的面積要盡量小。北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.2.3 典型機床簡介 典型機床包括葉片電解加工機床和立式單頭電解加工機床 葉片電解加工機床 立式單頭電解加工機床北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)葉片電解加工機床的技術(shù)特點DJS系列機床

15、的機械結(jié)構(gòu)方面，采用了下列新技術(shù)A. 厚壁方箱滑枕、淬硬磨削鑲鋼導(dǎo)軌副，確保了主軸頭的高剛度、高運動靈敏度B. 主軸箱、控制柜、電源柜等全密封結(jié)構(gòu)，對發(fā)熱量大的電源采用簡易空調(diào)降溫，解決了這幾種關(guān)鍵部件、系統(tǒng)的腐蝕問題及密封后的凝露問題C. 大容積、不銹鋼工作箱、T型門，因而調(diào)整、使用方面，耐蝕性好，但長期使用后在焊縫及未接陰極保護(hù)處仍有雜散腐蝕D. 花崗石工作臺，剛性好，精度高，耐腐蝕，絕緣可靠E. 空心水冷大電流密封電纜，保證了大電流下電纜發(fā)熱小且腐蝕小。由于電流密度可達(dá)10A/mm2以上，電纜數(shù)量大為減少F. 不銹鋼快速接頭，使用方便，耐蝕性好。北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)葉片電解加工

16、機床的技術(shù)特點自動控制系統(tǒng)方面，采用了下列新技術(shù)A. 數(shù)字控制位置、速度閉環(huán)控制系統(tǒng)，確保高位置精度和硬速度特性B. 電解液壓力下自動對刀，按給定值自動確定初始間隙，保證了小而恒定的初始間隙C. 雙頭快速短路保護(hù)系統(tǒng)D. 電動恒壓控制系統(tǒng)E. 電解液恒溫系統(tǒng)，保證平衡間隙恒定F. 電-氣截止閥自動通、斷電解液，可以在連續(xù)生產(chǎn)中不停泵北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)DJS-06DJS-06臥式雙頭電解加工機床臥式雙頭電解加工機床北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)DJS-10DJS-10電液束加工機床電液束加工機床北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)DJW-20DJW-20臥式單頭電解加工機床臥式單頭電解加工

17、機床北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)DJZ-08DJZ-08多功能電解加工機床多功能電解加工機床北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)電解去毛刺機床電解去毛刺機床DJK6032ADJK6032A北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)DJK3150型機床-主要特點A. 采用四立柱結(jié)構(gòu)，機床剛度極好B. 工作臺采用高級花崗巖制造，不受腐蝕，可保持精度C. 陰極進(jìn)給系統(tǒng)采用步進(jìn)電機驅(qū)動，滾珠絲杠傳動，保證了進(jìn)給速度的均勻性和穩(wěn)定性，特別是低速進(jìn)給的穩(wěn)定性D. 先進(jìn)電氣控制系統(tǒng)，采用可編程控制器（PLC）控制，穩(wěn)定性高，可靠性好，控制柔性強E. 采用觸摸屏作為人機對話輸入裝置，操作方便、直觀F. 主要電解加工參數(shù)采用數(shù)

18、字顯示，實現(xiàn)數(shù)字調(diào)速及數(shù)字程序控制。北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)DJK3150型機床-先進(jìn)功能A. 自動對刀功能B. 自動加工功能C. 自動分度功能D. 故障自動處理功能E. 變速加工功能F. 適應(yīng)控制功能北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng)的作用是向加工區(qū)供應(yīng)一定壓力、足夠流量和適宜溫度的干凈電解液。它主要由泵、電解液槽、過濾器、管道、閥、流量計、熱交換器等組成。4.3 電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng)北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)主要部件及選用：主要部件及選用：電解液泵電解液泵- -電解液系統(tǒng)的心臟電解液系統(tǒng)的心臟電解液槽電解液槽- -必不可少的重要部分必不可少的重要部分過濾

19、器過濾器熱交換器熱交換器4.3 電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng)北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)泵則是電解液系統(tǒng)的心臟，它決定了整個電解液系統(tǒng)的基本功能，其選型至關(guān)重要。大多采用多級離心泵，它代替了過去使用的齒輪泵。因為離心泵的軸承與泵的壓力腔分開，所以比較容易密封和防腐蝕，使用壽命較長。若將離心泵安裝在低于電解液面的位置，泵的壓力可選1-2MPa,混氣加工時壓力可選0.5-1MPa。泵的流量隨加工對象而定，一般可按加工工件周邊長度進(jìn)行估算，即4.6L/(mm.min)4.3 電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng)-電解液泵電解液泵北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.3 電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng)-電解液槽電解液槽 在車間生產(chǎn)批量大

20、、電解加工機床較多且容量較大時，一般均設(shè)有隔離的電解液間，其電解液槽可作為廠房固定設(shè)施由用戶統(tǒng)一安排，此時可建立容量較大的水泥池式槽，這種槽耐用價廉，便于自然沉淀，溫度變化較小，但占地面積大。 對小批量多品種生產(chǎn)的單臺電解加工設(shè)備，其電解液槽則可作為設(shè)備的附件由設(shè)備生產(chǎn)廠家統(tǒng)一配置，作為可移動的箱式槽，這種槽可用不銹鋼或塑料板焊成，也可用玻璃鋼或用普通鋼板內(nèi)襯耐腐蝕橡膠制成。北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)由于金屬氫氧化物成絮狀攢在于電解液中，在大容量的電解液池中，可以采用自然沉淀，定期處理這些沉淀物的方法來清潔電解液，但所需時間較長，且不可能很徹底。在生產(chǎn)中采用80-100目的尼龍絲或不銹鋼絲

21、網(wǎng)做成過濾筒，套在電解液泵的進(jìn)口處作為粗過濾，可濾掉較大顆粒的雜質(zhì)，而在進(jìn)入加工區(qū)以前再用網(wǎng)式或縫隙式過濾器進(jìn)行精過濾，以進(jìn)一步濾掉較細(xì)小的雜質(zhì)顆粒。將兩組過濾器并聯(lián)與總管路上，可在加工過程中分別清洗。4.3 電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng)-過濾器過濾器北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)電解液溫度在加工中不斷變化，且變化較快，溫度的變化會影響加工間隙、電流效率及電流密度，對重復(fù)精度影響較大，應(yīng)該加以控制，保證溫度穩(wěn)定?？刂葡到y(tǒng)的主要設(shè)備室熱交換器和溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。（1）電解加工冷卻的方法：圖4-7不用熱交換器，串聯(lián)交換，并聯(lián)交換，嵌入式（2）熱交換器所用材料的抗腐蝕性，結(jié)構(gòu)上便于清洗4.3.2 電解液系統(tǒng)

22、電解液系統(tǒng)-熱交換器熱交換器北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)管道一般用金屬管，在壓力不高處（連接熱交換器、凈化機）用軟管。管徑可按泵接口直徑來選用，也可按流速計算。不應(yīng)低于能帶渣的臨界速度，也不能超過10-12m/s，通?？砂戳魉?-8m/s選取管徑。管接頭用法蘭或螺紋，要保證不漏。彎曲半徑R（1-2）D，D為管道直徑。用于電解液系統(tǒng)的閥應(yīng)耐腐蝕，其通道截面應(yīng)該和管道相應(yīng)，有些閥因為鹽的結(jié)晶會相應(yīng)其啟閉，不能用于電解液系統(tǒng)管路中續(xù)配置流量計和壓力表。4.3.2.5 電解液系統(tǒng)-管道、閥、流量計及其他北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué) 凈化設(shè)備與機床的連接：串聯(lián)、并聯(lián) 串聯(lián)凈化將降低電解液的工作壓力，

23、常用并聯(lián) 凈化過程分為連續(xù)凈化與不連續(xù)凈化 自然沉淀凈化法4.3.3 電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng)-電解液凈化及環(huán)保措施北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué) 不連續(xù)作用的離心分離機 連續(xù)作用的離心分離機 連續(xù)作用真空吸濾機 連續(xù)作用壓濾機 連續(xù)作用板式沉淀箱（如Anocut所用）4.3.3 電解液系統(tǒng)電解液系統(tǒng)-凈化設(shè)備凈化設(shè)備北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)42電解加工電源n 電解加工時利用單方向的電流對陽極工件進(jìn)行溶解的，必須是直流電源。間隙小，電壓在 8-24V，要穩(wěn)定。但需要幾千至幾萬安培的電流。n 電解加工要求直流電源（主力），首先使交流電經(jīng)過整流變?yōu)橹绷麟?，根?jù)整流方式不同，電解電源可分三類：直流

24、發(fā)電機組、硅整流電源和可控硅整流電源。n 應(yīng)用脈沖電源可進(jìn)行脈沖電流加工，改善表面質(zhì)量。4.4電解加工電源電解加工電源北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)43電解加工電源n 電解加工時利用單方向的電流對陽極工件進(jìn)行溶解的，必須是直流電源。間隙小，電壓在 8-24V，要穩(wěn)定。但需要幾千至幾萬安培的電流。n 電解加工要求直流電源（主力），首先使交流電經(jīng)過整流變?yōu)橹绷麟?，根?jù)整流方式不同，電解電源可分三類：直流發(fā)電機組、硅整流電源和可控硅整流電源。n 應(yīng)用脈沖電源可進(jìn)行脈沖電流加工，改善表面質(zhì)量。4.4.1電解加工對電源的要求電解加工對電源的要求北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)44電解加工要求直流電源（主力

25、），首先使交流電經(jīng)過整流變?yōu)橹绷麟?，根?jù)整流方式不同，電解電源可分三類：直流發(fā)電機組、硅整流電源和可控硅整流電源。 直流發(fā)電機組 硅整流電源 可控硅整流電源4.4.2電解加工電源的種類及基本結(jié)構(gòu)電解加工電源的種類及基本結(jié)構(gòu)北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)45直流發(fā)電機組:用交流電能帶動交流電動機轉(zhuǎn)變成動能，再帶動直流電動機將動能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿难b置。（早期使用，新設(shè)備中已不使用）4.4.2電解加工電源電解加工電源-直流發(fā)電機組特點：能量的二次轉(zhuǎn)換而成，因而效率低噪音大、占地面積大，調(diào)節(jié)靈敏度低，從而導(dǎo)致穩(wěn)壓精度較低，短路保護(hù)時間較長。北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)46硅整流電源:隨著大功率硅二極

26、管的發(fā)展，硅整流電源取代了直流發(fā)電機組簡單型的硅整流器采用自耦變壓器調(diào)壓，無穩(wěn)壓控制和短路保護(hù)。采用飽和電抗器調(diào)壓、穩(wěn)壓，但其調(diào)節(jié)靈敏度較低，短路保護(hù)時間較長，約25us,穩(wěn)壓精度不夠高，僅為5%左右耗銅、耗鐵量較大，經(jīng)濟性一般4.4.2電解加工電源-硅整流電源北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)47可控硅整流電源可控硅整流電源:隨著大功率可控硅器件的發(fā)展，可控硅調(diào)壓、穩(wěn)壓的直流電源就取代了硅整流電源。特點：將整流和調(diào)壓統(tǒng)一，由可控硅元件完成，自動化程度高結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，反應(yīng)靈敏整流獲得脈動電流，電源紋波系數(shù)（3%-5%）比開關(guān)電源高，經(jīng)電容、電感濾波后，并不能達(dá)到純直流狀態(tài)。隨著可控硅元件質(zhì)量

27、的提高，可靠性越來越好，目前成為主要的電解電源4.4.2電解加工電源電解加工電源-可控硅整流電源可控硅整流電源北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)48應(yīng)用脈沖電源可進(jìn)行脈沖電流加工，改善表面質(zhì)量。應(yīng)用脈沖電源可進(jìn)行脈沖電流加工，改善表面質(zhì)量。1.1.一般直流電源和脈沖電源一般直流電源和脈沖電源一般直流電源一般直流電源: :一般普通的電解加工一般普通的電解加工脈沖電源：特殊的電解加工（高精度）脈沖電源：特殊的電解加工（高精度）2.2.可控硅脈沖電源與開關(guān)型脈沖電源可控硅脈沖電源與開關(guān)型脈沖電源可控硅脈沖電源：波紋系數(shù)高（可控硅脈沖電源：波紋系數(shù)高（3%-5%3%-5%）開關(guān)電源：波紋系數(shù)低（開關(guān)電源：

28、波紋系數(shù)低（1%1%），質(zhì)量好），質(zhì)量好4.4.3電解加工用脈沖電源北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)49高頻窄脈沖電源：峰值1000A、額度電壓24V，最高脈沖頻率20kHz，時間：微秒級。脈沖功率技術(shù)：把“慢”儲存起來的較高密度的能量，進(jìn)行快速壓縮、轉(zhuǎn)速或直接釋放給負(fù)載的技術(shù)高頻窄脈沖電源初級能源中間能源和脈沖成形系統(tǒng)高功率脈沖電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)負(fù)載圖4-4 脈沖功率裝置北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)50高功率脈沖電源：為脈沖功率裝置的負(fù)載提供電磁能量的裝置，包括如圖4-4所示的幾部分按儲能方法分高功率脈沖電源有：電容儲能高功率脈沖電源電感儲能高功率脈沖電源化學(xué)能及核能高功率脈沖電源機械能高功率脈沖

29、電源高功率脈沖電源研究方向：提高電源的儲能密度，研制大功率轉(zhuǎn)換開關(guān)和產(chǎn)生高重復(fù)頻率的大功率脈沖北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)51特點：特點：電解加工中產(chǎn)生火花和短路的原因電解加工中產(chǎn)生火花和短路的原因主要因素：主要因素：4.4.4快速短路保護(hù)系統(tǒng)北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)52導(dǎo)致火花或短路的主要因素：導(dǎo)致火花或短路的主要因素：電解液系統(tǒng)的壓力、流量與加工電流不匹配，或電解液污濁機床與進(jìn)給系統(tǒng)剛性不足流場設(shè)計不當(dāng)加工參數(shù)選擇不當(dāng)導(dǎo)致火花或短路的主要因素北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)53應(yīng)具備的特殊功能能較全面采樣出短路前可能發(fā)生的異常情況所產(chǎn)生的預(yù)兆信號能預(yù)置各種預(yù)兆信號的給定值能調(diào)整檢測回

30、路的靈敏性能將各種非短路預(yù)兆信號的誤信號分離出去短路保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具備的特殊功能短路保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)具備的特殊功能北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)54 應(yīng)在微秒級時間內(nèi)熄滅前期的火花和拉弧或切斷電源，并將間隙中由電容和電感存儲的殘留電能轉(zhuǎn)移出去。 當(dāng)采用外加的快速切斷裝置時，其執(zhí)行元件（大容量快速可控硅、快速保險）的可靠性要好，否則經(jīng)常發(fā)生非正常損壞元件，因而頻繁更換將影響其在生產(chǎn)中的應(yīng)用效果快速切斷裝置應(yīng)具備的主要功能快速切斷裝置應(yīng)具備的主要功能北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)55AnocutAnocut公司的保護(hù)系統(tǒng)：公司的保護(hù)系統(tǒng)：AnoguardAnoguard檢測系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)及MiCrobarM

31、iCrobar切斷裝置切斷裝置火花保護(hù)是取工作電壓的高頻振蕩信號，測量第一個火花的尖峰火花保護(hù)是取工作電壓的高頻振蕩信號，測量第一個火花的尖峰瞬時值瞬時值在發(fā)生幾個故障的情況下，在發(fā)生幾個故障的情況下， Anoguard Anoguard系統(tǒng)能區(qū)分故障順序系統(tǒng)能區(qū)分故障順序“標(biāo)記標(biāo)記”控制控制- -這是這是電極旁路裝置（電極旁路裝置（Microbar-Microbar-微巴）微巴）直流電源短路保護(hù)系統(tǒng)直流電源短路保護(hù)系統(tǒng)-Anocut北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)56AEGAEG公司的保護(hù)系統(tǒng)公司的保護(hù)系統(tǒng)信號檢測的功能中有擾流檢測、電弧檢測以及電流波形檢測三項信號檢測的功能中有擾流檢測、電弧

32、檢測以及電流波形檢測三項新的內(nèi)容新的內(nèi)容檢測到短路預(yù)兆信號后可以立即熄滅前期的短路火花和拉弧，從檢測到短路預(yù)兆信號后可以立即熄滅前期的短路火花和拉弧，從而防止發(fā)展到嚴(yán)重短路。而防止發(fā)展到嚴(yán)重短路。直流電源短路保護(hù)系統(tǒng)直流電源短路保護(hù)系統(tǒng)-AEG北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)57理想的短路保護(hù)系統(tǒng)理想的短路保護(hù)系統(tǒng)正常加工：dU/dt發(fā)出信號-用交流可控硅調(diào)節(jié)器切斷電源0.1s-“微巴”吸收電流回路內(nèi)的電能，進(jìn)給系統(tǒng)不停頓，電解液輸入加工間隙以驅(qū)除造成火花和短路的隱患-恢復(fù)工作電壓，繼續(xù)加工偶然因素： dU/dt發(fā)出信號-由第三種切斷方法切斷電源1-2s的時間，主軸亦停止進(jìn)給，而電解液泵則繼續(xù)工

33、作，這時探測間隙的裝置檢查間隙，若故障已消除則發(fā)出信號在原地恢復(fù)加工；若隱患較大，則停車用短路消除器清除后繼續(xù)。4.4.4快速短路保護(hù)系統(tǒng)快速短路保護(hù)系統(tǒng)北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.5.1 控制系統(tǒng)的要求及組成v總體要求1. 運動部件的控制及操縱系統(tǒng)（控制系統(tǒng)）應(yīng)功能可靠，并確保所有功能不相互干擾。應(yīng)能承受預(yù)期的工作負(fù)荷和外來影響，控制信息載體的中斷和損壞，不應(yīng)導(dǎo)致危險局面的出現(xiàn)2. 設(shè)置控制系統(tǒng)應(yīng)考慮到誤操作的附加危險，容易出錯的控制器件應(yīng)在設(shè)計上考慮容錯，要防止由于無意或偶然觸及控制器件所引起的意外啟動北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.5.1 控制系統(tǒng)的要求及組成（續(xù)）v總體要求3.

34、每個“啟動”控制器件附近應(yīng)設(shè)置一個“停止”控制器件。機床的每個操作位置應(yīng)設(shè)置急停器件4.數(shù)控機床應(yīng)為每種控制功能設(shè)置工作狀態(tài)選擇開關(guān)。（可用“代碼控制”進(jìn)行選擇）5.控制柜應(yīng)耐腐蝕，柜體應(yīng)密封可靠，柜內(nèi)保證不發(fā)生凝露現(xiàn)象。其防護(hù)等級不得低于IP54北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)控制系統(tǒng)的組成v參數(shù)控制、循環(huán)控制、保護(hù)和聯(lián)鎖三個組成部分參數(shù)控制系統(tǒng)的要求循環(huán)控制系統(tǒng)的要求保護(hù)和聯(lián)鎖系統(tǒng)的要求北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)特殊功能 為確保加工中產(chǎn)生的有害氣體和電解液水霧有效排出，機床應(yīng)采取強制排風(fēng)措施，并配備缺風(fēng)檢測保護(hù)裝置 防止電解液飛濺而設(shè)置的工作箱門的聯(lián)鎖以及防止潮氣進(jìn)入而設(shè)置的電器柜門的聯(lián)

35、鎖 主軸頭和電源柜內(nèi)滲入潮氣的報警 防止工具陰極及工件短路燒傷的快速短路保護(hù)北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.5.2.1間隙控制系統(tǒng)方案v加工間隙在電場和流場的作用下，是時間和空間的變化函數(shù)，且空間極小，使得在線測量非常困難，特別是三位空間的間隙測量，目前還沒有成熟的方案v控制方案采用的間接控制法，即通過控制影響間隙的主要參數(shù)來控制間隙。具體有：恒參數(shù)控制、自適應(yīng)控制北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.5.2.1間隙控制系統(tǒng)方案1. 恒參數(shù)控制：通過閉環(huán)系統(tǒng)分別控制電壓、進(jìn)給速度（或加工電壓）、電解液濃度、溫度、壓力（或流量）等參數(shù)的恒定來保證加工間隙的恒定（控制精度為1%）北理工珠海學(xué)院化工學(xué)

36、院應(yīng)用化學(xué)4.5.2.1間隙控制系統(tǒng)方案2.自適應(yīng)控制：通過控制系統(tǒng)使某些參數(shù)之間按照一定的規(guī)律變化，以相互抵消這些參數(shù)分別引起的加工間隙的變化。（例：根據(jù)電導(dǎo)率的變化相應(yīng)調(diào)整加工電壓或進(jìn)給速度） 自適應(yīng)控制適用于大電流、大流量的加工（恒電導(dǎo)率法的投資及使用成本高） 主要缺點：只能控制平均間隙，不適合復(fù)雜型面、型腔加工 控制精度的關(guān)鍵：參數(shù)的準(zhǔn)確測量和采樣、根據(jù)各參數(shù)之間的變化規(guī)律建立合適的數(shù)學(xué)模型北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.5.2.2 循環(huán)控制系統(tǒng)方案循環(huán)控制系統(tǒng)可分為： 繼電系統(tǒng)：用行程開關(guān)預(yù)給定的程序轉(zhuǎn)換位置 簡易數(shù)控系統(tǒng)：用數(shù)字撥碼盤開關(guān)預(yù)置的程序轉(zhuǎn)換位置，并配備位置數(shù)字顯示；或

37、用邏輯門及靈敏繼電器組合成要求的動作順序 微機控制系統(tǒng)：用微機的軟件控制加工程序 可編程序控制器系統(tǒng)：根據(jù)所要求的控制功能，用標(biāo)準(zhǔn)模塊組合而成北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)4.5.3計算機及PLC控制系統(tǒng)1. 計算機控制系統(tǒng)（CNC）：各種技術(shù)綜合運用的產(chǎn)物2. 可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)：對主軸位置的“數(shù)字控制”，對各種開關(guān)量的“順序控制”。（易于使用、編程和修改，成本較低，邏輯運算功能強，可處理大量的開關(guān)量，直接輸出到每個具體的執(zhí)行器件）北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)計算機控制系統(tǒng)（CNC）-特點 能獲得較高的加工精度（數(shù)字式伺服傳動，保證加工參數(shù)，有利于加工間隙的均勻，自動加工減少人

38、為因素，可獲得較高的加工和重復(fù)精度） 生產(chǎn)效率高（合理選擇參數(shù)，縮短加工時間；定位精度高，停機檢測次數(shù)少） 監(jiān)控功能強，故障報警、診斷能力完善 減輕了操作者的勞動強度、降低了對成熟技術(shù)工人的要求北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)計算機控制系統(tǒng)（CNC）-組成CNC裝置的基本構(gòu)成北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)計算機控制系統(tǒng)（CNC）-硬件結(jié)構(gòu) 微處理器及其總線 存儲器 輸入/輸出接口（I/O） MDI/CRT接口。（鍵盤輸入和顯示器接口） 紙帶閱讀機接口 穿孔機和電傳機接口 位置控制器北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)計算機控制系統(tǒng)（CNC）-軟件結(jié)構(gòu) 管理軟件（管理零件程序的輸入輸出；顯示零件程序、陰

39、極位置、系統(tǒng)參數(shù)、機床狀態(tài)及報警；診斷CNC裝置是否正常運行） 控制軟件（譯碼、陰極補償、速度控制、插補運算、位置控制）北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)-特點1. 可靠性好2. 功能完善：種類多、模塊豐富、指令功能強大3. 編程簡單：梯形圖語言易學(xué)易懂4. 在線編程：編程器或電腦現(xiàn)場編程，也可網(wǎng)絡(luò)編程5. 安裝容易6. 體積小、重量輕、功耗低7. 性價比高北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)-對比1. PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較（153頁表4-6）2. PLC與計算機控制系統(tǒng)的比較（153頁表4-7）北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)可編程控制

40、器（PLC）控制系統(tǒng)-結(jié)構(gòu) PLC是一種工業(yè)控制用的專用計算機，是微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，是在程序控制器、1微處理器和微機控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。 北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)-硬件系統(tǒng)主機系統(tǒng)：存儲單元擴展接口外圍設(shè)備接口中央處理器（CPU）輸入單元光電隔離輸出單元隔離驅(qū)動電源北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)-軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件a)系統(tǒng)管理程序b)用戶指令解釋程序c)供系統(tǒng)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)程序模塊d)操作站系統(tǒng)程序用戶軟件a)開關(guān)量邏輯程序控制b)模擬量運算程序及閉環(huán)控制程序c)操作站系統(tǒng)程序北理工珠海學(xué)院化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)典型系統(tǒng)-硬件結(jié)構(gòu)A. 控制器