一种电火花成型加工三维圆锥插补方法

摘要

本发明公开了一种用于电火花成型机数控机床的加工方法，当X、Y轴进行摇动的同时，Z轴的加工电极在垂直方向以给定的速度进给或回退，代替了传统的插补，即由Z轴先运动到给定的圆心位置，然后由X、Y轴按水平方向轨迹运动。同时由于加工中三维的摇动进给与回退，便于加工削的排出，进一步提高加工的精度。

主权项

一种电火花成型加工三维圆锥插补方法，其特征在于，该方法包括以下实施步骤：(1)控制器发出脉冲指令，控制主轴运动到指定的位置：控制器、驱动器和直线电机依次相连，直线电机与主轴固定连接，光栅尺固定在直线电机上，并与控制器相连；控制器发送相应的脉冲指令给驱动器，驱动器驱动直线电机运动，从而带动主轴精确地运行到指定的位置；(2)当固定在主轴上的工具电极到达伺服进给的起始位置后，控制器通过直线电机控制主轴按照预定的加工轨迹进给；具体包括以下子步骤：(2.1)工具电极从现行位置P_i(x_i,y_i,z_i)，经过一个插补周期后到达下一点P_i+1(x_i+1,y_i+1,z_i+1)，进而得到一个插补周期的x、y、z轴的进给量Δx、Δy、Δz，如此沿着三维圆锥曲线到达终点位置P_e(x_e,y_e,z_e)；(2.2)由圆锥方程可得P_i点坐标为：$\left\{\begin{array}{c}{x}_i=t_i\cos t_i\\ y_i=t_i\sin t_i\\ z_i={\mathrm{at}}_i\end{array}\right.$式中，x_i、y_i、z_i为起始点P_i的坐标，t为参数，a为系数；插补一步后，得到插补点P_i+1的坐标为：$\left\{\begin{array}{c}{x}_{i+1}=(t_i+\mathrm{\Delta t})\cos (t_i+\mathrm{\Delta t})\\ y_{i+1}=(t_i+\mathrm{\Delta t})\sin (t_i+\mathrm{\Delta t})\\ z_{i+1}=a(t_i+\mathrm{\Delta t})\end{array}\right.$式中，x_i+1、y_i+1、z_i+1是点P_i+1的坐标，Δt为插补周期；于是得到插补步长f：f²＝(x_i+1‑x_i)²+(y_i+1‑y_i)²+(z_i+1‑z_i)²；(2.3)当工具电极靠近工件后，间隙电压到达设定的伺服跟踪电压，从而开始放电加工；当加工一段时间后，为了将加工削排出防止积碳发生，电极按原来轨迹回退；(2.4)随着放电加工的进行，电极出现损耗，控制器加大电极摇动半径以补偿因电极损耗引起的精度误差；(3)当工具电极与工件间的电压小于间隙电压，主轴开始抬刀，与进给相同的轨迹回退；(4)重复步骤(1)‐(3)，将工件多余部分蚀除，实现电火花成型加工。