[发明专利]火花放电机床的冲洗液流量控制系统

说明书

本发明涉及火花放电电蚀机床。更具体地说，本发明涉及一种控制系统和液体供应设备，用以调节电气放电加工（EDM）设备工作时流经金属丝与工件之间的冲洗液的压力和流量，并用以进行高压冲洗以提高加工性能。

火花放电、电蚀或电气放电加工（EDM）设备是利用受控的电气放电或电火花切削或电蚀导电工件的。切削是借助于作为电极的金属丝与作为反电极的工作之间的高频电气放电进行的。往金属丝与工间之间叫做加工间隙或加工区的间隙两端加适当的电压脉冲;往加工间隙加介电液，（这通常是去离子水或油）当加工间隙两端的电压变得足够高时，介电液就沿金属丝在某一点上电离，金属丝与工件之间产生电击穿，形成瞬时强劲的导电通路。强大的能量集中在局部部位，使一些金属不连续地从工件上蚀除掉。令工件对金属丝作相对运动就可以在工件中进行复杂而精确的切削操作。为使工件达到所要求的轮廓，通常采用数字控制系统调节工件的运动。有关EDM机床加工过程的控制手法和有关的数字控制系统见专利权授予Buhler的美国专利4，533，811。

在EDM机床的许多应用中，重要的一点是使切削高度精密、准确。电介质通过冲洗作用在加工区循环流通。随着切削过程的进行，介电液中的离子或电离量增加。换句话说，去离子水或冲洗液为电蚀生成物所污染时其导电率增高。因此为使冲洗液保持在正常的导电率范围就要定期对冲洗液作过滤和作去离子处理，否则导电率提高会使切削宽度不规则，并会超过所要求的精度容差。

借助起冲洗作用的连续不断的液流可以冲洗掉加工区中因加工操作产生的受污染和离子化的液体，为此需要提供补充的去离子水源，供以后的切削加工之用。冲洗还起冷却载流金属丝的作用，从而减少金属丝因电流诱发出来的热量而断裂的可能性。

在现有技术的冲洗系统中，冲洗液流历来是由单台多级离心泵提供，分两路将冲洗液加到上下冲洗喷嘴中的。由于缺乏泵的工作转速与压力或液流输出之间的相互关系，现有技术中这类泵的自动控制一直是有点流于随机性质的。此外，要给上下喷嘴按要求提供不同流量的液流，机床操作员必须手动控制安置在上下喷嘴供液管线上的阀门。

本发明总的目的是提供电气放电加工设备的一种经改进的冲洗系统，提供一种经改进的冲洗液流量控制系统，并提高冲洗液的压力，以提高加工性能。

按照本发明的一个方面，本发明提供的是EDM机床的一种冲洗液控制系统，该机床具有第一和第二液体出口或金属丝导孔和冲洗装置，该控制系统包括可任意控制第一和第二出口处冲洗液液流特性的装置。这个独立地控制第一和第二出口处液流的装置包括信号发生装置，该信号发生装置产生表示第一喷嘴处所要求的液流特性的第一信号和表示第二喷嘴处所要求的液流特性的第二信号。该控制系统包括分别由第一和第二电动机驱动的第一个泵和第二个泵。两台泵分别根据第一和第二信号进行控制，使其以已知和明确的方式提供与电动机转速有关的流量输出。两台泵电动机系控制得使所收到的信号值与泵工作转速之间形成一一对应的关系。这样，冲洗液的流量由数字控制所产生的信号控制。第一和第二个泵最好是泵转速与输出流量之间有固定关系的变容泵。

将经过独立地控制的液流加到第一和第二喷嘴就可以使控制系统完全自动化，因而操作工就无需调节液流特性。这样就可以使冲洗系统在控制系统处于程序控制状态时无需手动控制。

本发明的一个重要特点是，泵的输出能控制得使流经加工间隙的流率与EDM机床工作条件所要求的流率相对应。因此泵的选择对本发明是相当重要的。变容泵，其流率可由驱动泵所使用的电动机的转速直接控制，因此在本发明的操作中非常适用。

按照本发明的第二方面，从第一和第二喷嘴出来的冲洗液的流率是根据EDM机床的工作方式进行控制的。控制系统是按两种控制手法工作的：压力控制手法或方式和流量控制手法或方式。不采用计量装置测定冲洗液的实际流率时，流率控制方式开环控制。压力控制方式可以开环控制，也可以闭环控制，这取决于是否采用压力变换器来测定个别回路中冲洗液的实际压力。控制系统工作时控制低流率的液流，并控制高流率的压力。因此数字控制所产生的信号表示低流量时所要求的流率和高流率时的压力。

不同的控制手法可用于EDM机床不同的工作条件。举例说，粗切削操作时其目的是在保证切削精度的前提及在机床高速操作情况下除去工件上的金属。进行这种操作时，冲洗装置靠近工件，这时为了清除加工间隙中电蚀出来的金属颗粒，要求冲洗液具有较高的压力。除加工间隙的宽度方向外，工件几乎完全把喷嘴口覆盖住。喷嘴口的覆盖对液流是一个阻力。这使液流中产生反压，在靠近泵的上游可以感测出这个反压。因此在这种液流的情况下可采用以压力控制为主的控制手法。