[发明专利]稀疏化进给节点的电火花加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电火花加工领域的技术，具体是一种稀疏化进给节点的电火花加工方法。

背景技术

电火花成形加工属于非接触式加工，依赖工具电极与工件之间的火花放电作用来去除材料。在电火花成形加工过程中，使用“终位形面拷贝法”来完成形面加工。该方法在加工复杂型腔时，工具电极的运动通常可以划分成为两个阶段：进给阶段和拷贝阶段。进给阶段是指，工具电极自型腔外沿着一条与零件最终形面无干涉的轨迹运动到形面偏置后的地方，即进给的终点。拷贝阶段是指，在进给的终点上通过一系列的工具电极形面拷贝运动加工出最终的工件形面。因而工具电极进给轨迹规划在电火花成形加工过程中占有非常重要的地位，会直接决定加工的成败。

目前，大多数数控机床所支持的数控代码格式都只有G代码的形式。电火花成形加工方面，将进给运动转换成数控代码的方法一般都是沿用切削加工中所用的手段，即采用广义直线插补方式去逼近原有轨迹。具体来说，是在进给运动轨迹上选取足够密集的节点，将两个节点之间的所有自由度上的运动都采用线性插补的方式实现。

电火花加工的抬刀是周期性的，即每完成一定时间的进给，随之沿着原有轨迹回退一定距离，然后再继续进给。抬刀的作用是为了改善蚀除产物的排出，因此加工中不可或缺。在抬刀过程中，机床的加减速一般采用“S”型曲线，保证速度光滑，避免对机床产生刚性冲击。针对上述方法获得的数控代码，由于代码之间的移动量非常小，导致电火花加工过程中抬刀高度内都需要跨越多行代码。由于抬刀运动又需要严格沿着已有的进给轨迹进行，一旦抬刀高度需要跨度多行代码，则机床必须在每一行数控代码所指向的数控节点上都要减速，才能精确地通过。整个抬刀运动也就需要执行多次加减速，极端的情况是，机床在每一个数控节点处都减速至零。这样会导致抬刀过程频繁地加减速，致使抬刀过程的速度不能达到机床的最大速度，增加抬刀的耗时，也削弱了抬刀对于蚀除产物排出的作用。

发明内容

本发明针对现有技术大多采用直线逼近曲线的实现方式，这样的实现方式导致在允差范围很小的情况下，数控代码的量会非常巨大而每一行代码之间的移动量会非常小，大幅度增加了电火花加工过程的抬刀频率和时间，导致加工效率较低等缺陷，提出了一种稀疏化进给节点的电火花加工方法，能够减少抬刀频率，减少抬刀耗时，提高工具电极的进给效率。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明涉及一种稀疏化进给节点的电火花加工方法，通过将工具电极加工工件的无干涉进给运动分解为基于初始进给起点的平动和转动，得到工具电极在三维平动空间和转动空间内无干涉进给的平动曲线和转动曲线；基于平动曲线和转动曲线进行稀疏化插补移动，得到各加工阶段的进给节点，并以全部进给节点为基准输出符合电火花机床加工运动形式的数控代码。

所述的平动和转动包括：工具电极在正交坐标系三个方向上的平动以及工具电极在三个旋转轴上轴向的转动，共六个运动自由度。

所述的稀疏化插补移动是指从平动曲线和转动曲线的起点开始，以间距最大化方式选取下一阶段的进给节点，要求这两个点之间的运动在各轴上线性变化，且工具电极不与工件干涉，并将该进给节点作为下一个加工阶段工具电极的进给起点，重复此过程直至到达曲线终点。

所述的间距最大化方式是指：以比当前节点到上个阶段节点的距离更大选取进给节点，二者之间使用线性插补会发生工具电极与工件干涉。

所述的工件包括但不限于：叶盘、模具。

技术效果

与现有技术相比，本发明通过稀疏化进给节点，采用少量数控代码完成复杂的进给，减少了抬刀频率，避免抬刀过程中的频繁加减速问题，同时代码是以多轴联动的形式出现，从而提高加工的效率；本发明虽然采用了广义的直线插补，但由于其中涉及到旋转轴的运动，工具电极上的点的运动轨迹也可以保持很好的平顺性；工具电极上的点只有转动中心所在点的运动路径是大段直线组成，其他位置的点在旋转运动的作用下，在空间走过的路径都是曲线，尤其是工具电极前端远离转动中心点的部分，旋转运动的效果体现更为明显。

附图说明

图1为本发明具体实施例中工具电极的运动自由度；

图2为本发明具体实施例中稀疏化节点的无干涉进给轨迹与密集节点的无干涉进给轨迹对比图；

图中：·为稀疏化进给节点，-----为稀疏化进给节点轨迹，——为密集进给节点轨迹，

...-..-为电极端面中心运动轨迹。

具体实施方式