[發明專利]機器人高速柔性放電加工方法

在審

• 申請號: 201410142104.6
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN104972183A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 周志芹
• 申請（專利權）人: 周志芹
• 主分類號: B23H1/00
• 分類號: B23H1/00;B23H1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種放電加工技術領域的加工方法，具體是一種利用機器人進行高速柔性放電加工的方法。

背景技術

實現對金屬材料特別是鈦合金、高溫合金等難加工材料進行具有高效、柔性、低成本特征的加工一直是工程加工領域的努力方向。傳統機械加工方法雖然可實現相對高效的加工效果，但其高效加工效果是以高昂的刀具成本為代價的，特別是在加工難加工材料時。與機加工不同，采用電弧進行放電加工具有非接觸式加工的優點，工具電極成本低廉，且因放電過程可傳導上萬安培的高能放電電流，可實現與機加工相媲美高效加工效果，但同時也會造成粗糙的加工表面質量，因此這些方法一般用于以材料去除為目的的粗加工過程。是當前工業界認可并全力發展的一種高效加工難加工材料的有效手段。

在這一工業環境下，形成了多種基于電弧放電的高效加工方法。CN?102091839A中涉及了集束電極高速放電加工方法，通過機床主軸下沉運動帶動工具電極相對工件加工表面的垂直運動完成電極對工件的拷貝加工。專利CN?1693024A中公開的分布式電弧電蝕加工方法及專利CN1397399A中公開的采用簡單中空長電極進行高效銑削放電加工的方法，均是通過數控機床的多軸聯動來實現工具電極相對工件的空間目標運動來實現加工的。但是由于受到傳統機加工及電加工思想的束縛，這些已有方法都是基于機床本體的主軸運動來實現加工過程的。一方面，機床可實現的加工精度遠超過電弧放電加工的工藝精度，造成“殺雞用牛刀”的效果；另一方面，機床的加工柔性與機床的主軸數量成正比，高柔性加工性能的機床的預示著機床的高成本。由上可知，采用機床實現電弧放電加工，會使電弧加工工藝本身的優勢大打折扣，特別地，在采用多軸數控機床實現空間曲面銑削加工時，這些差異體現的尤為顯著。

彌補現有高效電弧放電加工技術的不足，進一步拓展適合其特點的實現方式，正是推廣高效放電加工技術工程化的意義所在。

發明內容

工業機器人相對于機床具有成本低、柔性大、占地面積小的優點，但具有加工精度較低，承載能力較差的劣勢，致使無法替代傳統機加工、電加工用機床載體。

電弧放電加工屬于非接觸式加工，加工負載主要來源于工具電極自重，對加工載體機械的承載要求低；此外電弧放電加工主要適用于粗加工過程，對加工載體機械的精度要求較低。

根據機器人與電弧放電加工的上述特征，相對于傳統機床，機器人成本低廉，且能滿足電弧放電加工精度要求及承載能力要求，更適合電弧放電加工。為此本發明提供一種“機器人高效柔性放電加工方法”，即利用機器人作為電弧放電加工載體機械，實現具有機器人優勢的低成本、高柔性、占地面積小特征和具有電弧放電加工高效性特征的機器人高效柔性放電加工方法，該方法尤其適合于需要大量材料去除的復雜曲面及型腔的高效加工。

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明首先將中空工具電極與機器人終端固定連接，將電極端口與工作液供液系統固定連接，加工工件固定于工作臺上，通過機器人多關節空間柔性目標運動保持工具電極工作區域與工件待加工區域的穩定放電加工間隙，工作液供液系統通過中空工具電極自其端口以內沖液方式及或通過工作液系統自身端口以側面外沖液方式為加工間隙提供具有一定壓力及流量的工作液，通過工作液供液系統、工具電極、加工間隙形成沖液回路，放電電源正極接工件、負極接工具電極，為放電間隙提供直流或脈沖直流，通過擊穿加工間隙中的工作液在間隙中形成電弧放電，使得加工間隙、工具電極、工件、放電電源之間形成放電回路，在沖液回路、放電回路共同作用下通過機器人終端帶動工具電極在預定進給路徑下運行，可以實現對目標加工型面的高效柔性加工。

所述的中空工具電極是指：可以是管狀電極也可以是成形電極，具有進、出液端口，可使工作液自進液端口進入，通過其中空結構，最終從出液端口流入極間，實現目標型面加工的工具。

所述的機器人是指：能夠模擬人的手、臂的部分動作，按照預定的程序、軌跡及其它要求，完成目標作業的機電一體化自動化裝置。

所述的工作液供液系統是指：對加工過程提供一定壓力及流量的可用工作液，對使用過的工作液具有回收過濾再利用的工作液循環系統。

所述的目標運動是指：機器人各關節依據加工路徑動作并對終端實現有目的的預設運動。

所述的電源系統是指：提供電壓值為25V-120V，峰值電流為50A-10000A的直流電源。