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基于图形交换文件方式的电火花铣削自动编程系统
&的电火花加工主要分为两大类：电加工(SEDM)和电火花加工(WEDM)。成型加工的关键也是其难点之一是成型电极的制作。的设计和制造几乎占总加工的一半，也较高。多年来，电加工研究人员一直在寻找替代成型电极的方法。电火花铣削(EDM-Mill)正是利用简单形状电极按一定轨迹作成型运动，通过工具电极与工件间的放电进行加工。这样就避免了成型电极的制作，提高了生产率。相应地，它对EDM机床也提出了更高的要求，需要开发专门的系统。Auto是目前应用得最广泛的CAD软件。它不仅具有丰富的二维绘图、编辑命令及较强的三维建模功能。而且提供有线形文件、菜单文件、命令文件等程序设计方法。其灵活性和开放性决定了众多的应用程序它作为图形设计、编辑及其前后处理的支撑平台。AutoCAD及其图形格式已成为一种事实上的国际工业标准。另外，AutoCAD可以通过标准的数据格式与其它的CAD系统或系统进行数据交换，这就是"图形交换文件(DrawingeXchangeFile)"，简称为DXF文件。要实现电火花铣削加工CAD/CAM的集成，就需要从这个文件中提取有用的零件，并将这些信息转换成电火花铣削机床的数控程序。1 接口程序的设计DXF 文件是ASCⅡ码文本文件，典型的DXF文件由六个节组成：标题节、类节、表节、块节、实体节、对象节。DXF文件包含的信息量极大，但对有用的是实体节。因此，我们只关心实体节的内容。根据实体节的数据格式，编制相应的接口程序，可提取出图形的几何信息。但是，从DXF文件中得到的起点坐标是最先输入图形的起始点。而电火花铣削加工起始点的设置需要考虑工件应力状态以及对工件加工精度和表面粗糙度的影响两个方面。往往与绘图的起点不一致。为解决这一问题，我们在绘制图形时就在加工起始点旁边加入字符"O"。为便于修改和对DXF文件中的实体重新排序。我们采用双链表结构存放实体坐标值。
图1 DXF文件接口程序流程简图
图2 侧面轮廓
接口程序流程图如图1所示。2 加工方向的自动判别获得零件几何信息后，通过补偿工具半径(圆柱形工具)就可生成工具轨迹。在进行工具半径补偿时，工具中心的偏移方向由轮廓内外特性和加工方向(加工闭环的旋向)决定。轮廓的内外特性在加工时设定，而加工方向须根据轮廓图和工具进给方向来确定。因此，加工方向的判别是解决工具补偿的基础。零件轮廓一般由直线和圆弧组成，因此我们讨论这两种图形组成的平面轮廓工具轨迹的计算。 将多边形各边当作矢量来看待，矢量方向为走刀方向，各矢量按走刀顺序依次连接。如图1中的M1M2、&、M7M8、M8M1。圆弧轮廓则取起点和终点的连线。图中箭头表示工具走刀方向。对于图2(a)所示图形，各项点均为凸点，判别方法较简单。通过判断任意一个顶点相邻两矢量的叉积即可确定加工闭环的旋向。规定加工闭环逆时针旋转为正，顺时针旋转为负。则当两矢量叉积为正时，加工方向逆时针走向：反之为顺时针走向。但对于图 2(b)所示轮廓，这种方法就不行了。我们设计了以下两种判别方法。
顶点旋向累积判断法 定义顶点旋向为顶点相邻两矢量的叉积方向。对于任意一个平面图形，其加工方向与各顶点旋向有关。若旋向为正的顶点数多于为负的顶点数，加工方向为正：反之为负。可以验证，这种方法对于任何平面图形都是有效的。但顶点数较多时，运算量较大。
极点判别法 定义多边形的极点为x坐标最小的顶点。通过判断极点的旋向即可得出加工闭环方向。具体说来，首先在双链表中选出极点和相邻两矢量(若有多个极点则任选一个)，计算其叉积。叉积为正，加工方向为正(逆时针)：反之加工方向为负(顺时针)。极点判别法与多边顶点数无关，所以计算量较小。3 工具轨迹的计算根据前面判断出的加工方向，就可计算出工具轨迹。设工具半径为dr工，单边放电间隙为d，则工具中心的偏移量b=d+r工。
表1 直线轮廓时的符号选取
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表2 圆弧轮廓时工具的补偿
直线轮廓 对于直线轮廓，需将直线沿走刀方向的法线方向平移距离b，已知直线两端点A(xa，ya)、B(xb，yb)，可得直线方程y=kx+c
平移后直线方程为y=kx+c&，c&可由下式计算出
c&=c-f(1+k2)?
式中正负号根据加工方向和轮廓的内外特性来选取。设矢量与X轴的夹角为a，表1为不同情况下的取值。
圆弧轮廓 圆弧轮廓的补偿较直线简单，只涉及圆弧半径r的增大或减小。首先要判断圆弧方向。从DXF文件我们可以获得圆弧的起点和终点坐标、圆弧半径以及起始角和终止角，这样可得到圆弧的起点和终点处的切矢，起点切矢与终点切矢的叉积决定了圆弧的方向。判断规则是：叉积为正，逆圆：叉积为负，顺圆。判断出圆弧方向后，利用表2进行工具轨迹补偿。 经过处理后，便完成了工具轨迹的自动补偿。但在两实体相交形成尖角时，还需对尖角进行过渡处理，避免尖角处工具产生的干涉或工具轨迹不连续现象。我们采用圆弧过渡的方法对尖角进行预处理，解决了这一问题。 根据最后得到的工具轨迹，经过后置处理即可生成数控代码。4 结论AutoCAD 输出的DXF文件为电火花铣削加工的CAD/CAM集成提供了基础。本文根据DXF文件结构，开发了提取实体信息的接口软件，并提出了两种判别加工方向的方法。它们都能有效地判断出平面图形的旋向。根据加工方向和轮廓的内外特性，即可计算出工具轨迹。这就为最终数控代码的生成打下了基础。利用本文所述方法，可以迅速、可靠地获得工具轨迹。但是，按照本文方法得到的工具轨迹是理论轨迹，没有考虑加工过程中工具的损耗。要实现电火花铣削加工CAD/CAM 的集成，并达到较好的工艺效果，还要解决加工过程中工具损耗动态补偿的问题。&
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随着当代科学技能的成长，高强度钢、高温合金、钛合金以及复合质料的应用越发广泛。这..电火花烧结的发展趋势_百度文库
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电火花烧结的发展趋势
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专利名称一种触头电火花烧结的工艺的制作方法
技术领域本发明涉及一种制造用于电器产品的触头及触头元件的加工工艺，尤其是一种触头电火花烧结的加工工艺。
背景技术电触头是电器开关的核心元件，通常采用焊接方式实现电触头与接触板、触桥的有效连接。焊接质量的好坏对电器操作的可靠性、电器的温升、触头的通断能力、电弧烧损及使用寿命有着非常重要的直接关系。
目前制作电触头元件是先通过混合-成形-烧结-致密化过程，制成单片的触头。 然后采用电阻焊、感应钎焊、火焰焊等工艺将单片触头与铜件焊接在一起。通常，在被焊的两金属中间添加适当的焊料、焊剂，然后当电极和被焊金属之间通电后，电流所产生的电阻热使焊料熔化，依靠液态焊料和固态被焊金属相互扩散而形成金属熔合。因此接头的强度主要取决于焊料是否能与被焊金属相互扩散从而形成牢固的金属熔合。电触头中非银组份材料(如石墨、金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物、难熔金属等)从本质上很难被一般焊料所润湿。大多数的焊料在电触头的非银材料上往往只结成球珠，很少或根本不产生润湿， 大部系机械的或化学的结合，热应力下的强度达不到要求，导电导热性差，通常必须在电触头的焊接面增加一层纯银的焊接层，以改善触点焊接面与焊料的润湿性。上述因素造成了电触头材料焊接的两大问题一是不易焊接；二是焊接后触头强度降低。
本发明要解决的问题是改善背景技术中电触头材料不易焊接及焊接后触头强度降低的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种触头电火花烧结的工艺，其特征在于制作步骤依次如下(1)将原料粉末按成品组份比例进行混合；(2)将混合后的粉末进行烧结团化制粒、破碎；(3)初压成一定孔隙率的单层电触头压坯；(4)将压坯置于铜型材上利用中频电流进行电火花放电烧结，同时在电极施加的压力下，使得压坯完成致密化。
所述的步骤(2)中烧结团化制粒温度为600°C -1200°C，时间为lh_3h。
所述的步骤(2)中的破碎为将团结的粉块破碎成0 μ m-200 μ m的粉体。
所述的步骤(3)中的压坯的孔隙率为70%_85%。
所述的步骤(3)中的压坯不含焊接银层。
所述的步骤(4)中的铜型材经过预处理，所述预处理工艺依次为去油、酸洗、机械抛光、清洗、烘干处理。
所述的步骤(4)中的电火花加工工艺中，采用的电极为铜或铬铜或铬锆铜或钨或钨铜或钼或钼铜材料，在电极施加的压力为50kg-500kg，加压时间为0. 5s-2s,电流为 A，通电时间为 0. 5s-3s0
所述的步骤(4)中的电火花加工工艺中，所述中频电流的频率为1000Ηζ-5000Ηζ， 电源功率为55KW-400KW。
本发明提供的一种粉末压坯在铜型材上直接进行电火花烧结的工艺。通过一对电极板和上模冲、铜型材向模腔内的粉末坯料导入中频电流。电流通过粉末压坯时，在粉末颗粒之间产生了电火花，靠火花放电产生的局部高温形成颗粒之间的烧结颈，达到粉末颗粒间的冶金结合。同时通过上模冲、铜型材给压坯施加机械压力，在火花放电、焦耳热和机械压力的共同作用下，压坯的致密化过程瞬间完成，同时，在压坯与铜型材之间可以直接形成冶金结合，结合面平整、无间隙，结合强度高，避免了常规电触头焊接时由于非银组份与焊料润湿性差而导致的气孔、裂纹及夹杂等焊接缺陷。
本发明所采用的电火花烧结直接进行电触头及其元件的制备，在电火花、焦耳热和机械力的共同作用下，完成触头的烧结与致密化过程，该过程是在铜材确定的位置上进行的。这样触头也被牢固地烧结到铜材的指定位置上，实现触头与其支撑体铜材的可靠连接。本发明具有操作简便，电触头与铜型材结合强度高等优点，有效解决了常规焊接工艺中因非银组份与焊料润湿性差而导致的气孔、裂纹及夹杂等焊接缺陷。采用该工艺制备的触头元件可以将以前存在的触头-焊接层、焊接层-焊料、焊料-铜材等三个界面简化为触头-铜材一个界面，故具有更好的抗热应力强度、导电及导热特性，适合应用在各种不同的有触头开关电器产品上。本发明将触头的烧结、致密化、焊接等工序有机的融合在一起，同步完成。
图1是本发明的一种加工工艺流程图。
具体实施例方式本发明的工艺流程如附图1所示。
实施例一首先将平均粒度5 μ m银粉与平均粒度4 μ m石墨粉按97 3比例混合；对混合粉在 6800C，1. 5h进行烧结团化制粒，然后将团结的粉块破碎成(Γ200 μ m的粉体；初压成孔隙率为77%的单层银石墨材料；铜型材经过去油-酸洗-机械抛光-清洗-烘干处理后，利用中频电流的电源功率为220KW，频率为1000 Hz的中频电源进行电火花烧结，具体工艺为采用铜电极，压力100kg，加压时间1. 2s,电流12000A。AgC3电触头完成烧结与致密化，并且牢固地被烧结到铜材上。
实施例二首先将平均粒度9 μ m银粉与平均粒度2 μ m钨粉按50 50比例混合；对混合粉在 900°C，2.证进行烧结团化制粒，然后将团结的粉块破碎成(Γ200 μ m的粉体；初压成孔隙率为80%的单层银钨材料；铜型材经过去油-酸洗-机械抛光-清洗-烘干处理后，利用中频电流的电源功率为350KW，频率为1000 Hz的中频电源进行电火花烧结，具体工艺为采用铬锆铜电极，压力450kg，加压时间1. 5S，电流16000A。Agff50电触头完成烧结与致密化，并且牢固地被烧结到铜材上。
实施例三首先将平均粒度8 μ m银粉、3 μ mffC粉及2 μ m石墨粉按85
12 :3比例混合；对混合粉4在810°C，池进行烧结团化制粒，然后将团结的粉块破碎成(Γ200 μ m的粉体；初压成孔隙率为7 的单层银碳化钨石墨材料；铜型材经过去油-酸洗-机械抛光-清洗-烘干处理后， 利用中频电流的电源功率为220KW，频率为1000 Hz的中频电源进行电火花烧结，具体工艺为采用钨铜电极，压力200kg，加压时间1. 5s,电流13000A。AgWC12C3电触头完成烧结与致密化，并且牢固地被烧结到铜材上。
上述三种实施例的电火花烧结的电触头材料与常规烧结工艺电触头材料主要性能指标对比如下表
1.一种触头电火花烧结的工艺，其特征在于制作步骤依次如下(1)将原料粉末按成品组份比例进行混合；(2)将混合后的粉末进行烧结团化制粒，再破碎；(3)初压成一定孔隙率的单层电触头压坯；(4)将压坯置于铜型材上利用中频电流进行电火花放电烧结，同时在电极施加的压力下，使得压坯完成致密化。
2.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于所述的步骤(2)中烧结团化制粒温度为 6000C -1200°C，时间为 lh-3h。
3.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于所述的步骤(2)中的破碎为将团结的粉块破碎成ο μ m-200 μ m的粉体。
4.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于所述的步骤(3)中的压坯的孔隙率为 70%-85%。
5.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于所述的步骤(3)中的压坯不含焊接银层。
6.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于所述的步骤(4)中的铜型材经过预处理，所述预处理工艺依次为去油、酸洗、机械抛光、清洗、烘干处理。
7.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于所述的步骤(4)中的电火花加工工艺中，采用的电极为铜或铬铜或铬锆铜或钨或钨铜或钼或钼铜材料，在电极施加的压力为 50kg-500kg，加压时间为 0. 5s-2s,电流为 A，通电时间为 0. 5s-3s0
8.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于所述的步骤(4)中的电火花加工工艺中，所述中频电流的频率为lOOOHz-5000 Hz,电源功率为55KW-400KW。
本发明公开了一种在铜型材上直接进行触头电火花烧结的加工工艺，首先选择适当颗粒度的原料粉末按成品组份比例进行混合；对混合后的粉体进行烧结团化制粒、破碎；再初压成一定孔隙率的单层电触头材料；将初压坯置于铜型材上进行加压及电火花放电烧结。本发明有效解决了常规焊接工艺中因触头中非银组份与焊料润湿性差而导致的气孔、裂纹及夹杂等焊接缺陷，同时节约常规焊接工艺电触头所需的纯银助焊层和银钎料的使用，降低产品的材料成本。采用该工艺制备的触头元件具有更高导电性及低温升特性，适合应用在各种不同电器产品的触头及触头元件的加工工艺。
文档编号H01H11/04GKSQ
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者张秀芳, 林万焕, 柏小平, 母仕华, 翁桅 申请人:福达合金材料股份有限公司