CN101422866A - 数控高效放电铣削机床的在线快速对刀装置 - Google Patents

Abstract

一种数控高效放电铣削机床的在线快速对刀装置，其特征是将对刀块设置在电极导向器附近，并且安装在由驱动元件进行驱动的运动机构上，而驱动元件和运动机构都安装在与导向器具有固定连接关系的放电铣削机床基体上，对刀块只对导向器作相对运动。这样既能保证对刀块相对电极近距离设置，又能保证对刀运动仅由对刀运动机构及X轴参与，而与机床的X、Y、W等数控运动轴的运动无关，与现有的数控高效放电铣削机床对刀方法比，有效地减少了对刀时间，提高了加工效率，降低了对刀误差由机床X、Y、W等数控运动轴运动带来的加工误差。

Description

数控高效放电铣削机床的在线快速对刀装置

技术领域

本发明涉及数控放电铣削机床，特别涉及数控高效放电铣削机床中使用的一种在线快速对刀装置。该对刀装置可以减少放电铣削加工过程中电极的对刀时间，提高加工效率。

背景技术

数控高效放电铣削机床是针对高温合金材料、钛合金材料等特殊材料零件高效去余量加工而研制出的一种电加工机床。该机床使用加长管状铜管或其它导电管作为加工电极，通过施加电极与工件之间的脉冲电源在控制系统的控制下，对工件进行高效放电蚀除加工。这种加工方法具有高效、低成本等显著优点。然而，作为加工工具的管状电极在放电加工过程中长度损耗较快，机床数控系统如果不能及时、准确地获知电极长度的损耗量，就不能进行实时补偿，也就无法保证一定的加工精度。为了解决这一问题，现有的数控高效放电铣削机床上均设有对刀块，在放电加工过程中以对刀块上的对刀面为基准，通过电极接触对刀面在线检测出电极长度的损耗量，这一过程在电加工中称之为“对刀”(工件在加工过程中往往需要多次“对刀”)。数控系统在对刀后自动计算当前电极长度及损耗量，并对电极长度方向的损耗进行补偿，最终加工出具有一定精度的工件表面形状。现有技术中，对刀块固定设置在工作台上或位于工件安装位置附近，对刀时通过X轴、Y轴、W轴和Z轴的运动将电极从原来的加工位置移动到对刀块位置进行对刀。这种设计的缺点是：1、由于对刀距离长所需的对刀时间成倍增加，导致加工效率降低；2、由于对刀过程一般需要通过X轴、Y轴、W轴和Z轴的运动将电极从加工位置移动到对刀块位置，因此轴运动误差将影响加工精度。

发明内容

本发明目的是提供一种简便、快速的在线对刀装置，以解决现有数控高效放电铣削机床对刀时间长、加工效率低以及影响机床加工精度等问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种数控高效放电铣削机床的在线快速对刀装置，包括对刀块，该对刀块上设有对刀基准面，其创新在于：在相对电极导向器呈固定连接关系的放电铣削机床基体上设置驱动元件和运动机构，该运动机构具有一个运动输入连接端和一个运动输出连接端，驱动元件的驱动端与运动机构的运动输入连接端传动连接，运动机构的运动输出连接端位于电极导向器旁边，所述对刀块设在运动输出连接端上；当驱动元件的驱动端作送入运动时，运动机构的运动输出连接端带动对刀块运动，并将对刀块上的对刀基准面送入电极导向器的导向孔端口，当驱动元件的驱动端作退出运动时，运动机构的运动输出连接端带动对刀块退出电极导向器的导向孔端口，以此构成对刀块的对刀基准面相对电极导向器的导向孔端口呈送入和退出两种工作状态。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述“电极导向器”是指数控放电铣削机床上用于对管状加长电极进行导向的零件。该导向器上设有导向孔，加工中电极穿插在导向孔中，并利用导向孔扶持进行导向。所述“导向孔端口”是指电极导向器的导向孔的下端口和上端口。

2、上述方案中，所述“相对电极导向器呈固定连接关系的放电铣削机床基体”是指放电铣削机床上与电极导向器具有固定连接关系的机身部分以及延伸体。

3、上述方案中，所述“运动机构的运动输出连接端位于电极导向器旁边，所述对刀块设在运动输出连接端上”是相对现有技术而言。以往对刀块都设在工作台上或位于工件安装位置附近，相对距离较远。本发明为了减少对刀时间，特别把对刀块设置在电极导向器附近，以减少对刀距离。

4、上述方案中，由于驱动元件和运动机构都安装在与导向器具有固定连接关系的放电铣削机床基体上，所以对刀块在工作中只对导向器作相对运动。

5、上述方案中，所述“运动机构”和“驱动元件”均为上位概念。这种上概念包括(但不局限于)以下结构形式以及组合方式：

(1)运动机构采用摆动机构，驱动元件采用具有往复直线运动行程的气缸、油缸、直线电机或电磁铁，使对刀块相对导向器在导向孔端口作相对摆动。

(2)运动机构采用摆动机构，驱动元件采用具有正反转动角度的旋转电机，旋转电机通过齿轮齿条转换机构或者丝杠螺母转换机构与摆动机构连接，使对刀块相对导向器在导向孔端口作相对摆动。

(3)运动机构采用滑动机构，驱动元件采用具有往复直线运动行程的气缸、油缸、直线电机或电磁铁，使对刀块相对导向器在导向器端口作相对滑动。

(4)运动机构采用滑动机构，驱动元件采用具有正反转动角度的旋转电机，旋转电机通过齿轮齿条转换机构或者丝杠螺母转换机构与滑动机构连接，使对刀块相对导向器在导向器端口作相对滑动。

(5)所述运动机构采用转动机构，驱动元件采用具有正反转动角度的旋转电机，使对刀块相对导向器在导向器端口作相对转动。

(6)运动机构采用转动机构，驱动元件采用具有往复直线运动行程的气缸、油缸、直线电机或电磁铁，驱动元件通过齿轮齿条转换机构与转动机构连接，使对刀块相对导向器在导向器端口作相对转动。

6、上述方案中，当对刀块损耗后为了便于更换，可以在运动机构的运动输出连接端上设置一个安装座，对刀块可拆卸定位安装在该安装座上。

本发明的设计构思是：将对刀块设置在电极导向器附近，并且安装在由驱动元件进行驱动的运动机构上，而驱动元件和运动机构都安装在与导向器具有固定连接关系的放电铣削机床基体上，对刀块只对导向器作相对运动，这样既能保证对刀块相对电极近距离设置，又能保证对刀运动仅由对刀运动机构及Z轴参与，而与机床的X、Y、W等数控运动轴的运动无关，与现有数控高效放电铣削机床对刀方法比，有效地减少了对刀时间，提高了加工效率以及降低了对刀误差。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、由于电极的对刀距离短，工件在加工过程中多次对刀所需的时间大大减少，提高了加工效率。

2、由于对刀运动与机床的X、Y、W等数控运动轴的运动无关，克服了以往对刀过程中机床X、Y、W等数控运动轴运动误差对机床加工精度的影响。

3、本发明结构简单，构思巧妙，是一种简便、快速的在线对刀装置，具有突出的实质性特点和显著的技术创新。

附图说明

附图1为本发明实施例一对刀状态示意图；

附图2为本发明实施例一退出对刀后的加工状态示意图；

附图3为本发明实施例二典型结构原理图；

附图4为本发明实施例三典型结构原理图。

以上附图中：1、气缸；2、接近开关；3、连接头；4、铰接点；5、连杆；6、电极；7、电极导向器；8、对刀块；9、摆动体；10、摆动定位块；11、铰接点；12、铰接点；13、安装座；14、滑动体；15、转动体；16、旋转电机。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：一种数控高效放电铣削机床的在线快速对刀装置

如附图1和图2所示，所述在线快速对刀装置主要由气缸1、连杆5、摆动体9、摆动定位块10和对刀块8组成。气缸1作为驱动元件，摆动体9构成摆动机构，驱动元件和摆动机构均设在相对电极导向器7呈固定连接关系的放电铣削机床基体上。气缸1的气缸杆作为驱动端通过连接头3与连杆5的一端铰接(见铰接点4)，连杆5的另一端与摆动体9的摆动输入端(见铰接点11)铰接。摆动体9摆动支承(见铰接点12)，摆动体9的摆动输出端设置一个安装座13，对刀块8可拆卸定位安装在该安装座13上。摆动定位块10对应设置在摆动体9的摆动输出端，用来控制摆动定位。

当对刀装置接到机床数控系统指令进行对刀时，首先电极6向上提升至一合适位置进行对刀准备。对刀装置的驱动元件微型气缸1，送出对刀动作，通过连杆5推动摆动体9，摆动体9带动对刀块8转位至电极导向器7的导向孔下方，并由接近开关2送出对刀块8到位指令，数控系统发出对刀指令。在电极6与对刀块8之间转接低压脉冲对刀电源，并使电极6向下趋近对刀块8，通过检测电极6与对刀块8之间的电压，确定电极目前相对对刀块8的位置，数控系统经运算即可获知电极6当前长度尺寸和损耗量。该数据确定后，数控系统再发生指令，使对刀装置的微型气缸1给出退出动作，通过连杆5和摆动体9使对刀块8摆离对刀位置，并由接近开关2送出对刀块8退离对刀位信号、机床恢复至加工状态，本次对刀完成，并准备下一次对刀动作。对刀装置在加工过程中以此往复使对刀块8的对刀基准面相对电极导向器7的导向孔端口呈送入和退出两种工作状态。

本实施例中，对刀块8和摆动体9均安装在电极导向器7的座体上。对刀时，只有对刀块8相对电极导向器7和电极6有小行程运动，机床X、Y、W等数控轴均没有动作要求，检测过程方便、快捷。在气缸1动作两端设置无触点接近开关2，分别在对刀检测位置、检测退出等待位置给出信号，防止对刀检测动作与正常加工动作发生干扰。对刀装置采用连接5推动摆动体9摆动来完成，结构简捷且工作可靠。铰接点4、铰接点11和铰接点12采用多边孔(比如方孔等)与圆轴的铰接配合，使这一机构能够很好的适应水质工作液与放电蚀除物之混合溶液中可靠工作，与工作液直接接触的构件采用不锈钢材料制作。另外，为实现对刀检测使用了低压、高频脉冲小能量检测电源，当电极6向下趋近对刀块8时，检测系统可快速判定电极6是否到达对刀位置，并且可通过数控系统方便地设定反复测定次数，并由数控系统进行数据处理后得出电极6当前长度尺寸和损耗量。

本实施例中，所述作为驱动元件的气缸1可以等效替换为具有往复直线运动行程的油缸、直线电机或电磁铁，并构成新的实施方式。也可以将驱动元件改为具有正反转动角度的旋转电机，旋转电机通过齿轮齿条转换机构或者丝杠螺母转换机构与摆动机构连接。采用齿轮齿条转换机构时，旋转电机与齿轮传动连接，齿轮与齿条配合，齿条直线滑动连接并作为驱动端与连接5一端铰接，其它结构与上述实施例相同。采用丝杠螺母转换机构时，旋转电机与丝杠传动连接，丝杠与螺母配合，螺母直线滑动连接并作为驱动端与连接5一端铰接，其它结构与上述实施例相同。

实施例二：一种数控高效放电铣削机床的在线快速对刀装置

参见图3所示，本实施例中，运动机构采用滑动机构，驱动元件采用具有往复直线运动行程的气缸1、油缸、直线电机或电磁铁。所述滑动机构主要由一直线滑动设置的滑动体14构成，滑动体14的一端作为运动输入连接端与驱动元件的驱动端连接，滑动体14的另一端作为运动输出连接端安装对刀块8。滑动体14以滑动伸缩方式将对刀块8的对刀基准面送入和退出电极导向器7的导向孔端口。

在本实施例中，驱动元件也可以改为具有正反转动角度的旋转电机，旋转电机通过齿轮齿条转换机构或者丝杠螺母转换机构与滑动机构连接。采用齿轮齿条转换机构时，旋转电机与齿轮传动连接，齿轮与齿条配合，齿条上设有滑动体直线滑动安装，滑动体的一端作为运动输出连接端安装对刀块8，滑动体以滑动伸缩方式将对刀块8的对刀基准面送入和退出电极导向器7的导向孔端口。采用丝杠螺母转换机构时，旋转电机与丝杠传动连接，丝杠与螺母配合，螺母上设有滑动体直线滑动安装，滑动体的一端作为运动输出连接端安装对刀块8，滑动体以滑动伸缩方式将对刀块8的对刀基准面送入和退出电极导向器7的导向孔端口。

实施例三：一种数控高效放电铣削机床的在线快速对刀装置

参见图4所示，本实施例中，运动机构采用转动机构，驱动元件采用可正反转动角度的旋转电机16。所述转动机构主要由一转动设置的转动体15构成，转动体15的一端作为运动输入连接端与旋转电机16传动连接，转动体15圆周上的某点作为运动输出连接端安装对刀块8，转动体15以转动方式将对刀块8的对刀基准面送入和退出电极导向器7的导向孔端口。

在本实施例中，驱动元件也可以改为具有往复直线运动行程的气缸、油缸、直线电机或电磁铁，驱动元件通过齿轮齿条转换机构与转动机构连接。具体连接关系为：驱动元件与齿条传动连接，齿条与齿轮配合，齿轮的一端设有转动体，转动体圆周上的某点作为运动输出连接端安装对刀块8，转动体以转动方式对刀块8的对刀基准面送入和退出电极导向器7的导向孔端口。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种数控高效放电铣削机床的在线快速对刀装置，包括对刀块，该对刀块上设有对刀基准面，其特征在于：在相对电极导向器呈固定连接关系的放电铣削机床基体上设置驱动元件和运动机构，该运动机构具有一个运动输入连接端和一个运动输出连接端，驱动元件的驱动端与运动机构的运动输入连接端传动连接，运动机构的运动输出连接端位于电极导向器旁边，所述对刀块设在运动输出连接端上；当驱动元件的驱动端作送入运动时，运动机构的运动输出连接端带动对刀块运动，并将对刀块上的对刀基准面送入电极导向器的导向孔端口，当驱动元件的驱动端作退出运动时，运动机构的运动输出连接端带动对刀块退出电极导向器的导向孔端口，以此构成对刀块的对刀基准面相对电极导向器的导向孔端口呈送入和退出两种工作状态。

2、根据权利要求1所述的在线快速对刀装置，其特征在于：所述运动机构采用摆动机构，驱动元件采用具有往复直线运动行程的气缸、油缸、直线电机或电磁铁，使对刀块相对导向器在导向孔端口作相对摆动。

3、根据权利要求1所述的在线快速对刀装置，其特征在于：所述运动机构采用摆动机构，驱动元件采用具有正反转动角度的旋转电机，旋转电机通过齿轮齿条转换机构或者丝杠螺母转换机构与摆动机构连接，使对刀块相对导向器在导向孔端口作相对摆动。

4、根据权利要求1所述的在线快速对刀装置，其特征在于：所述运动机构采用滑动机构，驱动元件采用具有往复直线运动行程的气缸、油缸、直线电机或电磁铁，使对刀块相对导向器在导向器端口作相对滑动。

5、根据权利要求1所述的在线快速对刀装置，其特征在于：所述运动机构采用滑动机构，驱动元件采用具有正反转动角度的旋转电机，旋转电机通过齿轮齿条转换机构或者丝杠螺母转换机构将旋转运动转换为直线运动，所述转换机构与滑动机构连接，使对刀块相对导向器在导向器端口作相对滑动。

6、根据权利要求1所述的在线快速对刀装置，其特征在于：所述运动机构采用转动机构，驱动元件采用具有正反转动角度的旋转电机，使对刀块相对导向器在导向器端口作相对转动。

7、根据权利要求1所述的在线快速对刀装置，其特征在于：所述运动机构采用转动机构，驱动元件采用具有往复直线运动行程的气缸、油缸、直线电机或电磁铁，驱动元件通过齿轮齿条转换机构与转动机构连接，使对刀块相对导向器在导向器端口作相对转动。

8、根据权利要求1所述的在线快速对刀装置，其特征在于：所述运动机构的运动输出连接端上设有一个安装座，对刀块可拆卸定位安装在该安装座上。

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