CN102601707B - 一种小型化双功能线电极磨削装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型化双功能线电极磨削装置。所述的线电极磨削装置中的电机组件、收丝轮、出丝轮、阻尼器及阻尼片安装在支撑底板上，左磨削头、右磨削头、减振器、导轮及过渡轮安装在支撑立板上。电极丝由出丝轮导出后，经过中间的过渡装置后绕上左磨削头与右磨削头，再经过相应的过渡装置，最后由收丝轮收丝完成整个走丝过程。电机组件带动收丝轮旋转，实现电极丝的走丝功能。本发明中的各器件进行合理设置，能实现装置的小型化与轻便化，提升工作台的动态特性。本发明中的左、右磨削头之间放电加工区域的空间尺寸能够灵活调节，既能满足阵列式微细工具电极的加工需求，又能满足非阵列式微细工具电极的加工需求，显著拓展了微细电加工系统的功能。

Description

一种小型化双功能线电极磨削装置

技术领域

本发明属于微细高效电加工领域，具体涉及一种小型化双功能线电极磨削装置，能够实现阵列式微细工具电极的加工，还能实现非阵列式微细工具电极的加工。

背景技术

随着科学技术的发展，各种微型机械、微机电系统正在日趋小型化，由此提出了大量具有微小特征（如孔、缝、槽和复杂微小三维型腔等特征）零件的制造需求，这给微细加工技术提出了更高的要求。由于微细电加工技术具有非接触、无宏观切削力、材料适用范围广等特点而在微小特征零件加工领域有着无可比拟的优越性，对其需求也相应地越来越迫切。微细电加工技术在国防安全、航空航天、生物科技、信息通讯、模具制造等很多领域显示出了广阔的应用前景。

微细电加工技术主要是基于脉冲电源正、负电极之间高频释放电能，在零件表面微小区域产生瞬间的高温、高压，可瞬间熔化甚至气化零件的微小局部材料，达到对零件进行微细累积去除加工的目的。在微细电加工过程中，线电极磨削装置主要用来对工具电极进行加工和修形。

为了满足不同轮廓形状工具电极的加工需要，线电极磨削装置工作台需要完成相应的运动轨迹。当前，国内、外典型的微细电加工机床线电极磨削机构普遍采用收丝轮+配重+出丝轮的架构，空间尺寸均较大，重量较重，制约了线电极磨削工作台的运动动态特性，进而影响着微细电加工机床的加工精度；而且庞大的线电极磨削机构占据了较大的使用空间，必然使机床的操作空间减小，对机床的操作便利性不利，甚至为此挤占机床其它部件的空间，增大机床的总体尺寸。此外，传统的线电极磨削机构加工工具电极的区域尺寸固定不可调，只能满足单一类型工具电极的加工需求，功能受限，限制了线电极磨削装置的应用范围。

发明内容

为了克服现有技术中线电极磨削装置由于体积庞大、重量较重从而制约微细电加工机床运动特性的不足，本发明提供一种小型化双功能线电极磨削装置，本发明能够显著提升运动平台的动态特性并减少装置占用的空间；本发明中的放电加工区域的尺寸能够灵活改变，能够满足多种形状、多种尺寸微细工具电极的加工需求，能够显著拓展微细电加工系统的综合加工能力。

本发明的一种小型化双功能线电极磨削装置，其特点是，所述的线电极磨削装置包括磨削头基座、固定轮、右磨削头、螺杆支座、支撑立板、上过渡轮挂板、支撑钉、阻尼片、紧定螺母、出丝轮、阻尼器、支撑底板、上过渡轮、调节螺杆、减振器、左磨削头、导轮、电机组件、电机座、下过渡轮、加强板、收丝轮；其连接关系是，所述调节螺杆装配在螺杆支座上并能自由转动，左磨削头和右磨削头安装在调节螺杆上并通过调节螺杆的转动实现左右移动；螺杆支座和固定轮固定设置在磨削头基座上，磨削头基座通过螺钉固定在支撑立板上；上过渡轮固定设置在上过渡轮挂板上，上过渡轮挂板、减振器分别通过螺钉固定设置在支撑立板上；下过渡轮安装在加强板上，加强板与支撑立板固定连接，并设置在底部的支撑底板上，加强板、支撑立板与支撑底板同时紧密连接。导轮固定设置在支撑立板上；收丝轮装配在电机组件的输出轴上，由电机组件带动其转动进行收丝，电机组件安装在电机座上，电机座固定设置在支撑底板上；在支撑底板上设置有数个支撑钉，支撑钉上分别装配有出丝轮和阻尼片，每个支撑钉上均安装有紧定螺母，通过紧定螺母实现对出丝轮和阻尼片的限位；在出丝轮上绕有电极丝，阻尼器装配在支撑底板上，实现对电极丝张力的灵活调节。

所述的支撑钉的数量为四个，其中，一个支撑钉用于安装出丝轮，另外三个支撑钉用于安装阻尼片。

所述的导轮数量为四个，四个导轮对称设置在支撑立板上。

所述的出丝轮的上、下端面分别设置有聚四氟乙烯摩擦片。

本发明中的电极丝由出丝轮导出后绕上阻尼器，再经过阻尼片、下过渡轮、减振器、导轮、上过渡轮后绕上左磨削头与右磨削头，电极丝在左磨削头与右磨削头之间的区域完成放电加工后再经过相应的过渡轮、导轮、阻尼片后到达收丝轮，最后由电机组件带动收丝轮收丝。

本发明采用了收丝轮+阻尼器的架构，整体尺寸明显缩小，可达200mm×200mm×165mm（长×宽×高），结构小巧、重量轻便，本发明能够显著提升运动平台的动态特性并减少装置占用的空间；本发明中的放电加工区域的尺寸能够灵活改变，能够满足多种形状、多种尺寸微细工具电极的加工需求，能够显著拓展微细电加工系统的综合加工能力。

本发明的特点是：

（1）本发明采用一个电机组件带动收丝轮收丝，由结构尺寸小巧的出丝轮组件储丝，各元器件都遵照小型化的原则设计，整个装置的空间尺寸为200mm×200mm×165mm（长×宽×高），结构布局简单紧凑。装置中各部分空间得到合理而充分的利用，实现了线电极磨削装置小型化和重量轻便的目的，进而提高了微细电加工机床运动平台的动态特性。

（2）本发明设置有左磨削头和右磨削头，并且对称安装在调节螺杆上。左磨削头与右磨削头之间的区域即为放电加工区域。通过对调节螺杆的机动调整可以实现放电加工区域空间尺寸的灵活改变，从而能够满足不同形状、不同尺寸工具电极的加工需求。工具电极在加工区域精确定位后，利用电极丝的磨削功能能够实现非阵列式微细工具电极的制作或修形，利用电极丝的线切割功能可以实现阵列式微细工具电极的精密制作，显著拓展了线电极磨削系统的综合加工能力。

本发明的一种小型化双功能线电极磨削装置，通过对本发明的线电极磨削装置中的各器件进行合理布局，实现了装置小型化、轻量化的目的，进而提升了微细电加工机床运动平台的动态特性。通过对调节螺杆的机动调节可以实现左磨削头与右磨削头之间放电加工区域的灵活改变，从而满足了不同形状、不同尺寸微细工具电极的加工需求，显著拓展了线电极磨削系统的综合加工能力。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明

图1为本发明的一种小型化双功能线电极磨削装置的主视图；

图2为本发明的一种小型化双功能线电极磨削装置的侧视图；

图中：1.磨削头基座  2.固定轮  3.右磨削头  4.螺杆支座  5.支撑立板  6.上过渡轮挂板  7.支撑钉Ⅰ  8.阻尼片  9.紧定螺母  10.出丝轮  11.阻尼器  12.支撑底板  13.电极丝  14.上过渡轮  15.调节螺杆  16.减振器  17.左磨削头  18.导轮  19.电机组件  20.电机座  21.下过渡轮  22.加强板  23.收丝轮  27.支撑钉Ⅱ。

具体实施方式

实施例

图1为本发明的一种小型化双功能线电极磨削装置的主视图，图2为本发明的一种小型化双功能线电极磨削装置的侧视图。在图1、图2中，本发明的小型化双功能线电极磨削装置，包括磨削头基座1、固定轮2、右磨削头3、螺杆支座4、支撑立板5、上过渡轮挂板6、支撑钉Ⅰ7、支撑钉Ⅱ27、阻尼片8、紧定螺母9、出丝轮10、阻尼器11、支撑底板12、上过渡轮14、调节螺杆15、减振器16、左磨削头17、导轮18、电机组件19、电机座20、下过渡轮21、加强板22、收丝轮23；其连接关系是，所述调节螺杆15装配在螺杆支座4上并能自由转动，左磨削头17和右磨削头3安装在调节螺杆15上并通过调节螺杆15的转动实现左右移动；螺杆支座4和固定轮2固定设置在磨削头基座1上，磨削头基座1通过螺钉固定在支撑立板5上；上过渡轮14固定设置在上过渡轮挂板6上，上过渡轮挂板6、减振器16分别通过螺钉固定设置在支撑立板5上；下过渡轮21安装在加强板22上，加强板22与支撑立板5固定连接，并设置在底部的支撑底板12上，加强板22、支撑立板5与支撑底板12同时紧密连接；导轮固定设置在支撑立板5上；收丝轮23装配在电机组件19的输出轴上，由电机组件19带动其转动进行收丝，电机组件19安装在电机座20上，电机座20固定设置在支撑底板12上；在支撑底板12上设置有数个支撑钉，支撑钉上分别装配有出丝轮10和阻尼片，每个支撑钉上均安装有紧定螺母，通过紧定螺母实现对出丝轮10和阻尼片8的限位；在出丝轮10上绕有电极丝13，阻尼器11装配在支撑底板12上，实现对电极丝13张力的灵活调节。

在本实施例中，支撑钉的数量共有四个，支撑钉Ⅰ7为其中一个，紧定螺母的数量也设置有四个，紧定螺母9为其中一个；支撑钉Ⅰ7用于安装出丝轮10，支撑钉Ⅰ7上安装有紧定螺母9。另外三个支撑钉分别安装有阻尼片，阻尼片8为其中一个，三个支撑钉中的一个支撑钉Ⅱ27用于安装阻尼片8。

所述的导轮数量为四个，导轮18为其中一个，四个导轮对称设置在支撑立板5上。 

本发明的电极丝13由出丝轮10导出后绕上阻尼器11，再经过阻尼片、下过渡轮21、减振器16、导轮、上过渡轮14后绕上左磨削头17和右磨削头3，电极丝在左磨削头17和右磨削头3之间的区域完成放电加工后再经过相应的过渡轮、导轮、阻尼片后到达收丝轮23，最后由电机组件19带动收丝轮23收丝。 

本发明中小型化线电极磨削装置的工作状态如下所述：如图2所示，电极丝13由出丝轮10导出后绕上阻尼器11，再依次经过阻尼片、下过渡轮21、支撑立板5上的左侧一个导轮、减振器16、支撑立板5上的左侧另一导轮、上过渡轮14后绕上左磨削头17和右磨削头3。左磨削头17和右磨削头3之间的区域即为加工区域，在加工区域完成对工具电极的加工或修形后，电极丝13再依次经过上过渡轮14、支撑立板5上的右侧一个导轮、减振器16、支撑立板5上的右侧另一导轮、下过渡轮21、阻尼片到达收丝轮23，最后由电机组件19带动收丝轮23收丝完成电极丝的整个走丝过程。通过旋动调节螺杆15，本发明装置的左磨削头17和右磨削头3可左右反向移动，从而实现了工具电极磨削区域大小的灵活可调，工具电极在加工区域精确定位后，利用电极丝13的放电磨削功能即可实现非阵列式工具电极或异形工具电极的制作或修形，利用电极丝13的线切割功能可以实现阵列式工具电极的精密制作，显著拓展了线电极磨削机构的综合加工能力。本发明中电极丝13走丝速度的可控性主要由电机组件19保证，伺服电机的转速平稳，在不同的输入电压下具有不同的输出转速，电机输出转速经减速器减速后，收丝轮23可以获取不同的输入转速，从而实现电极丝13走丝速度的稳恒可控。本发明中电极丝13张力的调节由阻尼器11来完成，旋动阻尼器11的调节旋钮即可获得电极丝13在不同丝径下所需的拉力。电极丝13走丝过程中不可避免会产生轻微抖动，若抖动幅度过大，在确保电机组件19运转平稳的条件下，通过设计减振器16以较大程度地削弱电极丝13的抖动，从而使电极丝13在加工区域段内的抖动幅值低于设计的允许值，满足系统的加工要求。本发明中出丝轮10上储备有新电极丝供加工使用，出丝轮10端部的细轴同支撑底板上相应的小孔进行了良好的配合，在一定的驱动力作用下出丝轮10可自由转动从而完成均匀出丝。支撑钉的末端为螺纹段，通过支撑钉上的紧定螺母对出丝轮10进行轴向限位。在出丝轮10的上下端面分别设置有聚四氟乙烯摩擦片，增大或减小摩擦片同出丝轮10接触面的摩擦力即可自由控制驱动力的大小，从同满足不同丝径电极丝的出丝需求。本装置各元器件都进行了小型化设计，占用空间尺寸小，装置的支撑底板12和支撑立板5采用花岗岩制作，精度保持性好，其它需要绝缘的部件采用尼龙材料制作，绝缘性良好而且耐腐蚀，整个装置重量轻便，显著增强了微细电加工机床运动平台的动态特性。

Claims (3)

1.一种小型化双功能线电极磨削装置，其特征在于：所述线电极磨削装置包括磨削头基座（1）、固定轮（2）、右磨削头（3）、螺杆支座（4）、支撑立板（5）、上过渡轮挂板（6）、支撑钉、阻尼片、紧定螺母、出丝轮（10）、阻尼器（11）、支撑底板（12）、上过渡轮（14）、调节螺杆（15）、减振器（16）、左磨削头（17）、导轮、电机组件（19）、电机座（20）、下过渡轮（21）、加强板（22）、收丝轮（23）；其连接关系是，所述调节螺杆（15）装配在螺杆支座（4）上并能自由转动，左磨削头（17）和右磨削头（3）安装在调节螺杆（15）上并通过调节螺杆（15）的转动实现左右移动；螺杆支座（4）和固定轮（2）固定设置在磨削头基座（1）上，磨削头基座（1）通过螺钉固定在支撑立板（5）上；上过渡轮（14）固定设置在上过渡轮挂板（6）上，上过渡轮挂板（6）、减振器（16）分别通过螺钉固定设置在支撑立板（5）上；下过渡轮（21）安装在加强板（22）上，加强板（22）与支撑立板（5）固定连接，设置在底部的支撑底板（12）上，加强板（22）、支撑立板（5）与支撑底板（12）同时紧密连接；导轮固定设置在支撑立板（5）上；收丝轮（23）安装在电机组件（19）的输出轴上，通过电机组件（19）带动收丝轮（23）转动进行收丝；电机组件（19）安装在电机座（20）上，电机座（20）固定在支撑底板（12）上；在支撑底板（12）上设置有四个支撑钉，其中，一个支撑钉用于安装出丝轮（10），另外三个支撑钉用于安装阻尼片，每个支撑钉上均安装有紧定螺母，通过紧定螺母实现对出丝轮（10）和阻尼片的限位；在出丝轮（10）上绕有电极丝（13），用于调节电极丝（13）张力的阻尼器（11）安装在支撑底板（12）上。

2.根据权利要求1所述的一种小型化双功能线电极磨削装置，其特征在于：所述的导轮数量为四个，四个导轮对称设置在支撑立板（5）上。

3.根据权利要求1所述的一种小型化双功能线电极磨削装置，其特征在于：所述的出丝轮（10）的上、下端面分别设置有聚四氟乙烯摩擦片。

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