CN103586551A - 一种用于高速电弧放电加工的侧铣电极夹持装置 - Google Patents

Abstract

一种用于高速电弧放电加工的侧铣电极夹持装置，包括固定于所述电加工机床上的座体和连接电源并对工件进行电加工的侧铣电极，座体具有内空腔并设有与该内空腔连通的冲液入口，侧铣电极为中空圆柱形，沿轴线开有与内空腔连通的中心盲孔，并且侧面设置有与该中心盲孔相通的多个阵列分布的侧冲液孔，座体上设置有将电加工机床的主轴旋转转化为侧铣电极旋转的传动部件，该传动部件分别与侧铣电极和电加工机床的主轴连接，中心盲孔中设置有能够引导通过侧冲液孔的工作液始终集中流向加工区域的冲液方向控制部件。本发明具有夹持和旋转侧铣电极以及定向冲液的功能，提高了冲液效率，提升了材料去除率，实现了稳定的高效加工，能够用于高速电弧放电的侧铣加工。

Description

一种用于高速电弧放电加工的侧铣电极夹持装置

技术领域

本发明涉及一种电加工机床的电极夹具，具体涉及一种用于高速电弧放电加工的侧铣电极夹持装置，属于电加工技术领域。

背景技术

高速电弧放电加工是利用正负极间的可控电弧放电所产生的高温和喷发性蚀除作用，高速、高效地去除大量的工件材料，其属于电加工的范畴，但与通常的电火花加工不同，高速电弧放电加工可以使用高达数百甚至上千安培的电流，放电能量和能量密度较电火花加工提升很多。高速电弧放电加工是一种非接触式的加工方法，加工过程不受被加工材料机械性能的影响，因此可以加工高硬度、高韧性、高强度及高脆性的难切削材料。在模具及航空航天等领域的难切削金属材料高效加工方面，相对于传统加工方法，高速电弧放电加工具有极大的优势；同时，高速电弧放电加工装备简单，造价和使用成本低廉，操作性和实用性强。

经过对现有技术的检索发现，电火花高速小孔加工机床采用Φ0.3-3.0细管电极，管内冲入高压水基工作液，介质从电极孔穿过。在脉冲电源的作用下，电极与工件之间发生放电并产生高温腐蚀金属以达到穿孔的目的，该方法用于在超硬钢材、硬质合金、铜、铝等导电性材料上加工细孔。电火花高速小孔加工机床的电极管夹具能够实现电极的装夹和固定，在加工过程中，实现细管电极的旋转。但是该夹具仅适用于细管电极的装夹，不能用于装夹具有多排侧孔的侧铣电极；而且小孔加工机床上电极的旋转需要外接电机来带动，并不是直接用机床主轴带动；此外，小孔机电极夹具所夹持的电极是中空细管状电极，不适合大流量冲液的工作环境；另一方面，工作液直接从电极的端面冲出，不能实现侧面冲液，更无法控制冲液的流动方向。

市场上的高压旋转接头是一种将流体介质从静态系统输入到动态旋转系统的过渡连接密封装置，其进水管与旋转接头外侧连接，液体介质从侧面外圈进入旋转接头内并由装置端部流出，从而改变介质流动方向。旋转接头的外圈固定，内圈两端各与轴承连接，因此可以进行旋转运动。然而，该旋转接头仅能实现将液体从旋转的内圈端部导出，即改变液体流向的功能，不能用于装夹高速电弧放电加工的侧铣电极，因为其既没有与机床相对应的接头结构，也没有装夹电极的结构；此外，它无法实现控制冲液方向这一重要功能。

高速电弧放电的侧铣加工是属于高速电弧放电加工范畴的一种加工方法，其侧铣电极与工件分别接通脉冲电源的负极和正极，在电极侧面与加工工件之间形成可控电弧放电以蚀除工件材料。在采用侧铣电极的高速电弧放电加工中，需要在机床主轴带动电极旋转的同时，实现加工区域的可靠强化内冲液，要求能够控制冲液方向始终指向加工区域。

发明内容

本发明针对高速电弧放电侧铣加工的需求，提供一种用于高速电弧放电加工的侧铣电极夹持装置，在普通机床主轴上实现侧铣电极的装夹和固定，利用机床主轴的转动带动电极旋转，完成类似铣削的加工模式，并且实现对冲液方向的控制，使加工过程中所通入的工作液始终流向被加工区域，达到提高加工峰值电流、提升材料去除率和减少电极损耗的效果，实现稳定的高速、高效加工。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种用于高速电弧放电加工的侧铣电极夹持装置，安装于电加工机床上，包括：固定于所述电加工机床上的座体；连接电源并对工件进行电加工的侧铣电极；其特征是：所述的座体具有内空腔并设有与该内空腔连通的冲液入口；所述的侧铣电极为中空圆柱形，沿轴线开有与所述内空腔连通的中心盲孔，并且侧面设置有与该中心盲孔相通的多个阵列分布的侧冲液孔；所述座体上设置有将所述电加工机床的主轴旋转转化为所述侧铣电极旋转的传动部件，该传动部件分别与所述侧铣电极和电加工机床的主轴连接；所述中心盲孔中设置有能够引导通过侧冲液孔的工作液始终集中流向加工区域的冲液方向控制部件。

所述的冲液方向控制部件包括C轴和连接于该C轴下端的C型开口挡板，该C型开口挡板位于所述侧铣电极的中心盲孔中并且设置有挡板缺口，所述C轴由数控指令控制而转动，使C型开口挡板的挡板缺口始终朝向加工区域以引导工作液集中流向该加工区域。

所述的传动部件包括心轴、主动齿轮和与该主动齿轮啮合的从动齿轮，所述心轴与所述电加工机床的主轴连接，所述主动齿轮与该心轴连接并随之旋转，所述从动齿轮具有中空齿轮轴，所述侧铣电极连接于该中空齿轮轴上，所述从动齿轮的中心孔连通所述座体的内空腔和所述侧铣电极的中心盲孔，形成工作液的通道，所述C轴穿过该从动齿轮的中心孔。

所述的座体的内空腔与从动齿轮的中心孔之间设置有防止工作液外泄的密封环。

所述的座体上设置有连接所述电加工机床的固定架。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：所述装置能够在普通电加工机床上实现侧铣电极的装夹和固定，通过传动部件将机床主轴的旋转高效率地转化为侧铣电极的旋转，实现高速电弧放电侧铣加工，并且完成类似铣削的加工模式；此外，冲液方向控制部件还能够在加工过程中引导所通入的工作液始终流向加工区域，使加工区域冲液更加充分，实现了流体动力断弧，防止非加工区域的工作液泄漏，提高了冲液系统的效率；并且通过加大冲液流量，可以使用更高的加工峰值电流，大流量工作液带走蚀除颗粒的同时，还带走了大量的热量，从而使材料去除率得到了明显提升，实现高速、高效加工，获得了稳定的加工效果并减少了电极的损耗。

附图说明

图1为本发明的立体示意图。

图2为本发明的剖视图。

图3为传动部件的示意图。

图4为冲液方向控制部件和侧铣电极的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，以下的实施例将有助于进一步理解本发明，但并不构成对本发明的具体限定。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，所作出的任何修改、等同替换、变型和改进，均应属于本发明的保护范围。

请结合参阅图1和图2，图示用于高速电弧放电加工的侧铣电极夹持装置安装于电加工机床上，其包括座体4、侧铣电极3、传动部件和冲液方向控制部件。

所述的座体4是整个所述夹持装置的基体，其上部设置有固定架43，该座体4通过螺钉固定连接于所述电加工机床上，从而将整个夹持装置固定在机床上。所述座体4的基体内设有内空腔41，并且在侧面设有与该内空腔41连通的冲液入口42，该冲液入口42与机床冲液系统的冲液管连接，机床冲液系统将高压工作液通过冲液管和冲液入口42注入座体4内部，并流向侧铣电极3，以实现加工过程中可靠的强化内冲液。

所述的传动部件设置于所述座体4上，并且分别与所述侧铣电极3和电加工机床的主轴连接，该传动部件能够将所述电加工机床主轴的旋转转化为所述侧铣电极3的旋转。

如图3所示，所述的传动部件包括心轴1、主动齿轮2和与该主动齿轮2啮合的从动齿轮8。所述心轴1通过心轴套11设置于所述座体4上（见图2），该心轴1的上端通过刀柄与电加工机床的主轴连接，主轴的旋转直接带动心轴1的转动。所述主动齿轮2通过键21与所述心轴1的下端相连，该心轴1将主轴的旋转传递到主动齿轮2上，使所述主动齿轮2随之旋转。所述从动齿轮8具有中空齿轮轴，其通过齿轮轴套81设置于所述座体4的内空腔41中（见图2）。所述侧铣电极3通过螺纹连接于所述从动齿轮8的中空齿轮轴上。机床运动的传递方式如下：机床主轴带动心轴1转动，再通过键21将其旋转运动传递到主动齿轮2上，从动齿轮8通过啮合随之转动，并且带动连接在其上的侧铣电极3旋转，从而实现了将机床主轴的旋转转化为侧铣电极3的旋转。所述侧铣电极3按照一定的曲线进给路径，实现对工件的旋转侧铣加工，加工出实际所需要的形状。

本发明中机床运动的传递方式不仅局限于以上实施例所述方式，其他可实现将机床主轴的旋转转化为侧铣电极3旋转的结构也应纳入本发明保护范围之内。

所述的侧铣电极3连接电源以对工件进行电加工。请结合参阅图2和图4，所述的侧铣电极3为中空圆柱形，沿轴线开有中心盲孔31，该中心盲孔31与所述座体4的内空腔41连通，并且该侧铣电极3的侧面设置有与该中心盲孔31相通的多个侧冲液孔32，该侧冲液孔32呈阵列分布。

所述座体4的冲液入口42、内空腔41、所述从动齿轮8的中心孔、所述侧铣电极3的中心盲孔31和侧冲液孔32全部连通，形成工作液的通道。为了保证工作液的密封，所述座体4的内空腔41与从动齿轮8的中心孔之间设置有密封环7（见图2），以防止工作液外泄而流向所述夹持装置的传动部件。

所述冲液方向控制部件能够引导通过所述侧铣电极3的侧冲液孔32的工作液始终集中流向加工区域，其设置于侧铣电极3的中心盲孔31中。

请参阅图2，所述的冲液方向控制部件包括C轴5和C型开口挡板6。所述C轴5的上端通过法兰51连接于所述座体4上，并且该C轴5穿过所述内空腔41、密封环7和从动齿轮8的中心孔。所述C型开口挡板6通过螺纹固定连接于该C轴5的下端并且位于所述侧铣电极3的中心盲孔31中，请参阅图4，所述C型开口挡板6设置有挡板缺口61，用来控制冲液方向。所述C轴5由数控指令控制而转动，数控系统根据加工轨迹的运动方向，给出相应伺服进给指令，控制C轴5带动C型开口挡板6转动，使C型开口挡板6的挡板缺口61始终朝向加工区域，而C型开口挡板6的其它部位将处于非加工区域的侧冲液孔32堵住，防止工作液向非加工区域冲泄，并引导工作液始终通过朝向挡板缺口61的侧冲液孔32集中流向该加工区域。控制工作液集中流向加工区域，实现了只允许工作液在电极的加工部位流出，使加工区域冲液更加充分，提高了冲液的效果，避免了工作液由非加工区域中流出而造成加工区域内工作液压力和流速的降低。

所述用于高速电弧放电加工的侧铣电极夹持装置的工作过程如下。

机床主轴通过心轴1、主动齿轮2和从动齿轮8将旋转运动传递给侧铣电极3，使侧铣电极3作旋转运动。侧铣电极3接通电源的极性可根据具体的加工要求而定，例如侧铣电极3接通电源的负极，工件接正极。侧铣电极3在绕自身轴线旋转的同时做进给运动，按照一定的进给轨迹，实现对工件的高速电弧放电侧铣加工。与此同时，机床冲液系统通过冲液管和冲液入口42将工作液通入座体4的内空腔41内部，C轴5由数控指令控制而实现旋转并分度的功能，进而控制C型开口挡板6的挡板缺口61方向，使之始终对准加工区域。工作液流入侧铣电极3的中心盲孔31，再从正对挡板缺口61的侧冲液孔32中流出，以实现工作液始终集中流向加工区域，流出的工作液在电极与工件之间形成流体动力断弧，防止持续电弧放电对工件的烧伤，并排走放电产生的蚀除产物，带走热量。

本发明能够将机床主轴的旋转转化为侧铣电极3的旋转，实现侧铣电极3的装夹、固定和旋转，并实现了工作液的高速内冲液，控制冲液方向随加工轨迹变化。在加工过程中，侧铣电极3在做进给运动的同时还绕自身轴线旋转，并且有高压、大流量工作液经侧铣电极3的侧冲液孔32冲出，以达到流体动力断弧、带走蚀除产物、工件及加工区域的冷却、减少电极的损耗和提升加工效果的作用；冲液的方向根据加工位置的变化由冲液方向控制部件进行控制并始终指向放电加工区域，从而提高了冲液的效果。

本发明不仅局限应用于高速电弧放电加工，还可以用于电火花加工方式。

Claims (5)

1.一种用于高速电弧放电加工的侧铣电极夹持装置，安装于电加工机床上，包括：

固定于所述电加工机床上的座体；

连接电源并对工件进行电加工的侧铣电极；

其特征是：

所述的座体具有内空腔并设有与该内空腔连通的冲液入口；

所述的侧铣电极为中空圆柱形，沿轴线开有与所述内空腔连通的中心盲孔，并且侧面设置有与该中心盲孔相通的多个阵列分布的侧冲液孔；

所述座体上设置有将所述电加工机床的主轴旋转转化为所述侧铣电极旋转的传动部件，该传动部件分别与所述侧铣电极和电加工机床的主轴连接；

所述中心盲孔中设置有能够引导通过侧冲液孔的工作液始终集中流向加工区域的冲液方向控制部件。

2.根据权利要求1所述的用于高速电弧放电加工的侧铣电极夹持装置，其特征是：所述的冲液方向控制部件包括C轴和连接于该C轴下端的C型开口挡板，该C型开口挡板位于所述侧铣电极的中心盲孔中并且设置有挡板缺口，所述C轴由数控指令控制而转动，使C型开口挡板的挡板缺口始终朝向加工区域以引导工作液集中流向该加工区域。

3.根据权利要求2所述的用于高速电弧放电加工的侧铣电极夹持装置，其特征是：所述的传动部件包括心轴、主动齿轮和与该主动齿轮啮合的从动齿轮，所述心轴与所述电加工机床的主轴连接，所述主动齿轮与该心轴连接并随之旋转，所述从动齿轮具有中空齿轮轴，所述侧铣电极连接于该中空齿轮轴上，所述从动齿轮的中心孔连通所述座体的内空腔和所述侧铣电极的中心盲孔，形成工作液的通道，所述C轴穿过该从动齿轮的中心孔。

4.根据权利要求3所述的用于高速电弧放电加工的侧铣电极夹持装置，其特征是：所述的座体的内空腔与从动齿轮的中心孔之间设置有防止工作液外泄的密封环。

5.根据权利要求1所述的用于高速电弧放电加工的侧铣电极夹持装置，其特征是：所述的座体上设置有连接所述电加工机床的固定架。

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