一种数控电解加工机床主轴用振动运动装置
技术领域
本发明涉及一种数控电解加工机床主轴用振动运动装置,属于振动电解加工装置领域。
背景技术
电解加工是一种特种加工技术,它是利用电化学阳极溶解的原理去除材料的加工方法。数控电解加工技术是数控技术和电解加工工艺的结合体,利用阳极溶解的方法让安装于数控机床上工件阳极和工具阴极相对走数控轨迹,从而将工件加工出所需形状,其既具有数控加工的柔性,又具有电解加工的优点,对难加工材料的加工速度快,表面质量好,工具阴极无损耗,在航空航天、仪表仪器、模具、传感器等领域得到广泛应用。
电解加工由于受到电场、电解液流场、温度场、电参数等因数影响,加工过程难以控制,其电解加工精度有待提高。为提高加工精度,有人研究过混气加工、脉冲电流加工、小间隙加工等,各工艺各有所长,只能针对某些特殊产品。
目前国际上研究最热的振动电解加工,其原理是工具阴极随着主轴在进给运动的同时做振动运动,在阴极上下振动时,当靠近工件阳极时,传感器检测到两者间隙最小时进行放电,实现小间隙加工,阴极远离工件时停止通电,阴极的迅速离去,引起电解液的空穴效益,电解产物被抽取而排出,阴极的上下运动效果又如同混气加工和脉冲电流加工,提高了加工精度和效率。
振动电解加工机构应用较多的是曲柄滑块机构和电磁驱动方式,曲柄滑块机构难以实现高频加工,且振幅调动较难,加工中有冲击力;电磁驱动可实现高频,但结构复杂,驱动力小,负载不能过大,所以这两种机构的应用领域有限。因此如果能以简单机构实现较大负载、频率和振幅可调的电解加工装置对于降低设备成本、提高加工精度具有很大意义。
发明内容
针对现有技术中振动电解加工机构存在的上述问题,本发明提供一种数控电解加工机床主轴用振动运动装置。
本发明的技术方案是:
一种数控电解加工机床主轴用振动运动装置,包括空间凸轮、凸轮导向套、导向外壳和振动装置;所述空间凸轮包括转矩输入轴和导向槽,所述转矩输入轴与数控电解加工机床的主轴相连,所述导向槽为对称式的正弦波槽;所述凸轮导向套内部中空,其内径与空间凸轮的外径相配合,凸轮导向套的内部设有向内凸起的滑动凸轮销,其安装后位于空间凸轮的导向槽内,凸轮导向套的外侧设有导轨,凸轮导向套的下端面与振动装置固定连接;所述导向外壳为内部设有圆柱形通孔的固定部件,圆柱形通孔与凸轮导向套的外径相配合,圆柱形通孔上设有对称分布的直线导向槽,安装后,凸轮导向套的导轨位于直线导向槽中,导向外壳上还开设有窗口。
作为本发明的进一步改进,所述振动装置包括振动轴、支撑弹簧、导向套;所述振动轴包括上部与凸轮导向套固定连接的凸台、主柱体、下部直径较小的柱体,振动轴内部设有通液孔,通液孔起始于下部直径较小的柱体底部,从凸台的侧面引出,振动轴的外圆柱面上设有用于连接电解加工用电源线的接线柱;所述导向套设置于振动轴主柱体的外部,用于保证振动轴上下运动的垂直度,导向套的上端与导向外壳固定连接;所述支撑弹簧设置于振动轴的凸台和导向套之间,支撑弹簧的两端分别抵靠于凸台和导向套相向的侧壁上。
作为本发明的进一步改进,所述数控电解加工机床主轴用振动运动装置还包括端盖和绝缘板,所述绝缘板、端盖和导向外壳依次固定相连,绝缘板和端盖上设有使转矩输入轴穿过的孔,所述绝缘板的材料为抗变形能力强的硬质塑料,用于与所连接的数控电解加工机床主轴绝缘。
作为本发明的进一步改进,还包括弹簧夹套,所述直径较小的柱体中设有锥孔,所述弹簧夹套通过锁紧螺母固定安装于锥孔中,通液孔起源于锥孔的底部。
作为本发明的进一步改进,所述锥孔的锥度比为7:24。
作为本发明的进一步改进,所述通液孔从凸台的侧面引出,出口安装快速接头,快速接头内插设电解液进水管,电解液进水管从导向外壳的窗口穿出。
作为本发明的进一步改进,所述绝缘板、端盖通过绝缘螺栓固定连接,所述绝缘螺栓由不锈钢螺栓、绝缘套和绝缘垫片组成,绝缘套的材料为有一定韧性的软体塑料或橡胶管,绝缘垫片的材料为包括聚四氟乙烯、陶瓷的不导电且具有强度的绝缘体。
作为本发明的进一步改进,所述凸轮导向套内部设置的向内凸起的滑动凸轮销数量为两个。
作为本发明的进一步改进,还包括密封圈,所述密封圈安装在振动轴的锥孔的底部。
本发明的有益效果是:
本发明数控电解加工机床主轴用振动运动装置的结构简单,有利于降低设备成本;能实现较大负载、频率和振幅可调,有利于电解液从阴极内部喷入加工区域,并能有效改善电解加工中电解产物的排出,提高数控电解加工的精度。
附图说明
图1是本发明数控电解加工机床主轴用振动运动装置的整体外观图;
图2是本发明数控电解加工机床主轴用振动运动装置的爆炸图;
图3是本发明数控电解加工机床主轴用振动运动装置的旋转剖图;
图4是空间凸轮的结构示意图;
图5是凸轮导向套的结构示意图;
图6是导向外壳的结构示意图;
图7是振动轴的结构示意图;
图8是导向套的结构示意图;
图9是绝缘板的结构示意图;
图10是绝缘螺栓的结构示意图。
图中:1、空间凸轮;2、凸轮导向套;3、端盖;4、绝缘板;5、快速接头;6、电解液进水管;7、振动轴;8、支撑弹簧;9、导向套;10、第一连接螺栓;11、第二连接螺栓;12、导向外壳;13、弹簧夹套;14、密封圈;15、锁紧螺母;16、绝缘螺栓;17、第三连接螺栓;1-1、转矩输入轴;1-2、导向槽;2-1、滑动凸轮销;2-2、导轨;2-3、螺纹孔;7-1、凸台;7-2、四个螺纹孔;7-3、外圆柱面;7-4、锥孔;7-5、螺纹;7-6、接线柱;7-7、通液孔;9-1、螺栓连接孔;9-2、导向孔;12-1、螺栓通孔;12-2、直线导向槽;12-3、窗口;16-1、不锈钢螺栓;16-2、绝缘套;16-3、绝缘垫片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
作为一种优选实施例,本发明数控电解加工机床主轴用振动运动装置的结构如图1-3所示,包括空间凸轮1,凸轮导向套2,振动轴7,导向套9,导向外壳12,端盖3,绝缘板4,快速接头5,电解液进水管6,支撑弹簧8,密封圈14,弹簧夹套13,锁紧螺母15,绝缘螺栓16等构成。
空间凸轮1的结构如图4所示,其上部是转矩输入轴1-1,空间凸轮1的导向槽1-2是对称式的正弦波槽;
凸轮导向套2的结构如图5所示,其内部中空,其直径与空间凸轮1的外径相配,凸轮导向套2的内部中间位置有两个滑动凸轮销2-1,其安装后位于空间凸轮的导向槽1-2内,凸轮导向套2的外侧有导轨2-2,底部有四个对称分布的用于安装的螺纹孔2-3;
振动轴7的结构如图7所示,其上部分凸台7-1,直径与凸轮导向槽2外径相同,用于支撑弹簧8,凸台的上表面有四个螺纹孔7-2,用于连接凸轮导向套2;振动轴的下部分直径较小,里面有锥孔7-4,锥度比为7:24,锥孔大小为常见数控机床主轴用BT30,BT40等,用于安装弹簧夹套13;外侧是螺纹7-5,用于安装锁紧螺母15;振动轴7内部有通液孔7-7,通液孔7-7起源于锥孔7-4的底部,从凸台7-1的侧面引出,出口可安装快速接头5,快速接头5里面插了电解液进水管6;振动轴7的外圆柱面7-3的下根部有接线柱7-6,用于连接电解加工用电源线;
长方体式的导向外壳12的结构如图6所示,其内部有圆柱孔,与凸轮导向套2的外径相配合,圆柱孔的两边有对称分布的直线导向槽12-2,用于安装凸轮导向套2的导轨2-2;导向外壳12四周分布着螺栓通孔12-1,用于连接导向套9和上端盖3;与具有直线导向槽12-2相邻的导向外壳12中间部分开有窗口12-3,用于穿过电解液进水管6;
导向套9的结构如图8所示,其四周分布着内六角螺栓连接孔9-1,内部有导向孔9-2,其作用主要是保证振动轴上下运动的垂直度;
连接螺栓11、17、10均为不锈钢材质;
绝缘螺栓16的结构如图10所示,其由不锈钢螺栓16-1、绝缘套16-2和绝缘垫片16-3组成,绝缘套16-2的材料为有一定韧性的软体塑料或橡胶管,绝缘垫片16-3的材料为聚四氟乙烯、陶瓷等不导电且具有一定强度的绝缘体;
绝缘板4的结构如图10所示,其材料为抗变形能力强的硬质塑料,主要实现与所连接数控电解加工机床主轴绝缘的目的。
本发明数控电解加工机床主轴用振动运动装置的安装方式如下:
凸轮导向套2与振动轴7用螺栓11固定在一起,凸轮导向套2与空间凸轮1安装时首先将凸轮销2-1取下,安装时需将凸轮导向套2的销孔对准空间凸轮1的导向槽1-2,再将凸轮销2-1插入并固定好;将导向套9与导向外壳12用螺栓10连接;将弹簧8套在振动轴7上,再将组装好的2、7、8装入组装好的9(12)内,安装时凸轮导向套2的侧向导轨2-2需对准安装在导向外壳12的直线导向槽12-2内,振动轴7的外圆柱面7-3安装在导向套9的导向孔9-2内;再将上端盖3通过螺栓17安装在导向外壳12上;将快速接头5安装在振动轴7的出水口上,电解液进水管6连接快速接头5;端面密封圈14安装在振动轴7的锥孔7-4的底部,电解加工用阴极工具则通过弹簧夹套13和锁紧螺母15安装在振动轴7上;绝缘板4安装在上端盖3上;整个装置则通过四个绝缘螺栓16安装在所附属的数控电解加工机床主轴上;空间凸轮1的输入轴1-1与机床主轴相连。
整个装置安装完毕后,需保证振动轴7的运动方向与装置所附属主轴运动方向误差在很小的范围内,即整个装置的运动精度要很高。
由于空间凸轮1的输入轴1-1与机床主轴相连,只需改变机床主轴转动速度,即可改变装置的振动频率,输入轴1-1随主轴转动一圈,装置上下运动两次,即振动两次。
空间凸轮1的对称正弦波导向槽的上下振幅决定了整个装置的振幅,若需要不同振幅时,可更换相应振幅的空间凸轮1。
该装置安装于所附属的数控电解加工机床主轴后,由于凸轮导向套的外部设有导轨,导轨与导向外壳的导轨槽相配合,主轴旋转带动空间凸轮的旋转,凸轮销在滑动槽内滑动时,凸轮导向套只能上下来回运动,从而带动振动轴及电解加工阴极工具的上下振动。
综上所述,本发明数控电解加工机床主轴用振动运动装置包括空间凸轮,凸轮导向套,振动轴,导向外壳,导向套,固定板,绝缘板,用于阴极装夹的弹簧夹套和锁紧螺母等,其中空间凸轮输入轴跟所附属的机床主轴相连并可随之转动,空间凸轮的导向槽牵引线是对称式的正弦波;凸轮导向套的导轨在导向外壳的导向槽中做直线运动,凸轮导向套的运动销在空间凸轮的导向槽中运动时,两者约束了导向套只能做上下的直线运动;跟凸轮导向套固定连接的振动轴随之上下振动,振动轴的底部带有锥孔,阴极通过弹簧夹套和锁紧螺母被装夹在振动轴的锥孔内;振动轴的内部中心设有导液孔,并从凸台的侧面引出,振动轴的下端外侧设有导电接线柱;安装于导向外壳下部的是导向套,其保证振动轴上下运动时的直线度;整个装置的上端设有固定空间凸轮的上端盖和与机床绝缘的绝缘板;该装置能实现导电、电解液内喷、数控电解加工时阴极的振动进给和与附属的机床绝缘的功能。该装置有利于电解液从阴极内部喷入加工区域,并能有效改善电解加工中电解产物的排出,提高数控电解加工的精度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。