CN104551283A - 一种旋转超声电火花加工平台 - Google Patents

一种旋转超声电火花加工平台 Download PDF

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张振
徐宏海
马小林
刘�东
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    • B23H9/00Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/08Sharpening

Abstract

一种旋转超声电火花加工平台,以大理石工作台为底座,立柱用螺栓固定在工作台一个边的边缘;在Z轴滑台支座固定有Z轴丝杠;在X-Y、Z支座上,分别装有X轴滑板、Y轴滑板和Z轴滑板;三个滑板分别由X轴电机、Y轴电机和Z轴电机驱动;X轴丝杠、Y轴丝杠、通过螺栓固定在X轴滑板、Y轴滑板上;主轴安装螺纹与旋转电机相连;输出端电机刷和旋转主轴电刷通过螺栓与旋转主轴相连接,输出端电机刷的位于超声电源接口与旋转主轴相交的超声旋转主轴的中心位置。该平台在各加工阶段以不同的目标驱动,智能化的采取不同的复合方式和加工参数,来达到提高工件加工效率、保证刃磨精度的目的。

Description

—种旋转超声电火花加工平台
技术领域
[0001] 本发明涉及一种精细微细电火花加工平台,将旋转超声振动与微细电火花加工有机结合,特别适合加工过程中对效率和精度要求较高的领域。
背景技术
[0002] 以PCD为代表的超硬材料刀具在高速切削加工领域愈来愈重要,其刃磨技术和刃磨品质直接决定着刀具的综合性能和加工的精度。由于超硬材料的极高硬度使得其高效高品质刃磨十分困难,不能满足现代高速切削对高端刀具日益增长的需求。本发明旨在提供超硬材料刀具多元智能融合加工的新装置,为高端刀具的高效精密刃磨及刀具的减摩提供实验装置支持。项目的研究成果对提高我国高端刀具的刃磨水平及品质,满足现代高速切削对高端刀具的需求具有重要的理论及实践指导意义。
发明内容
[0003] 本发明是一种微细电火花加工装置,该装置兼顾旋转超声与电火花加工的优点,相比于其他电火花加工设备具有加工效率高、精度高的特点,特别适用于较高要求的电火花加工。
[0004] 所述旋转超声电火花加工平台,包括立柱1、Z轴丝杠2、Z轴滑板3、旋转电机4、Z轴衬板5、配重支承座6、Z轴电机7、超声发生器支座8、超声发生器9、电极丝进给机构10、工作液槽11、X轴电机12、X轴丝杠13、Y轴电机14、Y轴丝杠15、Y轴滑板16、X轴电机支承座17、大理石工作台18、Y轴滑台支承座19、X轴滑板20、液槽安装台21、Z轴滑台支座22、电极丝安装孔23、旋转主轴24、超声电源接口 25、旋转主轴电刷26、主轴安装螺纹27、输出端电机刷28、法兰29、轴承30、压电陶瓷片31。
[0005] 具体而言,旋转超声电火花加工平台,以大理石工作台18为底座,立柱I用螺栓固定在工作台18—个边的边缘;X轴电机支承座17、Y轴滑台支承座19交叉成90度角叠放,安装在大理石工作台18上;配重支座6用螺栓固定在立柱I的后侧;Ζ轴滑台支座22垂直固定在立柱I的前侧,在Z轴滑台支座22固定有Z轴丝杠2 ;在X-Y、Z支座上,分别装有X轴滑板20、Y轴滑板16和Z轴滑板3 ;三个滑板分别由X轴电机12、Y轴电机14和Z轴电机7驱动;Χ轴丝杠13、Υ轴丝杠15、通过螺栓固定在X轴滑板20、Υ轴滑板16上;Ζ轴滑板3上装有Z轴衬板5,在衬板5上装有超声发生器支座8、超声发生器9、旋转主轴24和旋转电机4 ;在旋转主轴24上,加工成螺纹孔即电极丝安装孔23 ;在电极丝安装孔23处,用螺纹配合安装电极丝进给机构10 ;在Y轴滑板16上用螺栓连接有液槽安装台21和工作液槽11。对旋转主轴而言,超声电源接口 25与外部超声电源相连;主轴安装螺纹27与旋转电机相连;输出端电机刷28和旋转主轴电刷26通过螺栓与旋转主轴24相连接,输出端电机刷28的位于超声电源接口 25与旋转主轴24相交的超声旋转主轴的中心位置;安装法兰29与加工用电极丝的刀具装卡装置相连,轴承30、压电陶瓷片31通过过盈配合镶嵌在旋转主轴上。
[0006] 本发明创新点:将超声振动、电火花、磨削三种加工方式有机智能融合,结构简单。
[0007] 本发明积极效果:该平台在各加工阶段以不同的目标驱动,智能化的采取不同的复合方式和加工参数,来达到提高工件加工效率、保证刃磨精度的目的。
附图说明
[0008] 图1整体装配图。
[0009] 图2X-Y、Z三轴装配图。
[0010] 图3超声发生振动器主轴。
[0011] 图4Z轴立柱。
[0012] 图5衬板(Z轴)。
[0013] 图6工作液槽。
[0014] 图7电机支承座。
[0015] 图8导轨衬垫。
[0016] 图9X轴电机、导轨装配。
[0017] 图10变幅杆。
[0018] 图中:1、立柱,2、Z轴丝杠,3、Z轴滑板,4、旋转电机,5、Z轴衬板,6、配重支承座,7、Z轴电机,8、超声发生器支座,9、超声发生器,10、电极丝进给机构,11、工作液槽,12、X轴电机,13、X轴丝杠,14、Y轴电机,15、Y轴丝杠,16、Y轴滑板,17、X轴电机支承座,18、大理石工作台,19、Y轴滑台支承座,20、X轴滑板,21、液槽安装台,22、Z轴滑台支座,23、电极丝安装孔,24、旋转主轴,25、超声电源接口,26、旋转主轴电刷,27、主轴安装螺纹,28、输出端电机刷,29、法兰,30、轴承,31、压电陶瓷片。
具体实施方式
[0019] 如图1-10所示,所述旋转超声电火花加工平台,包括立柱1、Z轴丝杠2、Z轴滑板
3、旋转电机4、Z轴衬板5、配重支承座6、Z轴电机7、超声发生器支座8、超声发生器9、电极丝进给机构10、工作液槽11、X轴电机12、X轴丝杠13、Y轴电机14、Y轴丝杠15、Y轴滑板16、X轴电机支承座17、大理石工作台18、Y轴滑台支承座19、X轴滑板20、液槽安装台21、Z轴滑台支座22、电极丝安装孔23、旋转主轴24、超声电源接口 25、旋转主轴电刷26、主轴安装螺纹27、输出端电机刷28、法兰29、轴承30、压电陶瓷片31。
[0020] 具体而言,旋转超声电火花加工平台,以大理石工作台18为底座,立柱I用螺栓固定在工作台18—个边的边缘;X轴电机支承座17、Y轴滑台支承座19交叉成90度角叠放,安装在大理石工作台18上;配重支座6用螺栓固定在立柱I的后侧;Ζ轴滑台支座22垂直固定在立柱I的前侧,在Z轴滑台支座22固定有Z轴丝杠2 ;在X-Y、Z支座上,分别装有X轴滑板20、Y轴滑板16和Z轴滑板3 ;三个滑板分别由X轴电机12、Y轴电机14和Z轴电机7驱动;Χ轴丝杠13、Υ轴丝杠15、通过螺栓固定在X轴滑板20、Υ轴滑板16上;Ζ轴滑板3上装有Z轴衬板5,在衬板5上装有超声发生器支座8、超声发生器9、旋转主轴24和旋转电机4 ;在旋转主轴24上,加工成螺纹孔即电极丝安装孔23 ;在电极丝安装孔23处,用螺纹配合安装电极丝进给机构10 ;在Y轴滑板16上用螺栓连接有液槽安装台21和工作液槽11。对旋转主轴而言,超声电源接口 25与外部超声电源相连;主轴安装螺纹27与旋转电机相连;输出端电机刷28和旋转主轴电刷26通过螺栓与旋转主轴24相连接,输出端电机刷28的位于超声电源接口 25与旋转主轴24相交的超声旋转主轴的中心位置;安装法兰29与加工用电极丝的刀具装卡装置相连,轴承30、压电陶瓷片31通过过盈配合镶嵌在旋转主轴上。
[0021] 旋转超声电火花加工平台,大理石工作台18为‘济南青’花岗石材质,稳定性好,有天然绝缘性,X-Y工作台行程各200mm,Z轴工作台行程为400mm,工作台外壳采用优质铝合金材质,电机放置于铝质框架内。旋转主轴24和旋转电机4的工作参数是2000r/min,工作液槽11和液槽安装台21采用,圆盘式尼龙材质,密封方式采用中性硅酮密封胶封闭,具有良好的绝缘和密封性。
[0022] 本发明所采用的技术方案:旋转超声电火花加工平台主体采用X-Y、Z三轴工作台,三轴分别采用X轴电机12、Y轴电机14、Z轴电机7分别带动X轴导轨丝杠13、Y轴导轨丝杠15、Z轴导轨丝杠2运动,导轨上分别装有X轴滑板20、Y轴滑板16、Z轴滑板3 ;X、Y轴呈90度交叉叠放,Z轴竖直立于加工平台8上,电火花加工平台可以在水平面内实现X、Y两轴的直线运动,而Z轴在垂直方向运动。各轴均安装有滑动板,X轴的活动滑板20上安装Y轴,Y轴滑动板16上安装工作液槽台21及图6中的工作液槽;工作液槽(图6)用2mm厚钢板焊接而成,底部留有圆孔,用于排掉加工液,固定在Y轴滑板16上。Z轴的主要部分是回转主轴,采用立式结构,内嵌超声发生换能器9 ;旋转轴24轴绕Z轴转动,将旋转主轴24安装于Z轴运动部件的滑动板3上;旋转主轴24内装嵌有变幅杆,其整体为阶梯型变截面杆结构,端部是与主轴连接的法兰结构,安装方式是内入式,即部分变幅杆嵌入在旋转主轴24里面,剩余部分裸露在主轴外面,供连接加工装置用。
[0023] 该装置整体由下位机运动控制卡控制三个伺服电机,X轴、Y轴在X轴电机12、Y轴电机14的驱动下实现,X轴和Y轴的正方向、负方向运动,实现平面运动。Z轴通过伺服电机7驱动,实现电极丝进给机构10的上下移动,达到进给目的。电极丝进给机构10装有电加工工具-电极丝。同时,旋转电机4带动电极丝进给机构10旋转,超声电源控制超声发生器9,实现超声振动作用。

Claims (5)

1.旋转超声电火花加工平台,其特征在于:包括立柱(l)、z轴丝杠(2)、Z轴滑板(3)、旋转电机(4)、Z轴衬板(5)、配重支承座^)、Z轴电机(7)、超声发生器支座(8)、超声发生器(9)、电极丝进给机构(10)、工作液槽(11)、X轴电机(12)、X轴丝杠(13)、Y轴电机(14)、Y轴丝杠(15)、Y轴滑板(16)、X轴电机支承座(17)、大理石工作台(18)、Y轴滑台支承座(19)、X轴滑板(20)、液槽安装台(21)、Z轴滑台支座(22)、电极丝安装孔(23)、旋转主轴(24)、超声电源接口(25)、旋转主轴电刷(26)、主轴安装螺纹(27)、输出端电机刷(28)、安装法兰(29)、轴承(30)、压电陶瓷片(31); 具体而言,旋转超声电火花加工平台,以大理石工作台(18)为底座,立柱(I)用螺栓固定在工作台(18) —个边的边缘;Χ轴电机支承座(17)、Y轴滑台支承座(19)交叉成90度角叠放,安装在大理石工作台(18)上;配重支座(6)用螺栓固定在立柱(I)的后侧;冗轴滑台支座(22)垂直固定在立柱(I)的前侧,在Z轴滑台支座(22)固定有Z轴丝杠(2);在X-Y> Z支座上,分别装有X轴滑板(20)、Y轴滑板(16)和Z轴滑板(3);三个滑板分别由X轴电机(12)、Υ轴电机(14)和Z轴电机(7)驱动;Χ轴丝杠(13)、Υ轴丝杠(15)、通过螺栓固定在X轴滑板(20)、Υ轴滑板(16)上;Ζ轴滑板(3)上装有Z轴衬板(5),在Z轴衬板(5)上装有超声发生器支座(8)、超声发生器(9)、旋转主轴(24)和旋转电机(4);在旋转主轴(24)上,加工成螺纹孔即电极丝安装孔(23);在电极丝安装孔(23)处,用螺纹配合安装电极丝进给机构(10);在¥轴滑板(16)上用螺栓连接有液槽安装台(21)和工作液槽(11);对旋转主轴而言,超声电源接口(25)与外部超声电源相连;主轴安装螺纹(27)与旋转电机相连;输出端电机刷(28)和旋转主轴电刷(26)通过螺栓与旋转主轴(24)相连接,输出端电机刷(28)的位于超声电源接口(25)与旋转主轴(24)相交的超声旋转主轴的中心位置;安装法兰(29)与加工用电极丝的刀具装卡装置相连,轴承(30)、压电陶瓷片(31)通过过盈配合镶嵌在旋转主轴上。
2.根据权利要求1所述的旋转超声电火花加工平台,其特征在于:旋转超声电火花加工平台主体采用X-Y、Z三轴工作台,三轴分别采用X轴电机(12)、Υ轴电机(14)、Ζ轴电机(7)分别带动X轴导轨丝杠(13)、Y轴导轨丝杠(15)、Z轴导轨丝杠(2)运动,导轨上分别装有X轴滑板(20)、Y轴滑板(16)、Z轴滑板(3) ;Χ、Y轴呈90度交叉叠放,Z轴竖直立于加工平台(8)上,电火花加工平台可以在水平面内实现Χ、Υ两轴的直线运动,而Z轴在垂直 向 。
3.根据权利要求1所述的旋转超声电火花加工平台,其特征在于:各轴均安装有滑动板,X轴的活动滑板(20)上安装Y轴,Y轴滑动板(16)上安装工作液槽台(21)及工作液槽;工作液槽用2mm厚钢板焊接而成,底部留有圆孔,用于排掉加工液,固定在Y轴滑板(16)上。
4.根据权利要求1所述的旋转超声电火花加工平台,其特征在于:Z轴的主要部分是回转主轴,采用立式结构,内嵌超声发生换能器(9);旋转轴(24)轴绕Z轴转动,将旋转主轴(24)安装于Z轴运动部件的滑动板(3)上;旋转主轴(24)内装嵌有变幅杆,其整体为阶梯型变截面杆结构,端部是与主轴连接的法兰结构,安装方式是内入式,即部分变幅杆嵌入在旋转主轴(24)里面,剩余部分裸露在主轴外面,供连接加工装置用。
5.根据权利要求1所述的旋转超声电火花加工平台,其特征在于:该装置整体由下位机运动控制卡控制三个伺服电机,X轴、Y轴在X轴电机(12)、γ轴电机(14)的驱动下实现,X轴和Y轴的正方向、负方向运动,实现平面运动^轴通过伺服电机(7)驱动,实现电极丝进给机构(10)的上下移动,达到进给目的;电极丝进给机构(10)装有电加工工具——电极丝;同时,旋转电机(4)带动电极丝进给机构(10)旋转,超声电源控制超声发生器(9),实现超声振动作用。
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