CN107008980B - 一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，伺服电机与第一同步轮连接，第一同步轮与第二同步轮通过同步带连接，第二同步轮与转轴连接，转轴与振动轴通过金属波纹管连接，钕铁硼磁铁振子环套设在振动轴的顶端，钕铁硼磁铁振子环的外周设置有线圈定子环，线圈定子环通过线圈定子环接线端口连接振动电源；第一自润滑固体镶嵌石墨铜套与第二自润滑固体镶嵌石墨铜套之间设置有铜石墨电刷，铜石墨电刷外部设置有铜石墨电刷压紧弹簧，铜石墨电刷压紧弹簧与铜石墨电刷盖连接，铜石墨电刷接线端与铜石墨电刷连接，本发明结构简单，安全性好，适应于振动电弧铣削加工技术。
Description
技术领域
本发明涉及机械领域，具体涉及一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴。
背景技术
电弧加工(Electro-arc Machining，简称EAM)包括电弧三维加工(ArcDimensional Machining，简称ADM)、电熔爆加工(Electro-melting-explosionMachining，简称EME)、短电弧加工(Short Electric Arc Machining，简称SEAM)、高效放电铣削加工(High Speed Electro-erosion Milling，简称HSEM)、高速电弧放电加工(Blasting Erosion Arc Machining，简称BEAM)等加工技术。电弧加工过程中不存在宏观作用力，具有无视工件材料的硬度、韧性、粘性、脆性等特性进行加工的特点，已经被成功用于轧辊修复制造、高压泵柱塞、叶轮外圆和端面加工等方面，极大的提高了生产效率并降低了加工成本。
申请人在前期研究中发现，对工件电极叠加振动，采用铣削加工方式的振动辅助电弧铣削加工技术具有加工成本低、稳定性高、加工柔性大的优点；振动的叠加通过增大平均电极间隙、促进电蚀产物排出，可以在不降低加工表面粗糙度的基础上，同时提升加工速度和降低电极相对损耗率，振动辅助电弧加工已经被证明是一种有效的复合加工方法。但是将振动叠加在工具电极上，采用电磁式激振台进行激振，有以下缺点：
1、振幅随着工件重量的改变而减小，可控性差。
2、振动台面需要同时驱动工件电极、工件电极夹具、放电介质振动，负载过大。
3、振动台驱动线圈等电器部分安装在振动台面下面，需要注意防水，结构复杂。将振动叠加在工具电极上，可以摆脱上述缺点，但电弧铣削加工需要的振动频率范围是0～300Hz，振幅0～300μm，市场上尚未出现能满足工具电极旋转、振动、内冲液、频率和振幅可以分别调节的内冲液振动旋转主轴。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，可以在实现内部流体冲液与电极旋转的基础上单独调节工具电极的频率与振幅，结构简单，适应于振动电弧铣削加工技术。
本发明的技术方案为：一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，底板上固定设置有伺服电机，伺服电机与第一同步轮连接，第一同步轮与第二同步轮通过同步带连接，第二同步轮与转轴连接，转轴与振动轴通过金属波纹管连接，轴壳套设在转轴与振动轴的外部；第一转轴轴承与第二转轴轴承套设在转轴上，第一转轴轴承与第二转轴轴承固定在轴壳的内侧面上；钕铁硼磁铁振子环套设在振动轴的顶端，钕铁硼磁铁振子环的外周设置有线圈定子环，线圈定子环固定在轴壳的内侧面上，线圈定子环通过线圈定子环接线端口连接振动电源；
第一自润滑固体镶嵌石墨铜套与第二自润滑固体镶嵌石墨铜套套设在振动轴的下部，第一自润滑固体镶嵌石墨铜套、第二自润滑固体镶嵌石墨铜套固定在轴壳的内侧面上；第一自润滑固体镶嵌石墨铜套与第二自润滑固体镶嵌石墨铜套之间设置有铜石墨电刷，铜石墨电刷外部设置有铜石墨电刷压紧弹簧，铜石墨电刷压紧弹簧与铜石墨电刷盖连接；铜石墨电刷接线端的一端与铜石墨电刷连接，铜石墨电刷接线端的另一端伸出铜石墨电刷盖。
进一步地，所述转轴的底端开有中心孔，振动轴的上端开有同样尺寸的中心孔，金属波纹管的两端接头与转轴与振动轴上的中心孔的尺寸相对应，分别插入在转轴的底端的中心孔与振动轴上端的中心孔中。
进一步地，所述第一转轴轴承、第二转轴轴承与转轴过盈配合。
进一步地，所述振动轴与第一自润滑固体镶嵌石墨铜套、第二自润滑固体镶嵌石墨铜套之间为滑动摩擦。
进一步地，所述转轴的上端设置有旋转接头。
进一步地，所述振动轴的底端连接有夹装接头。
进一步地，所述轴壳固定在底板上，底板固定在机床Z轴平台上。
进一步地，所述转轴由铝合金、不锈钢或钛合金制成。
进一步地，所述振动轴由铝合金材料制成。
进一步地，所述底板与轴壳均可以用尼龙或丙烯酸塑料制成。
本发明的有益效果为：通过金属波纹管隔离了振动轴与转轴的振动，且轴壳材料不导电，隔离了放电电路与振动电源电路，且由伺服电机连接的电路通过同步带隔离，做到了机床、伺服电机、振动电源电路、放电电路之间的隔离。安全性好。通过伺服电机控制转轴转速，通过振动电源电路控制频率与振幅，通用性强、结构简单，成本低廉的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。
如图1所示，一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，包括伺服电机1、第一同步轮2、同步带3、第二同步轮4、转轴5、金属波纹管6、振动轴7、底板8、旋转接头9、第一转轴轴承10、第二转轴轴承11、钕铁硼磁铁振子环12、线圈定子环13、线圈定子环接线端口14、第一自润滑固体镶嵌石墨铜套15、第二自润滑固体镶嵌石墨铜套16、铜石墨电刷17、铜石墨电刷压紧弹簧18、铜石墨电刷盖19、铜石墨电刷接线端20、轴壳21。
底板8上固定设置有伺服电机1，伺服电机1与第一同步轮2连接，第一同步轮2与第二同步轮4通过同步带3连接，第二同步轮4与转轴5连接。转轴5的上端设置有旋转接头。转轴5的底端开有中心孔，振动轴7的上端开有同样尺寸的中心孔，金属波纹管6的两端接头与中心孔的尺寸相对应，分别插入在转轴5的底端的中心孔与振动轴7上端的中心孔中，从而转轴5与振动轴7通过金属波纹管6 连接，金属波纹管6能够使振动轴7保持轴向位置。转轴5由铝合金、不锈钢或钛合金制成。振动轴7由铝合金材料制成，实现了轻量化。轴壳21套设在转轴5与振动轴7的外部，轴壳21固定在底板8上，底板8固定在机床Z轴平台上。底板8与轴壳21均可以用尼龙或丙烯酸塑料制成。
第一转轴轴承10与第二转轴轴承11套设在转轴5上，第一转轴轴承10与第二转轴轴承11与转轴5过盈配合。第一转轴轴承10与第二转轴轴承11通过机米螺钉固定在轴壳21的内侧面上。第一转轴轴承10与轴壳21的上端接触，第二转轴轴承11设置在转轴5的下部。
外部伺服电机驱动器驱动伺服电机1以设定转速旋转，伺服电机1带动第一同步轮2转动，第一同步轮2通过同步带3使第二同步轮4转动，驱动转轴5转动，振动轴7随转轴5的转动而旋转。
钕铁硼磁铁振子环12套设在振动轴7的顶端，钕铁硼磁铁振子环12的外周设置有线圈定子环13，线圈定子环13固定在轴壳21的内侧面上。线圈定子环13通过线圈定子环接线端口14连接振动电源，构成振动电源电路。振动电源发出可调频率与电流的方波，空载电压为+200V～-200V，通过振动电源的输入控制线圈定子环13发出的磁场方向与强度，进而驱动钕铁硼磁铁振子环12轴向振动，金属波纹管6能够隔离钕铁硼磁铁振子环12的振动，防止振动传递给转轴5。
第一自润滑固体镶嵌石墨铜套15与第二自润滑固体镶嵌石墨铜套16套设在振动轴7的下部，振动轴7与第一自润滑固体镶嵌石墨铜套15、第二自润滑固体镶嵌石墨铜套16之间为滑动摩擦，第一自润滑固体镶嵌石墨铜套15、第二自润滑固体镶嵌石墨铜套16固定在轴壳21的内侧面上。
第一自润滑固体镶嵌石墨铜套15与第二自润滑固体镶嵌石墨铜套16之间设置有铜石墨电刷17，铜石墨电刷17外部设置有铜石墨电刷压紧弹簧18，铜石墨电刷压紧弹簧18的一端与铜石墨电刷17相接触，铜石墨电刷压紧弹簧18压紧铜石墨电刷17贴合在振动轴7外周壁上。铜石墨电刷压紧弹簧18的另一端与铜石墨电刷盖19接触。铜石墨电刷接线端20的一端与铜石墨电刷17连接，铜石墨电刷接线端20的另一端伸出铜石墨电刷盖19，构成放电电路。放电电流通过轴壳21流入，经过铜石墨电刷17导入振动轴7中，最终导入工具电极。
振动轴7的底端连接有夹装接头，夹装接头为标准ER25接头，便于装夹各种直径电极。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，其特征在于：底板上固定设置有伺服电机，伺服电机与第一同步轮连接，第一同步轮与第二同步轮通过同步带连接，第二同步轮与转轴连接，转轴与振动轴通过金属波纹管连接，轴壳套设在转轴与振动轴的外部；第一转轴轴承与第二转轴轴承套设在转轴上，第一转轴轴承与第二转轴轴承固定在轴壳的内侧面上；钕铁硼磁铁振子环套设在振动轴的顶端，钕铁硼磁铁振子环的外周设置有线圈定子环，线圈定子环固定在轴壳的内侧面上，线圈定子环通过线圈定子环接线端口连接振动电源；
第一自润滑固体镶嵌石墨铜套与第二自润滑固体镶嵌石墨铜套套设在振动轴的下部，第一自润滑固体镶嵌石墨铜套、第二自润滑固体镶嵌石墨铜套固定在轴壳的内侧面上；第一自润滑固体镶嵌石墨铜套与第二自润滑固体镶嵌石墨铜套之间设置有铜石墨电刷，铜石墨电刷外部设置有铜石墨电刷压紧弹簧，铜石墨电刷压紧弹簧与铜石墨电刷盖连接；铜石墨电刷接线端的一端与铜石墨电刷连接，铜石墨电刷接线端的另一端伸出铜石墨电刷盖。
2.根据权利要求1所述的一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，其特征在于：所述转轴的底端开有中心孔，振动轴的上端开有同样尺寸的中心孔，金属波纹管的两端接头与转轴与振动轴上的中心孔的尺寸相对应，分别插入在转轴的底端的中心孔与振动轴上端的中心孔中。
3.根据权利要求1所述的一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，其特征在于：所述第一转轴轴承、第二转轴轴承与转轴过盈配合。
4.根据权利要求1所述的一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，其特征在于：所述振动轴与第一自润滑固体镶嵌石墨铜套、第二自润滑固体镶嵌石墨铜套之间为滑动摩擦。
5.根据权利要求1所述的一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，其特征在于：所述转轴的上端设置有旋转接头。
6.根据权利要求1所述的一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，其特征在于：所述振动轴的底端连接有夹装接头。
7.根据权利要求1所述的一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，其特征在于：所述轴壳固定在底板上，底板固定在机床Z轴平台上。
8.根据权利要求1所述的一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，其特征在于：所述转轴由铝合金、不锈钢或钛合金制成。
9.根据权利要求1所述的一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，其特征在于：所述振动轴由铝合金材料制成。
10.根据权利要求1所述的一种振动辅助电弧铣削加工用内冲液振动旋转主轴，其特征在于：所述底板与轴壳均用尼龙或丙烯酸塑料制成。
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