CN109551066B - 一种空间螺旋孔电火花加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工领域，特别是涉及一种空间螺旋孔电火花加工装置，包括电火花机床主轴、螺旋管电极、对应螺旋管电极进给方向设置的回转工作台和回转工作台驱动装置，螺旋管电极固接于电火花机床主轴，回转工作台用于放置被加工工件，螺旋管电极随电火花机床主轴沿轴向做直线往复运动，回转工作台驱动装置驱动回转工作台旋转，回转工作台旋转一周，电火花机床主轴进给或后退一个螺旋管电极的螺距。本发明结构简单，随着螺旋管电极的持续进给，便可以在工件上加工出整体保持比例的空间螺旋孔，为改善和优化模具等距冷却水道结构设计奠定制造技术基础。

Description

一种空间螺旋孔电火花加工装置

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别是涉及一种空间螺旋孔电火花加工装置。

背景技术

在模具等距冷却水道结构设计中，电火花加工空间螺旋孔加工的装置比较欠缺。

现有技术公开了一种弯曲孔的电火花加工装置，该装置包括具有两个转动自由度的工作台、固定在工作台上的工件、电极、电极方向控制机构、进给驱动装置以及盛有火花液的火花液箱，电极和工件浸泡在火花液箱的火花液里。电极方向控制机构能保持电极时刻指向铅垂方向，进给驱动装置则能驱动电极沿目标孔的轴线进给。要加工弯曲孔时，需在电极进给的过程中使工作台和工件不断发生转动。

该装置在空间螺旋孔加工的方面仍有如下的技术问题：

1.该装置需要电极方向控制机构控制电极的朝向、进给驱动装置控制电极的进给方向以及工作台控制工件的转动，结构和控制均比较复杂；

2.由于电极的进给和工件的转动分别由不同装置控制，当电极的进给速度和工件的转动速度中的某一个速度发生变化时，另外一个速度无法相应地变化，导致加工出来的空间螺旋孔无法整体上保持比例，无法应用于模具等距冷却水道。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种空间螺旋孔电火花加工装置，其采用较为简单的机械结构，实现加工出整体保持比例的空间螺旋孔，为改善和优化模具等距冷却水道结构设计奠定制造技术基础。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种空间螺旋孔电火花加工装置，包括电火花机床主轴、螺旋管电极、对应螺旋管电极进给方向设置的回转工作台和回转工作台驱动装置，螺旋管电极固接于电火花机床主轴，回转工作台用于放置被加工工件，螺旋管电极随电火花机床主轴沿轴向做直线往复运动，回转工作台驱动装置驱动回转工作台旋转，回转工作台旋转一周，电火花机床主轴进给或后退一个螺旋管电极的螺距。由于电火花加工到不同深度时的客观条件变化，放电参数的不稳定，螺旋管电极组件进给速度f也不是恒定，因而如果采用数控来控制没法预知并预置螺旋管电极组件回转运动θ的运动角速度。本发明工艺原理和装置系统简单，成本低廉，可靠性高，适用面广，不用复杂的数控装置，也不需要对进给运动f作检测与适应跟踪，回转工作台驱动装置的设置使得回转工作台的旋转和电火花机床主轴的进给建立了比例关系，回转工作台旋转一周，电火花机床主轴进给或后退一个螺旋管电极的螺距。即f变大时，与之内联系的回转运动θ的角速度按照精准度比例同步变大，反之亦然！因此随着螺旋管电极的持续进给，便可以在工件上加工出整体保持比例的空间螺旋孔，为改善和优化模具等距冷却水道结构设计奠定制造技术基础。

进一步，回转工作台驱动装置包括固接于电火花机床主轴的齿条，与齿条啮合的齿轮以及齿轮换向装置，齿条的长度方向与电火花机床主轴的运动方向相同，电火花机床主轴运动驱动齿轮转动，齿轮经过换向装置驱动回转工作台旋转。采用这种结构后，齿条和齿轮机械啮合无侧隙传动，正反运行精准可靠。回转工作台的旋转和电火花机床主轴的进给建立了连动关系。

进一步，换向装置包括第一锥齿轮和与之啮合的第二锥齿轮，第二锥齿轮传动连接于齿轮，回转工作台固接于第一锥齿轮上端面，Z₂₁＝Z₂₂，i＝(m₁₂×Z₁₂×π)/L，其中，Z₂₁为第一锥齿轮的齿数，Z₂₂为第二锥齿轮的齿数，i为第一锥齿轮和齿轮的传动比，m₁₂为齿轮的模数，Z₁₂为齿轮的齿数，L为螺旋管电极的螺距。采用这种结构后，锥齿轮传动没有传动误差，回转工作台的旋转和电火花机床主轴的进给建立了严格的比例关系，回转工作台旋转一周，电火花机床主轴进给或后退一个螺旋管电极的螺距。

进一步，换向装置还包括第一传动带、第二传动带以及第一带轮、第二带轮、第三带轮和第四带轮，第一带轮与齿轮同轴设置，第一带轮通过第一传动带驱动第四带轮转动，第三带轮和第四带轮同轴设置，第三带轮通过第二传动带驱动第二带轮转动，第二带轮与第二锥齿轮同轴设置。采用这种结构后，传动带传动没有传动误差，能够将齿轮的旋转运动转换为在另一个平面内回转工作台的旋转运动。

进一步，螺旋管电极从一端到另一端设有贯穿螺旋管电极的通道。火花液能够从螺旋管电极通道中喷出，能够深入细小的地方进行电火花加工，排渣、散热效果好，不易产生“二次放电”，加工孔尺寸一致性好，效率较高。

进一步，螺旋管电极连接有火花液供液装置。火花液供液装置能够为螺旋管电极提供工作需要的火花液。

进一步，螺旋管电极包括直线段电极和螺旋段电极，直线段电极一端固接于电火花机床主轴一端，直线段电极另一端和螺旋段电极的一端固接，直线段电极位于螺旋段电极的旋转轴心线上。采用这种结构后，螺旋管电极能够围绕自身轴心旋转，能够加工出与螺旋管电极大小相同的空间螺旋孔。

进一步，螺旋管电极固接于电火花机床主轴一端。

总的说来，本发明具有如下优点：

由于电火花加工到不同深度时的客观条件变化，放电参数的不稳定，螺旋管电极组件进给速度f也不是恒定，因而如果采用数控来控制没法预知并预置螺旋管电极组件回转运动θ的运动角速度。本发明工艺原理和装置系统简单，成本低廉，可靠性高，适用面广，不用复杂的数控装置，也不需要对进给运动f作检测与适应跟踪，回转工作台驱动装置的设置使得回转工作台的旋转和电火花机床主轴的进给建立了比例关系，回转工作台旋转一周，电火花机床主轴进给或后退一个螺旋管电极的螺距。即f变大时，与之内联系的回转运动θ的角速度按照精准度比例同步变大，反之亦然！因此随着螺旋管电极的持续进给，便可以在工件上加工出整体保持比例的空间螺旋孔，为改善和优化模具等距冷却水道结构设计奠定制造技术基础。

附图说明

图1为本发明一种空间螺旋孔电火花加工装置的结构示意图。

图2为本发明一种空间螺旋孔电火花加工装置另一个视角的结构示意图。

图3为本发明一种空间螺旋孔电火花加工装置第三个视角的结构示意图。

其中图1～图3中包括有：

11——齿条、12——齿轮；

21——第一锥齿轮、22——第二锥齿轮；

31——第一带轮、32——第二带轮、33——第三带轮、34——第四带轮、

35——张紧轮、36——过渡轮；

41——第一传动带、42——第二传动带；

5——螺旋管电极；

6——回转工作台；

7——工件。

具体实施方式

下面来对本发明做进一步详细的说明。

如图1～图3所示，一种空间螺旋孔电火花加工装置，包括电火花机床主轴、螺旋管电极5、对应螺旋管电极5进给方向设置的回转工作台6和回转工作台6驱动装置，螺旋管电极5固接于电火花机床主轴，回转工作台6用于放置被加工工件7，螺旋管电极5随电火花机床主轴沿轴向做直线往复运动f，回转工作台6驱动装置驱动回转工作台6旋转θ，回转工作台6旋转一周，电火花机床主轴进给或后退一个螺旋管电极5的螺距L。本发明结构简单，回转工作台6驱动装置的设置使得回转工作台6的旋转和电火花机床主轴的进给建立了比例关系，回转工作台6旋转一周，电火花机床主轴进给或后退一个螺旋管电极5的螺距。即f变大时，与之内联系的回转运动θ的角速度按照精准度比例同步变大，反之亦然！因此随着螺旋管电极5的持续进给，便可以在工件7上加工出整体保持比例的空间螺旋孔，为改善和优化模具等距冷却水道结构设计奠定制造技术基础。

回转工作台6驱动装置包括固接于电火花机床主轴的齿条11，与齿条11啮合的齿轮12以及齿轮12换向装置，齿条11的长度方向与电火花机床主轴的运动方向相同，电火花机床主轴运动驱动齿轮12转动，齿轮12经过换向装置驱动回转工作台6旋转。采用这种结构后，齿条11和齿轮12机械啮合无侧隙传动，正反运行精准可靠。回转工作台6的旋转和电火花机床主轴的进给建立了连动关系。

换向装置包括第一锥齿轮21和与之啮合的第二锥齿轮22，第二锥齿轮22传动连接于齿轮12，回转工作台6固接于第一锥齿轮21上端面，Z₂₁＝Z₂₂，i＝(m₁₂×Z₁₂×π)/L，其中，Z₂₁为第一锥齿轮21的齿数，Z₂₂为第二锥齿轮22的齿数，i为第一锥齿轮21和齿轮12的传动比，m₁₂为齿轮12的模数，Z₁₂为齿轮12的齿数，L为螺旋管电极5的螺距。采用这种结构后，锥齿轮传动没有传动误差，回转工作台6的旋转和电火花机床主轴的进给建立了严格的比例关系，回转工作台6旋转一周，电火花机床主轴进给或后退一个螺旋管电极5的螺距。

换向装置还包括第一传动带41、第二传动带42以及第一带轮31、第二带轮32、第三带轮33和第四带轮34，第一带轮31与齿轮12同轴设置，第一带轮31通过第一传动带41驱动第四带轮34转动，第三带轮33和第四带轮34同轴设置，第三带轮33通过第二传动带42驱动第二带轮32转动，第二带轮32与第二锥齿轮22同轴设置。采用这种结构后，传动带传动没有传动误差，能够将齿轮12的旋转运动转换为在另一个平面内回转工作台6的旋转运动。

本实施例中，与第一带轮31同一水平面设有过渡轮36，过渡轮36下方设有第四带轮34，第一带轮31、过渡轮36和第四带轮34通过第一传动带41连接，第一带轮31和第四带轮34之间还设有张紧轮35以调节第一传动带41的张紧度。第四带轮34设有同轴的第三带轮33，第三带轮33与第二带轮32通过第二传动带42连接。电火花机床工作台上设有回转工作台6，回转工作台6固接在第一锥齿轮21上端面，工件7装夹在回转工作台6上。

螺旋管电极5从一端到另一端设有贯穿螺旋管电极5的通道。火花液能够从螺旋管电极5通道中喷出，能够深入细小的地方进行电火花加工，排渣、散热效果好，不易产生“二次放电”，加工孔尺寸一致性好，效率较高。

螺旋管电极5连接有火花液供液装置。火花液供液装置能够为螺旋管电极5提供工作需要的火花液。

螺旋管电极5包括直线段电极和螺旋段电极，直线段电极一端固接于电火花机床主轴一端，直线段电极另一端和螺旋段电极的一端固接，直线段电极位于螺旋段电极的旋转轴心线上。采用这种结构后，螺旋管电极5能够围绕自身轴心旋转，能够加工出与螺旋管电极5大小相同的空间螺旋孔。

螺旋管电极5固接于电火花机床主轴一端。

本发明在普通电火花机床上可以实现空间螺旋孔加工，也可以在单轴数控或三轴数控电火花机床上实现空间螺旋孔加工。装置的制造比较简单，常规的机械工厂便可制造，成本低廉，主要应用于模具等距冷却水道加工、提高塑件质量。也可以应用于特殊的流体传动或传输元件的特殊设计加工。

螺旋管电极5工作前端外径可以按照需要加工的螺旋孔直径设计，而后端可以将外径设计得小于1mm，这样，孔加工较深时可以有效地防止二次放电，并获得更好螺距精度。

如果均匀布置多头螺旋管电极5，还可实现多头空间螺旋孔的加工。

本发明实施可达如下效果：

1.可以按照不同螺距、螺旋孔内径和螺旋大径等要求加工出传统机械加工不可想象的空间螺旋孔，对于流体传输可以减少局部压力损失和流程损失。可以规避解除设计禁忌，优化产品结构，提升性能，如塑料模具等距冷却水道。

2.采用不同尺寸的专用空间螺旋管电极5可以加工孔径Φ3～Φ50，大径为Φ10～300mm，深度为300mm的空间螺旋孔。

本发明的工作过程：

将工件7装夹于回转工作台6上，启动电火花机床，电火花机床主轴带着螺旋管电极5往下运动，同时电火花机床主轴带动齿轮12旋转，经过第一传动带41、第二传动带42、第一锥齿轮21和第二锥齿轮22的传动，带动工件7在回转工作台6上同时旋转。当接近时，电火花机床产生的脉冲电压将螺旋管电极5喷出的火花液击穿，产生火花放电，蚀除工件7金属，蚀除的金属微粒被火花液带走。由于螺旋管电极5的往复旋转运动速度和往复上下运动速度保持比例关系，随着螺旋管电极5的持续进给，可以在工件7上加工出整体保持比例的空间螺旋孔。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种空间螺旋孔电火花加工装置，其特征在于：包括电火花机床主轴、螺旋管电极、对应螺旋管电极进给方向设置的回转工作台和回转工作台驱动装置，螺旋管电极固接于电火花机床主轴，回转工作台用于放置被加工工件，螺旋管电极随电火花机床主轴沿轴向做直线往复运动，回转工作台驱动装置驱动回转工作台旋转，回转工作台旋转一周，电火花机床主轴进给或后退一个螺旋管电极的螺距；

回转工作台驱动装置包括固接于电火花机床主轴的齿条，与齿条啮合的齿轮以及齿轮换向装置，齿条的长度方向与电火花机床主轴的运动方向相同，电火花机床主轴运动驱动齿轮转动，齿轮经过换向装置驱动回转工作台旋转；

换向装置包括第一锥齿轮和与之啮合的第二锥齿轮，第二锥齿轮传动连接于齿轮，回转工作台固接于第一锥齿轮上端面，Z₂₁＝Z₂₂，i＝(m₁₂×Z₁₂×π)/L，其中，Z₂₁为第一锥齿轮的齿数，Z₂₂为第二锥齿轮的齿数，i为第一锥齿轮和齿轮的传动比，m₁₂为齿轮的模数，Z₁₂为齿轮的齿数，L为螺旋管电极的螺距；

换向装置还包括第一传动带、第二传动带以及第一带轮、第二带轮、第三带轮和第四带轮，第一带轮与齿轮同轴设置，第一带轮通过第一传动带驱动第四带轮转动，第三带轮和第四带轮同轴设置，第三带轮通过第二传动带驱动第二带轮转动，第二带轮与第二锥齿轮同轴设置。

2.按照权利要求1所述的一种空间螺旋孔电火花加工装置，其特征在于：螺旋管电极从一端到另一端设有贯穿螺旋管电极的通道。

3.按照权利要求2所述的一种空间螺旋孔电火花加工装置，其特征在于：螺旋管电极连接有火花液供液装置。

4.按照权利要求3所述的一种空间螺旋孔电火花加工装置，其特征在于：螺旋管电极包括直线段电极和螺旋段电极，直线段电极一端固接于电火花机床主轴一端，直线段电极另一端和螺旋段电极的一端固接，直线段电极位于螺旋段电极的旋转轴心线上。

5.按照权利要求3所述的一种空间螺旋孔电火花加工装置，其特征在于：螺旋管电极固接于电火花机床主轴一端。

Images