CN110385488A - 一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置及加工方法 - Google Patents

一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置及加工方法 Download PDF

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解宝成
刘建国
张汗阳
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    • B23H9/14—Making holes

Abstract

一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置及加工方法，属于电火花加工领域。解决了电火花成形加工中蚀除产物排出效果差，放电状态不稳定和加工圆角的问题。利用慢走丝线切割加工方法制作有尖角电极，并将其安装在勒洛五边形凸轮上，当勒洛五边形凸轮在六边形套筒中做自转和公转复合运动时，尖角电极做自转运动和绕正六边形套筒心轴做公转运动，其复合运动轨迹是一个标准的正六边形，从而使电火花加工出一个无圆角的正六边形。由于尖角电极的自转和公转运动，电火花加工过程中产生的蚀除产物可随着尖角电极的运动带出加工间隙，有利于蚀除产物的排出，可显著提高正六边形孔的加工效率及加工深径比。该方法主要用于加工无圆角正六边形孔。

Description

一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置及加工 方法
技术领域
本发明涉及电火花加工领域，具体涉及一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置，以及应用该装置加工无圆角正六边形孔的加工方法。
背景技术
正六边形结构受力稳定，空间利用率高，利用同样多的材料进行加工，正六边形结构是最节省材料的方式来实现所需求的性能要求。正六边形孔具有良好的结构性能，广泛应用于微小空间结构的布局设计和精密零部件的连接等，如MEMS麦克风中的微六角型腔，精密连接中的六角孔配合，微过滤器中的微小滤网网孔，光纤引线器中的蜂窝管等均采用正六边形孔结构。
发明内容
本发明是为了解决电火花成形加工正六边形孔时排屑困难，电火花铣削加工正六边形孔时存在圆角，难以达预期的加工要求等问题，本发明提供了一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置及加工方法。
一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置，其特征在于，该装置包括支撑板、直流电机、电机支架、万向联轴器、勒洛五边形凸轮、正六边形套筒、尖角电极；
直流电机主轴、万向联轴器、勒洛五边形凸轮、尖角电极从上至下依次同轴安装；
勒洛五边形凸轮和尖角电极采用旋紧螺钉进行连接并夹紧；
尖角电极为石墨电极，采用慢走丝线切割加工方法进行制备；
勒洛五边形凸轮和正六边形套筒均采用热喷涂技术进行耐磨性处理；
尖角电极偏心安置在勒洛五边形凸轮的底部，在主轴的带动下，勒洛五边形凸轮在正六边形套筒内做自转运动及绕正六边形套筒心轴做公转运动，其复合运动的轨迹是一个正六边形，尖角电极按自转和公转的复合轨迹下进行电火花放电加工，可扫掠出无圆角的正六边形。
采用一种电火花加工正六边形孔的主轴执行装置实现加工无圆角正六边形孔的方法，该加工无圆角正六边形孔的方法的具体过程为：
步骤一：将所述的一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置安装在电火花机床上，将待加工件固定在工作液槽中的夹持装置上，并向工作槽中充入工作液；
步骤二：通过伺服控制系统来调节主执行装置中的尖角电极与待加工工件的相对位置，使其间隙处于初始加工位置；
步骤三：脉冲电源正、负极分别与尖角电极和待加工工件相连接，直流电机通电后开始工作，输出主轴经由万向联轴器传递扭矩带动勒洛五边形凸轮自转的同时还围绕正六边形套筒的心轴公转，从而尖角电极按自转和公转的复合轨迹进行放电加工，扫掠加工出标准无圆角正六边形，间隙电压检测装置对工件和尖角电极之间的间隙电压进行实时检测，伺服控制系统接收间隙电圧检测装置反馈来的信息并控制电火花机床Z轴方向的运动，从而控制尖角电极与工件之间放电间隙，并进行加工孔深度方向上的伺服进给来完成无圆角正六边形孔的加工，在尖角电极的自转和绕套筒心轴做公转的复合运动下，加工过程中产生的蚀除产物可以被流动的工作液冲洗带出加工间隙。
原理分析：本发明是利用勒洛五边形的等宽性，使得勒洛五边形凸轮能在正六边形套筒的边界内进行平稳地、完全贴合地自转和公转复合运动。以边长单位为1的正六边形为例，如图2所示，单位勒洛五边形凸轮在所述的单位正六边形套筒中可以做贴合地、平稳地运动，底弧与下侧弧的交点为A和C，顶弧与上侧弧的交点为B和D，线段AB和CD相交于点E，当勒洛五边形凸轮在正六边形套筒中做自转和绕套筒心轴做公转的复合运功时，E点的运动轨迹是个标准的无圆角正六边形。将尖角电极安装在勒洛五边形底部，并使其尖端和E点重合，最终做自转和公转复合运动的尖角电极会扫略出一个无圆角的正六边形。本发明所述的一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置安装在电火花加工机床的Z轴上，检测装置和伺服系统通过控制电极底面与工件之间的放电间隙，进行孔深方向的伺服进给，实现无圆角正六边形孔的加工。在尖角电极的自转和公转复合运动下，加工过程中产生的蚀除产物可以被流动的工作液冲洗带出加工间隙。
相对于现有技术，本发明具有的增益效果：
本装置由于尖角电极在工作液中的自转和公转运动，使得工作液将蚀除产物从加工间隙中冲洗出来，便于排屑，提升加工效率；尖角电极做复合运动的电极最终可加工出无圆角的标准正六边形；尖角电极以石墨为电极材料，石墨电极具有廉价等优点，且石墨电极能形成碳保护膜来补偿石墨电极的损耗；勒洛五边形凸轮和正六边形套筒均采用热喷涂技术进行耐磨性处理，提升了凸轮机构的耐磨性，提高了加工精度及加工稳定性。
附图说明：
图1为本发明所述的一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置结构示意图；
图2为勒洛五边形在正六边形套筒中运动的原理示意图；
图3为勒洛五边形在正六边形套筒中的运动轨迹及尖角电极加工轨迹图；
图4为尖角电极截面示意图；
附图标记说明：1、支撑板，2、直流电机，3、电机支架，4、万向联轴器，5、勒洛五边形凸轮，6、正六边形套筒，7、尖角电极，8、工件。
具体实施方式：
具体实施方式一：参见图1，本实施方式所述的一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置，该装置包括支撑板1、直流电机2、电机支架3、万向联轴器4、勒洛五边形凸轮5、正六边形套筒6、尖角电极夹具7；
其中电机支架3和正六边形套筒6同轴固定在支撑板1上，电机输出轴、万向联轴器4、勒洛五边形凸轮5、尖角电极7依次同轴连接安装，勒洛五边形凸轮5在正六边形套筒内完全贴合安装，电机通电后带动主轴旋转，主轴连接万向联轴器4带动勒洛五边形凸轮5和尖角电极7做自转运动及围绕正六边形套筒心轴的公转运动；
尖角电极7为石墨电极；勒洛五边形凸轮5和正六边形套筒6均采用热喷涂技术进行耐磨性处理；
勒洛五边形凸轮5和尖角电极7采用旋紧螺钉进行连接并夹紧；
参见附图2和图3，所述的所述的一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置，图3为尖角电极7顺时针旋转，每转动30°时电极的位置；该装置的原理是利用勒洛五边形能在正六边形的边界内进行平稳地、完全贴合地自转和公转复合运动，由于勒洛五边形的等分性，自转和公转的角速度之比为5:1，自转和公转的复合运动可使电极底面放电扫掠加工出标准无圆角正六边形；
本实施方式中所述的勒洛五边形凸轮5和正六边形套筒6均采用热喷涂技术进行耐磨性处理，能提升凸轮的耐磨性，提高加工稳定性及加工精度。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一所述的一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置的区别在于，勒洛五边形凸轮5和尖角电极7采用采用螺纹连接，使连接更加紧凑，但需要加工带螺纹的电极。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二所述的一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置的区别在于，所述的勒洛五边形凸轮5和正六边形套筒6可采用渗碳淬火或氮化处理等热处理方式来提升凸轮机构的表面硬度及耐磨性，相较于具体实施方式一，有着不需要二次加工的优势，但热处理过程较为繁琐。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一或二所述的一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置的区别在于，尖角电极可以加工成空心的管电极，管电极可以在其内部通入工作液，进行冲液加工，可以进一步提升加工效率，促进排屑。
具体实施方式五：参见附图1至3，采用具体实施方式一所述的一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置实现加工无圆角正六边形孔的方法，该加工正六边形孔的方法的具体过程为：
步骤一：将所述的一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置安装在电火花机床上，将待加工件8固定在工作液槽中的夹持装置上，并向工作槽中充入工作液；
步骤二：通过伺服控制系统来调节主执行装置中的尖角电极7与待加工工件8的相对位置，使其间隙处于初始加工位置；
步骤三：脉冲电源正、负极分别与尖角电极7和工件8相连接，直流电机2通电开始工作，输出主轴经由万向联轴器4传递扭矩带动勒洛五边形凸轮5自转的同时还围绕正六边形套筒6的心轴公转，从而尖角电极7按自转和公转的复合轨迹进行电火花放电加工，扫掠加工出标准无圆角的正六边形，间隙电压检测装置对工件8和尖角电极7之间的间隙电压进行实时检测，伺服控制系统接收到间隙电圧检测装置反馈来的信息并控制电火花机床Z轴方向的运动，从而控制尖角电极7与工件8之间放电间隙，并进行加工孔深度方向上的伺服进给来完成无圆角正六边形孔的加工，在尖角电极7的自转和公转复合运动下，加工过程中产生的蚀除产物可以被流动的工作液带出加工间隙。

Claims (2)

1.一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置，其特征在于，该装置包括支撑板（1）、直流电机（2）、电机支架（3）、万向联轴器（4）、勒洛五边形凸轮（5）、正六边形套筒（6）、尖角电极（7）；直流电机（2）主轴、万向联轴器（4）、勒洛五边形凸轮（5）、尖角电极（7）从上至下依次同轴安装；勒洛五边形凸轮（5）和尖角电极（7）采用旋紧螺钉进行连接并夹紧；尖角电极（7）为石墨电极，采用慢走丝线切割加工方法进行制备；勒洛五边形凸轮（5）和正六边形套筒（6）均采用热喷涂技术进行耐磨性处理；尖角电极（7）偏心安置在勒洛五边形凸轮（5）的底部，在主轴的带动下，勒洛五边形凸轮（5）在正六边形套筒（6）内做自转运动及绕套筒心轴做公转运动，其复合运动的轨迹是一个正六边形；尖角电极（7）自转运动和绕正六边形套筒心轴做公转运动，其复合运动轨迹是一个标准的正六边形，在电火花放电加工中可扫掠加工出无圆角的正六边形。
2.采用权利要求1所述的一种电火花加工正六边形孔的主轴执行装置实现加工无圆角正六边形孔的方法，该加工无圆角正六边形孔的方法的具体过程为：
步骤一：将所述的一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置安装在电火花机床上，将待加工件（8）固定在工作液槽中的夹持装置上，并向工作槽中充入工作液；
步骤二：通过伺服控制系统来调节主执行装置中的尖角电极(7)与待加工工件（8）的相对位置，使其间隙处于初始加工位置；
步骤三：脉冲电源正、负极分别与尖角电极(7)和待加工工件（8）相连接，直流电机（2）通电后开始工作，输出主轴经由万向联轴器（4）传递扭矩带动勒洛五边形凸轮（5）自转的同时还围绕正六边形套筒（6）的心轴公转，从而尖角电极（7）按自转和绕正六边形套筒心轴做公转的复合轨迹进行放电加工，扫掠加工出无圆角正六边形，间隙电压检测装置对工件（8）和尖角电极（7）之间的间隙电压进行实时检测，伺服控制系统接收间隙电圧检测装置反馈来的信息并控制电火花机床Z轴方向的运动，从而控制尖角电极（7）与工件（8）之间放电间隙，并进行加工孔深度方向上的伺服进给来完成无圆角正六边形孔的加工，在尖角电极（7）的自转和绕套筒心轴公转的复合运动下，加工过程中产生的蚀除产物可以被流动的工作液冲洗带出加工间隙。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110788425A (zh) * 2019-11-12 2020-02-14 哈尔滨理工大学 一种电火花加工无圆角正六边形孔的主轴执行装置及加工方法
CN110860961A (zh) * 2019-11-28 2020-03-06 谢星 一种用于汽车配件的自动化加工装置

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