CN111496333A - 便携式短电弧铆钉切除设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式短电弧铆钉切除设备，包括枪体、介质液回收罩和支持控制系统，支持控制系统提供电能、泵送并回收介质液；其中，枪体，具有同轴设置的位于轴心的接触电极，和位于同轴圆周上的工具电极，和接触电极与工具电极之间的绝缘套形成的环形介质液喷口；枪体内设置步进机构驱动工具电极进退、设置旋转机构驱动工具电极转动；介质液回收罩，为一开口的容器，用于与抢体配合将被切割铆钉置于流动的介质液中。本发明采用电极旋转与内充液结合的方式有效控制短电弧，利用电弧弧柱极高的能量来去除材料，提高生产效率；本发明较电火花加工效率更高；介质液从工具电极端部以内部冲液方式喷出能完全覆盖切割铆钉，更安全可靠稳定。
Description
技术领域
本发明属于铆接技术领域，尤其属于电弧加工技术在铆接技术中的应用，涉及短电弧加工技术在铆接技术中的应用，具体涉及一种便携式短电弧铆钉切除设备。
背景技术
拉铆钉联接具有“一次紧固，永不松动”的特性，但当需要将连接断开时非常困难。尺寸小的铆钉可以用电钻手工方式钻掉,尺寸大的就要使用气割设备进行切除,这些接触式的切除加工方式在加工过程中容易破坏结构或者损伤工件，同时对于高硬度铆钉如钛合金铆钉用这种方法是很难切除的。放电加工切割铆钉是一种切割方法，放电加工的工具电极与工件之间没有直接接触，不存在宏观切削力，不需要考虑材料的硬度、韧性、强度，特别适合难加工的导电贵重金属材料，可以在不破坏结构或者损伤工件的基础上将铆钉切割取出。
研究表明，工具电极与工件表面之间放电时，放电等离子体的高温会使工件表面的金属材料融化或气化并将之抛离出熔融区，从而实现按既定形状去除工件材料的目的。
放电加工技术从加工方法和形式上可以分为电火花加工(Electrical DischargeMachining,EDM)，电火花线切割加工(Wire Electrical Discharge Machining,WEDM)以及电火花磨削(Milling EDM)等。
显而易见的是，将各种复杂工件放到电火花机床上去切割铆钉是不现实的，因此人们尝试开发基于电火花加工方式的便携式铆钉切割设备。美国Perfect Point EDM公司于2005年开始研究基于电火花原理的便携式铆钉切割设备e·drill。e·drill是利用电火花加工原理，通过直线电机驱动工具电极向待加工工件表面移动，当电极与工件的间隙达到电火花加工的最小放电间隙(0.02～0.3mm)时，开始不断产生脉冲火花放电，利用瞬时火花放电所产生的局部高温蚀除金属材料。在不破坏工件结构的基础上将铆钉切割取出，但必须考虑的一个问题是电火花加工效率低下的问题，当需要切除尺寸规格较大的铆钉时，这台电火花铆钉切割设备就需要工人手持加工一个较长的时间，效率较低。
为了提高放电加工效率，近年来国内外的研究人员尝试了一系列新方法和工艺。一方面，研究人员主要尝试改进电火花放电加工的工艺和设备；另外一方面，研究人员探索利用具有更高能量密度的电弧来代替火花进行放电蚀除加工，并提出了新的放电加工方法。
电弧加工技术(Electrical Arc Machining)不仅具备一般电加工的传统优势，相对传统电火花加工所利用的火花放电(Spark Discharge)这一瞬态放电过程而言，电弧放电(Electrical Arcing)通常是大电流、长脉冲条件下产生的稳态或接近稳态的自持放电，其等离子体弧柱具有更高电离度、电子温度和离子温度，所产生的等离子体弧柱温度可达104K以上，能量密度接近部分激光光致等离子体，但电-热能量转换效率远高于激光。在有效控制电弧的前提下，通过施加数百甚至上千安培的电流可以获得远大于传统电火花加工的效率，这是一种很有潜力的难切削材料蚀除手段，为难切削材料的大余量高效加工难题的解决提供了新的解决思路。目前主要有电弧气刨、电熔爆加工、短电弧加工、高速电弧成形加工、电火花电弧复合铣削加工等方法。
其中短电弧加工是一种新型非传统加工方法，属于电加工范畴，它不受材料强度、硬度等限制，对特殊材料的加工具有明显的优势，同时生产效率也高于其他电加工技术，其加工精度可达IT8～IT11。
电弧弧柱具有极高的能量密度和电热转换效率，短电弧加工效率远比电火花加工高。但是其大能量的电弧脉冲控制更加困难。如果控制不好，将会烧伤工件对工件产生不可逆转的损害。
因此，本发明将根据短电弧加工原理设计出的一套高效的短电弧方式便携式铆钉切割设备。采用电极旋转与内充液结合的方式有效控制短电弧，利用电弧弧柱极高的能量来去除材料，提高生产效率。
发明内容
本发明根据现有技术的不足公开了一种便携式短电弧铆钉切除设备。本发明目的是结合短电弧加工具有的大能量特点，设计公开了一种利用短电弧加工原理进行铆钉切除的便携式设备，本发明设备效率更高，能够解决生产中各种材质铆钉切除的技术难题，提高生产效率。
本发明通过以下技术方案实现：
便携式短电弧铆钉切除设备，包括枪体、介质液回收罩和支持控制系统，支持控制系统提供电能、泵送并回收介质液，其特征在于：
枪体，具有同轴设置的位于轴心的接触电极，和位于同轴圆周上的工具电极，和接触电极与工具电极之间的绝缘套形成的环形介质液喷口；枪体内设置步进机构驱动工具电极进退、设置旋转机构驱动工具电极转动；
介质液回收罩，为一开口的容器，用于与抢体配合将被切割铆钉置于流动的介质液中。
所述介质液回收罩与抢体可拆卸结合，前端具有大于铆钉外径的开口，后端设置与枪体头部匹配结合的圆孔，侧壁通过连接的软管与支持控制系统泵送机构联接回收介质液。
所述接触电极前端为尖锐接触部，其他部分包覆绝缘套，后端通过联杆和锁紧装置固定；所述工具电极包括位于同轴圆周上的多组电极，各组电极可拆卸固定于主轴前端；所述主轴为圆柱形中空结构，后部有联杆穿过并与联杆滑动配合，中空结构与接触电极包覆的绝缘套构成与喷口联通的环形介质液通道；主轴外周设置与支持控制系统泵送机构联通的水套，并设置穿孔联通水套与环形介质液通道。
所述主轴前端外壁通过直线轴承与枪体滑动配合并设置有驱动台阶。
所述主轴穿孔两侧的主轴外壁与水套之间均设置密封圈，主轴与水套滑动配合并设置有驱动台阶。
所述步进机构包括：固定于枪体内的步进电机，步进电机驱动的丝杆，固定在水套上的丝杆螺母，丝杆螺母由丝杆转动驱动进退实现与水套联接的主轴进退。
所述旋转机构包括：固定于水套壁的旋转电机，设置于主轴尾部的齿轮组，旋转电机驱动齿轮组实现主轴转动。
所述主轴中空结构的后部由更大直径包覆的绝缘套构成缓冲腔，缓冲腔中的联杆上套装有回位弹簧。
所述更大直径包覆的绝缘套外周与主轴内壁之间设置有密封圈。
本发明便携式铆钉切除设备设置介质液回收罩、枪体和和支持控制系统。介质液回收罩用于将使用过的介质液回收，既防止介质液污染工作环境也便于介质液循环使用杜绝资源浪费。枪体主要实现短电弧工具电极的进给、旋转控制，同时将高压介质液从电极内喷出。支持控制系统设置控制器、恒流开关电源、水泵系统，为短电弧切割铆钉提供短电弧加工脉冲和高压介质液。
本发明采用电极旋转与内充液结合的方式有效控制短电弧，利用电弧弧柱极高的能量来去除材料，提高生产效率；本发明采用短电弧加工，较电火花加工效率更高；介质液从工具电极端部以内部冲液方式喷出，介质液能完全覆盖切割铆钉，更安全可靠稳定。
附图说明
图1是本发明便携式铆钉切割设备枪体结构原理示意图；
图2是本发明铆钉切割过程图。
图中，1-铆钉，2-介质液回收罩，3-工具电极，4-主轴，5-枪体壁，6-丝杆，7-水套，8-丝杆螺母，9-步进电机联轴器，10-步进电机，11-开关，12-旋转电机，13-对丝接头，14-密封圈，15-直线轴承，16-绝缘套，17-接触电极，18-锁紧装置，19-回位弹簧，20-联杆。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
结合附图。
本发明便携式短电弧铆钉切除设备，包括枪体、介质液回收罩2和支持控制系统，支持控制系统提供电能、泵送并回收介质液。
枪体，具有同轴设置的位于轴心的接触电极17，和位于同轴圆周上的工具电极3，和接触电极17与工具电极3之间的绝缘套16形成的环形介质液喷口；枪体内设置步进机构驱动工具电极进退、设置旋转机构驱动工具电极转动；
介质液回收罩2，为一开口的容器，用于与抢体配合将被切割铆钉1置于流动的介质液中。
介质液回收罩2与抢体可拆卸结合，前端具有大于铆钉外径的开口，后端设置与枪体头部匹配结合的圆孔，侧壁通过连接的软管与支持控制系统泵送机构联接回收介质液。
接触电极17前端为尖锐接触部，其他部分包覆绝缘套16，后端通过联杆20和锁紧装置18固定；工具电极3包括位于同轴圆周上的多组电极，各组电极可拆卸固定于主轴前端4；主轴4为圆柱形中空结构，后部有联杆20穿过并与联杆20滑动配合，中空结构与接触电极17包覆的绝缘套16构成与喷口联通的环形介质液通道；主轴4外周设置与支持控制系统泵送机构联通的水套7，并设置穿孔联通水套7与环形介质液通道。
主轴4前端外壁通过直线轴承15与枪体滑动配合。
主轴4穿孔两侧的主轴外壁与水套之间均设置密封圈14，主轴4与水套7滑动配合并设置驱动台阶。
步进机构包括：固定于枪体内的步进电机10，步进电机10驱动的丝杆6，固定在水套7上的丝杆螺母8，丝杆螺母8由丝杆6转动驱动进退实现与水套7联接的主轴4进退。
旋转机构包括：固定于水套7壁的旋转电机12，设置于主轴4尾部的齿轮组，旋转电机12驱动齿轮组实现主轴4转动。
主轴4中空结构的后部由更大直径包覆的绝缘套16构成缓冲腔，缓冲腔中的联杆上套装有回位弹簧19。
更大直径包覆的绝缘套16外周与主轴4内壁之间设置有密封圈。
本发明便携式铆钉切割设备是采用正极性短电弧加工，正极性加工的切削量较负极性短电弧加工切削量大，加工效率更高。接触电极17与电源正极相接即铆钉1接正极，工具电极3接电源负极，当工具电极3与铆钉1间距离达到0.02～0.3mm时开始进行短电弧放电加工。步进电机10通过驱动丝杆6转动带动丝杆螺母8做进给驱动，将丝杆螺母8与水套7固接，水套7即可带动主轴4进给从而带动与主轴4通过锥螺纹连接的工具电极3进给，旋转电机12会通过齿轮组传动使主轴4做旋转运动，所以工具电极3会持续旋转进给至电蚀铆钉1前。如果工具电极3进给过快导致工具电极3和铆钉1相碰短路，脉冲电源会立即关断保护，工具电极3立即快速回退到安全距离切断短路状态并再次打开脉冲电源，继续慢速旋转进给加工。高压介质液可选用蒸馏水等介质，通过对丝接头13进入到水套7内，在主轴4上设置有两个环槽，环槽装上O形密封圈14将介质液密封在水套7内，只能通过主轴4上的深孔进入工具电极3并在电极末端以内部冲液方式喷出，这样一方面可冷却、冲刷加工中产生的金属废屑并使之抛出，同时还可以降低噪声，另一方面介质液喷出时能完全覆盖被加工区域，达到蚀除、排渣和冷却的目的。
切割操作方法包括：将控制电源打开并设置好控制器加工参数，将介质液回收罩2扣在待取铆钉1上，再将主轴4、工具电极3和接触电极17伸入介质液回收罩2内使接触电极17紧紧的顶住铆钉1的头部中心，使电源正极与铆钉1串接。按下开关11，步进电机10、旋转电机12和支持控制系统的高压水泵运作，使得工具电极3旋转进给并有高压介质液从枪头环形喷口中喷出，当工具电极3进给到放电间隙，便可开始进行铆钉切除放电，当电蚀到指定深度后，工具电极3自动回退到原点，关闭开关11，用冲头轻轻敲击被切割后的铆钉头即可将铆钉杆与铆钉头分离，从而取出铆钉1。根据待切除铆钉1的大小不同，可更换不同直径的工具电极3。
Claims (9)
1.便携式短电弧铆钉切除设备，包括枪体、介质液回收罩和支持控制系统，支持控制系统提供电能、泵送并回收介质液，其特征在于：
枪体，具有同轴设置的位于轴心的接触电极，和位于同轴圆周上的工具电极，和接触电极与工具电极之间的绝缘套形成的环形介质液喷口；枪体内设置步进机构驱动工具电极进退、设置旋转机构驱动工具电极转动；
介质液回收罩，为一开口的容器，用于与抢体配合将被切割铆钉置于流动的介质液中。
2.根据权利要求书1所述的便携式短电弧铆钉切除设备，其特征在于：所述介质液回收罩与抢体可拆卸结合，前端具有大于铆钉外径的开口，后端设置与枪体头部匹配结合的圆孔，侧壁通过连接的软管与支持控制系统泵送机构联接回收介质液。
3.根据权利要求书1或2所述的便携式短电弧铆钉切除设备，其特征在于：所述接触电极前端为尖锐接触部，其他部分包覆绝缘套，后端通过联杆和锁紧装置固定；所述工具电极包括位于同轴圆周上的多组电极，各组电极可拆卸固定于主轴前端；所述主轴为圆柱形中空结构，后部有联杆穿过并与联杆滑动配合，中空结构与接触电极包覆的绝缘套构成与喷口联通的环形介质液通道；主轴外周设置与支持控制系统泵送机构联通的水套，并设置穿孔联通水套与环形介质液通道。
4.根据权利要求书3所述的便携式短电弧铆钉切除设备，其特征在于：所述主轴前端外壁通过直线轴承与枪体滑动配合。
5.根据权利要求书3所述的便携式短电弧铆钉切除设备，其特征在于：所述主轴穿孔两侧的主轴外壁与水套之间均设置密封圈，主轴与水套滑动配合并设置驱动台阶。
6.根据权利要求书3所述的便携式短电弧铆钉切除设备，其特征在于：所述步进机构包括：固定于枪体内的步进电机，步进电机驱动的丝杆，固定在水套上的丝杆螺母，丝杆螺母由丝杆转动驱动进退实现与水套联接的主轴进退。
7.根据权利要求书3所述的便携式短电弧铆钉切除设备，其特征在于：所述旋转机构包括：固定于水套壁的旋转电机，设置于主轴尾部的齿轮组，旋转电机驱动齿轮组实现主轴转动。
8.根据权利要求书3所述的便携式短电弧铆钉切除设备，其特征在于：所述主轴中空结构的后部由更大直径包覆的绝缘套构成缓冲腔，缓冲腔中的联杆上套装有回位弹簧。
9.根据权利要求书8所述的便携式短电弧铆钉切除设备，其特征在于：所述更大直径包覆的绝缘套外周与主轴内壁之间设置有密封圈。
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| CN111496333B (zh) | 2024-07-12 |
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