CN111790961A - 一种十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构，包括一导向器夹头，其中设导向器，电极丝穿过导向器，导向器夹头设在一摆架上，摆架（通过一第一铰链结构设置在一U型中板上，U型中板通过一第二铰链结构设在机架上，两个铰链结构的轴线交于一点，构成十字铰链结构，交点为导向器中穿过电极丝的工作交点；在机架上设一轴承孔，其轴线与U型中板的第二铰链结构的轴线垂直且交于一点，在轴承孔中设一转轴，其上设一转轴偏心孔，在转轴偏心孔中设一偏心轴，其与转轴间设定位结构，偏心轴上设一偏心轴孔，导向器夹头的另一端通过一万向的球轴承与偏心轴孔配合。本机构保证锥顶点不偏移，工作平稳，可提高倒锥孔的加工精度和机构的精度保持性。

Description

一种十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构

技术领域

本发明属于特种加工技术领域，尤其涉及一种十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构。

背景技术

喷油嘴作为燃油喷射系统的核心部件，其喷孔的形状及尺寸精度对发动机的尾气排放有着非常重要的影响。为了提高喷油嘴雾化效果和喷孔的流量系数，喷孔的直径已经减小到0.1—0.2mm，并且喷孔形状为“倒锥”形式。因为微细电火花加工具有无宏观切削力，无毛刺，加工的喷孔尺寸精度高，可以加工出倒锥孔等优点，电火花加工在微细喷孔的加工中起到了越来越重要的作用。

目前微细倒锥孔电火花加工机构主要采用转轴式和球面铰链式两种结构。转轴式结构是转轴下端加倾斜机构安装导向器，导向器中电极丝中心与转轴轴心线的交点就是铰支点，因为转轴有振摆，振摆并不稳定，故轴心线是变的、不固定的，而导向器亦会磨损，锥顶的位置亦不可能稳定，这种振摆和磨损都会对孔尺寸造成影响，所以这种结构的倒锥孔加工精度不高，精度保持性也较差。球面铰链式结构是采用半球铰和偏心摆杆的结合，球铰球心成为锥顶点，常用的是半球面和内孔缘的一个圆周线的配合，由于接触面非常小，球面度反映就非常明显，而且这种配合是用力闭锁下实现的，又是滑动摩擦，非常容易产生磨损，磨损后锥点的位置就会发生偏移，导致倒锥孔加工精度变差。

本发明要解决的技术问题实现微细电火花加工倒锥孔并提高倒锥孔的加工精度和机构的精度保持性，提供一种十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术的缺陷，提供一种十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构，其保证锥顶点不会偏移，工作平稳没有摩擦，可提高倒锥孔的加工精度和机构的精度保持性。

本发明的目的是这样实现的：

一种十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构，包括一导向器夹头，该导向器夹头中设置导向器，电极丝穿过该导向器，所述导向器夹头的一端设置在一摆架上，该摆架通过一第一铰链结构设置在一U型中板上，该U型中板的两端通过一第二铰链结构设置在机架上，两个铰链结构的轴线交汇于一交点，由此构成十字铰链结构，该交点即为导向器中穿过电极丝的工作交点；在该机架上设有一轴承孔，该轴承孔的轴线与所述U型中板两端的第二铰链结构的轴线垂直且交汇于一点，在该轴承孔中设一转轴，该转轴上设置一轴向的转轴偏心孔，在该转轴偏心孔中可相对转动地设置一偏心轴，该偏心轴与所述转轴之间设置定位结构，使得偏心轴与转轴同步转动，该偏心轴上设置一偏心轴孔，所述导向器夹头的另一端通过一万向的球轴承与该偏心轴孔配合；

所述转轴通过传动机构而连接驱动装置驱动该转轴转动。

优选地，所述转轴偏心孔的偏心量与所述偏心轴孔的偏心量相等。

具体地，所述第二铰链结构可以是：在所述机架的尾端位于所述转轴的两侧分别设置一尾端轴承座，在该尾端轴承座中设置钢珠，两个尾端轴承座的轴线与所述轴承孔的轴线垂直且具有一第一交点；所述U型中板包括一平板，该平板的两端相垂直地延伸有相对的两端板，在两个该端板上设置端板轴，该端板轴的前端为90°锥面，该锥面顶在所述尾端轴承座内的该钢珠上形成第二铰链结构。

所述第一铰链结构可以是：在所述U型中板中的该平板的中间位置设置一中板轴，该中板轴的轴线与所述机架上的所述尾端轴承座的轴线垂直且具有一第二交点，该第二交点与所述第一交点重合形成所述工作交点；所述摆架上设置摆架中心孔，在该摆架中心孔中设置摆架轴承座，在该摆架轴承座的轴孔中设置摆架钢珠，所述U型中板上的所述中板轴与摆架轴承座结合，形成所述第一铰链结构。

在所述偏心轴的所述偏心轴孔中插入所述导向器夹头的另一端，在该端的导向器夹头上设置保持架，在该保持架上设置钢珠，该钢珠与所述偏心轴孔的孔壁接触，构成万向轴承连接结构。

优选地，所述转轴上的传动机构为同步带轮，通过皮带传动连接驱动装置为转轴提供旋转的动力。

为了使得偏心轴与转轴可以固为一体同步转动，又能够相对转动调节锥度，在其间设置的所述定位结构为：在所述转轴和所述偏心轴之间设置连接块，其一端固定在所述转轴的端面上，或者固定在所述转轴上安装的所述传动机构上，另一端可拆分地连接在所述偏心轴的端面上，以使得在调整锥度即偏心轴与转轴的相对角度后由该连接块将所述转轴和所述偏心轴固定。例如通过螺钉将所述连接块的另一端固定在偏心轴的端面上。

所述偏心轴的端面上还设有角度刻度值，显示所述偏心轴与所述转轴的相对角度，也就是示出所述偏心轴与所述转轴轴线之间的偏心量，即电火花加工倒锥孔的锥角的度数。

所述机架尾端设置的所述尾端轴承座上设置有调节所述摆架中心孔与所述转轴同轴的调节结构。

具体地，所述调节结构为：在所述机架尾端设置圆柱孔，在该圆柱孔内设置所述尾端轴承座，在该尾端轴承座的轴向的一端设置保持架，所述钢珠设置在该保持架结构中，在该尾端轴承座的另一端，在机架尾端的圆柱孔的孔口上固设一端盖，在该端盖上设螺孔，螺接一调节螺钉，该调节螺钉的端部抵顶在所述小轴承座的端面上，使得通过调节两个小轴承座上的调节螺钉，调节设置在所述U型中板上的摆架的摆架中心孔与转轴的轴线重合。

连接所述转轴的轴承的轴向固定结构是：在所述轴承的一端，在所述转轴上螺接一锁紧螺母，该锁紧螺母的一侧端面上设有一凸缘，该凸缘抵顶所述轴承的内圈；在所述轴承的另一端，一轴承压盖固定在所述机架上，该轴承压盖的端面上设有一环形凸缘，顶抵在所述轴承的外圈上。

本发明提供的十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构具有如下有益效果：

1.该机构采用十字铰链式结构，可以保证锥顶点不会偏移，工作平稳没有摩擦，可提高倒锥孔的加工精度和机构的精度保持性。

2.此结构中的导向器只摇摆不旋转，故导向器中电极丝中心与锥顶点即使有一定的偏差，也不会对孔加工尺寸有太大影响，故加工前无需进行光学调整找心。

3.十字铰链结构锥顶的位置是固定的，因此，工件找正很方便，让锥顶点落在工件表面以保证可靠的入口尺寸很容易。

4.此结构的锥度调整很方便，偏心轴端面刻有角度值，通过旋转偏心轴到指定角度值即可以实现相应锥度值的锥孔加工，操作既简单又可靠。

下面通过附图和实施例对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明提供的十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构顶部的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视结构示意图。

图3为图1的B-B剖视结构示意图。

图4为图3中M部的局部放大结构示意图。

图5为图1所示加工机构的底部结构示意图。

图中：1.连接块， 2.进丝管， 3.同步带轮， 4.轴承压盖， 5.机架， 6.薄壁轴承，7.锁紧螺母，8.导向器夹头，9.电极丝，10.导向器，11.摆架，12.保持架，13.大钢珠，14.转轴，15.偏心轴，16.U型中板，17.端板轴，18.小钢珠，19.尾端轴座，20.端盖，21.调节螺钉。

具体实施方式

如图1至图3及图5所示，一种十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构，其包括：机架5，机架5上设有轴承孔，一薄壁轴承6安装在机架5的轴承孔内，通过轴承压盖4抵顶薄壁轴承6的外圈，轴承压盖4与机架固定。薄壁轴承为薄壁型轴承，这里使用薄壁轴承实现了极薄型的轴承断面，在本发明中使用薄壁轴承可以达成产品的小型化、轻量化，以轴径25mm举例，若使用普通角接触球轴承轴承外径为52mm，若使用薄壁型轴承外径仅为32mm。

薄壁轴承内圈安装有转轴14，通过锁紧螺母7固定薄壁轴承6内圈上。在转轴14上设有偏心孔，偏心轴15安装在转轴的偏心孔内，偏心轴15可相对于转轴转动，偏心轴15上设有偏心轴孔。转轴14的外周面的轴线与偏心孔的轴线有一个偏心量，偏心轴的外周面的轴线与偏心轴孔的轴线也有一个偏心量。偏心轴15上的偏心轴孔的偏心量与转轴14上偏心孔的偏心量一致。偏心轴15端面刻有角度值（见图1），偏心轴15可在转轴14内转动，并通过刻度值读出该机构的锥度值。

该偏心轴15与转轴14之间设置定位结构，使得偏心轴15与转轴14同步转动。如图1和图2所示，在转轴14和偏心轴15之间的所述定位结构为一连接块1，其一端通过螺钉固定在转轴14的端面上，另一端可拆分地连接在所述偏心轴的端面上，以使得在调整锥度即偏心轴与转轴的相对角度后由该连接块将所述转轴和所述偏心轴固定。具体地，在连接块1的另一端上开设一个长孔，最好是弧形长孔在偏心轴15的端面上与该长孔同直径的圆周上设置若干螺孔，通过一紧定螺钉插入该长孔中并插入偏心轴端面上适当的螺孔中旋紧，即可使得偏心轴15相对于转轴14在一定的角度下固定成一体，当要调节角度时，松开该紧定螺钉，并从长孔中取出，旋转偏心轴15到需要的位置，然后再插入紧定螺钉到长孔和下一个偏心轴端面上的螺孔即可。

如图2和图3所示，机架5尾端两侧设有圆柱孔，圆柱孔的中心线a与机架轴承孔的中心线b相互垂直并交于一点即第一交点D。该圆柱孔内安装有尾端轴座即小轴座19。在机架5的尾部还设有一U型中板16，U型中板16包括一平板161，在该平板的两端相垂直地延伸有相对的两端板162，在U型中板16两侧两个该端板162上设置有圆柱孔，圆柱孔内安装有端板轴，也可称为小轴17，小轴17前端为90°锥面，顶在安装于机架5尾端的圆柱孔中的尾端轴座19也可称为小轴座19内的若干个小钢珠18上，U型中板16可绕小轴座19转动，构成一个第二铰链结构。U型中板16中间位置也设有圆柱孔163（见图3），圆柱孔163的中心线c与U型中板16两侧圆柱孔的中心线a相互垂直并交于一点即第二交点E，U型中板16中间位置安装小轴164，与同样安装摆架小轴座111和摆架小钢珠112的摆架11构成一个第一铰链结构。

机架5与U型中板16构成第二铰链结构，U型中板16与摆架构成第一铰链结构，第一铰链与第二铰链相交于一点D，构成了十字铰链结构。

摆架11上安装有导向器夹头8，导向器夹头8一端安装导向器10，另一端安装保持架12和大钢珠13，与偏心轴15中心孔配合构成万向球轴承结构。

机架5和摆架11两侧均安装有端盖20，端盖20上均设有调节螺钉21，调节螺钉21可对第一铰链结构和第二铰链结构施加预紧，提高转动时的精度，同时在锥度值为0时通过调节该调节螺钉21调整摆架11中心孔与薄壁轴承6的同轴。上述调整在操作中只需调整一次，调整完后调节螺钉处封胶处理，此时轴承旋转轴线b通过十字铰链的交点D，在锥度值不为0时转轴14旋转，电极丝9会以D点为锥点作圆锥摆动。

转轴14上安装有同步带轮3，通过皮带传动为转轴14提供旋转的动力，同步带轮3上安装有连接块1，在调整锥度后由连接块1将转轴14和偏心轴15固定。

如图2所示，该机构的中心设置有用于穿过电极丝9的进丝管2，进丝管2不随转轴14旋转地固定在机架上，电极丝9的伸出端通过导向器10中心孔，并可在导向器10内滑动。

在使用中，按所需要加工的锥度值旋转偏心轴15至指定角度刻线，并通过连接块1将同步带轮3与偏心轴15固定，这样偏心轴15内孔与转轴14旋转中心会产生偏心量，当转轴14旋转时，该机构会带动导向器10以十字铰链结构即第一铰链结构和第二铰链结构的交点D为锥点作圆锥摆动，在进行倒锥孔的加工时，将锥点设置在工件表面，进丝管2带动电极丝9向下伺服加工，电极丝9会随导向器10作圆锥摆动，这样，随着电极丝9的不断进给，加工出来的孔就会呈倒锥孔。

Claims (8)

1.一种十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构，包括一导向器夹头（8），该导向器夹头（8）中设置导向器（10），电极丝（9）穿过该导向器（10），其特征在于：

所述导向器夹头（8）的设置所述导向器（10）的一端设置在一摆架（11）上，该摆架（11）通过一第一铰链结构设置在一U型中板（16）上，该U型中板（16）的两端通过一第二铰链结构设置在机架（5）上，两个铰链结构的轴线交汇于一交点（D），由此构成十字铰链结构，该交点（D）即为导向器（10）中穿过电极丝（9）的工作交点；

在该机架（5）上设有一轴承孔，该轴承孔的轴线与所述U型中板（16）两端的第二铰链结构的轴线垂直且交汇于一点，在该轴承孔中设一转轴（14），该转轴（14）上设置一轴向的转轴偏心孔，在该转轴偏心孔中可相对转动地设置一偏心轴（15），该偏心轴（15）与所述转轴（14）之间设置定位结构，使得偏心轴（15）与转轴（14）同步转动，该偏心轴（15）上设置一偏心轴孔，所述导向器夹头（8）的另一端通过一万向的球轴承与该偏心轴孔配合；

所述转轴（14）通过传动机构而连接驱动装置驱动该转轴转动。

2.根据权利要求1所述的十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构，其特征在于：所述转轴偏心孔的偏心量与所述偏心轴孔的偏心量相等。

3.根据权利要求1或2所述的十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构，其特征在于：

所述第二铰链结构为：在所述机架（5）的尾端位于所述转轴（14）的两侧分别设置一尾端轴承座（19），在该尾端轴承座（19）中设置钢珠（18），两个该尾端轴承座的轴线与所述机架上的所述轴承孔的轴线垂直且具有一第一交点（D）；所述U型中板（16）包括一平板（161），该平板（161）的两端相垂直地延伸有相对的两端板（162），在两个该端板（162）上设置端板轴（19），该端板轴（19）的前端为90°锥面，该锥面顶在所述尾端轴承座（19）内的该钢珠（18）上形成所述第二铰链结构；

所述第一铰链结构为：在所述U型中板中的该平板（161）的中间位置设置一中板轴（164），该中板轴（164）的轴线与所述机架（5）上的所述尾端轴承座（19）的轴线垂直且具有一第二交点；该第二交点与所述第一交点重合形成所述工作交点；所述摆架（11）上设置摆架中心孔，在该摆架中心孔中设置摆架轴承座（111），在该摆架轴承座（111）的轴孔中设置摆架钢珠（112），所述U型中板上的所述中板轴（164）与摆架轴承座（111）结合，形成所述第一铰链结构；

在所述偏心轴（15）的所述偏心轴孔中插入所述导向器夹头（8）的另一端，在该端的导向器夹头上设置保持架，在该保持架上设置钢珠（13），该钢珠（13）与所述偏心轴孔的孔壁接触，构成万向轴承连接结构。

4.根据权利要求1至3之一所述的十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构，其特征在于：

所述转轴（14）上的传动机构为同步带轮（3），通过皮带传动连接驱动装置为转轴（14）提供旋转的动力；和/或，

在所述转轴（14）和所述偏心轴（15）之间的所述定位结构为一连接块（1），其一端固定在所述转轴（1）的端面上，或者固定在所述转轴上安装的所述传动机构上，另一端可拆分地连接在所述偏心轴（15）的端面上，以使得在调整锥度即偏心轴（15）与转轴（14）的相对角度后由该连接块（1）将所述转轴（14）和所述偏心轴（15）固定；和/或，

所述尾端轴承座（19）中的钢珠（18）较小，所述偏心轴孔中保持架上的钢珠（13）较大。

5.根据权利要求3所述的十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构，其特征在于：

所述机架（5）尾端设置的所述尾端轴承座（19）上设置有调节所述摆架（11）中心孔与所述转轴（14）同轴的调节结构。

6.根据权利要求5所述的十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构，其特征在于：

所述调节结构为：在所述机架（5）尾端设置圆柱孔，在该圆柱孔内设置所述尾端轴承座（19），在该尾端轴承座（19）的轴向的一端设置保持架，所述钢珠（18）设置在该保持架中，在该尾端轴承座（19）的另一端，在机架尾端所述圆柱孔的孔口上固设一端盖（20），在该端盖（20）上设螺孔，螺接一调节螺钉（21），该调节螺钉（21）的端部抵顶在所述尾端轴承座（19）的端面上，使得通过调节两个尾端轴承座上的调节螺钉，调节设置在所述U型中板（16）上的摆架（11）的摆架中心孔与所述转轴（14）的轴线重合。

7.根据权利要求5所述的十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构，其特征在于：

连接所述转轴（14）的轴承（6）的轴向固定结构是：在所述轴承（6）的一端，在所述转轴（14）上螺接一锁紧螺母（7），该锁紧螺母（7）的一侧端面上设有一凸缘，该凸缘抵顶所述轴承（6）的内圈；在所述轴承（7）的另一端，一轴承压盖（4）固定在所述机架（5）上，该轴承压盖（4）的端面上设有一环形凸缘，顶抵在所述轴承（6）的外圈上。

8.根据权利要求1所述的十字铰链式电火花微细倒锥孔加工机构，其特征在于：

所述偏心轴（15）的端面上设有角度刻度值，显示所述偏心轴与所述转轴的相对角度，即示出所述偏心轴与所述转轴轴线之间的偏心量，即电火花加工倒锥孔的锥角的度数。

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