CN113909588A - 电火花成形加工同步运动装置及加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电火花成形加工同步运动装置及加工机床，基座设置在机床本体上，第二转台转动设置在基座上，第一转台转动设置在第二转台上；转动组件设置在机床本体上，伸缩组件设置在转动组件上，伸缩组件通过转动组件进行转动；工具电极夹具组件设置在伸缩组件上，工具电极夹具组件通过伸缩组件进行进给和抬刀；工具电极设置在工具电极夹具组件上；第一转台的转动轴线和第二转台的转动轴线相互垂直，伸缩组件的转动轴线与第一转台的转动轴线相互平行。本发明使工具电极和工件的相对距离保持不变，实现工具电极和工件的同步转动，且加工位姿的改变不影响当前正在加工的工件和工具电极的相对位置，对加工精度和加工效率没有影响。

Description

电火花成形加工同步运动装置及加工机床

技术领域

本发明涉及电火花加工技术领域，具体地，涉及一种电火花成形加工同步运动装置及加工机床，尤其是一种用于改变加工位姿的电火花成形加工同步运动装置。

背景技术

电火花加工是一种非接触式的加工方法，能够利用比工件材料更软的材料(如石墨、紫铜)制作而成的特殊形状薄片工具电极，通过放电蚀除材料的方式直接在工件上拷贝出所需的形状，不受工件材料强度、硬度、韧性的机械性能的限制。但电火花加工存在耗时长的问题，随加工深度增加，单位深度所消耗的加工时间成倍上升，工件报废的风险也随之加大。这是因为电火花成形加工机床目前普遍是立式机床，工件固定在工作台上，电极采用竖直向下的进给方向来去除材料，随加工深度增加，加工屑在重力作用下容易沉积在极间，导致加工耗时长。

改变加工位姿是减弱加工屑沉积进而提高加工效率的方法之一。将立式电火花成形机床改为卧式电火花成形机床，使得电极进给方向由竖直向下变为水平方向，从而提高了加工效率。有研究在传统的立式电火花成形机床上将工具电极和工件的位置对调，形成倒置电火花加工方式，电极相对工件的运动方向为竖直向上，使得加工屑在重力作用下容易从极间排出。但这些改变电极进给方向的装置，只能实现或竖直或水平的单一进给方向，且机床布局的改变存在成本高和结构复杂的问题，限制了对更多电极进给方向加工效果的探究。

当前亟需一种对传统设备改造小、且能完成加工位姿任意改变的电火花成形加工装置，来探索电火花成形加工中更优的电极进给方向，即电极进给方向可在从竖直向下到竖直向上全范围内改变，且工具电极和工件可以同步转动，以保证加工位姿改变不影响加工的进行。

公开号为CN113199096A的专利文献公开了一种具有可调节式移动导轨副的电火花机床，包括电火花机床，电火花机床上安装有底座，滑轨上方从前往后依次设有第一导轨副、第二导轨副，第一导轨副与第二导轨副上均设有滑轮座，滑轨上均开设有梯型滑槽，第一导轨副下表面与梯型滑槽对应的位置设有第一梯型滑块，第二导轨副下表面与梯型滑槽对应的位置设有第二梯型滑块；该具有可调节式移动导轨副的电火花机床，底座与两个滑轨，在挡板与转轴杆的配合下，摇把转动，第一导轨副配合第一梯型滑块，第二导轨副配合第二梯型滑块，左旋螺纹杆与右旋螺纹杆共同配合，通过左旋螺纹杆与右旋螺纹杆共同配合，让第一导轨副与第二导轨副相向移动，进纵向移动调节。公开号为CN211638581U的专利文献公开了一种电火花机床加工过滤设备，包括底座、油槽和升降台，工作台的顶部设有升降台，采用上述技术方案，将待加工工件放入油槽内，通过夹持装置将工件固定夹持住，驱动升降台和切割臂对其进行切割，切割过程中产生的被腐蚀的材料，通过传输管道流入储油箱中，经储油箱中的滤板进行初步过滤后，在依次进入过滤装置和水泵，通过内筒对被腐蚀的材料进行再次过滤，将其截留至外筒内，通过环状水管对内筒上的通孔进行冲洗，清洗后的污水通过排污管排出。公开号为CN112604341A的专利文献公开了一种零部件加工用电火花机床，具有减小过滤网堵塞的优点，涉及电火花机床加工领域，其技术方案要点是：包括放置在地面上的底座、设置在底座上端的工作台、设置在工作台上端的油盒，所述油盒底部连通有排液管，所述底座内设有与排液管连通的放液盒，所述放液盒靠近盒口的位置设有过滤网，所述过滤网将放液盒分为上层过滤区和下层置液区，所述放液盒上设有与置液区连通的第一管，所述第一管远离放液盒的一端与油盒上端壁连通且所述第一管上设有第一抽水泵，所述放液盒在过滤网上方设有清理过滤网的清理件。但是上述专利文献仍然存在加工耗时长的缺陷。

公开号为CN110935965A的专利文献公开了一种超精密卧式微电火花机床，包括底座及设于底座上的工作台，工作台两侧分别设有两个支架，位于同一侧的两支架之间均架设有第一无杆气缸，两第一无杆气缸处于同一高度、且两相对第一无杆气缸的滑块之间架设有第二无杆气缸，第二无杆气缸的滑块朝向工作台、且第二无杆气缸的滑块上设有第一电磁铁板，第一电磁铁板的底面设有刷毛；工作台的两端还设有碎屑收集箱，碎屑收集箱位于同一端的两支架之间，碎屑收集箱内架设有转动辊，转动辊由电机驱动。公开号为CN2788950Y的专利文献公开了一种具有高效率、简易及经济适用的无积碳的卧式电火花加工装置，机床座、控制电源、工作台、工具电极和喷液嘴构成，其上作台固定在机床座上,在工作台周围为集液池，工具电极固定座固定在卧式模具架的横梁上,喷液嘴固定在工具电极及工件之间隙缝的上方，工件固定在卧式模具架的立板上。公开号为CN101890545A的专利文献公开了一种基于静电感应给电的微细阵列电极及阵列孔的在线卧式电火花加工装置，其包括静电感应单极脉冲电源、专用卧式夹具、阵列电极专用夹具、精密数控工作台、机床丝架和机床电极丝，机床工作台和机床丝架分别安装固定在大理石水平基座上，阵列电极专用夹具固定在机床工作台上并与其绝缘，阵列电极专用夹具用于固定阵列电极方形棒料；阵列孔工件专用夹具固定在机床丝架前端并与其绝缘，阵列孔工件专用夹具用于固定阵列孔工件，电极丝连接在机床丝架上，用于加工阵列电极,阵列电极专用夹具在工作台的驱动下可以在机床电极丝和阵列孔工件附近作水平或垂直移动，静电感应单极脉冲电源对阵列电极及阵列孔的加工提供工作电源。但是上述专利文献仍然存在只能实现或竖直或水平的单一进给方向，机床布局的改变成本高和结构复杂的缺陷。

公开号为CN2757993Y的专利文献公开了一种电火花加工机床的进给机构,它包括X轴方向进给机构、Y轴方向进给机构及Z轴方向进给机构；所述X轴方向进给机构、Y轴方向进给机构彼此叠加放置于机身,而所述Z轴方向进给机构则设置在Y轴方向进给机构上,或者所述X轴方向进给机构放置于工作台、Y轴方向进给机构放置于机身,而所述Z轴方向进给机构则设置在Y轴方向进给机构上,或者所述X轴方向进给机构、Y轴方向进给机构彼此叠加放置于工作台,而所述Z轴方向进给机构设置在机身上；在Z轴方向进给机构上还设有绕Z轴旋转的C轴。但是该专利文献仍然存在工件无法和工具电极同步转动，且工具电极无法实现倒置加工的缺陷。

公开号为CN102513626A的专利文献公开了一种微细电火花加工用电极丝旋转及进给复合驱动主轴机构属于微细特种加工技术领域。该主轴机构采用进给运动带动旋转运动的方式，电极丝旋转周向定位和变速度连续旋转运动采用空心轴步进电机正方向旋转驱动；电极丝蠕动式夹持进给由常闭夹子和常开夹子协调控制并配合轴向进给运动实现。常闭夹子安装在进给驱动的动子滑块上，利用单向轴承切换空心轴步进电机反方向旋转90度驱动打开；常开夹子采用电磁铁拉簧拉紧压块的小巧结构，实现闭合并柔性压紧电极丝。公开号为CN104117741A的专利文献公开了一种数控加工领域的闭式整体叶盘电火花加工六轴联动摄动进给方法，在电极主运动轨迹的基础上，增加垂直于主运动轨迹方向的往复微幅扰动，即在电极主运动轨迹上的每个节点，获取垂直于电极头部位姿变化的摄动进给方向上的参考平面，然后在参考平面内依电极能够运动的极限位置得到摄动区域；再在摄动区域内围绕主运动轨迹采集优化参考节点，依次经拟合得到新的进给方向，经增加密化节点，形成支持最多六轴联动的摄动进给轨迹；最后输出摄动进给轨迹的数控加工代码，通过电极实现带有优化抬刀动作的闭式整体叶盘电火花加工。但是上述专利文献仍然存在电极进给方向有限，工具电极和工件无法同步转动，加工位姿改变影响加工的进行的缺陷。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电火花成形加工同步运动装置及加工机床。

根据本发明提供的一种电火花成形加工同步运动装置，包括机床本体，所述机床本体上设置有转动组件、伸缩组件、工具电极夹具组件、工具电极、第一转台、第二转台及基座；

所述基座设置在所述机床本体上，所述第二转台转动设置在所述基座上，所述第一转台转动设置在第二转台上，所述第一转台用于放置工件；

所述转动组件设置在所述机床本体上，所述伸缩组件设置在所述转动组件上，所述伸缩组件通过所述转动组件进行转动；

所述工具电极夹具组件设置在所述伸缩组件上，所述工具电极夹具组件通过所述伸缩组件进行进给和抬刀；

所述工具电极设置在所述工具电极夹具组件上，所述工具电极用于加工所述第一转台上的工件；

所述第一转台的转动轴线和所述第二转台的转动轴线相互垂直，所述伸缩组件的转动轴线与所述第一转台的转动轴线相互平行。

优选的，所述转动组件包括转动板和第一转动轴；

所述第一转动轴连接在所述机床本体上，所述转动板通过所述第一转动轴进行转动，所述伸缩组件设置在所述转动板上。

优选的，所述伸缩组件为主伺服直线轴。

优选的，所述工具电极夹具组件为夹头。

优选的，所述第一转台通过转动轴设置在第二转台上。

优选的，所述第二转台通过转动轴设置在所述基座上。

优选的，所述机床本体上设置有水平转动轴和竖向移动轴；

所述转动组件设置在所述水平转动轴上，所述水平转动轴转动设置在所述竖向移动轴上；

所述竖向移动轴滑动设置在所述机床本体上，所述水平转动轴的转动轴线与所述竖向移动轴的移动方向相互平行。

优选的，所述机床本体设置有第一水平移动轴；

所述竖向移动轴滑动设置在所述第一水平移动轴上，所述第一水平移动轴滑动设置在所述机床本体上，所述第一水平移动轴的移动方向与所述竖向移动轴的移动方向相互垂直；

所述第一转台的转动轴线与所述第一水平移动轴的移动方向相互平行。

优选的，所述机床本体设置有第二水平移动轴；

所述第一水平移动轴滑动设置在所述第二水平移动轴上，所述第二水平移动轴滑动设置在所述机床本体上，所述第二水平移动轴的移动方向与所述第一水平移动轴的移动方向相互垂直；

所述第二转台的转动轴线与所述第二水平移动轴的移动方向相互平行。

本发明还提供一种加工机床，其特征在于，包括上述的电火花成形加工同步运动装置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明使工具电极和工件的相对距离保持不变，实现工具电极和工件的同步转动，且加工位姿的改变不影响当前正在加工的工件和工具电极的相对位置，对加工精度和加工效率没有影响；

2、本发明突破传统加工机床限制，可沿从竖直向下到竖直向上范围内的任意电极进给方向进行加工，且加工位姿的改变不影响当前正在加工的工件和工具电极的相对位置，对加工精度和加工效率没有影响；

3、本发明通过在传统立式电火花加工机床上附加两个轴的方式，实现了电火花加工前和加工中的任意电极进给方向改变，且具有结构简单和设备改造成本低的优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为实施例1中在传统立式电火花加工机床上附加本发明后的总装配图；

图2为实施例1中在传统立式电火花加工机床上附加本发明后的局部视图；

图3为实施例2中在传统立式电火花加工机床上附加本发明后的总装配图；

图4为实施例2中在传统立式电火花加工机床上附加本发明后的局部视图。

图中示出：

机床本体1 第一转台6

转动组件2 第二转台7

转动板201 基座8

第一转动轴202 竖向移动轴9

伸缩组件3 第一水平移动轴10

工具电极夹具组件4 第二水平移动轴11

工具电极5 水平转动轴12

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供的一种电火花成形加工同步运动装置，包括机床本体1，机床本体1上设置有转动组件2、伸缩组件3、工具电极夹具组件4、工具电极5、第一转台6、第二转台7及基座8，基座8设置在机床本体1上，第二转台7转动设置在基座8上，第一转台6转动设置在第二转台7上，第一转台6用于放置工件，转动组件2设置在机床本体1上，伸缩组件3设置在转动组件2上，伸缩组件3通过转动组件2进行转动，工具电极夹具组件4设置在伸缩组件3上，工具电极夹具组件4通过伸缩组件3进行进给和抬刀，工具电极5设置在工具电极夹具组件4上，工具电极5用于加工第一转台6上的工件，第一转台6的转动轴线和第二转台7的转动轴线相互垂直，伸缩组件3的转动轴线与第一转台6的转动轴线相互平行。转动组件2包括转动板201和第一转动轴202，第一转动轴202连接在机床本体1上，转动板201通过第一转动轴202进行转动，伸缩组件3设置在转动板201上。

机床本体1上设置有水平转动轴12和竖向移动轴9，转动组件2设置在水平转动轴12上，水平转动轴12转动设置在竖向移动轴9上，竖向移动轴9滑动设置在机床本体1上，水平转动轴12的转动轴线与竖向移动轴9的移动方向相互平行。机床本体1设置有第一水平移动轴10，竖向移动轴9滑动设置在第一水平移动轴10上，第一水平移动轴10滑动设置在机床本体1上，第一水平移动轴10的移动方向与竖向移动轴9的移动方向相互垂直，第一转台6的转动轴线与第一水平移动轴10的移动方向相互平行。机床本体1设置有第二水平移动轴11，第一水平移动轴10滑动设置在第二水平移动轴11上，第二水平移动轴11滑动设置在机床本体1上，第二水平移动轴11的移动方向与第一水平移动轴10的移动方向相互垂直，第二转台7的转动轴线与第二水平移动轴11的移动方向相互平行。

伸缩组件3为主伺服直线轴。工具电极夹具组件4为夹头。第一转台6通过转动轴设置在第二转台7上。第二转台7通过转动轴设置在基座8上。

本实施例还提供一种加工机床，包括上述的电火花成形加工同步运动装置。

实施例2：

本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。

如图3和图4所示，本实施例提供的一种用于改变加工位姿的电火花成形加工同步运动装置，用于改变加工位姿的电火花成形加工同步运动装置包括V轴、W轴、工具电极及工件。

V轴为转动关节，安装于立式电火花加工机床的C轴下方，且轴线与立式电火花加工机床的Y轴平行，用于调整工具电极的姿态。W轴为主伺服直线轴，用于工具电极的伺服进给和抬刀，其固定在V轴上，且前段包括用于夹持工具电极的夹头。工具电极装夹在W轴上，随W轴做直线进给运动，随V轴转动，随立式电火花成形加工机床的X轴、Y轴、Z轴做空间内的直线运动。工件装夹在立式加工机床的B轴上，可随立式加工机床的B轴旋转，随立式加工机床的A轴摆动，接通电源后，W轴带动工具电极靠近工件实现放电加工。

通过V轴的转动改变工具电极的位姿，通过立式电火花成形加工机床的B轴的转动改变工件的位姿，V轴和B轴同步转动可保证工具电极和工件的相对角度不变，同时控制X轴和Z轴的运动，使工具电极和工件的相对距离保持不变，则可实现工具电极和工件的同步转动，且加工位姿的改变不影响当前正在加工的工件和电极的相对位置，即对加工精度和加工效率没有影响。

在加工前固定V轴和B轴的转角，以及X轴和Z轴的位置，则可沿固定方向进行电火花加工。在加工中同步旋转工具电极和工件，可实现加工中的电极进给方向调整，同时不会因为加工位姿的改变使得加工暂停，也不会改变工件和工具电极的相对位置。X轴和Z轴的惯量和行程大，适于做工具电极的宏观位置调整，W轴惯量和行程小，适于做伺服进给和抬刀运动，二者结合可充分发挥数控机床的优势和电火花成形加工工艺的特点。本实施例的用于改变加工位姿的电火花成形加工装置可突破传统加工机床限制，可沿从竖直向下到竖直向上范围内的任意电极进给方向进行加工，且加工位姿的改变不影响当前正在加工的工件和电极的相对位置，即对加工精度和加工效率没有影响，该装置通过在传统立式电火花加工机床上附加两个轴的方式，实现了电火花加工前和加工中的任意电极进给方向改变，且具有结构简单和设备改造成本低的优点。

工作过程：

a.工具电极装夹在W轴上，随W轴的直线进给运动，工具电极向工件靠近；

b.工件接负极，工具电极接正极，接通电源后，工具电极和工件间距小于放电间距时产生放电，实现工件材料的蚀除；

c.工具电极进给，直至获得所需的目标结构特征；

d.可同步旋转工具电极和工件，改变加工位姿，使电极沿不同的进给方向进行加工。

本发明使工具电极和工件的相对距离保持不变，实现工具电极和工件的同步转动，且加工位姿的改变不影响当前正在加工的工件和工具电极的相对位置，对加工精度和加工效率没有影响。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种电火花成形加工同步运动装置，包括机床本体(1)，其特征在于，所述机床本体(1)上设置有转动组件(2)、伸缩组件(3)、工具电极夹具组件(4)、工具电极(5)、第一转台(6)、第二转台(7)及基座(8)；

所述基座(8)设置在所述机床本体(1)上，所述第二转台(7)转动设置在所述基座(8)上，所述第一转台(6)转动设置在第二转台(7)上，所述第一转台(6)用于放置工件；

所述转动组件(2)设置在所述机床本体(1)上，所述伸缩组件(3)设置在所述转动组件(2)上，所述伸缩组件(3)通过所述转动组件(2)进行转动；

所述工具电极夹具组件(4)设置在所述伸缩组件(3)上，所述工具电极夹具组件(4)通过所述伸缩组件(3)进行进给和抬刀；

所述工具电极(5)设置在所述工具电极夹具组件(4)上，所述工具电极(5)用于加工所述第一转台(6)上的工件；

所述第一转台(6)的转动轴线和所述第二转台(7)的转动轴线相互垂直，所述伸缩组件(3)的转动轴线与所述第一转台(6)的转动轴线相互平行。

2.根据权利要求1所述的电火花成形加工同步运动装置，其特征在于，所述转动组件(2)包括转动板(201)和第一转动轴(202)；

所述第一转动轴(202)连接在所述机床本体(1)上，所述转动板(201)通过所述第一转动轴(202)进行转动，所述伸缩组件(3)设置在所述转动板(201)上。

3.根据权利要求1所述的电火花成形加工同步运动装置，其特征在于，所述伸缩组件(3)为主伺服直线轴。

4.根据权利要求1所述的电火花成形加工同步运动装置，其特征在于，所述工具电极夹具组件(4)为夹头。

5.根据权利要求1所述的电火花成形加工同步运动装置，其特征在于，所述第一转台(6)通过转动轴设置在第二转台(7)上。

6.根据权利要求1所述的电火花成形加工同步运动装置，其特征在于，所述第二转台(7)通过转动轴设置在所述基座(8)上。

7.根据权利要求1所述的电火花成形加工同步运动装置，其特征在于，所述机床本体(1)上设置有水平转动轴(12)和竖向移动轴(9)；

所述转动组件(2)设置在所述水平转动轴(12)上，所述水平转动轴(12)转动设置在所述竖向移动轴(9)上；

所述竖向移动轴(9)滑动设置在所述机床本体(1)上，所述水平转动轴(12)的转动轴线与所述竖向移动轴(9)的移动方向相互平行。

8.根据权利要求7所述的电火花成形加工同步运动装置，其特征在于，所述机床本体(1)设置有第一水平移动轴(10)；

所述竖向移动轴(9)滑动设置在所述第一水平移动轴(10)上，所述第一水平移动轴(10)滑动设置在所述机床本体(1)上，所述第一水平移动轴(10)的移动方向与所述竖向移动轴(9)的移动方向相互垂直；

所述第一转台(6)的转动轴线与所述第一水平移动轴(10)的移动方向相互平行。

9.根据权利要求8所述的电火花成形加工同步运动装置，其特征在于，所述机床本体(1)设置有第二水平移动轴(11)；

所述第一水平移动轴(10)滑动设置在所述第二水平移动轴(11)上，所述第二水平移动轴(11)滑动设置在所述机床本体(1)上，所述第二水平移动轴(11)的移动方向与所述第一水平移动轴(10)的移动方向相互垂直；

所述第二转台(7)的转动轴线与所述第二水平移动轴(11)的移动方向相互平行。

10.一种加工机床，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的电火花成形加工同步运动装置。

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