CN210967354U - 一种带外包液束扶丝的电火花微小孔加工主轴头 - Google Patents

Abstract

一种带外包液束扶丝的电火花微小孔加工主轴头，包括主轴结构及外壳体结构；喷嘴结构包括第一壳体及喷嘴，主轴与喷嘴结构同轴装配，弹性夹头同轴装配定位于主轴内孔中，电极丝或管被弹性夹头同轴夹持，构成电极丝或管与喷嘴喷孔同轴；外壳体结构包括第二壳体，主轴转动装配于第二壳体中；还包括第一和第二进液结构；第一进液结构包括第一进液旋转接头及第一液流通道；第二进液结构包括第二进液旋转接头及第二液流通道；第一和第二进液旋转接头均相对第二壳体密封配合；第一液体经第一液流通道流入内孔中；第二液体流入集液腔并通过喷孔射流喷出。本实用新型有效解决了微细长电极丝或管的刚性问题。

Description

一种带外包液束扶丝的电火花微小孔加工主轴头

技术领域

本实用新型涉及电火花加工领域，具体涉及一种带外包液束扶丝的电火花微小孔加工主轴头。

背景技术

在航空航天、国防军工等领域大量采用了高硬度、高强度、高熔点等各种高新材料，用这些特殊材料制作成的零件其复杂特殊型面、型孔、微细结构，用传统的机械加工手段难以达成。例如，钛合金、高温耐热合金的发动机整体叶轮、机匣复杂型面加工；环形件、火焰筒及叶片的三维空间分布深小孔加工；各类精密窄缝、窄槽加工等许多关键零件加工制造都需要电火花加工技术（简称“电加工”）。电火花加工现已成为航空、航天及国防军工制造业中不可或缺的关键技术。

目前，在电火花微孔加工应用中会遇到许多微细槽、缝、和微型腔的加工，孔槽宽≤0.10mm、孔槽宽精度要求±0.003mm，一般采用电火花微铣的加工方法。由于刚性原因，微细电极通常用电火花反拷贝等方法制作，即制作一小段、加工、损耗，再制作、加工、损耗，如此循环进行，由于加工效率低，难以工程化应用。

因此，如何解决电火花微铣加工中微细长电极丝或细长电极管刚性差、加工效率低下的问题便成为本实用新型的研究课题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种带外包液束扶丝的电火花微小孔加工主轴头。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种带外包液束扶丝的电火花微小孔加工主轴头，包括主轴结构以及外壳体结构；

其中，所述主轴结构为转动体，包括主轴以及定位于该主轴下方的弹性夹头和喷嘴结构；所述主轴通过一驱动机构驱动旋转，其旋转轴沿上下方向设置；所述喷嘴结构包括第一壳体以及连设于第一壳体下方的喷嘴，所述第一壳体的上端敞口，用于与所述主轴进行装配；主轴与喷嘴结构同轴装配，构成喷嘴的喷孔与所述主轴同轴，且装配后所述第一壳体与所述主轴之间的轴孔配合部分为密封配合；所述弹性夹头装配定位于所述主轴下端的一内孔中，与主轴同轴配合；电极丝或管被所述弹性夹头夹持，与弹性夹头同轴定位，构成所述电极丝或管与所述喷嘴的喷孔同轴；

所述外壳体结构包括第二壳体，所述主轴通过轴承转动装配于所述第二壳体中；

其中，还包括第一进液结构和第二进液结构；所述第一进液结构包括第一进液旋转接头以及与该第一进液旋转接头连通的第一液流通道；所述第二进液结构包括第二进液旋转接头以及与该第二进液旋转接头连通的第二液流通道；

所述第一进液旋转接头和所述第二进液旋转接头均相对所述第二壳体密封配合；所述第一液流通道连通所述主轴的内孔，第一液体经由第一液流通道流入所述内孔中；所述第二液流通道连通所述喷嘴的集液腔，第二液体流入所述集液腔中，通过喷嘴的喷孔射流喷出。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述驱动机构包括伺服电机、大带轮、小带轮以及同步带；所述伺服电机相对所述外壳体结构固定，其输出轴通过所述小带轮经由所述大带轮带动所述主轴旋转。

2．上述方案中，所述外壳体结构还包括上法兰和下法兰，所述上法兰密封装配于第二壳体的上部，所述下法兰密封装配于第二壳体的下部。

3．上述方案中，所述主轴的内孔中还设有电极密封圈，该电极密封圈抵靠定位于弹性夹头的上方。

4．上述方案中，所述主轴内孔的下端和所述弹性夹头外周的下端均具有一锥度，两者通过所述锥度定心。

5．上述方案中，还包括一护垫，设于所述弹性夹头与所述喷嘴之间；

所述护垫呈环状，其上表面抵靠所述弹性夹头的下端面，且两个面均具有锥度，两者通过该锥度定心。

6．上述方案中，所述喷嘴的喷孔直径大于所述电极丝或管的直径。

7．上述方案中，所述喷孔的长径比大于或等于3。

本实用新型的工作原理及优点如下：

本实用新型一种带外包液束扶丝的电火花微小孔加工主轴头，包括主轴结构及外壳体结构；主轴结构包括主轴、弹性夹头、喷嘴结构；主轴的旋转轴沿上下方向设置；喷嘴结构包括第一壳体及喷嘴，主轴与喷嘴结构同轴装配，弹性夹头同轴装配定位于主轴内孔中，电极丝或管被弹性夹头同轴定位，构成电极丝或管与喷嘴的喷孔同轴；外壳体结构包括第二壳体，主轴转动装配于第二壳体中；还包括第一和第二进液结构；第一进液结构包括第一进液旋转接头及第一液流通道；第二进液结构包括第二进液旋转接头及第二液流通道；第一和第二进液旋转接头均相对第二壳体密封配合；第一液体经第一液流通道流入内孔中，经细长电极管内孔喷出对加工区冷却、排屑；第二液体流入集液腔中，通过喷嘴的喷孔射流喷出，对微细长丝电极或细长电极管液束扶丝。

相比现有技术而言，本实用新型用射流液束实现对微细长的电极丝或细长电极管扶丝，使微细长电极丝或细长电极管在空间绷直，液束包裹挟微细长电极丝或管整体旋转，使之在主轴旋转和进给时不扭曲、不歪曲，可有效解决微细长电极丝或细长电极管的刚性问题，使电极丝或电极管更易进入导向器穿丝并保证连续伺服进给稳定加工，实现工程化应用。

尤其在使用微细长电极管进行电加工时，还可通过高液压的第一液体经由电极管的内孔直接喷出至加工区，对加工区域实施强迫排屑冷却，保证加工的顺利进行。

附图说明

附图1为本实用新型实施例的剖面结构示意图；

附图2为图1中A处的放大图。

以上附图中：1．主轴；2．弹性夹头；3．第一壳体；4．喷嘴；5．喷孔；6．密封圈；7．内孔；8．微细长电极丝或细长电极管；9．伺服电机；10．大带轮；11．小带轮；12．同步带；13．护垫；14．第二壳体；15．轴承；16．上法兰；17．下法兰；18．第一进液旋转接头；19．第一液流通道；20．第二进液旋转接头；21．第二液流通道；22．通液槽；23．集液腔；24．电极密封圈；25．环形槽；26．进电电刷；27．进电环；a．锥度；b．锥度。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。

关于本文中所使用的“连接”或“定位”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案之描述上额外的引导。

关于本文中所使用的“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等，均为方向性用词，在本案中仅为说明各结构之间位置关系，并非用以限定本案保护反应及实际实施时的具体方向。

参见附图1、2所示，一种带外包液束扶丝的电火花微小孔加工主轴头，包括主轴结构以及外壳体结构。

其中，所述主轴结构为转动体，包括主轴1以及定位于该主轴1下方的弹性夹头2和喷嘴结构；所述主轴1通过一驱动机构驱动旋转，其旋转轴沿上下方向设置；所述喷嘴结构包括第一壳体3以及连设于第一壳体3下方的喷嘴4，所述第一壳体3的上端敞口，用于与所述主轴1进行装配；主轴1与喷嘴结构同轴装配，构成喷嘴4的喷孔5与所述主轴1同轴，且装配后所述第一壳体3与所述主轴1之间的轴孔配合部分通过密封圈6密封配合；所述弹性夹头2装配定位于所述主轴1下端的一内孔7中，与主轴1同轴配合；微细长电极丝或细长电极管8被所述弹性夹头2夹持，与弹性夹头2同轴定位，构成所述微细长电极丝或细长电极管8与所述喷嘴4的喷孔5同轴。

优选的，所述驱动机构包括伺服电机9、大带轮10、小带轮11以及同步带12；所述伺服电机9相对所述外壳体结构固定，其输出轴通过所述小带轮11经由所述大带轮10带动所述主轴1旋转。所述主轴1带动所述弹性夹头2旋转，弹性夹头2带动微细长电极丝或管8旋转。

优选的，所述主轴1内孔7的下端和所述弹性夹头2外周的下端均外扩而具有一锥度a，构成所述主轴1在轴向对所述弹性夹头2形成向下的压迫，两者通过所述锥度a定心。借此设计，有利于保证微细长电极丝或细长电极管8和喷孔5的同轴精度，保证扶丝效果，在提高微细长电极丝或细长电极管8刚性的同时，还能够保证其位置精度，从而有利于精密加工需要。

优选的，还包括一护垫13，设于所述弹性夹头2与所述喷嘴4之间；所述护垫13呈环状，其上表面抵靠所述弹性夹头2的下端面，且两个面均具有锥度b，构成所述弹性夹头2在轴向对所述护垫13形成向下的压迫，两者通过该锥度b定心。借此设计，可进一步的有利于保证微细长电极丝或细长电极管8和喷孔5的同轴精度，保证扶丝效果，在提高微细长电极丝或细长电极管8刚性的同时，还能够保证其位置精度，从而有利于精密加工需要。

其中，所述喷嘴4的喷孔5直径大于所述电极丝或管8的直径，所述喷孔5的长径比大于或等于三。

所述外壳体结构为非转动体，包括第二壳体14，所述主轴1通过轴承15转动装配于所述第二壳体14中。优选的，所述外壳体结构还包括上法兰16和下法兰17，所述上法兰16密封装配于第二壳体14的上部，所述下法兰17密封装配于第二壳体14的下部。

其中，还包括第一进液结构和第二进液结构；所述第一进液结构包括第一进液旋转接头18以及与该第一进液旋转接头18连通的第一液流通道19；所述第二进液结构包括第二进液旋转接头20以及与该第二进液旋转接头20连通的第二液流通道21。

所述第一进液旋转接头18和所述第二进液旋转接头20均相对所述第二壳体14通过密封圈6密封配合，两者皆为非转动体；所述第一液流通道19连通所述主轴1的内孔7，第一液体经由第一液流通道19流入所述内孔7中，构成对电极管进行内部的液束扶丝，同时经由该电极管内孔喷射而出的第一液体直接喷出至主轴头的加工区域，对加工区域实施强迫排屑冷却，保证加工的顺利进行。所述第二液流通道21连通所述弹性夹头2外周的通液槽22，第二液体流入通液槽22，然后向下流入所述喷嘴4的集液腔23中，通过喷嘴4的喷孔5射流喷出，构成对向下伸出喷嘴4的微细长电极丝或细长电极管8进行外表面的液束扶丝。

其中，第一液体的压力值大于第二液体的压力值。

工作时，第一液体经第一进液旋转接头18并通过第一液流通道19进入主轴1的内孔7，再经细长电极管的内孔喷出至加工区；第一进液旋转接头18安装于主轴1的接头之间有密封圈6密封；在弹性夹头2的上方装有电极密封圈24，电极密封圈24对微细长电极丝或细长电极管8与主轴1的内孔7之间进行第一液体密封；电极密封圈24经上方的第一液体的压力作用下发生弹性变形，同时对细长电极管和主轴1的内孔紧贴进行密封。用微细长电极丝进行电火花加工时，主轴1的内孔7不需要接通第一液体。

所述第二进液旋转接头20安装于下法兰17，其入口对准下法兰17的环形槽25，环形槽25与主轴1中的第二进液通道21相通，第二进液通道21与所述弹性夹头2外周的通液槽22相通，下法兰17在环形槽25的上方和下方与主轴1之间通过密封圈6回转密封。

工作时，第二液体经第二进液旋转接头20、下法兰17、环形槽25、第二液流通道21、通液槽22、喷嘴的集液腔23、喷孔5以液束的方式射出并与主轴1同轴，主轴1旋转带动液束旋转，主轴1经弹性夹头2带动微细长电极丝或细长电极管8旋转，射流液束使微细长电极丝或管8在空间绷直，液束并裹挟微细长电极丝或细长电极管8整体旋转，使之在主轴1旋转和进给时不扭曲、不歪曲，解决微细长电极丝或细长电极管8的刚性问题，并使之易进入导向器穿丝，可保证连续伺服进给稳定加工。

其中，进电电刷26安装于上法兰16中，加工用高频电源经进电电刷26、进电环27、大带轮10、主轴1、弹性夹头2至微细长电极丝或管8；进电电刷26与上法兰16之间绝缘，保证高频电源经进电电刷26至主轴1、至弹性夹头2、至微细长电极丝或细长电极管8，而不经过轴承15馈电，提高轴承15的使用寿命。

相比现有技术而言，本实用新型用射流液束实现对微细长的电极丝或电极管扶丝，使微细长电极丝或管在空间绷直，液束包裹挟微细长电极丝或管整体旋转，使之在主轴旋转和进给时不扭曲、不歪曲，可有效解决微细长电极丝或管的刚性问题，使电极丝或管更易进入导向器穿丝并保证连续伺服进给稳定加工，实现工程化应用。

本实用新型可用微细长电极丝或细长电极管如φ0.04mm，加工孔槽宽0.06mm、孔槽宽精度可达±0.003mm。如φ0.10mm细长电极管加工φ0.15mm孔或宽0.15mm孔槽等。用微细长电极丝或细长电极管进行电火花微铣或加工孔，可在长时间内连续稳定加工，很好地实现工程化应用。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带外包液束扶丝的电火花微小孔加工主轴头，其特征在于：

包括主轴结构以及外壳体结构；

其中，所述主轴结构为转动体，包括主轴以及定位于该主轴下方的弹性夹头和喷嘴结构；所述主轴通过一驱动机构驱动旋转，其旋转轴沿上下方向设置；所述喷嘴结构包括第一壳体以及连设于第一壳体下方的喷嘴，所述第一壳体的上端敞口，用于与所述主轴进行装配；主轴与喷嘴结构同轴装配，构成喷嘴的喷孔与所述主轴同轴，且装配后所述第一壳体与所述主轴之间的轴孔配合部分为密封配合；所述弹性夹头装配定位于所述主轴下端的一内孔中，与主轴同轴配合；电极丝或管被所述弹性夹头夹持，与弹性夹头同轴定位，构成所述电极丝或管与所述喷嘴的喷孔同轴；

所述外壳体结构包括第二壳体，所述主轴通过轴承转动装配于所述第二壳体中；

其中，还包括第一进液结构和第二进液结构；所述第一进液结构包括第一进液旋转接头以及与该第一进液旋转接头连通的第一液流通道；所述第二进液结构包括第二进液旋转接头以及与该第二进液旋转接头连通的第二液流通道；

所述第一进液旋转接头和所述第二进液旋转接头均相对所述第二壳体密封配合；所述第一液流通道连通所述主轴的内孔，第一液体经由第一液流通道流入所述内孔中；所述第二液流通道连通所述喷嘴的集液腔，第二液体流入所述集液腔中，通过喷嘴的喷孔射流喷出。

2.根据权利要求1所述的主轴头，其特征在于：所述驱动机构包括伺服电机、大带轮、小带轮以及同步带；所述伺服电机相对所述外壳体结构固定，其输出轴通过所述小带轮经由所述大带轮带动所述主轴旋转。

3.根据权利要求1所述的主轴头，其特征在于：所述外壳体结构还包括上法兰和下法兰，所述上法兰密封装配于第二壳体的上部，所述下法兰密封装配于第二壳体的下部。

4.根据权利要求1所述的主轴头，其特征在于：所述主轴的内孔中还设有电极密封圈，该电极密封圈抵靠定位于弹性夹头的上方。

5.根据权利要求1所述的主轴头，其特征在于：所述主轴内孔的下端和所述弹性夹头外周的下端均具有一锥度，两者通过所述锥度定心。

6.根据权利要求1所述的主轴头，其特征在于：还包括一护垫，设于所述弹性夹头与所述喷嘴之间；

所述护垫呈环状，其上表面抵靠所述弹性夹头的下端面，且两个面均具有锥度，两者通过该锥度定心。

7.根据权利要求1所述的主轴头，其特征在于：所述喷嘴的喷孔直径大于所述电极丝或管的直径。

8.根据权利要求1所述的主轴头，其特征在于：所述喷孔的长径比大于或等于3。

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