CN218016251U - 一种磁场超声振动辅助电火花加工的旋转装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁场超声振动辅助电火花加工的旋转装置，属于特种加工领域，装置包括旋转台传动机构、旋转台箱体、夹具装置、超声振动装置、电机驱动机构。利用磁场超声振动辅助电火花加工，以蜗轮蜗杆传动来实现旋转盘的转动，并设计了安装在旋转盘上的可调夹具，实现对不同永磁体的安装以及永磁体水平和竖直方向的位置调整，进而实现变磁场加工采用四组正交对称分布的夹具装置来获得N‑N‑S‑S、N‑S‑N‑S、N‑N‑N‑N、S‑S‑S‑S四种不同的磁场分布情况，施加不同分布情况的磁场可以产生出不同的加工效果，来提高加工效率。同时施加超声振动和旋转磁场可以更好的提高加工效率，改善加工表面质量。

Description

一种磁场超声振动辅助电火花加工的旋转装置

技术领域

本发明属于特种加工领域，具体涉及一种磁场超声振动辅助电火花加工的旋转装置。

背景技术

与传统的机械加工相比电火花加工具有诸多的优势，电火花加工是利用极间脉冲放电产生的瞬时高温熔化、汽化材料，达到加工的目的。电火花加工不受材料硬度与强度限制，只与材料的导电与热学性能有关，能加工高硬度的材料。但是随着电火花加工应用领域的不断拓展，电火花成型加工方法也暴露出了一些问题，电火花加工效率低，进行小孔加工时会出现排屑困难、加工间隙中的放电产物排除不及时会造成短路和拉弧放电，工具电极损耗过快会导致加工精度降低等问题。针对这些加工问题，产生了复合加工技术。电火花复合加工技术主要包括超声复合加工技术和磁场复合加工技术。超声与磁场均能够改善电火花加工过程中的极间放电状态，并且能够提高材料去除率，降低电极的磨损，提高加工精度和加工效率。许多研究人员已经应用磁场和超声振动来辅助电火花加工但是大多数磁场和超声波振动是分开施加的。目前国内外关于磁场和超声振动电火花复合加工装置的研究非常少，因此搭建了一种新型的磁场和超声振动辅助电火花加工的旋转装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种磁场和超声振动复合辅助电火花加工的旋转装置，通过设计一种夹具装置以及转台传动机构来搭建超声振动装置和正交对称分布的磁场，可以实现磁场辅助电火花加工，超声振动辅助电火花加工，磁场超声复合辅助电火花加工，还可以通过改变磁场的极性实现N-N-S-S、N-S-N-S、N-N-N-N、S-S-S-S四种不同磁场分布形式，可以实现旋转磁场和超声振动复合辅助电火花加工。利用磁场以及超声振动来促进加工间隙中的碎屑的排出，以改善加工间隙中的放电状态，增加放电通道的半径，降低电极磨损率，改善加工表面的质量，提高电火花加工的效率。

本发明提供以下的技术方案：

一种新型的磁场超声振动辅助电火花加工的旋转装置，其特征在于，包括旋转台传动机构、旋转台箱体、夹具装置、超声振动装置、电机驱动装置，所述旋转台传动机构包括旋转盘、蜗轮、蜗杆、转盘轴承，用于提供旋转盘的旋转运动；所述旋转台箱体包括箱体底座、箱体顶盖、末端箱体密封盖、电机侧箱体密封盖，用于支撑和保护装置内部的传动机构；所述夹具装置包括夹具底板，夹具竖板，双排滑杆、夹板、夹紧螺母、调位螺母，用于夹装磁体和调整磁体与工件之间的相对位置；所述的超声振动装置包括隔板、超声换能器前盖板、压电陶瓷、电极片、超声换能器后盖板，用于为工件提供纵向的超声振动；所述的电机驱动装置包括步进电机、电机托架、联轴器，步进电机通过联轴器与蜗杆连接，用于对整个装置提供动力。

进一步的，所述转盘轴承通过螺栓连接安装在箱体底座上，蜗轮安装在转盘轴承上，旋转盘安装在蜗轮上，通过蜗轮蜗杆传动实现旋转盘的转动。

进一步的，所述得箱体底座中央是一个中空圆筒，圆筒上部有一个空心隔板，超声振动装置可从中间穿入，通过胶接的方式固定在中空隔板上，同时箱体底座下部设有方形的带孔底架，可以方便连接电极片的导线从底部穿入中空圆筒。

进一步的，所述电机侧箱体密封盖和末端箱体密封盖的中心都是圆筒结构，可以使轴承和蜗杆在轴向保持稳定，两种密封盖上都存在四个安装孔使密封盖能安装到箱体上。

进一步的，所述夹具装置是针对此旋转装置设计的可调夹具，夹具底板固定在旋转盘上，夹具底板两侧有调整轨道，夹具竖板安装在夹具底板上，通过调位螺母来调整夹具竖板在夹具底板上的水平位置，永磁体装夹在夹具上，从而实现通过调整永磁体与工件之间的距离来改变磁场强度。

进一步的，所述夹板可以在双排滑杆上进行纵向的移动，并通过夹紧螺母进行纵向的夹紧，可以安装不同尺寸的永磁体来改变磁场强度，还可通过增加垫片来调整永磁体的纵向高度位置，改变磁场的位置分布。

进一步的，所述旋转盘上开有四组定位孔，四组定位孔呈正交对称分布，可以在旋转盘上安装四组夹具装置，并可以通过改变永磁体的极性来实现不同的磁场分布情况，可对比不同的加工情况以达到最佳的加工条件。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型通过设计可调夹具，能够实现永磁体在水平和竖直方向的位置调节来改变磁场与工件之间的距离，并且可以安装不同尺寸的永磁体来实现变磁场加工；

2、本实用新型采用四组正交对称分布的夹具，安装四组永磁体，通过改变永磁体的极性实现N-N-S-S、N-S-N-S、N-N-N-N、S-S-S-S四种不同的磁场分布情况，进而实现不同的加工条件。

附图说明

图1为磁场超声振动辅助电火花加工旋转装置整体结构三维图；

图2为磁场超声振动辅助电火花加工旋转装置内部传动机构三维图；

图3为磁场超声振动辅助电火花加工旋转装置中夹具装置结构三维图；

图4为磁场超声振动辅助电火花加工旋转装置中超声振动装置结构三维图；

图5为磁场超声振动辅助电火花加工旋转装置箱体底座俯视图；

图6为磁场超声振动辅助电火花加工旋转装置箱体底座剖视图；

图7为磁场超声振动辅助电火花加工旋转装置电机侧箱体密封盖三维图；

图8为磁场超声振动辅助电火花加工旋转装置箱体末端密封盖三维图；

图9为四种磁场分布方式示意图。

其中，1-旋转台传动机构，101-旋转盘，102-蜗杆，103-蜗轮，104-转盘轴承，2-旋转台箱体，201-箱体底座，202-箱体顶盖，203-电机侧箱体密封盖，204-末端箱体密封盖，3-夹具装置，301-夹紧螺母，302-夹具竖板，303-双排滑杆，304-夹板，305-调位螺母，306-夹具底板，307-夹具底板定位孔，4-超声振动装置，401-隔板，402-超声换能器前盖板，403-压电陶瓷，404-电极片，405-超声换能器后盖板，5-电机驱动装置，501-步进电机，502-联轴器，503-电机托架，6-工件，7-永磁体，8-轴承，9-圆螺母，10-空心隔板，11-中空圆筒，12-六角螺母，13-方形带孔底架

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。应当可以理解，此处所描述的具体实施例，仅用于解释本发明，但并不限于本实用新型。相反地，提供这些实施例的目的是便于读者对本发明公开内容的理解更加透彻全面。

如图1至图8所示，磁场超声振动辅助电火花加工旋转装置，包括旋转台传动机构1，旋转台箱体2，夹具装置3，超声振动装置4，电机驱动装置5。

如图1至图8所示，本发明实施例所述的旋转台箱体2，包括箱体底座201、箱体顶盖202、电机侧箱体密封盖203、末端箱体密封盖204，箱体底座201和箱体顶盖202通过螺栓连接在一起，用来支撑和保护整个传动机构，将旋转台传动机构1封装在箱体内部，两侧用密封端盖进行密封。

如图1至8所示，旋转台传动机构1，包括旋转盘101、蜗杆102、蜗杆103、转盘轴承104，转盘轴承104安装在箱体底座201上，蜗轮103安装在旋转盘101上，旋转盘101安装在蜗轮103上，通过蜗轮蜗杆的方式进行传动，带动旋转盘101的转动。旋转盘101上设有四组正交分布的定位安装孔，可以将夹具装置3安装在旋转盘101上跟随旋转盘101进行运动。

如图1至8所示，夹具装置3安装在旋转盘101上方，夹具装置3包括夹紧螺母301、夹具竖板302、双排滑杆303、夹板304、调位螺母305、夹具底板306、夹具底板定位孔307，夹具底板306安装在旋转盘101上，夹具竖板302通过调位螺母305安装在夹具底板306上，夹具底板306两侧各设有一个轨道，通过改变调位螺母305使夹具竖板302在水平方向移动来改变永磁体7与工件6之间的距离以实现对磁场强度的改变，实现变磁场加工；

如图1至8所示，夹具竖板302上设有双排滑杆303，夹板304可以在双排滑杆303上进行纵向的移动，安装不同尺寸的永磁体7，可通过调整夹紧螺母301进行纵向的夹紧，可以实现安装不同尺寸的永磁体7来改变磁场强度。还可以通过在夹具底板306上增加垫片调整磁体的纵向位置高度；

如图1至8所示，所述超声振动装置4为工件6提供纵向的超声波周期振动包括超声换能器前端盖402、压电陶瓷403、电极片404、超声换能器后端盖405，超声换能器通过胶接的方式固定在箱体底座201中央中空圆筒11的空心隔板10上，在超声换能器前端盖402上方用胶接的方式固定一个隔板401，将要加工的工件6固定在隔板401上，使超声振动更加稳定；

如图1至8所示，旋转盘101上有正交对称分布的四组定位孔，可以安装四组夹具装置，可以通过改变永磁体7的极性来实现不同的磁场分布情况，可对比不同磁场分布情况下的加工效果。

具体实施过程：将整个旋转装置放置到电火花加工机床上，将导线连接到超声振动装置的电极片上，导线从箱体底座中心圆筒穿出连接到电源上。将工件通过胶接的方式固定在装置的隔板上，将四块永磁体分别安装到夹具装置上，通过调位螺母来调整永磁体与工件之间的距离，调整夹紧螺母对永磁体进行夹紧。接通或断开超声振动装置的电源来控制是否施加超声振动，接通或断开电机的电源来控制磁场的旋转，还可以通过增加垫片来调整永磁体的纵向高度，通过改变磁体极性得到不同的磁场分布情况。通过对装置的调整实现超声振动辅助电火花加工，磁场辅助电火花加工，超声磁场复合辅助电火花加工，达到提高材料去除率，降低电极磨损率，提高加工精度和加工效率的目的。

当然，本发明还可以有其他实施例，以上所述的仅为本发明的优选实施例；在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种磁场超声振动辅助电火花加工的旋转装置，其特征在于：包括旋转台传动机构(1)、旋转台箱体(2)、夹具装置(3)、超声振动装置(4)、电机驱动装置(5)，所述的旋转台传动机构包括旋转盘(101)、蜗杆(102)、蜗轮(103)、转盘轴承(104)，转盘轴承(104)通过螺栓连接，安装在箱体底座(201)上，蜗杆(102)安装在箱体底座(201)上带动蜗轮(103)转动，蜗轮(103)安装在转盘轴承(104)上，旋转盘(101)安装在蜗轮(103)上，随蜗轮(103)转动；所述旋转台箱体(2)包括箱体底座(201)、箱体顶盖(202)、电机侧箱体密封盖(203)、末端箱体密封盖(204)，箱体底座(201)与箱体顶盖(202)通过螺栓连接安装，电机侧箱体密封盖(203)与末端箱体密封盖(204)分别安装在箱体两侧；所述的夹具装置(3)包括夹紧螺母(301)，夹具竖板(302)，双排滑杆(303)，夹板(304)，调位螺母(305)，夹具底板(306)，夹具底板(306)安装在旋转盘上，夹具竖板(302)通过调位螺母(305)安装在夹具底板(306)上；所述的超声振动装置(4)包括隔板(401)、超声换能器前盖板(402)、压电陶瓷(403)、电极片(404)、超声换能器后盖板(405)，隔板(401)通过胶接方式安装在超声换能器前盖板(402)上，超声换能器前盖板(402)、压电陶瓷(403)、电极片(404)、超声换能器后盖板(405)通过螺栓连接为一体；所述的电机驱动装置(5)包括步进电机(501)，联轴器(502)，电机托架(503)，电机托架(503)安装在箱体上，步进电机(501)安装在电机托架(503)上，步进电机(501)通过联轴器(502)与蜗杆(102)连接。

2.根据权利要求1所述的磁场超声振动辅助电火花加工的旋转装置，其特征在于所述的电机侧箱体密封盖(203)和末端箱体密封盖(204)的中心都是圆筒结构，两种密封盖上都存在四个安装孔使密封盖能安装到箱体上。

3.根据权利要求1所述的磁场超声振动辅助电火花加工的旋转装置，其特征在于：所述箱体底座(201)中央是一个中空圆筒(11)，中空圆筒(11)上部有一个空心隔板(10)，超声换能器可从中间穿入，并固定在空心隔板(10)上。

4.根据权利要求1所述的磁场超声振动辅助电火花加工的旋转装置，其特征在于：所述夹具底板(306)安装固定在旋转盘(101)上，夹具底板(306)两侧各设一个调整轨道，并且可以通过调位螺母(305)调整夹具竖板(302)在夹具底板(306)上的水平位置，永磁体(7)夹装在夹具上。

5.根据权利要求3所述的磁场超声振动辅助电火花加工的旋转装置，其特征在于：所述的夹具装置(3)中的夹板(304)可以在双排滑杆(303)上进行纵向的移动，并通过夹紧螺母(301)进行纵向的夹紧，可以安装不同尺寸的永磁体(7)，还可以在夹具竖板(302)的下平面上增加垫片来调整永磁体(7)的纵向位置高度。

6.根据权利要求3所述的磁场超声振动辅助电火花加工的旋转装置，其特征在于：所述旋转盘上有四组定位孔，四组定位孔呈正交对称分布，可以在旋转盘(101)上安装四组夹具装置(3)。

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