CN2589139Y

CN2589139Y - 微细电火花加工机床

Info

Publication number: CN2589139Y
Application number: CN 02256340
Authority: CN
Inventors: 于云霞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2003-12-03
Anticipated expiration: 2012-12-26

Abstract

一种能进行微细电火花加工的机床。由X－Y双轴联动工作台、主轴系统、工具电极反拷系统、伺服进给系统、高频脉冲电源、主控计算机系统和读数显微镜组成。直流电机带动主轴及工具电极以陶瓷V型轴承为支承做旋转运动，工具电极反拷系统沿垂直于主轴轴线方向进给，将工具电极加工至指定尺寸和形状。然后用工具电极加工工件，以获得所需的孔或其他形状的零件。伺服进给系统是由压电陶瓷和丝杠螺母机构组成的宏微驱动机构，压电陶瓷产生精驱动控制电火花加工状态，保证对间隙状态有足够小的分辨率和动态响应，丝杠和螺母机构在步进电机的驱动下产生宏驱动，延伸主轴和工具电极的行程。

Description

微细电火花加工机床

本实用新型涉及一种电火花加工设备，尤其是能进行微细电火花孔加工的机床，属于机械加工技术领域。

电火花加工是通过工具电极和工件间的火花放电产生局部高温、高压来蚀除工件材料的，具有加工不受材料强度、硬度限制，加工时工件和工具间无宏观作用力等优点。因此电火花加工技术一经问世，就受到制造业的广泛重视，并在难加工材料、复杂曲面、精密表面、低刚度零件加工方面取得了广泛的应用。

目前，市售的电火花加工机床主要是进行电火花型腔的加工，广泛应用于模具制造领域。在小孔方面，迄今已在工业上应用的使用空心电极的小孔电火花加工机床所能加工的最小尺寸0.2-0.3mm，其特点是加工速度较高但加工精度一般；近年来微细电火花加工技术的研究开发使得做小孔电火花加工在精度和尺寸上取得长足进展，可加工最小孔径达数微米，尺寸精度达到微米量级，表面粗糙度达到亚微米量级，但在加工速度和实际应用方面有待进一步探讨。

本实用新型的目的就是将当前的陶瓷轴承技术、压电陶瓷技术等新技术综合应用于微细电火花加工机床中，使微细电火花加工机床在加工速度和加工精度方面的性能得到全面提高，进而满足实际应用方面的需要。

本实用新型所设计的微细电火花加工机床由X-Y双轴联动工作台1、主轴系统2、工具电极反拷系统3、伺服进给系统4、高频脉冲电源5、主控计算机系统6和读数显微镜7组成。所述X-Y双轴联动工作台1可带动被加工工件10实现X向或Y向的移动或联动；所述主轴系统2包括工具电极11、主轴12、陶瓷V型轴承14、主皮带轮26、从皮带轮13、传动皮带24和直流电机25组成，工具电极11安装在主轴12上，主轴12安装在陶瓷V轴承14上，主皮带轮26与直流电机25转轴固接，从皮带轮13与主轴12固接，直流电机25通过主皮带轮26、传动皮带24、从皮带轮13带动主轴12及工具电极11以陶瓷V型轴承14为支承做旋转运动；所述工具电极反拷系统3可沿垂直于主轴12轴线方向进给，实现对工具电极11的在线加工；所述伺服进给系统4包括钢珠15、压电陶瓷16、钢珠17、精密丝杠18、螺母19、伺服主皮带轮23、伺服从皮带轮20、伺服传动皮带21和步进电机22组成，压电陶瓷16通过钢珠15与主轴12相连接，压电陶瓷16产生轴向精移动，通过钢珠15传递给主轴12和工具电极11，压电陶瓷15为电火花加工状态的主伺服控制器，精密丝杠18通过钢珠17与压电陶瓷16连接，螺母19套装于精密丝杠18上，伺服从皮带轮20固接于精密丝杠18上，伺服主皮带轮23固接于步进电机22的转轴上，步进电机22通过伺服主皮带轮23、伺服传动皮带21、伺服从皮带轮20带动精密丝杠18回转，产生轴向粗移动，通过钢珠17、压电陶瓷16和钢珠15传递给主轴12和工具电极11，为电火花加工状态的副伺服控制器；所述高频脉冲电源5一端与被加工工件10电连接，另一端与伺服进给系统的钢珠15电连接，为电火花加工提供所需高频脉冲能量；所述主控计算机系统6与X-Y双轴联动工作台1、主轴系统2、工具电极反拷系统3、伺服进给系统4、高频脉冲电源5有电气连接，控制各部分按指定要求工作；所述读数显微镜7用于在线或在位观测电火花加工状态及工具电极11尺寸和形状。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

附图1是本实用新型的构成示意图。

附图2是本实用新型机械部分卧式实施例的结构示意图。

附图3是本实用新型机械部分立式实施例的示意图。

图中1.X-Y双轴联动工作台，2.主轴系统，3.工具电极反拷系统，4.伺服进给系统，5.高频脉冲电源，6.主控计算机系统，7.读数显微镜，10.工件，11.工具电极，12.主轴，13.从皮带轮，14.陶瓷V型轴承，15.钢珠，16.压电陶瓷，17.钢珠，18.精密丝杠，19.螺母，20.伺服从皮带轮，21.伺服传动皮带，22.步进电机，23.伺服主皮带轮，24.传动皮带，25.直流电机，26.主皮带轮

在图中，由X-Y双轴联动工作台1、主轴系统2、工具电极反拷系统3、伺服进给系统4、高频脉冲电源5、主控计算机系统6和读数显微镜7组成本实用新型的微细电火花加工机床，以电火花加工区为核心，X-Y双轴联动工作台1位居一侧，主轴系统2和伺服进给系统4位居另一侧，在二者中间的一侧布置有工具电极反拷系统3用以在线加工微细工具电极11，中间另一侧布置有读数显微镜7用以观测电火花加工状态和工具电极11的尺寸和形状。高频脉冲电源5与X-Y双轴联动工作台1上的被加工工件10和伺服进给系统4的钢珠15有电连接，主控计算机系统6与X-Y双轴联动工作台1、主轴系统2、工具电极反拷系统3、伺服进给系统4、高频脉冲电源5有电气连接，控制各部分按指定要求工作。

本实用新型的目的是这样实现的：直流电机25通过主皮带轮26、传动皮带24、从皮带轮13带动主轴12及工具电极11以陶瓷V型轴承14为支承做旋转运动，工具电极反拷系统3可沿垂直于主轴12轴线方向进给，实现对工具电极11的在线加工，将工具电极11加工至指定尺寸和形状。在获得所需尺寸和形状的工具电极后，将工具电极反拷系统撤出，在X-Y双轴联动工作台1上安装被加工工件10，使用工具电极11按指定轨迹加工，以获得所需的孔或其他形状的零件。工具电极的轴向进给伺服由进给伺服系统4完成，伺服进给系统是由压电陶瓷和丝杠螺母机构组成的宏微驱动机构，压电陶瓷16产生精驱动控制电火花加工状态，保证对间隙状态有足够小的分辩率和动态响应，丝杠18和螺母19在步进电机22的驱动下产生宏驱动，延伸主轴12和工具电极11的行程，以保证加工行程要求。

图2示为本实用新型所设计的微细电火花加工机床可以卧式放置实例，这样放置有利于电火花蚀除物排出，但不便于工件的安装。图3示为本实用新型所设计的微细电火花加工机床可以立式放置实例，这样放置是通常电火花加工机床的放置方式，不利于电火花蚀除物排出，但工件安装方便。另外，本实用新型所设计的微细电火花加工机床还可以倾斜放置。

本实用新型的优点是：(1)采用陶瓷V型轴承方案可低成本地实现主轴的高精度回转，同时实现主轴系统与机床床身的电气隔离，减小寄生电容对加工的影响。(2)采用压电陶瓷进行微细电火花加工状态主伺服控制器能有效改善电火花加工的间隙状态，提高电火花加工的效率。采用本实用新型方案设计的原理样机，已经加工出4μm的微细工具电极和6μm微孔。

Claims

1.一种微细电火花加工机床，由X-Y双轴联动工作台、主轴系统、工具电极反拷系统、伺服进给系统、高频脉冲电源、主控计算机系统和读数显微镜组成，其特征是：主轴系统由工具电极、主轴、陶瓷V型轴承、主皮带轮、从皮带轮、传动皮带和直流电机组成，工具电极安装在主上，主轴安装在陶瓷V轴承上，主皮带轮与直流电机转轴固接，从皮带轮与主轴固接，直流电机通过主皮带轮、传动皮带、从皮带轮带动主轴及工具电极以陶瓷V型轴承为支承做旋转运动。

2.根据权利要求1所述的策细电火花加工机床，其特征是：伺服进给系统是由压电陶瓷和丝杠螺母机构组成的宏微驱动机构，压电陶瓷产生精驱动控制电火花加工状态，保证对间隙状态有足够小的分辩率和动态响应，丝杠和螺母机构在步进电机的驱动下产生宏驱动，延伸主轴和工具电极的行程，以保证加工行程要求。

3.根据权利要求1所述的策细电火花加工机床，其特征是：高频脉冲电源一端与被加工工件电连接，另一端与伺服进给系统的钢珠电连接，为电火花加工提供所需高频脉冲能量。