TW202012082A - 電加工機床和電加工機床中的電極組件以及加工方法 - Google Patents

Abstract

本發明涉及電加工機械領域，提供電加工機床和電加工機床中的電極組件以及加工方法。電加工機床的電極組件包括C軸機構以及B軸機構。B軸機構連接於C軸機構。C軸機構包括驅動裝置，驅動裝置驅動C軸機構運行使得B軸機構繞C軸機構的旋轉軸線旋轉。B軸機構包括：能夠浸沒在電火花加工液中的旋轉機構，旋轉機構能夠繞其回轉軸線旋轉並連接於C軸機構，使得C軸機構的運動能夠傳遞到旋轉機構；以及安裝在旋轉機構上的加工電極。本發明還提供一種採用上述電極組件的電加工機床以及所述電加工機床的加工方法。

Description

電加工機床和電加工機床中的電極組件以及加工方法

本發明涉及電加工機械領域，尤其適用於具有三維曲面工件的加工技術領域，具體地涉及電加工機床和電加工機床中的電極組件以及加工方法。

在對工件的三維曲面進行電加工時，現有的機床往往需要工作轉台帶動工件參與聯動，工件較重時會導致聯動的轉速比較低，導致機床的整體加工效率低。

尤其是對燃氣輪機噴嘴等大型環形工件(加工部位具有三維異型曲面，傳統機械加工存在加工盲區的工件)的電加工時，例如帶有葉片的盤型工件，由於結構非常複雜、加工可達性差，加上多採用高溫合金等加工難度高的材料，傳統的切削加工很難實現較高精度的加工。而現有的機床往往需要工作台參與聯動，存在加工效率低的問題。因此，現有技術存在的技術問題是對於大型的、加工面複雜的工件，加工精度低。

為了解決現有技術中的上述技術問題，根據本發明的一個態樣，提供一種電加工機床的電極組件，包括：C軸機構；以及B軸機構，所述B軸機構連接於所述C軸機構；其中 所述C軸機構包括：驅動裝置，所述驅動裝置驅動所述C軸機構運行使得所述B軸機構繞所述C軸機構的旋轉軸線旋轉；所述B軸機構包括：能夠浸沒在電火花加工液中的旋轉機構，所述旋轉機構能夠繞其回轉軸線旋轉並連接於所述C軸機構，使得所述C軸機構的運動能夠傳遞到所述旋轉機構；以及安裝在所述旋轉機構上的加工電極。

較佳的，在上述技術方案的基礎上，所述C軸機構還包括：連接架；以及回轉心軸，可旋轉地安裝在所述連接架內並包括輸入端、輸出端和所述旋轉軸線。其中，所述驅動裝置連接於所述回轉心軸的所述輸入端用於驅動所述回轉心軸繞所述旋轉軸線旋轉；所述旋轉機構連接於所述回轉心軸的所述輸出端。

較佳的，在上述技術方案的基礎上，還包括檢測所述回轉心軸的角位置的檢測裝置，使得所述驅動裝置根據檢測到的所述回轉心軸的角位置的資料驅動所述回轉心軸；較佳的，所述檢測裝置包括角度編碼器和將角度編碼器固定到所述連接架的緊固機構；較佳的，所述緊固機構包括角度編碼器固定板和角度編碼器鎖緊螺母，所述角度編碼器固定板緊固在所述角度編碼器的外圈，所述角度編碼器的內圈通過所述角度編碼器鎖緊螺母進行軸向鎖緊。

較佳的，在上述技術方案的基礎上，所述回轉心軸和所述旋轉機構設置成所述回轉心軸的所述旋轉軸線垂直於及/或通過所述旋轉機構的所述回轉軸線；及/或，所述驅動裝置包括驅動機構，所述驅動機構的輸出端傳動地連接於所述回轉心軸的所述輸入端。

較佳的，在上述技術方案的基礎上，還包括間隔機構，所述間隔機構固定地設置在所述C軸機構與所述旋轉機構之間，使得所述C軸機構與所述旋轉機構之間具有間距。

較佳的，在上述技術方案的基礎上，所述驅動裝置還包括電機固定座和聯軸器，其中，所述電機固定座固定於所述連接架並將所述驅動機構固定於其中，所述聯軸器將所述驅動機構的所述輸出端連接於所述回轉心軸的所述輸入端。

較佳的，在上述技術方案的基礎上，所述間隔機構包括使得所述回轉心軸與所述旋轉機構之間具有間距的中空的連接套。較佳的，所述間隔機構還包括骨架油封，所述骨架油封設置在所述連接架的底部外側，以避免所述電火花加工液進入所述連接架內。

較佳的，在上述技術方案的基礎上，還包括安裝在所述連接架中的轉台軸承，使得所述回轉心軸的所述輸出端可旋轉地支承在所述轉台軸承中。較佳的，所述回轉心軸能夠回轉至少±60°。進一步較佳的，所述回轉心軸的回轉角度小於±180°。

較佳的，在上述技術方案的基礎上，所述旋轉機構採用電加工機床的現有的用於安裝和旋轉工件的工作轉台。較佳的，所述旋轉機構能夠防止電火花加工液進入其中。

根據本發明的第二態樣，提供一種採用上述技術方案中的電極組件的電加工機床，所述電加工機床包括所述電極組件、床身和座落在所述床身上的至少一個床頭，所述每一床頭包括X軸主體、Y軸主體和Z軸主體，所述X軸主體、Y軸主體和Z軸主體分別設置有驅動裝置、導軌、滑枕，其中。所述X軸主體、Y軸主體和Z軸主體彼此相聯，使得所述X軸主體能夠沿X軸方向往復移動，所述Y軸 主體能夠沿Y軸方向往復移動，所述Z軸主體能夠沿Z軸方向往復移動。所述電極組件的所述連接架固定地連接於所述Z軸主體，使所述連接架能夠與所述Z軸主體一起運動。

較佳的，在上述技術方案的基礎上，所述C軸機構、所述B軸機構、所述Y軸主體和所述Z軸主體設置成使得所述C軸機構的旋轉軸線與所述Z軸主體的Z軸方向平行，所述B軸機構的回轉軸線能夠與Y軸主體的Y軸方向平行。

較佳的，在上述技術方案的基礎上，還包括放置工件的工作台，所述工作台具有能夠繞所述工作台的回轉軸線旋轉的工件回轉部分，所述工件回轉部分用於將工件固定在其上，並使工件繞所述回轉軸線回轉。較佳的，所述工作台設置成水平放置或豎直放置。

較佳的，在上述技術方案的基礎上，所述至少一個床頭包括圍繞所述工作台設置的兩個或四個床頭；及/或所述加工電極包括多個電極。較佳的，所述多個電極中的任意兩個電極在垂直於所述旋轉機構的回轉軸線的垂直面上，分別向相背的兩個方向延伸，或者彼此垂直，或者延伸的方向交錯一定的角度。

較佳的，在上述技術方案的基礎上，所述床頭呈動梁龍門式結構，所述Y軸主體呈雙支承形式支承在所述床身上，所述X軸主體支承在所述Y軸主體上，所述Z軸主體支承在所述X軸主體上，所述Z軸主體與所述連接架為一體的結構；或，所述床頭呈牛頭結構，所述X軸主體支承在所述床身上，所述Y軸主體支承在所述X軸主體上，所述Z軸主體支承在所述Y軸主體上。

較佳的，在上述技術方案的基礎上，所述旋轉機構包括將所述加工電極安裝到其上的電極夾具。較佳的，所述電極夾具包括 3R夾具或電極連接板，所述加工電極通過電極鎖緊螺母固定到所述電極連接板。

根據本發明的協力廠商面，提供如上所述技術方案中的電加工機床的加工方法，包括如下加工步驟：C軸機構零點標定：工作台安裝上工件，C軸機構回轉到使B軸機構的回轉軸線與Y軸主體的Y軸方向平行，以這個狀態作為C軸機構的零點；X軸主體零點標定：X軸主體移動到使得B軸機構的回轉軸線穿過工作台的回轉軸線，以這個狀態作為X軸主體的零點；Y軸主體零點標定：Y軸主體的零點使用機床坐標系或將Y軸方向上，穿過工作台回轉軸軸線設定為零點；較佳的，所述加工方法的加工步驟還包括：B軸機構零點標定：使B軸機構夾具的定位台與X軸主體呈平行或垂直狀態，以這個狀態作為B軸機構的零點；Z軸主體零點標定：Z軸主體的零點根據工件上表面的位置進行確定；工作台零點標定：對於回轉件的工件，在工件裝夾完成後，根據工件加工時，基準面或基準線的位置標定零點位置；確定完工件的零點，以此為基礎，控制機床對工件進行加工；根據工件的尺寸要求確定工作台加工完工件多個加工部位的一個加工部位後需要回轉的角度；較佳的，還包括步驟：工作台帶著工件回轉定位，X、Y、Z軸主體和B、C軸機構聯動走位進行電極的旋入加工，加工完第一個加工部位，電極旋出，工作台回轉要求的角度，X、Y、Z軸主體和B、C軸機構再次聯動走位進 行電極的旋入加工。

這些技術方案所帶來的優點將列舉在下文根據實施例的描述中。

1‧‧‧C軸機構

1.1‧‧‧驅動機構

1.2‧‧‧聯軸器

1.3‧‧‧電機固定座

1.4‧‧‧角度編碼器

1.5‧‧‧角度編碼器固定板

1.6‧‧‧角度編碼器鎖緊螺母

1.7‧‧‧回轉心軸

1.8‧‧‧連接架

1.9‧‧‧轉台軸承

2‧‧‧間隔機構

2.10‧‧‧骨架油封

2.11‧‧‧連接盤

2.12‧‧‧連接桿(連接套)

3‧‧‧B軸機構

3.13‧‧‧旋轉機構

3.14‧‧‧加工電極

3.15‧‧‧電極連接板

3.16‧‧‧電極鎖緊螺母

3.17‧‧‧3R夾具

3.18‧‧‧定位台

100‧‧‧機床

101‧‧‧電極組件

102‧‧‧床頭

103‧‧‧床身

104‧‧‧工作台

112‧‧‧X軸主體

114‧‧‧工件回轉部分

122‧‧‧Y軸主體

124‧‧‧工件連接工藝板

132‧‧‧Z軸主體

134‧‧‧護罩

144‧‧‧工件

圖1示出了採用根據本發明的電加工機床件能夠典型的適用的加工工件的示意圖，圖1是帶有葉片的盤型工件的立體圖；圖2是根據本發明的電加工機床件的第一實施例的結構示意圖，其中，包括了根據本發明的電極組件；圖3A至圖3C示出了根據本發明的電極組件的示意圖，其中，圖3A是組裝後的電極組件的剖視圖，圖3B是電極組件的零件分解的剖視圖，圖3C是電極組件的部分零件組裝的立體圖；圖4是根據本發明的電加工機床件的第二實施例的結構示意圖，其中，包括了根據本發明的電極組件；圖5是根據本發明的電加工機床件的第三實施例的結構示意圖，其中，包括了根據本發明的電極組件；圖6是根據本發明的電加工機床件的第四實施例的結構示意圖，其中，包括了根據本發明的電極組件；圖7示出了根據本發明的電加工機床件的電極組件中的加工電極的實施例；圖8示出圖5所示的電極組件的B機構中的定位台細節。

圖中的附圖標記在技術方案和實施例中的列表：

100-機床，包括： 101-電極組件，包括：1-C軸機構，包括：-驅動裝置，包括：1.1-驅動機構；1.2-聯軸器；1.3-電機固定座；-檢測裝置，包括：1.4-角度編碼器；1.5-角度編碼器固定板；1.6-角度編碼器鎖緊螺母；1.7-回轉心軸；1.8-連接架；1.9-轉台軸承；2-間隔機構，包括：2.10-骨架油封；2.11-連接盤；2.12-連接桿(連接套)；3-B軸機構，包括：3.13-旋轉機構；3.14-加工電極；3.15-電極連接板；3.16-電極鎖緊螺母；3.17-3R夾具；3.18-定位台； 102-床頭，包括：112-X軸主體；122-Y軸主體；132-Z軸主體；103-床身；104-工作台，包括：114-工件回轉部分；124-工件連接工藝板；134-護罩；144-工件。

下面結合附圖和實施例來進一步描述本發明，從而更清楚地瞭解本發明的發明原理和有益的技術效果。

本文中使用的術語說明：

X軸，沿圖2、4和5所示電加工機床(工作台在左側，床身在右側)的前後方向，移動方向如箭頭所示，稱為X軸方向；Y軸，沿圖2、4和5所示電加工機床(工作台在左側，床身在右側)的左右方向，移動方向如箭頭所示，稱為Y軸方向；Z軸，沿圖2、4和5所示電加工機床(工作台在左側，床身在右側)的上下方向，移動方向如箭頭所示，稱為Z軸方向；C軸，平行於Z軸，旋轉運動如箭頭所示；B軸，垂直於Z軸，旋轉運動如箭頭所示；D軸，回轉運動如箭頭所示。

如圖1所示，其示出了採用根據本發明的電加工機床100 能夠加工的工件的示例，圖1示出的是帶有葉片的盤型工件。

圖2示出了根據本發明的電加工機床100的一個較佳實施例。電加工機床100包括床身103、座落在床身103上的一個床頭102和固定於床頭102的電極組件101，床頭102包括X軸主體112、Y軸主體122和Z軸主體132，X軸主體112、Y軸主體122和Z軸主體132分別設置有驅動裝置、導軌、滑枕，使得X軸主體112能夠沿X軸方向往復移動，Y軸主體122能夠沿Y軸方向往復移動，Z軸主體132能夠沿Z軸方向往復移動。

根據本發明的第一實施例，床身103和床頭102呈動梁龍門式結構，其中的Y軸主體122(動梁部分)呈雙支承形式支承在床身103上，X軸主體112(滑枕部分)支承在Y軸主體122上，Z軸主體132支承在所述X軸主體112上。由此，Z軸主體132相對X軸主體112沿Z軸方向往復移動，X軸主體112相對Y軸主體122沿X軸方向往復移動，Y軸主體122相對床身103沿Y軸方向往復移動。電極組件101固定於Z軸主體132，使得電極組件101能夠與所述Z軸主體132一起運動。

根據本發明的第二實施例，如圖4所示，床身103和床頭102呈牛頭結構，X軸主體112支承在床身103上，Y軸主體122支承在X軸主體112上，Z軸主體132支承在所述Y軸主體122上。由此，Z軸主體132相對Y軸主體122沿Z軸方向往復移動，Y軸主體122相對X軸主體112沿Y軸方向往復移動，X軸主體112相對床身103沿X軸方向往復移動。電極組件101固定於Z軸主體132，使得電極組件101能夠與所述Z軸主體132一起運動。

以下結合圖3A至圖3C詳細描述根據本發明的電極組件 101的示例性的構造。一種電加工機床100的電極組件101包括C軸機構1和B軸機構3以及設置在C軸機構1和B軸機構3的間隔機構2。

C軸機構1包括連接架1.8、回轉心軸1.7、驅動回轉心軸1.7轉動的驅動裝置。連接架1.8固定於床頭102的Z軸主體132。回轉心軸1.7可旋轉地安裝在連接架1.8內並包括輸入端、輸出端和旋轉軸線。驅動裝置連接於回轉心軸1.7的輸入端用於驅動回轉心軸1.7繞旋轉軸線旋轉，驅動裝置較佳的包括驅動機構1.1，還包括電機固定座1.3和聯軸器1.2，電機固定座1.3固定於連接架1.8並將驅動機構1.1固定於其中，聯軸器1.2將驅動機構1.1的輸出端連接於回轉心軸1.7的輸入端。較佳的，驅動機構1.1通過獨立的電機固定座1.3固定在連接架1.8上。驅動機構1.1可以採用力矩電機，較佳採用「伺服電機+減速機」的機構，「伺服電機+減速機」的機構比力矩電機剛性更好。電機固定座1.3中空，底部設有開口，驅動機構1.1輸出端通過聯軸器1.2與回轉心軸1.7固定連接。具體地，回轉心軸1.7的底部周圈上設有凸台，凸台放置在轉台軸承1.9上，轉台軸承1.9外圈固定在連接架1.8上，具體地，轉台軸承外圈1.9上有一圈螺釘間隙孔，可以採用螺釘穿過該孔將軸承外圈固定到連接架1.8上，轉台軸承1.9內圈固定到回轉心軸1.7的凸台上。轉台軸承1.9固定設置在連接架1.8的底部上。

C軸機構還包括檢測回轉心軸1.7的角位置的檢測裝置，使得驅動機構1.1根據檢測到的回轉心軸1.7的角位置的資料驅動回轉心軸1.7。較佳的，檢測裝置包括角度編碼器1.4和將角度編碼器1.4固定到連接架1.8的緊固機構。具體地，角度編碼器1.4外圈通過螺栓與角度編碼器固定板1.5緊固，內圈通過角度編碼器鎖緊螺母1.6 進行軸向鎖緊。角度編碼器固定板1.5通過其上的凸台與連接架1.8上的沉台配合，並通過螺栓緊固在連接架1.8上。角度編碼器1.4將檢測到的回轉心軸1.7的角度資料傳輸到電加工機床100的控制中心，控制中心控制驅動裝置的運行，如此實現全閉環控制，保證加工精度。

B軸機構3包括旋轉機構3.13和安裝在旋轉機構3.13上的加工電極3.14。作為實施例，旋轉機構3.13採用電加工機床的現有的用於安裝和旋轉工件的能夠浸沒在電火花加工液中的工作轉台，旋轉機構3.13能夠繞其回轉軸線旋轉並連接於回轉心軸1.7的輸出端，使得回轉心軸1.7的運動能夠傳遞到旋轉機構3.13。具體地，B軸機構3具有驅動B軸機構3旋轉的驅動裝置(圖中未示出)，B軸機構3能夠繞其回轉軸線回轉360°。作為一種實施方式，旋轉機構3.13的內部結構可以與普通轉台類似：電機帶動蝸桿轉動，通過蝸輪蝸桿副轉變為蝸輪的轉動，通軸轉台軸承外圈固定於殼體，內圈一端連蝸輪一端連工作盤。其密封可以採用骨架油封。

B軸機構3能夠浸入到電加工機床100的電火花加工液中。較佳的，該轉台可以採用浸油的旋轉工作台，即，旋轉機構3.13採用工作台中的轉台，且為浸油轉台。

旋轉機構3.13端部朝向工件的一側設有電極夾具座，例如為3R夾具3.17，加工電極3.14通過3R夾具的導向結構導向定位，3R夾具的拉桿將其拉緊固定。3R夾具包括3部分結構：(1)3R夾具座、(2)拉桿、(3)3R連接片。其中，3R連接片與電極部分相連，3R夾具座固定到回轉工作台面上。拉桿將3R連接片與3R夾具座連接到一起。在3R夾具座上有拉緊及鬆開拉桿的裝置(類似加工中心的松拉刀(broach))及3R連接片導向定位裝置。在拉緊的過程中實現高精 度的定位夾緊。

旋轉機構3.13端部固定電極的方式可以為：方案一，採用3R夾具3.17，通過3R夾具3.17的導向結構導向定位，拉桿將電極的電極連接板3.15拉緊固定。將電極固定到電極連接板3.15上採用電極鎖緊螺母3.16將電極固定。方案二，直接將電極連接板3.15安裝到旋轉機構3.13台面上，將電極固定到電極連接板3.15上採用電極鎖緊螺母3.16將電極固定。電極的形狀根據工件的加工部位的形狀進行設置。

間隔機構2固定地設置在回轉心軸1.7與旋轉機構3.13之間，使得回轉心軸1.7與旋轉機構3.13之間具有間距。該間距保證在Z軸機構走到最下限時回轉心軸1.7還不會浸在電火花加工液裡面，較佳的，要高於前述間距。間隔機構2包括骨架油封2.10、連接盤2.11和使得回轉心軸1.7與轉台之間具有間距的連接桿，骨架油封2.10設置在連接架1.8的底部外側，以避免電火花加工液進入連接架1.8內。具體地，回轉心軸1.7的底部通過連接盤2.11與連接桿固定連接，通過連接桿的作用，能夠增加上述的轉台軸承1.9與旋轉機構3.13的距離，保證轉台軸承1.9支撐回轉部分可以在液位以上，旋轉機構3.13可以浸油，保證轉台軸承1.9支撐回轉部分不會浸入油中。連接桿底部連接設有B軸機構3。連接桿較佳為套筒狀，即本實施例中的連接套2.12。連接套2.12的壁厚能夠承受旋轉的力矩即可。選用套筒結構能夠減重的同時，使受力分佈更合理。

根據本發明的電加工機床100包括主軸，主軸設有C軸機構1和B軸機構3。工件回轉到確定位置後鎖緊在工作台104上，通過X、Y、Z直線軸及B、C回轉軸的聯動實現加工電極3.14走位、 電加工，因工作台104的工件回轉軸無需參與聯動電加工，使得工作台104的回轉軸電機慣量及扭矩無需太大，可以提高加工精度。

C軸機構的驅動裝置能夠驅動C軸機構繞其軸線旋轉。本實施例中，加工時，C軸機構的零點(加工初始位置)確定為：回轉心軸1.7回轉，使得B軸機構的軸線與Y軸主體的軸線平行。

回轉心軸1.7和旋轉機構3.13設置成：回轉心軸1.7的旋轉軸線與旋轉機構3.13的旋轉軸線之間的角度範圍為60°-120°；較佳的為75°-105°，根據加工工件加工部位的角度進行設置，同時能夠保證加工時不出現干涉即可。

較佳的，回轉心軸1.7和旋轉機構3.13設置成：回轉心軸1.7的旋轉軸線垂直於並通過旋轉機構3.13的旋轉軸線；在機床加工時程式設計方便、控制方便。這種結構尤其適用於盤型工件的加工。

較佳的，回轉心軸1.7和旋轉機構3.13設置成：回轉心軸1.7的旋轉軸線通過旋轉機構3.13的旋轉軸線。

C軸機構1的回轉心軸1.7可以回轉至少±60°，較佳的回轉至少±90°，還可以有更大的加工範圍，從而能夠覆蓋更大的加工面。C軸機構1的回轉角度設為不超過±180°，避免將回轉工作台的連接線扭斷，當回轉工作台的連接線纜採用回轉接頭時，該回轉角度可以不設上限，可以360°回轉。C軸機構1的驅動裝置較佳為驅動機構1.1，但也可以採用其他適合類型的電機。採用驅動機構1.1，能夠使C軸機構1的結構更加緊湊，動態性能更好，慣性小，由於沒有機械傳動的背隙和磨損，輔以直接測量系統(即檢測裝置)，可獲得很高的回轉精度。採用驅動機構1.1直聯控制，無傳動鏈產生的反向間隙及功率損耗，保證回轉精度。驅動機構1.1具有低轉速、大扭矩、超載能力強， 回應快，力矩波動小等優點，適合高精度的聯動電加工。

C軸機構1的驅動裝置固定設置在連接架1.8上，連接架1.8將C軸機構1除了可以連接在Z軸主體132上，也可以連接在機床100上或機床100的其他驅動軸上。

加工電極3.14可根據加工工件144的需要設有多個加工端，實現一個加工電極3.14加工至少兩種工件的位置或方向，降低更換電極的頻率，提供加工效率。例如可以在高度方向的上下、水平方向的左右上設置電極。也可以在多個方向上分別設置電極。例如，圖7所示的實施例中設置4個電極。較佳的設有電極庫，可以根據加工工件形狀的需要，及電極的損耗情況更換電極。

根據本發明的電加工機床100的工作台104包括工件回轉部分114、工件連接工藝板124和護罩134，工作台104的設置可以有多種形式。根據加工工件的需要，例如在加工例如環型或盤型工件時，可以將工作台104設置為回轉工作台104，即D軸，運動方向如圖4的箭頭所示，能夠使工件繞工作台104中心旋轉不同的位置。

工作台104可以為水平放置，也可以為豎直放置。如圖2所示，水平放置時，電極的方向為豎直方向設置，電極的加工頭可以為兩個，可以根據加工工藝的設置加工工件的上下兩面。節省更換電極的時間。

豎直放置時，如圖5所示，電極的方向為水平設置，電極的加工頭可以為兩個，可以根據加工工藝的設置加工工件的兩面。節省更換電極的時間。

如圖2所示，機床100結構為動梁龍門式結構時，機床100剛性好，精度高，穩定性好；工作台104承重達到4-5噸；工作台 104只負責分度；在Z軸主體132上佈置C軸主體，以小慣量的X、Y、Z、C、B軸聯動代替工件轉台的旋轉，能夠提高加工速度。龍門式結構Y軸主體122設置在床身103上，設有兩個導軌橫向跨度大，結構穩定，不會出現隨著Y軸主體122移動而電極前傾的狀況。

如圖4所示，機床100結構也可以為牛頭結構，其Y軸主體122設置在X軸主體112上面。牛頭結構使機床100的結構緊湊，操作人員容易進入工作區域，裝夾工件及觀察工件方便。

對於水平設置的工作台104，可以在工作台104四周環繞設置有多個加工床頭102。例如可以為2-8個。較佳的為2、4個，如圖6所示，能夠同時對環形工件進行加工，可以成倍提高加工效率。

如圖5所示，對於豎直放置的工作台104，可以在工作台104的左右分別設置床頭102，能夠同時對環形工件進行加工，提高加工效率。

具體加工過程的步驟：

確定工件的坐標系：

C軸機構零點標定：工作台安裝上工件，C軸機構回轉到使B軸機構的軸線與Y軸主體的軸線平行，以這個狀態作為C軸機構的零點。

X軸主體零點標定：X軸主體移動到使得「B軸機構的軸線穿過工作台的回轉軸線」，以這個狀態作為X軸主體的零點。

Y軸主體零點標定：Y軸主體的零點使用機床坐標系或根據工作台的回轉軸線確定。

Z軸主體零點標定：Z軸主體的零點根據工件上表面的位置進行確定。

B軸機構零點標定：使B軸機構的夾具定位台3.18(如同8所示) 與X軸主體呈「平行或垂直」狀態，以這個狀態作為B軸機構的零點。

工作台零點標定：對於回轉件的工件，在工件裝夾完成後，根據工件上的其他特徵尺寸進行標定零點位置。

確定完工件的零點，即可確定工件在機床上的坐標系。以此為基礎，控制機床對工件進行加工。

按照要求確定工作台加工完多個加工部位的一個加工部位後需要回轉的角度。

加工過程描述：

工作台帶著工件回轉定位，X、Y、Z軸主體和B、C軸機構聯動走位進行電極的旋入加工，加工完第一個加工部位，電極旋出，工件回轉到要求的角度，回轉工作台，X、Y、Z軸主體和B、C軸機構再次軸聯動走位進行電極的旋入加工。

[本發明之功效]

1、根據本發明的電加工機床，可以實現燃氣輪機噴嘴等環形工件(加工部位具有曲面，傳統機械加工存在加工盲區的工件)的電加工，龍門式結構使機床精度保持性好，牛頭式結構使機床緊湊。

2、加工電極安裝在浸油轉台上，電極回轉軸採用浸油轉台可實現工件浸油加工，同時轉台可實現高精度的數控回轉運動。

3、C軸主體採用驅動機構、尤其採用「伺服電機+減速機」的機構直聯，消除反向間隙。

4、採用角度編碼器，實現全閉環控制以提高精度。

5、在應用於環形工件加工時，工件回轉到相應角度後固定，由其他軸聯動進行電加工，此方案工件回轉軸無需較好的聯動性能就可滿 足要求。其他回轉軸只需驅動電極，品質小，聯動加工容易實現。當工作台及工件水平放置時，對於實施例一、二，水平放置不會存在工件在工作台上前傾而影響加工精度。

6、機床結構設計合理，可以實現對大型帶有曲面特徵的環形工件的高精度加工，例如可以應用於直徑為1500mm的帶有葉片的環型工件的加工(加工部位之間的直線距離可以為1500mm)。

7、這種B、C軸結構應用於帶有曲面特徵的環形工件加工時，加工動作簡單，因此無需複雜的加工系統控制，同時加工程式程式設計簡單。

以上內容描述了本發明的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發明的保護範圍是由所附申請專利範圍限定。本領域的技術人員在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式作出多種變更或修改，這些變更和修改均落入本發明的保護範圍。以上實施例中的各個特徵還可以根據本發明原理在合理範圍內作任意組合，這種組合也落入本發明的保護範圍內。

1‧‧‧C軸機構

2‧‧‧間隔機構

3‧‧‧B軸機構

100‧‧‧機床

103‧‧‧床身

104‧‧‧工作台

112‧‧‧X軸主體

114‧‧‧工件回轉部分

122‧‧‧Y軸主體

124‧‧‧工件連接工藝板

132‧‧‧Z軸主體

134‧‧‧護罩

144‧‧‧工件

Claims (15)

1. 一種電加工機床的電極組件，包括：C軸機構(1)；以及B軸機構(3)，所述B軸機構(3)連接於所述C軸機構(1)；其中所述C軸機構(1)包括：驅動裝置，所述驅動裝置驅動所述C軸機構(1)運行使得所述B軸機構(3)繞所述C軸機構(1)的旋轉軸線旋轉；所述B軸機構(3)包括：能夠浸沒在電火花加工液中的旋轉機構(3.13)，所述旋轉機構(3.13)能夠繞其回轉軸線旋轉並連接於所述C軸機構(1)，使得所述C軸機構(1)的運動能夠傳遞到所述旋轉機構(3.13)；以及安裝在所述旋轉機構(3.13)上的加工電極(3.14)。
2. 如請求項1之電加工機床的電極組件，其中，所述C軸機構(1)還包括：連接架(1.8)；以及回轉心軸(1.7)，可旋轉地安裝在所述連接架(1.8)內並包括輸入端、輸出端和所述旋轉軸線；其中，所述驅動裝置連接於所述回轉心軸(1.7)的所述輸入端用於驅動所述回轉心軸(1.7)繞所述旋轉軸線旋轉；所述旋轉機構(3.13)連接於所述回轉心軸(1.7)的所述輸出端。
3. 如請求項2之電加工機床的電極組件，其中，還包括檢測所述回轉心軸(1.7)的角位置的檢測裝置，使得所述驅動裝置根據檢測到的所述回轉心軸(1.7)的角位置的資料驅動所述回 轉心軸(1.7)；較佳的，所述檢測裝置包括角度編碼器(1.4)和將角度編碼器(1.4)固定到所述連接架(1.8)的緊固機構；較佳的，所述緊固機構包括角度編碼器固定板(1.5)和角度編碼器鎖緊螺母(1.6)，所述角度編碼器固定板(1.5)緊固在所述角度編碼器(1.4)的外圈，所述角度編碼器(1.4)的內圈通過所述角度編碼器鎖緊螺母(1.6)進行軸向鎖緊。
4. 如請求項2之電加工機床的電極組件，其中，所述回轉心軸(1.7)和所述旋轉機構(3.13)設置成所述回轉心軸(1.7)的所述旋轉軸線垂直於及/或通過所述旋轉機構(3.13)的所述回轉軸線；及/或，所述驅動裝置包括驅動機構(1.1)，所述驅動機構(1.1)的輸出端傳動地連接於所述回轉心軸(1.7)的所述輸入端。
5. 如請求項1之電加工機床的電極組件，其中，還包括間隔機構(2)，所述間隔機構(2)固定地設置在所述C軸機構(1)與所述旋轉機構(3.13)之間，使得所述C軸機構(1)與所述旋轉機構(3.13)之間具有間距。
6. 如請求項4之電加工機床的電極組件，其中，所述驅動裝置還包括電機固定座(1.3)和聯軸器(1.2)，其中，所述電機固定座(1.3)固定於所述連接架(1.8)並將所述驅動機構(1.1)固定於其中，所述聯軸器(1.2)將所述驅動機構(1.1)的所述輸出端連接於所述回轉心軸(1.7)的所述輸入端。
7. 如請求項5之電加工機床的電極組件，其中，所述間隔機構(2)包括使得所述回轉心軸(1.7)與所述旋轉機構 (3.13)之間具有間距的中空的連接套(2.12)，較佳的，所述間隔機構(2)還包括骨架油封(2.10)，所述骨架油封(2.10)設置在所述連接架(1.8)的底部外側，以避免所述電火花加工液進入所述連接架(1.8)內。
8. 如請求項4之電加工機床的電極組件，其中，還包括安裝在所述連接架(1.8)中的轉台軸承(1.9)，使得所述回轉心軸(1.7)的所述輸出端可旋轉地支承在所述轉台軸承(1.9)中，較佳的，所述回轉心軸(1.7)能夠回轉至少±60°；進一步較佳的，所述回轉心軸(1.7)的回轉角度小於±180°。
9. 如請求項1至8中任一項之電加工機床的電極組件，其中，所述旋轉機構(3.13)採用電加工機床的現有的用於安裝和旋轉工件的工作轉台；較佳的，所述旋轉機構(3.13)能夠防止電火花加工液進入其中。
10. 一種採用請求項1至9中任一項之電極組件的電加工機床，所述電加工機床(100)包括所述電極組件(101)、床身(103)和座落在所述床身(103)上的至少一個床頭(102)，所述每一床頭(102)包括X軸主體(112)、Y軸主體(122)和Z軸主體(132)，所述X軸主體(112)、Y軸主體(122)和Z軸主體(132)分別設置有驅動裝置、導軌、滑枕，其中，所述X軸主體(112)、Y軸主體(122)和Z軸主體(132)彼此相聯，使得所述X軸主體(112)能夠沿X軸方向往復移動，所述Y軸主體(122)能夠沿Y軸方向往復移動，所述Z軸主體(132)能夠沿Z軸方向往復移動；所述電極組件(101)的所述連接架(1.8)固定地連接於所述Z軸 主體(132)，使所述連接架(1.8)能夠與所述Z軸主體(132)一起運動。
11. 如請求項10之電加工機床，其中，所述C軸機構、所述B軸機構、所述Y軸主體和所述Z軸主體設置成使得所述C軸機構的旋轉軸線與所述Z軸主體的Z軸方向平行，所述B軸機構的回轉軸線能夠與Y軸主體的Y軸方向平行。
12. 如請求項10之電加工機床，其中，還包括放置工件的工作台(104)，所述工作台(104)具有能夠繞所述工作台(104)的回轉軸線旋轉的工件回轉部分(114)，所述工件回轉部分(114)用於將工件固定在其上，並使工件繞所述回轉軸線回轉；較佳的，所述工作台(104)設置成水平放置或豎直放置。
13. 如請求項12之電加工機床，其中，所述至少一個床頭(102)包括圍繞所述工作台(104)設置的兩個或四個床頭(102)；及/或所述加工電極(3.14)包括多個電極，較佳的，所述多個電極中的任意兩個電極在垂直於所述旋轉機構(3.13)的回轉軸線的垂直面上，分別向相背的兩個方向延伸，或者彼此垂直，或者延伸的方向交錯一定的角度。
14. 如請求項12之電加工機床，其中，所述床頭(102)呈動梁龍門式結構，所述Y軸主體(122)呈雙支承形式支承在所述床身(103)上，所述X軸主體(112)支承在所述Y軸主體(122)上，所述Z軸主體(132)支承在所述X軸主體(112)上，所述Z軸主體(132)與所述連接架(1.8)為一體的結構；或，所述床頭(102)呈牛頭結構，所述X軸主體(112)支承在所述床身(103)上，所述Y軸主體(122)支承在所述X軸主體(112) 上，所述Z軸主體(132)支承在所述Y軸主體(122)上。
15. 一種請求項10至14中任一項之電加工機床的加工方法，包括如下加工步驟：C軸機構零點標定：工作台安裝上工件，C軸機構回轉到使B軸機構的回轉軸線與Y軸主體的Y軸方向平行，以這個狀態作為C軸機構的零點；X軸主體零點標定：X軸主體移動到使得B軸機構的回轉軸線穿過工作台的回轉軸線，以這個狀態作為X軸主體的零點；Y軸主體零點標定：Y軸主體的零點使用機床坐標系或將Y軸方向上，穿過工作台回轉軸軸線設定為零點；較佳的，所述加工方法的加工步驟還包括：B軸機構零點標定：使B軸機構夾具的定位台與X軸主體呈平行或垂直狀態，以這個狀態作為B軸機構的零點；Z軸主體零點標定：Z軸主體的零點根據工件上表面的位置進行確定；工作台零點標定：對於回轉件的工件，在工件裝夾完成後，根據工件加工時，基準面或基準線的位置標定零點位置；確定完工件的零點，以此為基礎，控制機床對工件進行加工；根據工件的尺寸要求確定工作台加工完工件多個加工部位的一個加工部位後需要回轉的角度；較佳的，還包括步驟：工作台帶著工件回轉定位，X、Y、Z軸主體和B、C軸機構聯動走位進行電極的旋入加工，加工完第一個加工部位，電極旋出，工作台回轉要求的角度，X、Y、Z軸主體和B、C軸機構再次聯動走位進行電極的旋入加工。

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