專利名稱：數控電火花微孔加工機床旋轉送絲機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種微細電極加工機構，尤其涉及一種數控電火花微孔 加工機床旋轉送絲機構。
背景技術：
目前，現有微孔加工機床絕大多數只能加工孔徑在4>0.2mm以上的孔，加 工方法多采用機械式鉆頭加工，加工效率低、易損鉆頭。孔徑在4)0.2mm以下 孔的加工在國內仍然是一個很難攻克的課題，雖然，目前市場上出現的微細 孔電火花加工機床在微細電極夾持和進絲方面有自己獨到的方法，但是電極 絲在夾持狀態不能夠進行旋轉，因此有工作效率低、加工孔的圓度差、加工 精度低等方面的不足，不適應高精度、高頻次、大批量流水線上的微孔加工。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種工作效率高、加工定位精度高、適應各種 加工條件的高運動頻次、適合大批量生產的數控電火花微孔加工機床旋轉送 絲機構。
為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為
一種數控電火花微孔加工機床旋轉送絲機構，包括上部的主軸機構和下 部的導向機構，主軸機構與導向機構上下相對應，主軸機構包括有套筒，套 筒內相對旋轉安裝有主軸，主軸內設有貯絲管，其特征是主軸下端固定安 裝有上夾頭體，上夾頭體內固定安裝有夾持卡頭，夾持卡頭包括有夾持壓板 和夾持V型塊，上通過夾持圓柱銷鉸接有夾持壓塊，上夾頭體內還設有夾持 壓簧，夾持壓簧頂在夾持壓塊上，夾持壓塊頂在夾持壓板上，貯絲管與夾持 卡頭上下相對應；所述導向機構包括有導向支架，導向支架上固定安裝有下 夾頭體，下夾頭體內固定安裝有導向卡頭，導向卡頭包括有導向壓板和導向V 型塊，下夾頭體上通過導向圓柱銷鉸接有導向壓塊，下夾頭體內還設有導向 彈簧，導向彈簧頂在導向壓塊上，導向壓塊頂在導向壓板上，夾持卡頭與導向卡頭上下相對應。
根據所述的數控電火花微孔加工機床旋轉送絲機構，其特征是所述套 筒上固定安裝有主軸支承，主軸支承上固定安裝有電機支架，電機支架上安 裝有電機，電機上安裝有電機同步帶輪，電機同步帶輪一側傳動連接有圓弧 齒同步帶，圓弧齒同步帶一側傳動連接有主軸同步帶輪，主軸同步帶輪通過 平鍵固定安裝在主軸上。
根據所述的數控電火花微孔加工機床旋轉送絲機構，其特征是所述套 筒上通過圓柱銷鉸接有連桿，連桿的一端頂在所述的夾持壓塊上，主軸支承 上固定安裝有氣缸座，氣缸座一側固定安裝有壓簧座，氣缸座內設有活塞， 壓簧座內安裝有壓簧桿，壓簧桿上穿有壓簧，連桿的另一端位于活塞和壓簧 之間。
根據所述的數控電火花微孔加工機床旋轉送絲機構，其特征是所述導 向支架上固定安裝有微型氣缸，微型氣缸的活塞桿上固定有導向彈簧片，導 向彈簧片頂在導向壓塊上。
本實用新型能應用在數控微細孔加工機床上，該機構的工作原理是基于 一種V型夾持技術，設計微細電極絲卡頭，并使電極絲在卡頭內旋轉、進絲， 對工件放電產生電火花而使工件產生蝕除效果。在自動進給上，根據電極絲 的長短進行判斷，當需要進絲時，第一步，高壓氣體作用氣缸帶動連桿擺動， 利用杠桿原理壓動壓在夾持卡頭上的夾持壓塊，使夾持壓塊下、裝在上夾頭 體中的夾持卡頭的夾持壓板在自身彈力作用下張開；第二步，導向機構中的 氣缸在高壓氣體的作用下壓住導向壓塊，從而使導向壓板增加夾持力度，致 電極絲被牢牢夾住；第三步，帶有上夾頭體的主軸在微進給絲杠的帶動下向 上運動，待運動到設定位置后，高壓氣體停止供氣，氣缸和壓簧桿中間的連 桿在壓簧座中壓簧的作用下回彈，夾持壓塊也在自身壓簧的彈力下壓緊下夾 頭體中的夾持卡頭的夾持壓板，夾持壓板變形后夾緊電極絲；第四步，導向 機構中的氣缸在沒有高壓氣體的作用下在自身彈簧的彈力下回到初始位置， 導向壓塊的施加力變小使導向夾頭的彈性變形減小；第五步，帶有上夾頭體 的主軸在微進給絲杠的帶動下向下運動，從而達到自動進絲的目的。本實用 新型工作效率高、加工定位精度高，適應各種加工條件的高運動頻次、適合大批量生產。
圖1是本實用新型的結構示意圖2是圖1中主軸機構的結構示意圖3是圖2的A部放大圖4是圖1中導向機構的結構示意圖5是本實用新型中夾持V型塊的主視結構示意圖6是本實用新型中夾持V型塊的俯視結構示意圖7是本實用新型中夾持V型塊的左視結構示意圖8是本實用新型中夾持V型塊的右視結構示意圖9是圖5的B-B剖面局部放大圖10是本實用新型中夾持壓板的主視結構示意圖11是本實用新型中夾持壓板的俯視結構示意圖12是本實用新型中夾持壓板的左視結構示意圖13是本實用新型中夾持壓板的右視結構示意圖14是本實用新型中導向V型塊的主視結構示意圖15是本實用新型中導向V型塊的俯視結構示意圖16是本實用新型中導向V型塊的左視結構示意圖17是本實用新型中導向V型塊的右視結構示意圖18是圖14的C-C剖面局部放大圖19是本實用新型中導向壓板的主視結構示意圖20是本實用新型中導向壓板的俯視結構示意圖21是本實用新型中導向壓板的左視結構示意圖22是本實用新型中導向壓板的右視結構示意圖。
附圖中
32、螺母33、薄壁管34、貯絲管36、壓蓋37、圓螺母38、電機支架39、 平鍵40、主軸同步帶輪41、主軸支承42、上絕緣墊43、圓弧齒同步帶44、 電機同步帶輪45、活塞46、壓簧座47、密封圈48、壓簧桿49、壓簧50、密 封圈51、氣缸座52、下絕緣墊53、圓柱銷54、連桿55、夾持壓塊56、夾持壓簧57、夾持圓柱銷58、夾持壓板59、微型氣缸60、導向彈簧片61、導向 彈簧62、導向壓塊63、導向圓柱銷64、導向壓板65、導向V型塊66、下夾 頭體67、導向支架68、絕緣塊69、夾持V型塊70、上夾頭體71、密封圈72、 過渡套73、調整盤76、主軸78、軸承79、絕緣墊80、套筒
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步描述 一種數控電火花微孔加工機床旋轉送絲機構，如圖1、圖2、圖3、圖4 所示，包括上部的主軸機構和下部的導向機構，主軸機構與導向機構上下相 對應，主軸機構包括有套筒80，套筒80內相對旋轉安裝有主軸76,主軸76 內設有貯絲管34，主軸76下端固定安裝有上夾頭體70,上夾頭體70內固定 安裝有夾持卡頭，夾持卡頭包括有夾持壓板58和夾持V型塊69,上夾頭體 70上通過夾持圓柱銷57鉸接有夾持壓塊55,上夾頭體70內還設有夾持壓簧 56，夾持壓簧56頂在夾持壓塊55上，夾持壓塊55頂在夾持壓板58上，貯 絲管34與夾持卡頭上下相對應；所述導向機構包括有導向支架67，導向支架 67上固定安裝有下夾頭體66，下夾頭體66內固定安裝有導向卡頭，導向卡 頭包括有導向壓板64和導向V型塊65，下夾頭體66上通過導向圓柱銷63 鉸接有導向壓塊62，下夾頭體66內還設有導向彈簧61,導向彈簧61頂在導 向壓塊62上，導向壓塊62頂在導向壓板64上，夾持卡頭與導向卡頭上下相 對應。套筒80上固定安裝有主軸支承41,主軸支承41上固定安裝有電機支 架38，電機支架38上安裝有電機，電機上安裝有電機同步帶輪44，電機同 步帶輪44 一側傳動連接有圓弧齒同步帶43，圓弧齒同步帶43 —側傳動連接 有主軸同步帶輪40，主軸同步帶輪40通過平鍵39固定安裝在主軸76上。套 筒80上通過圓柱銷53鉸接有連桿54，連桿54的一端頂在的夾持壓塊55上， 主軸支承41上固定安裝有氣缸座51，氣缸座51 —側固定安裝有壓簧座46, 氣缸座51內設有活塞45,壓簧座46內安裝有壓簧桿48，壓簧桿48上穿有 壓簧49，連桿54的另一端位于活塞45和壓簧49之間。導向支架67上固定 安裝有微型氣缸59，微型氣缸59的活塞桿上固定有導向彈簧片60，導向彈 簧片60頂在導向壓塊62上。
上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，并非對本實用新型的構思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計構思的前提 下，本領域中普通工程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變型和 改進，均應落入本實用新型的保護范圍，本實用新型請求保護的技術內容， 已經全部記載在權利要求書中。
本實用新型定位精度高、運動阻力小、微細電極能夠旋轉v型夾持、自
動進給、自動化程度高，適用于各種加工條件的高運動頻次、大批量生產的
微孔加工機床。本實用新型適用于成批量加工4>0. 10mm 小O. 30mm之間的微 細孔。
本實用新型上部的主軸機構具有旋轉功能，有夾持旋轉電極絲電隔離放 電的作用，下部的導向機構能保證工件的加工精度，保持電極絲穩定導向和 電極自動送絲的作用。
本實用新型的工作原理基于一種V型夾持技術，其中設計有夾持卡頭和 導向卡頭，使電極絲在卡頭內旋轉進絲，對工件放電產生電火花而使工件產 生蝕除效果。在自動進給上，根據電極絲的長短進行判斷，當需要進絲時， 通過高壓氣體作用活塞來帶動連桿擺動，利用杠桿原理壓動壓在夾持卡頭上 的夾持壓塊，使夾持卡頭在自身彈力作用下張開，被夾持的電極絲在外力作 用下上下運動，從而達到自動進絲的目的。
本實用新型的構成大體包括以下幾種零部件夾持卡頭、導向卡頭、夾
持壓塊、導向壓塊、主軸機構、調整盤、同步帶輪、同步帶、伺服電機、貯 絲管、微型氣缸、連桿、壓簧座、壓簧桿、壓簧、夾持壓簧、導向壓簧等。
本實用新型分上下兩個部分，即具有旋轉功能的主軸機構和具有保證加 工精度的導向機構。
本實用新型上部分具體組成夾持卡頭裝入旋轉的上夾頭體上，上夾頭 體與調整盤通過螺釘固定在主軸機構的主軸上，主軸機構與主軸支承連接， 主軸支承與小滑板是一體的，主軸支承上面固定氣缸座，壓簧座固定在氣缸 座上，主軸支承的側面裝有接近開關，用于檢測主軸電機的位置。主軸電機 通過電機支架安裝，電機支架由螺釘固定在主軸支承上。電機同步帶輪通過 緊定螺釘固定在電機軸上，圓弧齒同步帶連接電機同步帶輪和主軸同步帶輪， 傳遞電機功率和扭矩。本實用新型下部分組成導向支架通過絕緣塊用螺釘固定在底板中間處， 下夾頭體裝在導向支架上，下夾頭體上裝有導向卡頭、導向壓塊和導向彈簧, 導向卡頭包括導向壓板和導向V型塊，其結構同夾持卡頭一樣，導向壓塊由 導向圓柱銷連接在下夾頭體上，可以圍繞導向圓柱銷做圓周運動，導向壓塊 的一端壓在導向彈簧上，另一端靠導向彈簧的壓力壓在導向卡頭的導向壓板 上。另外，微型氣缸固定在導向支架上，微型氣缸的活塞桿上固定有導向彈 簧片，導向彈簧片的作用是協助導向彈簧作用于導向壓塊，使導向壓板在壓 力作用下能夠夾持住電極絲，從而達到電極進絲的目的。
在本實用新型中，夾持卡頭和導向卡頭是本實用新型中最重要的零部件， 該兩種卡頭都包括兩個部分，即V型塊和壓板。V型塊是在半圓柱基體上靠近 圓心的位置加工出一個V型槽的零件，壓板是在另一半圓柱體上加工出具有 彈性變形的彈簧片的零件。夾持卡頭和導向卡頭分別裝在上夾頭體和下夾頭 體內，固定在旋轉的上夾頭體中的卡頭是夾持卡頭，固定在下夾頭體中的卡 頭是導向卡頭，卡頭在夾頭體中通過錐端緊定螺釘固定。
圖3是主軸機構的具體結構主軸通過軸承78與套筒連結，主軸預緊是 通過主軸后端的主軸同步帶輪和兩個圓螺母37來實現的。主軸同步帶輪通過 平鍵39與主軸相連，套筒通過上絕緣墊42、下絕緣墊52與主軸支承相連。
圖4是導向夾頭的具體結構導向支架通過絕緣塊68用螺釘固定在底板 中間處，下夾頭體裝在導向支架上，下夾頭體上安裝有導向卡頭、導向壓塊 和導向彈簧，導向卡頭由導向壓板和導向V型塊組成，導向壓塊由導向圓柱 銷鉸接在下夾頭體上，可以圍繞導向圓柱銷做圓周運動，導向壓塊的一端壓 在導向彈簧上，另一端靠導向彈簧的壓力壓在導向卡頭的導向壓板上。
使用本實用新型氣動送絲和夾緊電極絲的動作是這樣實現的
第一步，主軸旋轉到設定位置，系統控制啟動第一電磁閥工作，使第一 路高壓氣流進入氣缸座，推動活塞運動，活塞帶動連桿，連桿作用壓簧座中 的壓簧桿克服壓簧壓力做圓弧擺動壓動夾持壓塊，夾持壓塊尖角處張開，夾 持壓板前部在自身恢復彈性的狀態下自然張開。
第二步，系統控制啟動第二電磁閥工作，第二路高壓氣流通過壓蓋36、 薄壁管33、螺母32進入貯絲管34內形成高壓氣旋流，帶動電極絲經過過渡套72穿過夾持V型塊70內的V型槽；
第三步，當電極絲送到設定長度，系統控制第一電磁閥和第二電磁閥同 時關閉，兩路氣路中就沒有了高壓氣流，活塞停止運動，連桿由于沒有了高 壓氣流的推力但卻得到壓簧座中壓簧釋放的壓力，壓簧的壓力傳遞給壓簧桿， 在壓簧桿的壓力下，連桿壓動活塞返回初始位置。夾持壓塊由于沒有了連桿 的壓力，在其下面的夾持壓簧釋放的壓力下向下壓迫夾持壓板，使夾持壓板 作相應的彈性變形并壓到夾持V型塊上，這樣電極絲就牢牢的夾住了。
然后，在步進電機旋轉帶動滾珠絲杠副作直線向下運動，電極絲到達導 向夾頭前端時，通過操作人員將導向壓塊提起，使電極絲穿過導向卡頭，夾 住電極絲的主軸就可以工作了 。
以上動作必須有一個重要前提條件，那就是高壓氣流的壓力一定大于
上述兩種壓簧的壓力。
微細電極絲在工作的時候都會被消耗，當電極絲被消耗后需要再一次進
絲，具體進絲的步驟是
第一步，系統控制啟動第三氣動電磁閥，第三路高壓氣流進入微型氣缸 給其一個推力，微型氣缸的活塞在高壓氣流的推理下向下運動，帶動活塞上 的導向彈簧片壓緊導向壓塊，導向壓塊壓迫導向卡頭的導向壓板，使導向壓 板變形，從而夾持住微細電極。
第二步，系統控制啟動第一電磁閥工作，使第一路高壓氣流進入氣缸座， 推動活塞運動，活塞帶動連桿，連桿作用壓簧座中的壓簧桿克服壓簧壓力做 圓弧擺動壓動夾持壓塊，夾持壓塊尖角處張開，夾持壓板前部在自身恢復彈 性的狀態下自然張開。
第三步，系統控制步進電機旋轉帶動滾珠絲杠副作直線向上運動。
第四步，當主軸運動到設定位置，系統控制第一電磁閥和第三電磁閥同 時關閉，兩路氣路中就沒有了高壓氣流，活塞停止運動，連桿由于沒有了高 壓氣流的推力但卻得到壓簧座中壓簧釋放的壓力，壓簧的壓力傳遞給壓簧桿， 在壓簧桿的壓力下，連桿壓動活塞返回初始位置。夾持壓塊由于沒有了連桿 的壓力，在其下面的夾持壓簧釋放的壓力下向下壓迫夾持壓板，使夾持壓板 作相應的彈性變形并壓到夾持V型塊上，這樣電極絲就牢牢的被夾住了。而第三路氣路中沒有了高壓氣流，微型氣缸的活塞在自身壓簧的彈力下回到原 始位置，彈簧片也同樣回到初始位置，導向壓塊就沒有了彈簧片所給的壓力。
最后一步，步進電機旋轉帶動滾珠絲杠副作直線向下運動進絲，主軸旋 轉，電極放電，正常工作。
本實用新型自動化程度高、工作精度精準、夾持電極絲穩定、重復加持
精度高，均能在0.002mm之內，自動進絲精準，通過系統能夠很好的控制， 通過本機構打出的微細孔精度高，圓度在0.002mm以內，孔壁的表面粗糙度 為Ra0.8um，孔口無毛剌，可以在淬火鋼、硬質合金、不銹鋼等超硬或超軟 導電材料上加工，加工時間僅為20 40秒/孔，此機構還有一個最大特點就 是夾持使用的電極絲工作不受電極絲外部形狀的限制，可使用國產電極絲， 降低加工成本，經濟而且環保。
另外，本實用新型的定位精度和重復定位精度等主要指標與國外同類技 術相比極為相近，能夠解決利用電火花加工微細孔效率低、難度大的世界難 題，具有可加工直徑小、精度高、壓力室無毛刺和可放在熱處理工序后加工、 消除噴孔熱處理變形等優點。
權利要求1、一種數控電火花微孔加工機床旋轉送絲機構，包括上部的主軸機構和下部的導向機構，主軸機構與導向機構上下相對應，主軸機構包括有套筒(80)，套筒(80)內相對旋轉安裝有主軸(76)，主軸(76)內設有貯絲管(34)，其特征是主軸(76)下端固定安裝有上夾頭體(70)，上夾頭體(70)內固定安裝有夾持卡頭，夾持卡頭包括有夾持壓板(58)和夾持V型塊(69)，上夾頭體(70)上通過夾持圓柱銷(57)鉸接有夾持壓塊(55)，上夾頭體(70)內還設有夾持壓簧(56)，夾持壓簧(56)頂在夾持壓塊(55)上，夾持壓塊(55)頂在夾持壓板(58)上，貯絲管(34)與夾持卡頭上下相對應；所述導向機構包括有導向支架(67)，導向支架(67)上固定安裝有下夾頭體(66)，下夾頭體(66)內固定安裝有導向卡頭，導向卡頭包括有導向壓板(64)和導向V型塊(65)，下夾頭體(66)上通過導向圓柱銷(63)鉸接有導向壓塊(62)，下夾頭體(66)內還設有導向彈簧(61)，導向彈簧(61)頂在導向壓塊(62)上，導向壓塊(62)頂在導向壓板(64)上，夾持卡頭與導向卡頭上下相對應。
2、 根據權利要求1所述的數控電火花微孔加工機床旋轉送絲機構，其特 征是所述套筒(80)上固定安裝有主軸支承(41)，主軸支承(41)上固定 安裝有電機支架(38)，電機支架(38)上安裝有電機，電機上安裝有電機同 步帶輪(44)，電機同步帶輪(44) 一側傳動連接有圓弧齒同步帶(43)，圓 弧齒同步帶(43) —側傳動連接有主軸同步帶輪(40),主軸同步帶輪(40) 通過平鍵(39)固定安裝在主軸(76)上。
3、 根據權利要求1或2所述的數控電火花微孔加工機床旋轉送絲機構， 其特征是所述套筒(80)上通過圓柱銷(53)鉸接有連桿(54)，連桿(54) 的一端頂在所述的夾持壓塊(55)上，主軸支承(41)上固定安裝有氣缸座(51)，氣缸座(51) —側固定安裝有壓簧座(46)，氣缸座(51)內設有活 塞(45)，壓簧座(46)內安裝有壓簧桿(48)，壓簧桿(48)上穿有壓簧(49), 連桿(54)的另一端位于活塞(45)和壓簧(49)之間。
4、 根據權利要求3所述的數控電火花微孔加工機床旋轉送絲機構，其特 征是所述導向支架(67)上固定安裝有微型氣缸(59)，微型氣缸(59)的 活塞桿上固定有導向彈簧片(60)，導向彈簧片(60)頂在導向壓塊(62)上。
專利摘要一種工作效率高、加工定位精度高、適應各種加工條件的高運動頻次、適合大批量生產的數控電火花微孔加工機床旋轉送絲機構，主軸下端固定安裝有上夾頭體，上夾頭體內固定安裝有夾持卡頭，夾持卡頭包括有夾持壓板和夾持V型塊，上夾頭體上通過夾持圓柱銷鉸接有夾持壓塊，上夾頭體內還設有夾持壓簧，夾持壓簧頂在夾持壓塊上，夾持壓塊頂在夾持壓板上；導向機構包括有導向支架，導向支架上固定安裝有下夾頭體，下夾頭體內固定安裝有導向卡頭，導向卡頭包括有導向壓板和導向V型塊，下夾頭體上通過導向圓柱銷鉸接有導向壓塊，下夾頭體內還設有導向彈簧，導向彈簧頂在導向壓塊上，導向壓塊頂在導向壓板上，夾持卡頭與導向卡頭上下相對應。
文檔編號B23H9/14GK201316853SQ20082023282
公開日2009年9月30日 申請日期2008年12月20日 優先權日2008年12月20日
發明者雷 周, 艷 李, 鶴 李, 峰 趙, 趙志國 申請人:山東魯南機床有限公司