一種用于不同直徑電極夾持的蠕動復合主軸機構(gòu)制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于不同直徑電極夾持的蠕動復合主軸機構(gòu),屬于特種加工特別是電火花加工技術(shù)領域,機構(gòu)包括上安裝板、下安裝板、S軸模組、Z軸模組、旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)、電動球閥、常閉夾子機構(gòu)、常開夾子機構(gòu)；旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)、電動球閥、常閉夾子機構(gòu)固定安裝在上安裝板上，常開夾子機構(gòu)通過常開夾子支架安裝在下安裝板上，上安裝板與S軸模組的滑塊連接，下安裝板與Z軸模組滑塊連接，通過Z軸、S軸模組之間的相對運動及常閉夾子機構(gòu)、常開夾子機構(gòu)的交替開合實現(xiàn)電極的蠕動進給與補償。本發(fā)明專利技術(shù)運用于航空發(fā)動機渦輪葉片氣膜冷卻群孔加工，可實現(xiàn)工具電極的前推式蠕動進給、中空高壓沖液密封、不同直徑電極對中性夾持及其高精度旋轉(zhuǎn)的多種功能。

The utility model relates to a peristaltic composite spindle mechanism clamped by electrodes of different diameters

The invention discloses an electrode for different diameter clamping peristaltic composite spindle mechanism, belonging to special processing especially in the field of EDM mechanism comprises a mounting plate, a lower mounting board, S axis, Z axis rotation module module, transmission mechanism, electric ball valves, normally closed, normally open the clamp mechanism of clamp mechanism; the rotary transmission mechanism, electric ball valve, a normally closed clamp mechanism is fixedly mounted on the mounting plate, a normally open clamp mechanism through the normally open clamp bracket is installed on the lower mounting plate, installed on the slider plate and S axis module connection, installation board and Z module connected through the shaft slider, the relative motion between the Z axis S axis module and normally closed, normally open clamp mechanism alternately implemented creep feed and compensation electrode clamp mechanism. The invention is applied to the film cooling turbine blade machining holes, can realize the tool electrode before pushing the peristaltic feeding, hollow high-pressure flushing liquid seal, different electrode diameter on neutral clamping and high precision rotating functions.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種用于不同直徑電極夾持的蠕動復合主軸機構(gòu)
本專利技術(shù)涉及一種用于不同直徑電極夾持的蠕動復合主軸機構(gòu)，屬于電火花加工

技術(shù)介紹
航空發(fā)動機正在朝大推重比、低油耗的方向發(fā)展，提高發(fā)動機性能的關鍵是提高渦輪前燃氣溫度。由于渦輪前溫度已超過渦輪葉片材料可承受的溫度極限，氣膜冷卻技術(shù)被廣泛采用來降低渦輪葉片壁面溫度。氣膜冷卻孔結(jié)構(gòu)特點主要有孔徑小、孔徑多變（Φ0.2～0.8mm）、深徑比大、空間位置復雜，而且數(shù)量多（單個零件上幾十個到幾百個）。現(xiàn)階段國內(nèi)外航空發(fā)動機制造商主要采用的是電火花放電的加工方法進行氣膜群孔的加工，以滿足其表面質(zhì)量和避免背傷的要求，而且為了提高加工效率，對加工主軸提出了更高的要求，不僅要采用長度200～400mm的細長空心電極，而且要求進絲主軸具有電極進給補償、電極空心高壓內(nèi)沖液、電極高精度旋轉(zhuǎn)、電極便于更換的多種功能。目前，氣膜孔等深小孔電火花加工用主軸機構(gòu)，主要采用的是一種后推式主軸結(jié)構(gòu)，即將鉆夾頭和高壓沖液密封結(jié)構(gòu)集成在旋轉(zhuǎn)主軸上，鉆夾頭夾住電極后端軸向進給補償電極損耗，電極前端有導向器進行約束。這種后推式主軸結(jié)構(gòu)存在夾頭和導向器間電極長、剛度低的問題，這可能造成兩種不利情況：如果導向器和電極間隙過大，則電極端部旋轉(zhuǎn)徑跳誤差較大，影響孔徑精度和加工效率；如果導向器和電極間隙過小，則電極進退摩擦阻力較大且容易發(fā)生彎曲。而且，這種主軸機構(gòu)常采用密封塞壓緊電極方式，使電極更換的操作過程不夠簡便。基于上述缺點，清華大學佟浩等在《一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)》.專利號ZL201410023226.3中基于微細孔加工領域蠕動式主軸機構(gòu)設計了一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)，該主軸機構(gòu)的優(yōu)點是可實現(xiàn)工具電極的前推式蠕動進給、高精度旋轉(zhuǎn)、中空高壓沖液及電極在線更換的多種功能。但是機構(gòu)過于復雜，而且同一主軸無法實現(xiàn)不同直徑電極的對中夾持加工，更換不同直徑電極時，需要整體更換主軸機構(gòu)，電、液、氣三部分穩(wěn)定連接實現(xiàn)困難且可靠性較低，也增加設備開發(fā)成本。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)提出一種可夾持Φ0.2~1mm直徑電極加工的蠕動式復合主軸機構(gòu)。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種用于不同直徑電極夾持的蠕動復合主軸機構(gòu)，所述機構(gòu)包括上安裝板、下安裝板、S軸模組、Z軸模組、旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)、電動球閥、常閉夾子機構(gòu)、常開夾子機構(gòu)；所述旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)、常閉夾子機構(gòu)固定安裝在上安裝板上，所述電動球閥通過球閥支架安裝在上安裝板上，所述常開夾子機構(gòu)通過常開夾子支架安裝在下安裝板上，所述上安裝板與S軸模組的滑塊連接，所述下安裝板與Z軸模組滑塊連接，通過Z軸模組和S軸模組之間的相對運動，常閉夾子機構(gòu)、常開夾子機構(gòu)的交替開合實現(xiàn)電極的蠕動進給和損耗的自動補償。上述旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)包括伺服電機、同步帶、大同步帶輪、旋轉(zhuǎn)接頭，所述伺服電機通過同步帶驅(qū)動大同步帶輪轉(zhuǎn)動，大同步帶輪通過鍵與旋轉(zhuǎn)接頭的動軸連接，從而帶動常閉夾子機構(gòu)及電極絲進行旋轉(zhuǎn)運動，伺服電機的位置控制可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)主軸的定向停止。上述旋轉(zhuǎn)接頭為液電混合旋轉(zhuǎn)接頭，具有旋轉(zhuǎn)導電，旋轉(zhuǎn)動密封的功能，包括靜軸、動軸、軸承、導電滑環(huán)、機械密封、高壓水進口、動軸導線出口、靜軸導線入口；所述動軸與常閉夾子機構(gòu)連接，所述靜軸通過鋼管與電動球閥連接，所述軸承設置在靜軸內(nèi)靠近動軸端，通過軸承的支撐，使得動軸相對于靜軸保持高精度旋轉(zhuǎn)，所述導電滑環(huán)設置在靜軸內(nèi)靠近鋼管端，兩對機械密封設置在軸承與導電滑環(huán)之間，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導電功能，加工脈沖電源與靜軸導線入口連接，經(jīng)過導電滑環(huán)，從動軸前端的動軸導線出口引出；所述高壓水進口設置在兩對機械密封之間，實現(xiàn)高壓工作液進入旋轉(zhuǎn)主軸內(nèi)部后的旋轉(zhuǎn)動密封。上述常閉夾子機構(gòu)包括第一導向管、松開法蘭螺母盤、定位連接柱、第二導向管、壓縮彈簧、陶瓷支撐塊、鉸鏈銷、鉸鏈壓桿、氣缸和O型密封圈一；大同步帶輪帶動動軸旋轉(zhuǎn)，大同步帶輪通過C型扣環(huán)軸向固定在動軸上，定位連接柱與動軸聯(lián)接定位，通過上緊法蘭螺母盤軸向鎖緊定位接連柱，從而帶動常閉夾子機構(gòu)整體隨著動軸一起高精度旋轉(zhuǎn)；定位連接柱內(nèi)部從上至下依次安裝有導向壓塊、橡膠密封塞、第一導向管和第二導向管，導向壓塊、橡膠密封塞、第一導向管和第二導向管圍繞主軸的軸中心安裝，電極絲從動軸內(nèi)部進入后順序穿過它們的中心；動軸內(nèi)部通以高壓工作液后，在壓力作用下，橡膠密封塞25的徑向變形實現(xiàn)電極絲外圍的密封，主軸與定位連接柱之間通過O型密封圈一密封，防止錐面的泄漏；O型密封圈一防止配合錐面的泄漏；定位連接柱徑向上開設一個螺紋通孔，安裝球頭柱塞一抵住第二導向管；鉸鏈壓桿通過鉸鏈銷和陶瓷支撐塊固定在定位連接柱上，與動軸導線出口連接，鉸鏈壓桿通過壓縮彈簧的作用下端部壓緊電極絲，達到常閉狀態(tài)，氣缸位于鉸鏈壓桿下方，通過氣缸支架安裝在上安裝板上，通過氣缸的向上動作，使鉸鏈壓桿端部離開電極絲，達到常開狀態(tài)；動軸出口導線與鉸鏈壓桿38連接，將加工脈沖電源引入到電極絲中，由絕緣導套、陶瓷支撐塊、第一導向管和第二導向管與其他部位隔開絕緣。上述旋轉(zhuǎn)接頭的動軸的下端開設一個截面為梯形的柱形槽，所述定位連接柱頂部側(cè)面為圓錐形，契合安裝在旋轉(zhuǎn)主軸的柱形槽內(nèi)，與動軸錐面聯(lián)接定位。上述第二導向管為陶瓷導向管，所述陶瓷導向管為一空心圓柱體，其內(nèi)孔尺寸精度與電極絲直徑有配合要求，不同直徑電極絲對應著不同內(nèi)孔尺寸精度的陶瓷導向管；陶瓷導向管一端沿直徑切成截面為半圓的圓柱，形成一個平臺，該處作為電極絲受鉸鏈壓桿的承壓面，起限定位作用，以保證電極絲的夾持中心與主軸旋轉(zhuǎn)中心一致；所述陶瓷導向管下端的端部開設一個圓槽，形成一圈凹臺，以便電極絲直徑發(fā)生改變時，方便進行相配合的陶瓷導向管的更換；另一端的端部開設一個凹槽，凹槽由兩個弧面連接形成，為與球頭柱塞配合面。上述鉸鏈壓桿包括一個長方體狀本體，本體的一端設置一個弧形壓桿，所述弧形壓桿的一端連接在本體上，另一端抵住電極絲，所述本體的相對弧形壓桿位置的另一端的下方設置氣缸，上方設置一個絕緣導管，所述絕緣導管上安裝壓縮彈簧，所述壓縮彈簧一端抵住松開法蘭螺母盤，另一端套設在絕緣導管上。上述常開夾子機構(gòu)為一種氣囊夾緊結(jié)構(gòu)，通過常開夾子支架安裝在下安裝板上，包括導向器座、導向套、乳膠管、導向器；所述導向器座與常開架子支架之間設置O型密封圈二，所述導向器座內(nèi)部空腔里安裝導向套支撐的乳膠管，乳膠管下方依次安裝導向套和導向器，電極絲從導向套中穿過到達導向器，導向器進一步對電極絲的徑跳進行約束；當壓縮空氣從進氣口進入到空腔中，空氣壓力使得乳膠管向電極絲方向徑向變形從而達到夾持效果，而壓縮空氣泄壓之后乳膠管又恢復彈性形變，使得電極絲能在通道中順暢運動。上述導向器座上開設一個通孔，安裝球頭柱塞二抵住導向器，使其軸向定位。本專利技術(shù)所達到的有益效果：1、本專利技術(shù)為氣膜孔等深小孔電火花加工提供了一種結(jié)構(gòu)簡單的多功能主軸機構(gòu)，可實現(xiàn)電極前推式蠕動進給、高精度旋轉(zhuǎn)、中空高壓沖液復合。這種復合功能有利于提高電極進給剛度和主軸伺服穩(wěn)定性、提高深小孔的尺寸精度和深徑比，改善排屑能力，提高加工效率。2、常閉夾子機構(gòu)設計成快速更換的結(jié)構(gòu)，不僅可以實現(xiàn)易損件橡膠密封塞的快速更換，也能滿足不同直徑電極的對中性夾持，再配合以自動換絲裝置，可實現(xiàn)同徑或不同徑直本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用于不同直徑電極夾持的蠕動復合主軸機構(gòu)，其特征在于：所述機構(gòu)包括上安裝板、下安裝板、S軸模組、Z軸模組、旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)、電動球閥、常閉夾子機構(gòu)、常開夾子機構(gòu)；所述旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)、常閉夾子機構(gòu)固定安裝在上安裝板上，所述電動球閥通過球閥支架安裝在上安裝板上，所述常開夾子機構(gòu)通過常開夾子支架安裝在下安裝板上，所述上安裝板與S軸模組的滑塊連接，所述下安裝板與Z軸模組滑塊連接，通過Z軸模組和S軸模組之間的相對運動，常閉夾子機構(gòu)、常開夾子機構(gòu)的交替開合實現(xiàn)電極的蠕動進給和損耗的自動補償。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于不同直徑電極夾持的蠕動復合主軸機構(gòu)，其特征在于：所述機構(gòu)包括上安裝板、下安裝板、S軸模組、Z軸模組、旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)、電動球閥、常閉夾子機構(gòu)、常開夾子機構(gòu)；所述旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)、常閉夾子機構(gòu)固定安裝在上安裝板上，所述電動球閥通過球閥支架安裝在上安裝板上，所述常開夾子機構(gòu)通過常開夾子支架安裝在下安裝板上，所述上安裝板與S軸模組的滑塊連接，所述下安裝板與Z軸模組滑塊連接，通過Z軸模組和S軸模組之間的相對運動，常閉夾子機構(gòu)、常開夾子機構(gòu)的交替開合實現(xiàn)電極的蠕動進給和損耗的自動補償。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于不同直徑電極夾持的蠕動復合主軸機構(gòu)，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)包括伺服電機、同步帶、大同步帶輪、旋轉(zhuǎn)接頭，所述伺服電機通過同步帶驅(qū)動大同步帶輪轉(zhuǎn)動，大同步帶輪通過鍵與旋轉(zhuǎn)接頭的動軸連接，從而帶動常閉夾子機構(gòu)及電極絲進行旋轉(zhuǎn)運動，伺服電機的位置控制可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)主軸的定向停止。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于不同直徑電極夾持的蠕動復合主軸機構(gòu)，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)接頭為液電混合旋轉(zhuǎn)接頭，具有旋轉(zhuǎn)導電，旋轉(zhuǎn)動密封的功能，包括靜軸、動軸、軸承、導電滑環(huán)、機械密封、高壓水進口、動軸導線出口、靜軸導線入口；所述動軸與常閉夾子機構(gòu)連接，所述靜軸通過鋼管與電動球閥連接；所述軸承設置在靜軸內(nèi)靠近動軸端，通過軸承的支撐，使得動軸相對于靜軸保持高精度旋轉(zhuǎn)，所述導電滑環(huán)設置在靜軸內(nèi)靠近鋼管端，兩對機械密封設置在軸承與導電滑環(huán)之間，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導電功能，加工脈沖電源與靜軸導線入口連接，經(jīng)過導電滑環(huán)，從動軸前端的動軸導線出口引出；所述高壓水進口設置在兩對機械密封之間，實現(xiàn)高壓工作液進入旋轉(zhuǎn)主軸內(nèi)部后的旋轉(zhuǎn)動密封。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于不同直徑電極夾持的蠕動復合主軸機構(gòu)，其特征在于：所述常閉夾子機構(gòu)包括第一導向管、松開法蘭螺母盤、定位連接柱、第二導向管、壓縮彈簧、陶瓷支撐塊、鉸鏈銷、鉸鏈壓桿、氣缸和O型密封圈一；大同步帶輪帶動動軸旋轉(zhuǎn)，大同步帶輪通過C型扣環(huán)軸向固定在動軸上，定位連接柱與動軸聯(lián)接定位，通過上緊法蘭螺母盤軸向鎖緊定位接連柱，從而帶動常閉夾子機構(gòu)整體隨著動軸一起高精度旋轉(zhuǎn)；定位連接柱內(nèi)部從上至下依次安裝有導向壓塊、橡膠密封塞、第一導向管和第二導向管，導向壓塊、橡膠密封塞、第一導向管和第二導向管圍繞主軸的軸中心安裝，電極絲從動軸內(nèi)部進入后順序穿過它們的中心；動軸內(nèi)部通以高壓工作液后，在壓力作用下，橡膠密封塞25的徑向變形實現(xiàn)電極絲外圍的密封，主軸與定位連接柱之間通過O型密封圈一密封，防止錐面的泄漏；O型密封圈一防止配合錐面的泄漏；定位連接柱徑向上開設一個螺紋通孔，安裝球...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李勇，張浩，蔡磊明，李寶泉，
申請(專利權(quán))人：無錫微研股份有限公司，無錫微研精微機械技術(shù)有限公司，清華大學無錫應用技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32