[發明專利]微小拉瓦爾孔微細電極電火花加工裝置及裝配和加工方法

有效

• 申請號: 201811549101.9
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109434225B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 胡海軍
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B23H1/00
• 分類號: B23H1/00;B23H9/14;B23H11/00;B23H1/10
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 郭海燕

1.微小拉瓦爾孔微細電極電火花加工裝置，包括三軸數控機床(6)、電火花脈沖電源(7)和高壓電火花油輸送系統(8)，所述三軸數控機床(6)由機床主軸(601)、機床工作臺(602)、機床本體(603)和操作臺(605)組成，在機床工作臺(602)上設有T型槽(604)，其特征在于：還包括裝置基臺(1)、Y軸旋轉臺(2)、Z軸旋轉臺(3)、噴油嘴夾具組件(4)和供油供電電極組件(5)；

所述裝置基臺(1)包括兩個螺栓(104)、三個底板球窩頂絲(105)、基臺底板(106)、旋轉臺(108)、三個滑塊(109)、三個內螺紋套(110)、三個止動螺栓(111)、三個四邊形螺母(112)、四個T型螺栓(113)、兩個半圓塊(124)、軸(127)和角度測量儀Ⅰ(135)，在基臺底板(106)的四個角上設有四個通孔Ⅸ(102)，在基臺底板(106)的后部設有左右對稱用于連接旋轉臺(108)的兩個凸起(116)，在兩個凸起(116)上設有相互對應的軸孔Ⅰ(117)，在基臺底板(106)的前側中部設有三個滑槽(107)，三個滑塊(109)分別設在三個滑槽(107)內，三個內螺紋套(110)分別焊接固定在三個滑塊(109)的中部，三個底板球窩頂絲(105)采用螺紋連接的方式分別與三個內螺紋套(110)連接，在旋轉臺(108)下方設有與三個底板球窩頂絲(105)相對應的三個球窩(114)，三個底板球窩頂絲(105)的頂部球分別采用過渡配合的方式活動放置在三個球窩(114)內，三個底板球窩頂絲(105)的頂部球下方分別設置有用于擰動三個底板球窩頂絲(105)的六棱柱，在基臺底板(106)的前表面設有與三個滑槽(107)相通的三個通孔Ⅹ(118)，三個四邊形螺母(112)設在三個滑槽(107)的前端，三個止動螺栓(111)分別穿過三個通孔Ⅹ(118)與三個四邊形螺母(112)螺紋連接，并分別頂住三個滑塊(109)起到制動作用，在基臺底板(106)的前端設有左右對稱的兩個通槽Ⅱ(119)，在兩個通槽Ⅱ(119)的下方分別設有可以容納兩個螺栓(104)螺栓頭的凹槽Ⅱ(120)，在旋轉臺(108)的左右兩側面分別設有L型臺(123)，在L型臺(123)前部設有與兩個通槽Ⅱ(119)位置對應的兩個半圓槽Ⅱ(122)，兩個半圓槽Ⅱ(122)與兩個半圓塊(124)相吻合，在兩個半圓槽Ⅱ(122)內分別設有與兩個通槽Ⅱ(119)位置對應的喇叭形通孔Ⅳ(121)，在兩個半圓塊(124)上設有與喇叭形通孔Ⅳ(121)相對應的通孔Ⅴ(125)，兩個螺栓(104)穿過兩個通槽Ⅱ(119)、兩個半圓槽Ⅱ(122)上的喇叭形通孔Ⅳ(121)和兩個半圓塊(124)上的通孔Ⅴ(125)與對應的螺母連接，以拉緊旋轉臺(108)，在旋轉臺(108)后端設有與軸孔Ⅰ(117)相對應的軸孔Ⅱ(126)，軸(127)穿過軸孔Ⅰ(117)和軸孔Ⅱ(126)以連接基臺底板(106)和旋轉臺(108)，角度測量儀Ⅰ(135)粘接在左側的L型臺(123)上，在旋轉臺(108)的中部設有Y軸旋轉腔(101)，在Y軸旋轉腔(101)的周邊旋轉臺(108)的上表面設有角度刻度(103)；

所述Y軸旋轉臺(2)由底座(201)、兩個止動銷(202)、兩個螺紋壓指(203)、兩個固定座(204)、兩個夾緊定位螺栓(205)、兩個夾緊塊(206)、四個固定桿(207)、四個橫向短銷(208)和兩個螺釘(216)組成，在底座(201)的前后端面中間均設有指示線(222)，在底座(201)的右側設有Z軸旋轉腔(219)，在底座(201)的左側設有定位面(220)，在底座(201)上表面的前后兩端對稱設有四個圓孔Ⅰ(210)，在底座(201)的前后兩端上部對稱設有呈左右設置的兩個通孔Ⅰ(209)，每個通孔Ⅰ(209)都穿過同一端兩個圓孔Ⅰ(210)的下部，在底座(201)的前側上表面中部設有前后方向的通槽Ⅰ(211)，在底座(201)的后側上表面中部設有前后方向的通槽Ⅲ(224)，以防止干涉兩個夾緊塊(206)的夾緊，在底座(201)的前后兩端下部對稱設有兩個圓孔Ⅱ(218)，在底座(201)右表面下部前后對稱設有兩個螺紋孔Ⅲ(217)，兩個圓孔Ⅱ(218)分別與對應的螺紋孔Ⅲ(217)相通，所述兩個止動銷(202)分別設在兩個圓孔Ⅱ(218)內，兩個螺紋壓指(203)分別擰入兩個螺紋孔Ⅲ(217)內，通過兩個螺紋壓指(203)上的半球面擠壓兩個止動銷(202)的斜端面使得兩個止動銷(202)在擠壓力作用下向外移動以起到固定作用，四個固定桿(207)分別插入對應的四個圓孔Ⅰ(210)內，且在四個固定桿(207)的下部設有與兩個通孔Ⅰ(209)相對應的通孔Ⅱ(212)，四個橫向短銷(208)分別穿過相對應的通孔Ⅰ(209)和通孔Ⅱ(212)將四個固定桿(207)固定在底座(201)上，四個固定桿(207)兩個一組分別與對應的兩個固定座(204)焊接固定，在兩個固定座(204)上表面中部分別設有螺紋通孔Ⅰ(213)，兩個夾緊定位螺栓(205)分別擰入兩個固定座(204)上的螺紋通孔Ⅰ(213)內，在兩個夾緊定位螺栓(205)的下端分別設有凸臺(214)，在兩個夾緊定位螺栓(205)的下端分別設有螺紋孔Ⅱ(215)，兩個夾緊塊(206)的中部分別設有與凸臺(214)對應的通孔Ⅶ(223)，兩個夾緊塊(206)通過通孔Ⅶ(223)分別套設在兩個夾緊定位螺栓(205)下端的凸臺(214)上，且通過兩個螺釘(216)與螺紋孔Ⅱ(215)的連接固定在兩個夾緊定位螺栓(205)下部的凸臺(214)上；

所述Z軸旋轉臺(3)由旋轉體(301)、兩個圓柱銷(302)、角度測量儀Ⅱ(303)和L型板(312)組成，所述旋轉體(301)與Z軸旋轉腔(219)的接觸面為弧形，所述旋轉體(301)的上表面是角度為90度的V形，在所述旋轉體(301)的前部上端設有端面平臺(310)，在旋轉體(301)的前后兩端分別設有半圓槽Ⅰ(305)，在旋轉體(301)的前后兩端中部分別設有防干涉槽(306)，在旋轉體(301)V形上表面中部設有矩形槽(307)，在旋轉體(301)的V形上表面后部右側設有螺紋孔Ⅳ(304)和限位銷孔Ⅰ(309)，在旋轉體(301)的V形上表面后部中間設有定位銷孔Ⅰ(313)，所述兩個圓柱銷(302)分別粘接在半圓槽Ⅰ(305)內，在旋轉體(301)的右端面前部設有與L型板(312)相對應的L型槽(311)，L型板(312)與L型槽(311)采用過渡配合的方式連接，角度測量儀Ⅱ(303)以L型板(312)的兩個內端面和旋轉體(301)的右端面為定位面粘接在L型板(312)上；

所述噴油嘴夾具組件(4)由噴油嘴(401)、噴油嘴圓形定位套(402)、頂絲(403)、底板(404)、倒錐形頭螺釘(405)、限位銷(406)和定位銷(407)，底板(404)中部設有定位銷(407)，在底板(404)的上表面設有與螺紋孔Ⅳ(304)、限位銷孔Ⅰ(309)和定位銷孔Ⅰ(313)對應的通孔Ⅵ(410)、通孔Ⅺ(409)和通孔Ⅻ(411)，所述噴油嘴(401)分為兩部分，上部為圓臺下部為圓柱，且圓柱部分削有對稱的兩個平端面(413)，所述噴油嘴圓形定位套(402)上部為圓柱形，底部為帶圓弧倒角的長方體，后面兩個角為小倒角，前面兩個角為大倒角，且長方體的寬等于上部圓柱的直徑，而長方體的長大于上部圓柱的直徑，在噴油嘴圓形定位套(402)的上部頂端設有空腔(412)，在空腔(412)的左側設置了與噴油嘴(401)的兩個平端面(413)相對應的平面(414)，且空腔(412)能夠容納噴油嘴(401)，在噴油嘴圓形定位套(402)上平面(414)的對面的外側削有一個與平面(414)平行的端面(415)，在端面(415)上設有用于安裝頂絲(403)的螺紋通孔Ⅶ(408),在噴油嘴圓形定位套(402)的底面設有定位孔Ⅵ(416)，所述底板(404)設在旋轉體(301)V形上表面的后部，定位銷(407)穿過通孔Ⅻ(411)設在定位銷孔Ⅰ(313)內，噴油嘴(401)設在噴油嘴圓形定位套(402)內并通過頂絲(403)固定，噴油嘴圓形定位套(402)通過定位孔Ⅵ(416)套在定位銷(407)上，噴油嘴圓形定位套(402)底部四邊形的左側大倒角設有與倒錐形頭螺釘(405)錐形相對應的斜面，倒錐形頭螺釘(405)穿過通孔Ⅵ(410)設在螺紋孔Ⅳ(304)內，且倒錐形頭螺釘(405)的倒錐形頭壓在噴油嘴圓形定位套(402)的斜面上，限位銷(406)穿過通孔Ⅺ(409)設在限位銷孔Ⅰ(309)內；

所述供油供電電極組件(5)由微細中空電極(501)、中間過渡套管(502)、供油供電體(503)、絕緣套(504)和透氣鋼(505)組成，所述微細中空電極(501)外徑為80微米，內徑為30微米，壁厚25微米，所述微細中空電極(501)的尾部采用過盈配合套裝在中間過渡套管(502)的內部，供油供電體(503)呈十字型，中間過渡套管(502)的上部套裝在供油供電體(503)的下端內部，且與供油供電體(503)采用過盈配合，供油供電體(503)左右兩端，一端為小直徑，一端為大直徑，小直徑端供電，大直徑端供油，供油供電體(503)的上端中部設有通孔Ⅲ(506)，透氣鋼(505)采用過盈配合的方式安裝在通孔Ⅲ(506)內，所述供油供電體(503)上端頂部設有螺紋，絕緣套(504)套設在供油供電體(503)上端頂部的螺紋處；

所述四個T型螺栓(113)卡在機床工作臺(602)的T型槽(604)內分別穿過四個通孔Ⅸ(102)和對應螺母的配合將基臺底板(106)固定在三軸數控機床(6)的機床工作臺(602)上，且基臺底板(106)與機床工作臺(602)的接觸部分設有絕緣層，四個T型螺栓(113)表面與機床工作臺(602)的接觸部分設有絕緣層，Y軸旋轉臺(2)設在Y軸旋轉腔(101)內，且與裝置基臺(1)過渡配合，以保證Y軸旋轉臺(2)能夠繞Y軸自由旋轉不卡頓不晃動，Y軸旋轉臺(2)與裝置基臺(1)的固定通過兩個止動銷(202)與兩個螺紋壓指(203)的配合使用來完成，Z軸旋轉臺(3)設在Z軸旋轉腔(219)內，且與底座(201)過渡配合,以保證Z軸旋轉臺(3)能夠繞Z軸自由旋轉不卡頓不晃動，Z軸旋轉臺(3)與底座(201)通過兩個夾緊塊(206)壓兩個圓柱銷(302)實現固定，噴油嘴夾具組件(4)通過底板(404)、倒錐形頭螺釘(405)、限位銷(406)和定位銷(407)的配合使用固定在Z軸旋轉臺(3)上，供油供電電極組件(5)設在三軸數控機床(6)的機床主軸(601)上，所述電火花脈沖電源(7)的負極與供油供電電極組件(5)的供電端電性連接，正極與裝置基臺(1)電性連接，所述高壓電火花油輸送系統(8)的出油管與供油供電電極組件(5)的供油端連接，當Y軸旋轉腔(101)內的電火花油需要清理時，將高壓電火花油輸送系統(8)的回油管伸入Y軸旋轉腔(101)進行吸油；

所述Y軸旋轉腔(101)與底座(201)之間采用過渡配合且配合間隙為5微米，兩個止動銷(202)與兩個圓孔Ⅱ(218)之間采用過渡配合，配合間隙為10微米，Z軸旋轉腔(219)與旋轉體(301)之間采用過渡配合且配合間隙為5微米，定位銷(407)與定位銷孔Ⅰ(313)和定位孔Ⅵ(416)之間采用過渡配合且配合間隙為3微米，限位銷(406)與限位銷孔Ⅰ(309)之間采用過渡配合且配合間隙為3微米。