多轴微细孔电火花振动加工装置
阅读说明：本技术 多轴微细孔电火花振动加工装置 (Multi-shaft micro-hole electric spark vibration machining device ) 是由 王敏婷 曹仁杰 陈恩平 李学通 周靓 肖万军 于 2021-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种多轴微细孔电火花振动加工装置,其包括升降单元、横梁、多轴加工单元、工作台、底座和十字滑台,升降单元通过立柱固定设于底座上,且横梁与升降单元中的连接板固定连接,多轴加工单元通过电机支架与横梁固定连接,十字滑台设于底座上且位于多轴加工单元的下方,工作台设于十字滑台上。本发明提供的一种多轴微细孔电火花振动加工装置,通过设置多个工具电极对工件上的多个微小孔进行同步加工,且各个电极之间互不干扰,能够实现独立加工,有利于提高加工效率,同时在置料台底部设置电磁振动器,而电磁振动器能将电极加工孔后产生的切屑及电蚀颗粒及时排除,不仅保证了工具电极的正常运转,还提高了微细孔的加工精度和质量。(The invention relates to a multi-shaft micro-hole electric spark vibration machining device which comprises a lifting unit, a cross beam, a multi-shaft machining unit, a workbench, a base and a cross sliding table, wherein the lifting unit is fixedly arranged on the base through an upright post, the cross beam is fixedly connected with a connecting plate in the lifting unit, the multi-shaft machining unit is fixedly connected with the cross beam through a motor support, the cross sliding table is arranged on the base and positioned below the multi-shaft machining unit, and the workbench is arranged on the cross sliding table. According to the multi-axis micro-hole electric spark vibration machining device, the plurality of tool electrodes are arranged to synchronously machine the plurality of micro-holes in the workpiece, the electrodes are not interfered with each other, independent machining can be achieved, machining efficiency is improved, meanwhile, the electromagnetic vibrator is arranged at the bottom of the material placing table and can timely remove cutting scraps and electroerosion particles generated after the electrodes machine the holes, normal operation of the tool electrodes is guaranteed, and machining accuracy and quality of the micro-holes are improved.)
技术领域
本发明属于电火花加工技术领域，特别涉及一种多轴微细孔电火花振动加工装置。
背景技术
现如今很多机械产品都设计有微细孔，例如发动机叶片、缸体散热孔、阀体气路孔或油路孔等。由于需要加工的微细深孔通常硬度高、强度高，且大都属于难加工材料，如不锈钢、耐热钢、金刚石及硬质合金等。更有甚者因使用场合的限制，微孔多半深径比较大，这就导致微细深孔的加工成为孔加工类工艺中最为困难的一种。目前市面上多采用传统的单电极电火花装置来加工微细深孔，但加工效率很低，且加工出来的孔深度受到限制。
本发明设计一种针对微细小孔的电火花加工装置。该装置可以采用多个钨丝电极对工件上按一定规律阵列的多个微小孔进行同步加工，能有效改善加工条件、提高效率。
发明内容
针对以上情况，本发明提供了一种多轴微细孔电火花振动加工装置，通过在多轴加工单元中设置多个工具电极对工件上的多个微小孔进行同步加工，有利于提高加工效率，同时在置料台底部设置电磁振动器，有利于加工时微小孔处铁屑的排出。
本发明采用的技术方案是一种多轴微细孔电火花振动加工装置，其包括升降单元、横梁、多轴加工单元、工作台、底座和十字滑台，所述升降单元通过立柱固定设于所述底座上，且所述横梁与所述升降单元的连接板固定连接；所述多轴加工单元通过电机支架与所述横梁固定连接，且所述多轴加工单元包括上箱体、下箱体、减速电机、支撑肋板、输入轴、第一输出轴、第二输出轴、钢丝软轴、调整架和电极加工头，所述上箱体扣合于所述下箱体上共同组成主轴箱，且所述支撑肋板设于所述下箱体下方，所述减速电机通过电机支架设于所述上箱体上，所述输入轴、第一输出轴及第二输出轴均设于所述主轴箱中，且所述输入轴位于所述主轴箱的中间处，所述输入轴的第一端穿过所述上箱体且通过联轴器与所述减速电机的输入轴连接，所述输入轴的第二端通过轴承支撑于所述下箱体上，且所述输入轴的第一端和第二端分别设有第一主动摩擦轮和第二主动摩擦轮，所述第一输出轴和第二输出轴均布环绕设于所述输入轴的圆周方向，且所述第一输出轴和第二输出轴间隔布置，所述第一输出轴和第二输出轴的第一端均通过轴承支撑于所述上箱体中，且所述第一输出轴和第二输出轴的第二端均穿过所述下箱体及设于所述支撑肋板上端面的圆孔通过联轴器与所述钢丝软轴的第一端连接，所述第一输出轴的第一端设有第一从动摩擦轮，所述第二输出轴的第二端设有第二从动摩擦轮，且所述第一从动摩擦轮与所述第一主动摩擦轮摩擦传动，所述第二从动摩擦轮与所述第二主动摩擦轮摩擦传动，所述钢丝软轴第二端的软轴下接头穿过所述调整架的圆形通孔与所述电极加工头连接；所述十字滑台设于所述底座上且位于所述多轴加工单元的下方，所述工作台设于所述十字滑台上，且所述工作台包括置料台、电磁振动器和振动箱，所述振动箱固定设于所述十字滑台的十字连接块上，且所述置料台设于所述振动箱上方，所述振动箱中均布设有所述电磁振动器，且所述电磁振动器的顶部与所述置料台的底部固定连接。
进一步地，所述升降单元包括立柱、升降丝杠、升降电机、升降螺母、丝杠螺母滑块、滑块、连接板和导轨，所述升降丝杠的第一端通过轴承支撑于所述立柱的第一端，且所述升降丝杠的第二端通过联轴器与所述升降电机的输入轴连接，所述升降电机通过升降机座设于所述立柱上，所述导轨对称设于所述立柱的侧面，所述滑块均布设于所述连接板的边角处，且所述连接板上设有所述丝杠螺母滑块，所述丝杠螺母滑块上设有所述升降螺母，且所述滑块与所述导轨滑动连接，所述升降螺母与所述升降丝杠传动连接。
优选地，所述支撑肋板的上端面均布设有六个圆孔，且六个所述圆孔的中心轴线分别与所对应的第一输出轴及第二输出轴的中心轴线重合。
进一步地，所述调整架的第一端设有圆形通孔，且所述调整架的中间处设有长槽通孔，所述支撑肋板下侧的连接螺栓通过所述长槽通孔将所述调整架均布环绕设于所述支撑肋板的下侧。
进一步地，所述电极加工头包括电极连接件、弹簧夹头、弹簧夹头螺母和工具电极，所述电极连接件的第一端穿过所述调整架的圆形通孔与所述软轴下接头连接，且所述电极连接件的第二端设有所述弹簧夹头，所述工具电极一端设于所述弹簧夹头中，且所述弹簧夹头螺母与所述电极连接件螺纹连接能夹持固定所述工具电极。
优选地，所述软轴下接头的一端设有外螺纹，且所述电极连接件的第一端设有内螺纹，所述软轴下接头与所述电极连接件螺纹连接。
优选地，所述调整架的圆形通孔的内径分别等于所述软轴下接头的接头外径及所述电极连接件第一端的外径。
进一步地，所述置料台中还设有能固定工件的夹持装置。
优选地，所述十字滑台通过滚珠丝杠及导轨滑块能实现所述工作台的水平移动。
本发明的特点和有益效果是：
1、本发明提供的一种多轴微细孔电火花振动加工装置，通过在主轴箱中设置输入轴及多个输入轴，同时在输入轴两端分别设置两个相同的主动摩擦轮向输入轴传递扭矩，有利于缩短多个输入轴至输入轴之间的中心距，可以实现在工件上加工间距更小的微细孔。
2、本发明提供的一种多轴微细孔电火花振动加工装置，通过设置多个工具电极对工件上的多个微小孔进行同步加工，且各个电极之间互不干扰，能够实现独立加工，有利于提高加工效率，同时工具电极通过弹簧夹头及弹簧夹头螺母进行夹持固定，有利于根据加工工件上微细孔的孔径更换不同大小的工具电极，适用范围更广。
3、本发明提供的一种多轴微细孔电火花振动加工装置，调整架通过将支撑肋板下侧的连接螺栓穿过长槽通孔，可以通过调整连接螺栓在长槽通孔中的位置进而调节工具电极的位置，进而加工工件上不同间隙的微细孔。
4、本发明提供的一种多轴微细孔电火花振动加工装置，在置料台底部设置电磁振动器，可实现多工具电极同步振动加工，而电磁振动器能将电极加工孔后产生的切屑及电蚀颗粒及时排除，不仅避免了切屑影响加工精度，还保证了工具电极的正常运转。
附图说明
图1是本发明多轴微细孔电火花振动加工装置的整体结构示意图；
图2为本发明的升降单元结构爆炸示意图；
图3为本发明的横梁结构爆炸示意图；
图4为本发明的多轴加工单元轴测图；
图5为本发明的多轴加工单元内部结构轴测图；
图6为本发明的输入轴及输入轴系轴测图；
图7为本发明的电极加工头结构爆炸图；
图8为本发明的工作台局部结构爆炸图。
主要附图标记：
升降单元1；立柱11；升降丝杠12；升降电机13；升降机座14；升降螺母15；丝杠螺母滑块16；滑块17；连接板18；导轨19；横梁2；多轴加工单元3；减速电机31；上箱体32；下箱体33；主轴箱34；支撑肋板35；电机支架36；输入轴37；第一主动摩擦轮371；第二主动摩擦轮372；第一输入轴轴套373；第二输入轴轴套374；第一输出轴38；第一从动摩擦轮381；第二输出轴39；第二从动摩擦轮391；钢丝软轴310；软轴下接头3101；调整架311；圆形通孔3111；长槽通孔3112；电极加工头312；电极连接件3121；弹簧夹头3122；弹簧夹头螺母3123；工具电极3124；工作台4；置料台41；电磁振动器42；振动箱43；底座5；十字滑台6；十字连接块61。
具体实施方式
为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。
本发明提供一种多轴微细孔电火花振动加工装置，如图1所示，其包括升降单元1、横梁2、多轴加工单元3、工作台4、底座5和十字滑台6。
如图2和图3所示，升降单元1通过立柱11固定设于底座5上，且升降单元1包括立柱11、升降丝杠12、升降电机13、升降螺母15、丝杠螺母滑块16、滑块17、连接板18和导轨19，升降丝杠12的第一端通过轴承支撑于立柱11的第一端，且升降丝杠12的第二端通过联轴器与升降电机13的输入轴连接，升降电机13通过升降机座14设于立柱11上，导轨19对称设于立柱11的侧面，滑块17均布设于连接板18的边角处，且连接板18上设有丝杠螺母滑块16，丝杠螺母滑块16上设有升降螺母15，且滑块17与导轨19滑动连接，升降螺母15与升降丝杠12传动连接，且横梁2与升降单元1的连接板18固定连接，同时横梁2上开设通孔，以便减速电机31穿过横梁2。升降螺母15在升降电机13的驱动下伴随升降丝杠12的旋转运动能在立柱11上上下来回往复运动，进而带动横梁2上的多轴加工单元3进行上下往复运动。
如图4～图7所示，多轴加工单元3通过电机支架36与横梁2固定连接，且多轴加工单元3包括上箱体32、下箱体33、减速电机31、支撑肋板35、输入轴37、第一输出轴38、第二输出轴39、钢丝软轴310、调整架311和电极加工头312，上箱体32扣合于下箱体33上共同组成主轴箱34，且支撑肋板35设于下箱体33下方，减速电机31通过电机支架36设于上箱体32上，输入轴37、第一输出轴38及第二输出轴39均设于主轴箱34中，且输入轴37位于主轴箱34的中间处，输入轴37的第一端穿过上箱体32且通过联轴器与减速电机31的输入轴连接，输入轴37的第二端通过轴承支撑于下箱体33上，且输入轴37的第一端和第二端分别设有第一主动摩擦轮371和第二主动摩擦轮372。而减速电机31的输出轴通过联轴器将转矩传递给输入轴37，且输入轴37上设有多段轴肩，用于第一主动摩擦轮371和第二主动摩擦轮372的轴向固定，第一主动摩擦轮371和第二主动摩擦轮372在输入轴37上通过键连接进行周向固定，轴段上套有第一输入轴轴套373和第二输入轴轴套374，用于第一主动摩擦轮371和第二主动摩擦轮372的轴向固定以及输入轴37两端轴承内圈的固定，输入轴37两端轴承外圈通过端盖进行固定。第一输出轴38和第二输出轴39均布环绕设于输入轴37的圆周方向，且第一输出轴38和第二输出轴39间隔布置，第一输出轴38和第二输出轴39的第一端均通过轴承支撑于上箱体32中，且第一输出轴38和第二输出轴39的第二端均穿过下箱体33及设于支撑肋板35上端面的圆孔通过联轴器与钢丝软轴310的第一端连接，第一输出轴38的第一端设有第一从动摩擦轮381，第二输出轴39的第二端设有第二从动摩擦轮391，第一输出轴38和第二输出轴39上的第一从动摩擦轮381和第二从动摩擦轮391同样采用轴肩、轴套进行轴向定位，采用键连接进行周向固定。且第一从动摩擦轮381与第一主动摩擦轮371摩擦传动，第二从动摩擦轮391与第二主动摩擦轮372摩擦传动，当输入轴37上的第一主动摩擦轮371转动时，通过接触产生的摩擦力带动与之接触的三个第一从动摩擦轮381擦轮转动，从而将转矩传递给三根第一输出轴38，输入轴37上的第二主动摩擦轮372转动时，通过接触产生的摩擦力带动与之接触的三个第二从动摩擦轮391擦轮转动，从而将转矩传递给三根第二输出轴39。
优选地，支撑肋板35的上端面均布设有六个圆孔，且六个圆孔的中心轴线分别与所对应的第一输出轴38及第二输出轴39的中心轴线重合。
如图7所示，钢丝软轴310第二端的软轴下接头3101穿过调整架311的圆形通孔3111与电极加工头312连接，把来自减速电机31的扭矩和转矩传递给钢丝软轴310，钢丝软轴310再传递给工具电极3124，同步旋转加工微穿孔板上的多个微细孔。且电极加工头312包括电极连接件3121、弹簧夹头3122、弹簧夹头螺母3123和工具电极3124，电极连接件3121的第一端穿过调整架311的圆形通孔3111与软轴下接头3101连接，且电极连接件3121的第二端设有弹簧夹头3122，工具电极3124一端设于弹簧夹头3122中，且弹簧夹头螺母3123与电极连接件3121螺纹连接能夹持固定工具电极3124。
进一步地，调整架311的第一端设有圆形通孔3111，且调整架311的中间处设有长槽通孔3112，支撑肋板35下侧的连接螺栓通过长槽通孔3112将调整架311均布环绕设于支撑肋板35的下侧。由于安装的钢丝软轴310可以适应动力的扭转，可以通过调整支撑肋板35下侧的连接螺栓在长槽通孔3112中的位置进而调节工具电极3124的位置，进而加工工件上不同间隙的微细孔。
优选地，软轴下接头3101的一端设有外螺纹，且电极连接件3121的第一端设有内螺纹，软轴下接头3101与电极连接件3121螺纹连接。
优选地，调整架311的圆形通孔3111的内径分别等于软轴下接头3101的接头外径及电极连接件3121第一端的外径。
如图1和图8所示，十字滑台6设于底座5上且位于多轴加工单元3的下方，工作台4设于十字滑台6上，且工作台4包括置料台41、电磁振动器42和振动箱43，振动箱43固定设于十字滑台6的十字连接块61上，且置料台41设于振动箱43上方，振动箱43中均布设有电磁振动器42，且电磁振动器42的顶部与置料台41的底部固定连接。
进一步地，置料台41中还设有能固定工件的夹持装置，同时置料台41中盛放有工作液。
优选地，十字滑台6通过滚珠丝杠及导轨滑块能实现工作台4的水平移动。
本发明的具体操作步骤如下：
如图1～图8所示，本发明的一种多轴微细孔电火花振动加工装置，其包括升降单元1、横梁2、多轴加工单元3、工作台4、底座5和十字滑台6，升降单元1通过立柱11固定设于底座5上，且横梁2与升降单元1的连接板18固定连接，多轴加工单元3通过电机支架36与横梁2固定连接，十字滑台6设于底座5上且位于多轴加工单元3的下方，工作台4设于十字滑台6上。
在进行工件多轴微细孔加工时，首先将工件通过相关夹具装置安装在置料台41上，启动升降电机13后，横梁2在立柱11上往复运动，直到工具电极3124移动至最合适的加工位置。此时启动减速电机31，减速电机31的转矩传递至输入轴37，通过第一主动摩擦轮371与第一从动摩擦轮381及第二主动摩擦轮372与第二从动摩擦轮391的摩擦传动再将转矩传递至第一输出轴38和第二输出轴39上，带动钢丝软轴310旋转，进而带动工具电极3124旋转；因为钢丝软轴310是柔性轴，当加工孔的位置需要变化时，只需要通过改变调整架311的连接固定位置，工具电极3124的位置便会相应做出调整。同时启动十字滑台6上的步进电机，装夹有工件的置料台41在十字滑台6上沿X轴和Y轴向移动至加工位置；开始加工时，给电磁振动器42通电，利用电磁振动器42的电源频率大小的振幅将加工过程中产生的蚀除物和废屑排出加工区域，不仅避免了切屑影响加工精度，保证了工具电极的正常运转，还提高了微细孔的加工精度和质量。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。