專利名稱：電火花高速小孔加工設備的數(shù)控驅動機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電火花加工設備，具體涉及一種電火花高速小孔加工設備的數(shù)控驅動機構。
在航天、航空和軍工制造業(yè)中有大量的深小孔加工難題，如葉片冷卻孔、火焰筒氣膜冷卻孔、安裝邊氣孔、液體燃料發(fā)動機噴嘴噴孔，這些孔與發(fā)動機及有關產(chǎn)品的性能、質量、壽命的關系是相當密切的。由于這些孔孔徑較小，深徑比較大，基體材料較為特殊，很多是高溫合金，傳統(tǒng)的機械鉆孔方法難以加工，一般采用高速電火花小孔加工設備進行加工。中國專利CN 2240411Y公開了一種具有電火花高速小孔加工功能的數(shù)控電火花線切割機，可用來完成特殊材料上的深小孔加工，它的數(shù)控驅動部分包括與工作臺連接的工作臺驅動機構以及設在主軸頭上的Z軸電極直線伺服進給機構，工作臺驅動機構包括X軸和Y軸直線移動機構，可以控制工作臺在坐標平面上的直線運動，Z軸電極直線伺服進給機構用于控制電極管的直線伺服進給，這三個軸為數(shù)控軸，此外，還可以通過手工控制主軸頭的上下移動。這種設備具有數(shù)控功能，適合于加工工件上數(shù)量較多的深小孔，但由于這種小孔加工設備只有三個數(shù)控軸，對于空間位置比較復雜的深小孔的加工必須通過多次裝夾并配合手工控制進行，有時甚至無法加工，而多次裝夾又易造成定位誤差，無法滿足對尺寸及位置公差的較高要求，因此現(xiàn)有技術無法滿足深小孔數(shù)量多而空間位置又較復雜的工件的加工。
本實用新型目的是提供一種電火花高速小孔加工設備的數(shù)控驅動機構，該驅動機構在數(shù)控狀態(tài)下能夠實現(xiàn)一次裝夾工件連續(xù)加工不同空間位置及角度的小孔。
為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種電火花高速小孔加工設備的數(shù)控驅動機構，由工作臺驅動機構、主軸頭驅動機構以及設在主軸頭上的Z軸電極伺服進給機構構成，所述工作臺驅動機構包括一個C軸回轉機構；所述主軸頭驅動機構包括一個B軸擺動機構以及一個W軸直線移動機構，所述B軸擺動機構與W軸直線移動機構串聯(lián)后與主軸頭連接，所述工作臺驅動機構或主軸頭驅動機構中還串聯(lián)一個X軸直線移動機構。
上述技術方案中，所述“數(shù)控驅動機構”是指受電腦點位數(shù)控的機械傳動機構，不包含控制電路以及動力源(如步進電機)。所述“工作臺驅動機構”是指驅動工作臺運動的機械傳動機構。所述“主軸頭驅動機構”是指驅動主軸頭運動的機械傳動機構?！八龉ぷ髋_驅動機構或主軸頭驅動機構中還串聯(lián)一個X軸直線移動機構”，實際上有兩種情況，其一是所述工作臺驅動機構中串聯(lián)一個X軸直線移動機構；其二是所述主軸頭驅動機構中串聯(lián)一個X軸直線移動機構，我們將這兩種情況分別稱之為組合方案一和組合方案二。它們都是由Z軸、C軸、X軸、W軸和B軸構成五軸數(shù)控驅動機構，而組合方案一中Z軸為電極直線伺服進給軸，C軸和X軸驅動工作臺，W軸和B軸驅動主軸頭；組合方案二中Z軸為電極直線伺服進給軸，C軸驅動工作臺，X軸W軸和B軸驅動主軸頭。
在組合方案一的工作臺驅動機構中還串聯(lián)一個Y軸直線移動機構，Y軸直線移動機構與X軸直線移動機構構成工作臺的平面座標移動機構，由此構成組合方案三。組合方案三為六軸數(shù)控驅動機構，由Z軸、C軸、X軸、Y軸、W軸和B軸構成，其中Z軸為電極直線伺服進給軸，C軸、X軸和Y軸驅動工作臺，W軸和B軸驅動主軸頭。本方案為最佳方案。
與工作臺驅動機構中X軸直線移動機構相配合，在組合方案一的在主軸頭驅動機構中設有Y軸直線移動機構，Y軸直線移動機構與X軸直線移動機構構成主軸頭與工作臺之間的相對平面座標移動機構，由此構成組合方案四。組合方案四為六軸數(shù)控驅動機構，由Z軸、C軸、X軸、Y軸、W軸和B軸構成，其中Z軸為電極直線伺服進給軸，C軸、X軸驅動工作臺，W軸、B軸和Y軸驅動主軸頭。
在組合方案二的主軸頭驅動機構還串聯(lián)一個Y軸直線移動機構，Y軸直線移動機構與X軸直線移動機構構成主軸頭的平面座標移動機構，由此構成組合方案五。組合方案五為六軸數(shù)控驅動機構，由Z軸、C軸、X軸、Y軸、W軸和B軸構成，其中Z軸為電極直線伺服進給軸，C軸驅動工作臺，W軸、B軸、X軸和Y軸驅動主軸頭。
上述X軸和Y軸為工作臺或主軸頭的平面直角坐標軸；C軸為工作臺的旋轉座標軸；Z軸為電極的直線伺服運動軸，實現(xiàn)小孔加工中電極的伺服進給；W軸為主軸頭的直線運動軸，實現(xiàn)導向器與工件之間高度位置的調整；B軸為主軸頭的擺動軸，實現(xiàn)工件孔的垂直面方向不同角度位置的調整；R軸為電極旋轉軸，系非點位數(shù)控軸，具體實現(xiàn)加工中電極的旋轉及旋轉高壓導液，旋轉導電及電極的夾持。
本實用新型工作原理是以上述組合方案一為例，在工作臺上裝夾固定工件后，通過數(shù)控系統(tǒng)設置絕對零位，由X軸和C軸構成工件的極坐標，經(jīng)過X軸直線移動和C軸轉動調整工件打孔時在平面坐標中相對主軸頭的位置，由W軸直線移動機構完成導向器與工件之間高度位置的調整，通過B軸擺動機構調整電極到打孔所需的角度，即可由Z軸進行電極的伺服進給，從而完成一個孔的加工?？梢灶A先確定加工每個孔時X軸、C軸、W軸、B軸和Z軸這五個軸的數(shù)控運動參數(shù)，通過數(shù)控系統(tǒng)的設置，自動連續(xù)完成各個小孔的加工。在組合方案二中，X軸設置在主軸頭驅動機構中，通過工作臺驅動機構中的C軸和主軸頭驅動機構中的X軸構成相對極坐標，來調整工件在平面坐標中相對主軸頭的位置，其它的調整與組合方案一相同。為了進一步方便工件位置的調整，加快加工速度，在組合方案三、四、五中增加了Y軸，Y軸與X軸構成了相對的平面直角坐標，方便了工件位置的調整，其工作原理與組合方案一大致相同，即通過X軸、Y軸和C軸調整工件與主軸頭的相對位置，由W軸直線移動機構完成導向器與工件之間高度位置的調整，通過B軸擺動機構調整電極到打孔所需的角度，由Z軸進行電極的伺服進給，從而完成一個孔的加工，通過數(shù)控系統(tǒng)的設置完成孔的連續(xù)加工。
由于上述技術方案的運用，本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點1、由于本實用新型設置了主軸頭驅動機構，其中W軸直線移動機構完成導向器與工件之間高度位置的調整，B軸擺動機構完成工件孔的垂直面方向不同角度位置的調整，上述調整的結合可以完成復雜空間位置和不同角度的小孔加工，與只能垂直打孔的現(xiàn)有技術相比具有更強的功能，對加工復雜空間位置和不同角度的小孔加工具有實際意義。
2、由于本實用新型在工作臺和主軸頭之間設置了五軸或六軸數(shù)控驅動機構，可以連續(xù)調整工件和電極管導向器之間的位置和角度，一次裝夾工件能夠實現(xiàn)連續(xù)加工不同空間位置和角度的小孔。大大提高了多個小孔加工工效，尤其解決了航天、航空以及軍工制造業(yè)中同一工件上大量不同空間位置和角度小孔加工的難題，因此具有突出的創(chuàng)造性特點。
附


圖1為本實用新型實施例一的結構示意附圖2為本實用新型實施例二的結構示意圖；附圖3為本實用新型實施例三的結構示意圖；附圖4為本實用新型實施例四的結構示意圖；附圖5為本實用新型實施例五的結構示意圖。
其中[1]、床身；[2]、立柱；[3]、工作臺；[4]、X軸直線移動機構；[5]、Y軸直線移動機構；[6]、主軸頭；[7]、Z軸伺服進給機構；[8]、R旋轉頭；[9]、電極管；[10]、W軸直線移動機構；[11]、B軸擺動機構；[12]、C軸回轉機構；[13]、導向器。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述實施例一(上述組合方案一)參見附
圖1所示，一種電火花高速小孔加工設備的五軸數(shù)控驅動機構，由工作臺驅動機構、主軸頭驅動機構以及設在主軸頭[6]上的Z軸電極伺服進給機構[7]構成，主軸頭[6]通過Z軸電極伺服進給機構[7]與R旋轉頭[8]連接，主軸頭[6]下部固定有導向器[13]，電極管[9]的一端夾持在R旋轉頭[8]上，其另一端從導向器[13]中穿過。整個床體采用立式C型結構，床體由床身[1]和L型立柱[2]構成，立柱[2]固定在床身[1]上，工作臺[3]座落在床身[1]上，主軸頭[6]安裝在L型立柱[2]的上端，工作臺驅動機構設在工作臺[3]下，主軸頭驅動機構位于L型立柱[2]上端與主軸頭[6]之間。所述工作臺驅動機構由一個C軸回轉機構[12]和一個X軸直線移動機構[4]組成，所述C軸回轉機構[12]為數(shù)控分度盤，X軸直線移動機構[4]為絲杠螺母機構，工作臺[3]至床身[1]的連接為工作臺[3]、分度盤、絲杠螺母機構與床身[1]自上而下依次疊加串聯(lián)連接，其連接次序也可以為工作臺[3]、絲杠螺母機構、分度盤與床身[1]。所述主軸頭驅動機構由一個B軸擺動機構[11]和一個W軸直線移動機構[10]組成，所述B軸擺動機構[11]為數(shù)控分度盤，W軸直線移動機構[10]為絲杠螺母機構，主軸頭[6]至立柱[2]的連接為主軸頭[6]、絲杠螺母機構、數(shù)控分度盤與立柱[2]上端依次疊加串聯(lián)，其連接次序也可以為主軸頭[6]、數(shù)控分度盤、絲杠螺母機構與立柱[2]的上端。本實施例由Z軸、C軸、X軸、W軸和B軸構成五軸數(shù)控驅動機構，其中Z軸為電極直線伺服進給軸，C軸和X軸驅動工作臺[3]，W軸和B軸驅動主軸頭[6]。
實施例二(上述組合方案二)參見附圖2所示，一種電火花高速小孔加工設備的五軸數(shù)控驅動機構，由工作臺驅動機構、主軸頭驅動機構以及設在主軸頭[6]上的Z軸電極伺服進給機構[7]構成，主軸頭[6]通過Z軸電極伺服進給機構[7]與R旋轉頭[8]連接，主軸頭[6]下部固定有導向器[13]，電極管[9]的一端夾持在R旋轉頭[8]上，其另一端從導向器[13]中穿過。整個床體采用立式C型結構，床體由床身[1]和L型立柱[2]構成，工作臺[3]座落在床身[1]上，主軸頭[6]安裝在L型立柱[2]的上端，工作臺驅動機構設在工作臺[3]下，主軸頭驅動機構位于床身[1]與主軸頭[6]之間。所述工作臺驅動機構為一個C軸回轉機構[12]，所述C軸回轉機構[12]為數(shù)控分度盤，工作臺[3]至床身[1]的連接為工作臺[3]、分度盤與床身[1]自上而下依次疊加串聯(lián)連接。所述主軸頭驅動機構由一個B軸擺動機構[11]、一個W軸直線移動機構[10]和一個X軸直線移動機構[4]組成，B軸擺動機構[11]和W軸直線移動機構[10]設在主軸頭[6]與立柱[2]之間，X軸直線移動機構[4]則設在立柱[2]與床身[1]之間。所述B軸擺動機構[11]為數(shù)控分度盤，W軸直線移動機構[10]和X軸直線移動機構[4]為絲杠螺母機構，主軸頭[6]至床身[1]的連接為主軸頭[6]、W軸絲杠螺母機構、數(shù)控分度盤、立柱[2]、X軸絲杠螺母機構與床身[1]依次疊加串聯(lián)，其連接次序也可以為主軸頭[6]、數(shù)控分度盤、W軸絲杠螺母機構、立柱[2]、X軸絲杠螺母機構與床身[1]。本實施例由Z軸、C軸、X軸、W軸和B軸構成五軸數(shù)控驅動機構，其中Z軸為電極直線伺服進給軸，C軸驅動工作臺[3]，X軸、W軸和B軸驅動主軸頭[6]。
實施例三(上述組合方案三)本實施例為最佳實施例，參見附圖3所示，一種電火花高速小孔加工設備的六軸數(shù)控驅動機構，在實施例一的基礎上，所述工作臺驅動機構中還串聯(lián)一個Y軸直線移動機構[5]，Y軸直線移動機構[5]為絲杠螺母機構，Y軸直線移動機構[5]與X軸直線移動機構[4]構成工作臺的平面座標移動機構。本實施例為六軸數(shù)控驅動機構，由Z軸、C軸、X軸、Y軸、W軸和B軸構成，其中Z軸為電極直線伺服進給軸，C軸、X軸和Y軸驅動工作臺[3]，W軸和B軸驅動主軸頭[6]。
實施例四(上述組合方案四)參見附圖4所示，一種電火花高速小孔加工設備的六軸數(shù)控驅動機構，在實施例一的基礎上，與工作臺驅動機構中X軸直線移動機構[4]相配合，在主軸頭驅動機構中設有Y軸直線移動機構[5]，Y軸直線移動機構[5]設在L型立柱[2]與床身[1]之間，Y軸直線移動機構[5]為絲杠螺母機構，Y軸直線移動機構[5]與X軸直線移動機構[4]構成主軸頭[6]與工作臺[3]之間的相對平面座標移動機構。本實施例為六軸數(shù)控驅動機構，由Z軸、C軸、X軸、Y軸、W軸和B軸構成，其中Z軸為電極直線伺服進給軸，C軸、X軸驅動工作臺[3]，W軸、B軸和Y軸驅動主軸頭[6]。
實施例五(上述組合方案五)參見附圖5所示，一種電火花高速小孔加工設備的六軸數(shù)控驅動機構，在實施例二的基礎上，在所述的主軸頭驅動機構中還串聯(lián)一個Y軸直線移動機構[5]，Y軸直線移動機構[5]設在床身[1]與立柱[2]之間，Y軸直線移動機構[5]為絲杠螺母機構，Y軸直線移動機構[5]與X軸直線移動機構[4]構成主軸頭[6]的平面座標移動機構，從立柱[2]到床身[1]的連接為立柱[2]、X軸絲杠螺母機構、Y軸絲杠螺母機構和床身[1]依次疊加串聯(lián)，其連接次序也可以為立柱[2]、Y軸絲杠螺母機構、X軸絲杠螺母機構和床身[1]。本實施例為六軸數(shù)控驅動機構，由Z軸、C軸、X軸、Y軸、W軸和B軸構成，其中Z軸為電極直線伺服進給軸，C軸驅動工作臺[3]，W軸、B軸、X軸和Y軸驅動主軸頭[6]。
權利要求1.一種電火花高速小孔加工設備的數(shù)控驅動機構，包括工作臺驅動機構以及設在主軸頭[6]上的Z軸電極伺服進給機構[7]，其特征在于還設有與主軸頭[6]連接的主軸頭驅動機構；所述工作臺驅動機構包括一個C軸回轉機構[12]；所述主軸頭驅動機構包括一個B軸擺動機構[11]以及一個W軸直線移動機構[10]，所述B軸擺動機構[11]與W軸直線移動機構[10]串聯(lián)后與主軸頭[6]連接，所述工作臺驅動機構或主軸頭驅動機構中還串聯(lián)一個X軸直線移動機構[4]。
2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)控驅動機構，其特征在于所述工作臺驅動機構中串聯(lián)一個X軸直線移動機構[4]。
3.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)控驅動機構，其特征在于所述工作臺驅動機構中還串聯(lián)一個Y軸直線移動機構[5]，Y軸直線移動機構[5]與X軸直線移動機構[4]構成工作臺的平面座標移動機構。
4.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)控驅動機構，其特征在于與工作臺驅動機構中X軸直線移動機構[4]相配合，在主軸頭驅動機構中設有Y軸直線移動機構[5]，Y軸直線移動機構[5]與X軸直線移動機構[4]構成主軸頭[6]與工作臺[3]之間的相對平面座標移動機構。
5.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)控驅動機構，其特征在于所述主軸頭驅動機構中串聯(lián)一個X軸直線移動機構[4]。
6.根據(jù)權利要求5所述的數(shù)控驅動機構，其特征在于所述主軸頭驅動機構還串聯(lián)一個Y軸直線移動機構[5]，Y軸直線移動機構[5]與X軸直線移動機構[4]構成主軸頭的平面座標移動機構。
專利摘要一種電火花高速小孔加工設備的數(shù)控驅動機構,包括工作臺驅動機構和主軸頭(6)上的Z軸電極進給機構(7),特征是:設有主軸頭驅動機構;工作臺驅動機構包括C軸回轉機構(12);主軸頭驅動機構包括B軸擺動機構(11)和W軸直線移動機構(10),兩者串聯(lián)后與主軸頭(6)連接,所述工作臺驅動機構或主軸頭驅動機構中還串聯(lián)X軸直線移動機構(4)。在上述五軸數(shù)控驅動方案中再增加與X軸相配合的Y軸可以得到3種六軸數(shù)控驅動方案。其特點是:在數(shù)控狀態(tài)下能夠實現(xiàn)一次裝夾工件連續(xù)加工不同空間位置及角度的小孔。
文檔編號B23H1/00GK2413832SQ0021973
公開日2001年1月10日 申請日期2000年3月20日 優(yōu)先權日2000年3月20日
發(fā)明者葉軍, 康樂, 吳國興, 朱寧, 楊海斌, 王建國, 許慶平, 葉秋琴, 朱紅敏, 戴薇 申請人:蘇州中特機電科技有限公司