一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于微細特種加工【技術(shù)領(lǐng)域】的一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)。該多功能主軸機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)主軸機構(gòu)、傳動機構(gòu)、常閉夾子機構(gòu)、密封機構(gòu)、電刷機構(gòu)、換絲機構(gòu)、常開夾子機構(gòu)、導向機構(gòu)、連接機構(gòu)；旋轉(zhuǎn)主軸機構(gòu)、傳動機構(gòu)、常閉夾子機構(gòu)、密封機構(gòu)、電刷機構(gòu)及換絲機構(gòu)固定安裝在上安裝板上，常開夾子機構(gòu)安裝在下安裝板上；上安裝板通過導向機構(gòu)與下安裝板連接，保持z向一個相對移動自由度；上安裝板通過連接機構(gòu)與z軸頂板連接，下安裝板通過連接機構(gòu)連接到z軸底板。該機構(gòu)面向航空發(fā)動機和燃氣輪機的熱端部件上氣膜冷卻群孔加工，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。
【專利說明】—種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微細特種加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]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(guān)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。為提高冷卻效率、降低冷卻氣體用量，航空發(fā)動機渦輪葉片和火焰筒上氣膜孔要求孔徑小、孔徑多變(Φ0.2?0.8mm)、空間位置復雜，而且數(shù)量多(單個零件上幾十個到幾百個)。與航空發(fā)動機渦輪葉片相似，燃氣輪機渦輪葉片上也設(shè)計有氣膜冷卻群孔。
[0003]電火花加工氣膜孔等深小孔，具有設(shè)備成本較低、加工效率高、重鑄層厚度較薄等優(yōu)點。但由于氣膜冷卻孔等深小孔深徑比大、電極損耗快，這不僅要采用長度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。
[0004]目前，氣膜孔等深小孔電火花加工用主軸機構(gòu)，主要采用將電極夾頭和高壓沖液密封結(jié)構(gòu)集成在旋轉(zhuǎn)主軸上，夾頭夾住電極后端并在導向器約束電極前端情況下，進給補償電極損耗。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。
[0005]在較小尺寸的微細孔(孔徑Φ0.1?0.3mm)電火花加工中，已采用蠕動式進給主軸機構(gòu)，通過常閉夾子、常開夾子的交替開合及雙夾子相對進給運動，可實現(xiàn)在微細電極下端直接推動電極與導向器近距離進給。這樣電極夾頭和導向器間的電極短、剛度較高，可避免微細電極進給彎曲。但對于航空發(fā)動機和燃氣輪機特殊高溫材料、單個葉片上大量氣膜冷卻孔加工，為實現(xiàn)高效率、高尺寸精度、一次裝夾加工出群孔，還要求將電極中空高壓沖液、高精度旋轉(zhuǎn)、自動更換電極功能與蠕動進給功能相復合的多功能主軸機構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)，其特征在于，該多功能主軸機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)主軸機構(gòu)、傳動機構(gòu)、常閉夾子機構(gòu)、密封機構(gòu)、電刷機構(gòu)、換絲機構(gòu)、常開夾子機構(gòu)、導向機構(gòu)、連接機構(gòu)；旋轉(zhuǎn)主軸機構(gòu)、傳動機構(gòu)、常閉夾子機構(gòu)、密封機構(gòu)、電刷機構(gòu)及換絲機構(gòu)固定安裝在上安裝板16上，常開夾子機構(gòu)安裝在下安裝板11上；上安裝板16通過導向機構(gòu)與下安裝板11連接，保持z向一個相對移動自由度；上安裝板16通過連接機構(gòu)與z軸頂板6連接，下安裝板11通過連接機構(gòu)連接到z軸底板I。[0007]所述旋轉(zhuǎn)主軸機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:套筒54與旋轉(zhuǎn)主軸45間隙配合，旋轉(zhuǎn)主軸45與上角接觸軸承49、下角接觸軸承58內(nèi)圈過盈配合，上角接觸軸承49外圈與上軸承座50過渡配合，下角接觸軸承58外圈與下軸承座59過渡配合，上軸承壓蓋48與上軸承座50用第八螺釘47固連,上軸承壓蓋48壓緊上角接觸軸承49外圈預緊上角接觸軸承49、下角接觸軸承58，下軸承壓蓋57與下軸承座59用第九螺釘56固連，第四密封圈46與旋轉(zhuǎn)主軸45圓槽、上軸承壓蓋48擠壓連接，防塵密封圈55與下軸承壓蓋57圓槽、套筒54擠壓連接，上軸承座50、下軸承座59與過渡板19用第四螺釘23固連,過渡板19與上安裝板16用第五螺釘24固連，大同步帶輪53與旋轉(zhuǎn)主軸45用平鍵51、第二彈性擋圈52固連。
[0008]所述傳動機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:推桿65穿過旋轉(zhuǎn)主軸45矩形橫孔周向定位，與下壓塊84、壓塊83間隙配合徑向定位，上壓盤64、下壓盤66與推桿65通過螺栓67、螺母68固連，徑向鎖緊螺母70與旋轉(zhuǎn)主軸45細螺紋配合固連，徑向鎖緊螺母70與下壓盤66用第二壓縮彈簧69連接，調(diào)心盤71與徑向鎖緊螺母70粘接固連，第一電磁鐵62與電磁鐵支架63用螺紋連接，電磁鐵支架63與上安裝板16用第二螺釘15固連,2個第一電磁鐵62相對于旋轉(zhuǎn)主軸45對稱安裝，上壓盤64、下壓盤66傳遞的動力由第一電磁鐵62提供，使第一電磁鐵62推動推桿65合力方向向下。
[0009]所述常閉夾子機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:常閉夾子構(gòu)件安裝在常閉夾子套筒79上，常閉夾子套筒79與旋轉(zhuǎn)主軸45用緊定螺釘82固連，鎖緊箍77與常閉夾子套筒79過盈配合固連；壓塊83與兩爪夾頭78過盈配合固連，壓塊83與常閉夾子套筒79間隙配合，與常閉夾子套筒79用第三壓縮彈簧81連接，第三壓縮彈簧81與常閉夾子套筒79用第一墊片80隔離，鎖緊箍77與兩爪夾頭78外錐面配合，推桿65與壓塊83間隙配合；
[0010]常閉夾子機構(gòu)通過第一電磁鐵62提供動力，通過上壓盤64、下壓盤66傳遞動力，實現(xiàn)電極蠕動進給和高精度旋轉(zhuǎn)分離控制，實現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)主軸45任意旋轉(zhuǎn)周向位置開合控制；常閉夾子機構(gòu)的執(zhí)行件為帶有錐面配合的兩爪夾頭78，實現(xiàn)電極10的夾緊力、開閉位置和行程的精準控制；在實現(xiàn)電火花加工中，常閉夾子機構(gòu)帶動電極10同時伺服進給和旋轉(zhuǎn)運動。
[0011]所述密封機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:導向壓塊88、彈性密封塞85、下壓塊84與旋轉(zhuǎn)主軸45間隙配合,依次裝入旋轉(zhuǎn)主軸45內(nèi)孔,通過旋轉(zhuǎn)主軸45內(nèi)軸肩軸向定位；彈性密封塞85與導向壓塊88通過第四壓縮彈簧87、第二墊片86連接，彈性密封塞85凸起軸與導向壓塊88錐面配合，下壓塊84與推桿65間隙配合；
[0012]密封機構(gòu)通過電極10外圓柱面和彈性密封塞85內(nèi)錐面配合方式，實現(xiàn)電極10進給時高壓工作液在主軸內(nèi)腔密封；為實現(xiàn)彈性密封塞85與電極10脫離，彈性密封為開合可控方式。
[0013]所述電刷機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:兩個半圓式絕緣套筒60對接與旋轉(zhuǎn)主軸45間隙配合，軸向定位，導電環(huán)61與絕緣套筒60粘接固連；電刷座91與電磁鐵支架63固連，電刷89與絕緣管90間隙配合，絕緣管90與電刷座91間隙配合，十字螺釘92與電刷座91用螺紋連接，電刷89與十字螺釘92用第五壓縮彈簧94連接，十字螺釘92與第五壓縮彈簧94用絕緣墊片93連接；電刷89與脈沖電源一極用導線連接，電刷89與導電環(huán)61擠壓連接，導電環(huán)61與鎖緊箍77用導線連接；
[0014]電刷機構(gòu)采用分離式絕緣結(jié)構(gòu)連接旋轉(zhuǎn)主軸45和導電環(huán)61，實現(xiàn)導電環(huán)61和旋轉(zhuǎn)主軸45電隔離，從而實現(xiàn)電極10供電的同時旋轉(zhuǎn)主軸45電隔離。
[0015]所述換絲機構(gòu)的具體的連接關(guān)系為:水箱29與上安裝板16用第七螺釘40固連，水管25與上安裝板16用第六螺釘28固連，通過第一密封圈27、第一擋圈26和水箱29擠壓連接，旋轉(zhuǎn)主軸45與水箱29通過第三密封圈43、第二擋圈44擠壓連接，旋轉(zhuǎn)主軸45軸線和水箱29下絲孔軸線重合；上導向37與換絲軸39過渡配合，下導向42和換絲軸39間隙配合并用花鍵連接，η根儲絲管38周向均布，與上導向37、下導向42間隙配合；換絲軸39與固連在上安裝板16的套筒間隙配合徑向定位，換絲軸39與水箱29用第二密封圈41擠壓連接，水箱壓蓋30與水箱29用第七螺釘40固連，水箱壓蓋30與換絲軸39用第一壓縮彈簧32連接，第一壓縮彈簧32與換絲軸39用耐磨墊片31隔離，下導向42與水箱29擠壓連接，水箱29內(nèi)下絲孔軸線處在儲絲管38周圓上；棘輪33與換絲軸39通過平鍵34、第一彈性擋圈35固連,手柄36與換絲軸39間隙配合徑向定位,手柄36與右支撐96內(nèi)的矩形槽間隙配合軸向定位；棘爪101與手柄36用銷軸113、開口銷112連接，扭簧114兩端分別伸入棘爪101、手柄36鍵槽保證棘爪101與棘輪33穩(wěn)定壓合；定位塊95、第三墊片98與右支撐96用第十一螺釘97固連；銷軸100與右支撐96間隙配合，與手柄36用拉簧99連接；
[0016]換絲機構(gòu)通過棘輪33推動換絲軸39旋轉(zhuǎn)工位，通過定位塊95限位保證棘輪33轉(zhuǎn)動角度，使電極自動下落來更換電極；在換絲軸39旋轉(zhuǎn)換絲后，通過下導向42轉(zhuǎn)動擠壓，實現(xiàn)換絲、換絲軸39和水箱29密封功能切換。
[0017]所述耐磨墊片31、下導向42采用聚四氟乙烯材料，減小與水箱29的滑動摩擦，降低損耗。
[0018]所述常開夾子機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:常開夾子支架72與下安裝板11用第一螺釘12固連，常開夾子套筒73與常開夾子支架72固連，導向器座74與常開夾子套筒73間隙配合、螺紋連接，導向器75與導向器座74間隙配合，常開夾子套筒73將導向器75軸向固定；常開夾子靜壓塊102與常開夾子套筒73粘接固連,常開夾子動壓塊103與常開夾子套筒73間隙配合，常開夾子動壓塊103與常開夾子套筒73用第六壓縮彈簧104、第四墊片105連接；銷軸座109與常開夾子支架72固連，銷軸107與銷軸座109間隙配合，通過開口銷定位，連桿108與銷軸107間隙配合，滾珠106與常開夾子動壓塊103間隙配合，連桿108與常開夾子動壓塊103通過滾珠106連接，第二電磁鐵110與常開夾子支架72螺紋連接，壓緊連桿108 ；
[0019]常開夾子機構(gòu)通過更換不同厚度第四墊片105調(diào)節(jié)第六壓縮彈簧104預緊力，與第二電磁鐵Iio推力平衡改變連桿108轉(zhuǎn)動角度，實現(xiàn)對常開夾子動壓塊103的行程控制，從而實現(xiàn)常開夾子機構(gòu)對電極10夾緊力的控制；利用滾珠106滾動連接連桿108圓周運動轉(zhuǎn)化為常開夾子動壓塊103的直線運動，避免連桿108和常開夾子動壓塊103直接連接時產(chǎn)生的相對滑動，減小磨損，提高重復運動精度；通過常開夾子動壓塊103和常開夾子靜壓塊102的相對運動，實現(xiàn)常開夾子機構(gòu)開合，從而實現(xiàn)電極10的夾緊、松開。
[0020]所述導向機構(gòu)為兩個圓柱銷111，圓柱銷111與下安裝板11螺紋連接，銷軸導向，圓柱銷111與上安裝板16間隙配合，銷軸導向；
[0021]導向機構(gòu)中的圓柱銷111保證上安裝板16上的常閉夾子機構(gòu)和下安裝板11上常開夾子機構(gòu)相對運動時的軸向?qū)示?；[0022]通過導向機構(gòu)導向、常閉夾子機構(gòu)和常開夾子機構(gòu)協(xié)調(diào)開閉、常閉夾子軸向進給驅(qū)動來綜合實現(xiàn)電極蠕動進給。
[0023]所述連接機構(gòu)包括夾緊機構(gòu)、水連接機構(gòu)、電連接機構(gòu)；
[0024]所述夾緊機構(gòu)為組合夾頭，上氣動夾頭8、上拉釘22、上定位片21為組合夾頭，上安裝板16與z軸頂板6通過上氣動夾頭8、定位片21、上拉釘22固連；下氣動夾頭3、下拉釘14、下定位片13為組合夾頭，下安裝板11與z軸底板I通過下氣動夾頭3、下定位片13、下拉釘14固連；
[0025]所述水連接機構(gòu)包括轉(zhuǎn)接水管9、水管25,轉(zhuǎn)接水管9與z軸頂板6固連,水管25與上安裝板16固連，水管25與轉(zhuǎn)接水管9通過第一密封圈27、第一擋圈26擠壓連接；
[0026]所述電連接機構(gòu)包括電插頭18與電插座5，電插頭支架17與上安裝板16固連，電插頭18與電插頭支架17固連，電插頭18與電插座5為航空插頭，電插座支架4與z軸頂板6固連，電插座5與電插座支架4固連。
[0027]所述密封水箱29結(jié)構(gòu)用于電極中空高壓沖液，實現(xiàn)電極10旋轉(zhuǎn)時的高壓冷卻液流動和供給；轉(zhuǎn)接水管9、水管25通過O型密封圈靜密封對水箱29高壓供液；旋轉(zhuǎn)主軸45通過O型密封圈動密封實現(xiàn)水箱29內(nèi)高壓工作液在旋轉(zhuǎn)主軸45帶動電極旋轉(zhuǎn)時流向旋轉(zhuǎn)主軸45內(nèi)腔。
[0028]本發(fā)明的有益效果是:
[0029]1、本發(fā)明可以實現(xiàn)電極前推式蠕動進給、高精度旋轉(zhuǎn)、中空高壓沖液等功能，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。
[0030]2、利用電磁鐵對稱布置提供動力，通過盤形塊(上壓盤、下壓盤)與推桿、旋轉(zhuǎn)主軸固連傳遞動力，實現(xiàn)電極蠕動進給和高精度旋轉(zhuǎn)分離控制，并可在旋轉(zhuǎn)主軸任意周向位置控制密封機構(gòu)和常閉夾子機構(gòu)的開合。這種對稱結(jié)構(gòu)有利于傳遞動力和輸出動力控制，并無需主軸旋轉(zhuǎn)角度的定位要求，可降低硬件成本并且易于控制。
[0031]3、錐面配合的兩爪夾頭可以實現(xiàn)電極夾緊力、開閉位置、行程精確控制，并且兩爪夾頭的對稱結(jié)構(gòu)可以提高主軸旋轉(zhuǎn)運動和電極伺服進給運動的穩(wěn)定性。
[0032]4、將高壓沖液在電極上密封設(shè)計為開合可控方式，既實現(xiàn)了閉合時對旋轉(zhuǎn)主軸內(nèi)腔的密封，又能在打開時便于電極蠕動進給和更換。使用盤形塊傳遞動力、推桿同步驅(qū)動常閉夾子機構(gòu)、密封機構(gòu)開合，有效簡化了結(jié)構(gòu)，使控制更加簡便。
[0033]5、采用分離式絕緣結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)電極供電與旋轉(zhuǎn)主軸絕緣，并且采用徑向尺寸較小的導電環(huán)將加工用脈沖電直接與工具電極相連。這樣在主軸旋轉(zhuǎn)時，導電環(huán)徑向尺寸小可降低與其接觸的電刷滑動摩擦速度，以減小電刷磨損；脈沖電的直接連接方式，可降低脈沖電傳導過程中的電阻，有利于降低脈沖電傳導過程的功率損失。
[0034]6、通過換絲機構(gòu)可以實現(xiàn)多根電極在線更換，并利用棘輪機構(gòu)精確控制旋轉(zhuǎn)角度、下導向和水箱擠壓連接來實現(xiàn)換絲、密封功能切換。這種在線換絲方式，可減少換絲時間，并且解決了換絲造成的高壓工作液密封問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為多功能主軸整體結(jié)構(gòu)圖；[0036]圖2為上安裝板結(jié)構(gòu)圖；
[0037]圖3為常閉夾子閉合結(jié)構(gòu)圖；
[0038]圖4為常開夾子打開結(jié)構(gòu)圖；
[0039]圖5為密封閉合結(jié)構(gòu)圖；
[0040]圖6為密封打開結(jié)構(gòu)圖；
[0041]圖7為推桿結(jié)構(gòu)圖；
[0042]圖8為電刷結(jié)構(gòu)圖；
[0043]圖9為換絲軸結(jié)構(gòu)圖；
[0044]圖10為換絲軸花鍵結(jié)構(gòu)圖；
[0045]圖11為換絲軸棘輪結(jié)構(gòu)圖；
[0046]圖12為棘爪定位結(jié)構(gòu)圖；
[0047]圖13為下安裝板結(jié)構(gòu)圖；
[0048]圖14為常開夾子打開結(jié)構(gòu)圖；
[0049]圖15為常開夾子閉合結(jié)構(gòu)圖；
[0050]圖16為Z軸結(jié)構(gòu)圖；
[0051]其中:l-z軸底板；2_下氣動夾頭墊塊；3_下氣動夾頭；4_電插座支架；5_電插座；6-z軸頂板；7-z軸導軌；8_上氣動夾頭；9_轉(zhuǎn)接水管；10_電極；11-下安裝板；12_第一螺釘；13-下定位片；14-下拉釘；15-第二螺釘；16-上安裝板；17_電插頭支架；18_電插頭；19_過渡板；20_第三螺釘；21_上定位片；22_上拉釘；23_第四螺釘；24_第五螺釘；25-水管；26-第一擋圈；27_第一密封圈；28_第六螺釘；29-水箱；30-水箱壓蓋；31-耐磨墊片；32_第一壓縮彈簧；33_棘輪；34_平鍵；35_第一彈性擋圈；36_手柄；37_上導向；38_儲絲管；39_換絲軸；40_第七螺釘；41_第二密封圈；42_下導向；43_第三密封圈；44-第二擋圈；45_旋轉(zhuǎn)主軸；46_第四密封圈；47_第八螺釘；48_上軸承壓蓋；49_上角接觸軸承；50_上軸承座；51_平鍵；52_第二彈性擋圈；53_大同步帶輪；54_套筒；55_防塵密封圈；56_第九螺釘；57_下軸承壓蓋；58_下角接觸軸承；59_下軸承座；60_絕緣套筒；61-導電環(huán)；62_第一電磁鐵；63_電磁鐵支架；64_上壓盤；65_推桿；66_下壓盤；67_螺栓；68-螺母；69_第二壓縮彈簧；70_徑向鎖緊螺母；71_調(diào)心盤；72_常開夾子支架；73_常開夾子套筒；74_導向器座；75_導向器；76_工件；77_鎖緊箍；78_兩爪夾頭；79_常閉夾子套筒；80_第一墊片；81_第三壓縮彈簧；82_緊定螺釘；83_壓塊；84_下壓塊；85_彈性密封塞；86_第二墊片；87_第四壓縮彈簧；88_導向壓塊；89_電刷；90_絕緣管；91_電刷座；92-第十螺釘；93_絕緣墊片；94_第五壓縮彈簧；95_定位塊；96_右支撐；97_第十一螺釘；98-第三墊片；99_拉簧；100_第一銷軸；101-棘爪；102_常開夾子靜壓塊；103_常開夾子動壓塊；104-第六壓縮彈簧；105-第四墊片；106-滾珠；107-第二銷軸；108-連桿；109_銷軸座；110_第二電磁鐵；111-圓柱銷；112-開口銷；113_第三銷軸；114_扭簧。
【具體實施方式】
[0052]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0053]1、本發(fā)明的機械構(gòu)成和裝配連接關(guān)系
[0054]用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)，如圖1-圖16所示，該多功能主軸機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)主軸機構(gòu)、傳動機構(gòu)、常閉夾子機構(gòu)、密封機構(gòu)、電刷機構(gòu)、換絲機構(gòu)、常開夾子機構(gòu)、導向機構(gòu)、連接機構(gòu)；旋轉(zhuǎn)主軸機構(gòu)、傳動機構(gòu)、常閉夾子機構(gòu)、密封機構(gòu)、電刷機構(gòu)及換絲機構(gòu)固定安裝在上安裝板16上，常開夾子機構(gòu)安裝在下安裝板11上；上安裝板16通過導向機構(gòu)與下安裝板11連接，保持z向一個相對移動自由度；上安裝板16通過連接機構(gòu)與z軸頂板6連接,下安裝板11通過連接機構(gòu)連接到z軸底板I。
[0055]旋轉(zhuǎn)主軸機構(gòu)如圖1-圖2所示，旋轉(zhuǎn)主軸機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:套筒54與旋轉(zhuǎn)主軸45間隙配合，旋轉(zhuǎn)主軸45與上角接觸軸承49、下角接觸軸承58內(nèi)圈過盈配合，上角接觸軸承49外圈與上軸承座50過渡配合，下角接觸軸承58外圈與下軸承座59過渡配合，上軸承壓蓋48與上軸承座50用第八螺釘47固連，上軸承壓蓋48壓緊上角接觸軸承49外圈預緊上角接觸軸承49、下角接觸軸承58，下軸承壓蓋57與下軸承座59用第九螺釘56固連，第四密封圈46與旋轉(zhuǎn)主軸45圓槽、上軸承壓蓋48擠壓連接，防塵密封圈55與下軸承壓蓋57圓槽、套筒54擠壓連接，上軸承座50、下軸承座59與過渡板19用第四螺釘23固連，過渡板19與上安裝板16用第五螺釘24固連，大同步帶輪53與旋轉(zhuǎn)主軸45用平鍵51、第二彈性擋圈52固連。
[0056]傳動機構(gòu)如圖2-圖8所示，傳動機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:推桿65穿過旋轉(zhuǎn)主軸45矩形橫孔周向定位，與下壓塊84、壓塊83間隙配合徑向定位，上壓盤64、下壓盤66與推桿65通過螺栓67、螺母68固連，徑向鎖緊螺母70與旋轉(zhuǎn)主軸45細螺紋配合固連，徑向鎖緊螺母70與下壓盤66用第二壓縮彈簧69連接，調(diào)心盤71與徑向鎖緊螺母70粘接固連，第一電磁鐵62與電磁鐵支架63用螺紋連接，電磁鐵支架63與上安裝板16用第二螺釘15固連，2個第一電磁鐵62相對于旋轉(zhuǎn)主軸45對稱安裝,第一電磁鐵62斷電與上壓盤64有一定距離，電磁鐵62通電伸長推動上壓盤64、推桿65向下移動。
[0057]其中，第一電磁鐵62斷電與上壓盤64之間的一定距離根據(jù)電磁鐵推桿移動范圍而定，目前使用電磁鐵推桿通電后可移動1mm，第一電磁鐵62斷電與上壓盤64的距離約為
0.5mm,即在斷電時第一電磁鐵62和上壓盤64有間隙0.5mm,通電時第一電磁鐵62推桿移動Imm,推動上壓盤64移動0.5mm。
[0058]常閉夾子機構(gòu)如圖3、圖4所示，常閉夾子機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:常閉夾子構(gòu)件(鎖緊箍77、兩爪夾頭78、第一墊片80、第三壓縮彈簧81、壓塊83)安裝在常閉夾子套筒79上，常閉夾子套筒79與旋轉(zhuǎn)主軸45用緊定螺釘82固連，鎖緊箍77與常閉夾子套筒79過盈配合固連；壓塊83與兩爪夾頭78過盈配合固連，壓塊83與常閉夾子套筒79間隙配合，與常閉夾子套筒79用第三壓縮彈簧81連接，第三壓縮彈簧81與常閉夾子套筒79用第一墊片80隔離，鎖緊箍77與兩爪夾頭78外錐面配合，推桿65與壓塊83間隙配合；當推桿65在旋轉(zhuǎn)主軸45橫孔上極限位置，推桿65與壓塊83軸向有一定距離，兩爪夾頭78壓緊鎖緊箍77，夾緊電極10;推桿65向下移動，推動壓塊83、兩爪夾頭78向下移動離開鎖緊箍77，兩爪夾頭78恢復形狀，松開電極10。
[0059]常閉夾子執(zhí)行件為帶有錐面配合的兩爪夾頭78，可實現(xiàn)電極10的夾緊力、開閉位置和行程的精確控制。常閉夾子通過錐面和內(nèi)圓柱面的配合方式，使兩爪夾頭78彈性變形夾緊、松開電極10 ;通過更換不同厚度墊片80調(diào)節(jié)壓縮彈簧81的預緊力，可以調(diào)節(jié)鎖緊箍77對兩爪夾頭78的壓緊力，從而實現(xiàn)兩爪夾頭78對電極10夾緊力大小精確控制,保證兩爪夾頭78穩(wěn)定夾緊電極10。開閉位置和行程通過改變兩爪夾頭78兩爪開槽寬度、夾頭外錐面錐角的方式進行精確控制。
[0060]密封機構(gòu)如圖5、圖6所示，密封機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:導向壓塊88、彈性密封塞85、下壓塊84與旋轉(zhuǎn)主軸45間隙配合，依次裝入旋轉(zhuǎn)主軸45內(nèi)孔，通過旋轉(zhuǎn)主軸45內(nèi)軸肩軸向定位，彈性密封塞85凸起軸與導向壓塊88錐面配合，下壓塊84與推桿65間隙配合；彈性密封塞85與導向壓塊88通過第四壓縮彈簧87、第二墊片86連接，第四壓縮彈簧87預緊。推桿65與旋轉(zhuǎn)主軸45矩形橫孔間隙配合周向定位，與下壓塊84、壓塊83間隙配合徑向定位，推桿65在旋轉(zhuǎn)主軸45矩形橫孔內(nèi)軸向移動。
[0061]密封機構(gòu)采用工具電極10外圓柱面和彈性密封塞85內(nèi)錐面配合方式，即在推桿65壓力作用下彈性密封塞85變形壓緊電極，實現(xiàn)電極10進給時高壓工作液在主軸內(nèi)腔密封。無變形狀態(tài)下彈性密封塞85內(nèi)孔比電極10直徑大約0.3mm，推桿65推動下壓塊84、彈性密封塞85向上移動，彈性密封塞85內(nèi)凸起軸外圓柱面壓緊導向壓塊88內(nèi)錐面，凸起軸向內(nèi)彈性變形，彈性密封塞85內(nèi)孔收縮壓緊電極10，彈性密封塞85外圈與導向壓塊88底面擠壓，彈性密封塞85外圈向外彈性變形壓緊旋轉(zhuǎn)主軸45內(nèi)腔，實現(xiàn)彈性密封塞85上部旋轉(zhuǎn)主軸45內(nèi)腔高壓工作液密封，高壓工作液通過電極10中空內(nèi)腔流向工件76。
[0062]在電極蠕動進給或更換電極時，為實現(xiàn)高壓沖液彈性密封塞85與工具電極10脫離，將彈性密封設(shè)計為開合可控方式；通過盤形塊64、66傳遞動力到達推桿65，推桿65同步驅(qū)動常閉夾子開閉和彈性彈性密封塞85開合。推桿65在旋轉(zhuǎn)主軸45矩形橫孔上極限位置，壓塊83與推桿65有一定距離，常開夾子機構(gòu)閉合，推桿65推動下壓塊84，密封閉合。推桿65沿旋轉(zhuǎn)主軸45矩形橫孔向下移動，推動壓塊83，常閉夾子機構(gòu)打開，彈性密封塞85在第四壓縮彈簧87預緊力作用下離開導向壓塊88，彈性密封塞85恢復形狀，密封打開。
[0063]電刷機構(gòu)如圖2、圖8所示，電刷機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:兩個半圓式絕緣套筒60對接與旋轉(zhuǎn)主軸45間隙配合，軸向定位，導電環(huán)61與絕緣套筒60粘接固連；電刷座91與電磁鐵支架63固連，電刷89與絕緣管90間隙配合，絕緣管90與電刷座91間隙配合，十字螺釘92與電刷座91用螺紋連接，電刷89與十字螺釘92用第五壓縮彈簧94連接，十字螺釘92與第五壓縮彈簧94用絕緣墊片93連接；電刷89與脈沖電源一極用導線連接，電刷89與導電環(huán)61擠壓連接，導電環(huán)61與鎖緊箍77用導線連接。
[0064]電刷機構(gòu)采用分離式絕緣結(jié)構(gòu)連接旋轉(zhuǎn)主軸45和導電環(huán)61，實現(xiàn)導電環(huán)61和旋轉(zhuǎn)主軸45電隔離，從而實現(xiàn)電極10供電的同時旋轉(zhuǎn)主軸45電隔離。
[0065]換絲機構(gòu)如圖2、圖9-圖12所示，換絲機構(gòu)的具體的連接關(guān)系為:水箱29與上安裝板16用第七螺釘40固連，水管25與上安裝板16用第六螺釘28固連，通過第一密封圈27、第一擋圈26和水箱29擠壓連接，旋轉(zhuǎn)主軸45與水箱29通過第三密封圈43、第二擋圈44擠壓連接，旋轉(zhuǎn)主軸45軸線和水箱29下絲孔軸線重合；上導向37與換絲軸39過渡配合，下導向42和換絲軸39間隙配合并用花鍵連接，η根儲絲管38周向均布，與上導向37、下導向42間隙配合；換絲軸39與固連在上安裝板16的套筒間隙配合徑向定位，換絲軸39與水箱29用第二密封圈41擠壓連接，水箱壓蓋30與水箱29用第七螺釘40固連，水箱壓蓋30與換絲軸39用第一壓縮彈簧32連接，第一壓縮彈簧32與換絲軸39用耐磨墊片31隔離，下導向42與水箱29擠壓連接，水箱29內(nèi)下絲孔軸線處在儲絲管38周圓上；棘輪33與換絲軸39通過平鍵34、第一彈性擋圈35固連,手柄36與換絲軸39間隙配合徑向定位，手柄36與右支撐96內(nèi)的矩形槽間隙配合軸向定位；棘爪101與手柄36用銷軸113、開口銷112連接，扭簧114兩端分別伸入棘爪101、手柄36鍵槽保證棘爪101與棘輪33穩(wěn)定壓合；定位塊95、第三墊片98與右支撐96用第十一螺釘97固連；銷軸100與右支撐96間隙配合，與手柄36用拉簧99連接；
[0066]換絲機構(gòu)設(shè)計為可圓周布置多根電極的換絲軸39方式，通過棘輪33推動換絲軸39旋轉(zhuǎn)工位，通過定位塊95限位保證棘輪33轉(zhuǎn)動角度，使電極自動下落來更換電極。通過更換不同厚度第三墊片98改變定位塊95位置，可以調(diào)節(jié)手柄36極限旋轉(zhuǎn)角度，從而控制換絲軸39旋轉(zhuǎn)角度，保證換絲時儲絲管38和水箱29下絲孔的相對位置。
[0067]具體動作過程為:電極10在旋轉(zhuǎn)主軸45軸線上部無約束自由下落，到達閉合的常開夾子機構(gòu)停止，實現(xiàn)電極10的在線安裝。儲絲管38軸線和旋轉(zhuǎn)主軸45軸線重合，儲絲管38內(nèi)電極10在重力作用下自由下落，在密封打開、常閉夾子打開、常開夾子閉合的條件下，電極10到達常開夾子機構(gòu)的位置停止，換絲機構(gòu)蠕動將電極10進給到設(shè)定位置；旋轉(zhuǎn)主軸45內(nèi)電極10損耗，打開常閉夾子機構(gòu)、密封機構(gòu)、常開夾子機構(gòu)，啟動高壓工作液將電極10沖出換絲機構(gòu)，從而實現(xiàn)裝絲、卸絲的更換過程。
[0068]換絲軸39旋轉(zhuǎn)換絲后，通過聚四氟乙烯材料的下導向42轉(zhuǎn)動擠壓，實現(xiàn)換絲、換絲軸39和水箱29密封功能切換。水箱29表面與下導向42底面通過第一壓縮彈簧32擠壓連接，下導向42周向均布與η個儲絲管38對應(yīng)下絲孔，當下導向42下絲孔的孔間平面覆蓋水箱29下絲孔，換絲軸39與水箱29內(nèi)腔隔離，實現(xiàn)密封；定位塊95限定手柄36、換絲軸39每次極限旋轉(zhuǎn)角度為1/2η周，通過棘輪33間歇轉(zhuǎn)動，水箱29下絲孔分別對應(yīng)下導向42下絲孔、下導向42下絲孔的孔間平面，實現(xiàn)換絲、密封功能切換；下導向42采用聚四氟乙烯材料，減小與水箱29滑動摩擦。
[0069]具體動作過程:下導向42隨換絲軸39轉(zhuǎn)動，儲絲管38軸線與水箱29下絲孔軸線重合，電極10下落更換；換絲軸39轉(zhuǎn)動1/2η圈，水箱29下絲孔與下導向42孔間平面壓緊，實現(xiàn)對水箱29密封；換絲軸39繼續(xù)轉(zhuǎn)動1/2η圈，更換下一根電極，從而通過推動換絲軸39轉(zhuǎn)動1/2η圈實現(xiàn)換絲和密封功 能切換。耐磨墊片31、下導向42材料為聚四氟乙烯，可以減小滑動摩擦，降低磨損。
[0070]常開夾子機構(gòu)、導向機構(gòu)如圖1、圖13-圖15所示，常開夾子機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:常開夾子構(gòu)件(常開夾子靜壓塊102、常開夾子動壓塊103、壓緊彈簧104、墊片104、滾珠106)安裝于常開夾子套筒73上，常開夾子套筒73與常開夾子支架72固連，常開夾子支架72與下安裝板11用第一螺釘12固連，導向器座74與常開夾子套筒73間隙配合、螺紋連接，導向器75與導向器座74間隙配合,常開夾子套筒73將導向器75軸向固定；常開夾子靜壓塊102與常開夾子套筒73粘接固連，常開夾子動壓塊103與常開夾子套筒73間隙配合，常開夾子動壓塊103與常開夾子套筒73用第六壓縮彈簧104、第四墊片105連接；銷軸座109與常開夾子支架72固連，銷軸107與銷軸座109間隙配合，通過開口銷定位，連桿108與銷軸107間隙配合，滾珠106與常開夾子動壓塊103間隙配合，連桿108與常開夾子動壓塊103通過滾珠106連接，第二電磁鐵110與常開夾子支架72螺紋連接，壓緊連桿108 ；
[0071]常開夾子機構(gòu)通過更換不同厚度第四墊片105調(diào)節(jié)第六壓縮彈簧104預緊力，與第二電磁鐵Iio推力平衡改變連桿108轉(zhuǎn)動角度，實現(xiàn)對常開夾子動壓塊103的行程控制，從而實現(xiàn)常開夾子機構(gòu)對電極10夾緊力的控制。
[0072]常開夾子機構(gòu)利用滾珠106滾動連接將連桿108圓周運動轉(zhuǎn)化為常開夾子動壓塊103直線運動。連桿108轉(zhuǎn)動壓緊滾珠106，滾動106轉(zhuǎn)動同時推動常開夾子動壓塊103向常開夾子靜壓塊102直線運動；同理常開夾子動壓塊103背向常開夾子靜壓塊102直線運動，壓緊滾珠106直線運動并轉(zhuǎn)動，推動連桿108轉(zhuǎn)動。滾珠106轉(zhuǎn)動，避免連桿108和常開夾子動壓塊103直接連接時產(chǎn)生相對滑動，減小磨損，提高重復運動精度。
[0073]常開夾子機構(gòu)通過動靜壓塊相對運動實現(xiàn)常開夾子開合，常開夾子動壓塊103相對常開夾子靜壓塊102運動,夾緊、松開電極10。
[0074]所述導向機構(gòu)為兩個圓柱銷111，第一個圓柱銷111與下安裝板11螺紋連接，銷軸導向，第二個圓柱銷111與上安裝板16間隙配合，銷軸導向；
[0075]導向機構(gòu)中的圓柱銷111保證上安裝板16上的常閉夾子機構(gòu)和下安裝板11上常開夾子機構(gòu)相對運動時的軸向?qū)示取?br> [0076]連接機構(gòu)如圖1、圖13、圖16所示，連接機構(gòu)包括夾緊機構(gòu)、水連接機構(gòu)、電連接機構(gòu)。
[0077]夾緊機構(gòu)為組合夾頭，上氣動夾頭8、上拉釘22、上定位片21為組合夾頭，上安裝板16與z軸頂板6通過上氣動夾頭8、定位片21、上拉釘22固連；下氣動夾頭3、下拉釘14、下定位片13為組合夾頭，下安裝板11與z軸底板I通過下氣動夾頭3、下定位片13、下拉釘14固連。
[0078]水連接機構(gòu)包括轉(zhuǎn)接水管9、水管25，轉(zhuǎn)接水管9與z軸頂板6固連，水管25與上安裝板16固連，水管25與轉(zhuǎn)接水管9通過第一密封圈27、第一擋圈26擠壓連接。
[0079]電連接機構(gòu)包括電插頭18與電插座5，電插頭支架17與上安裝板16固連，電插頭18與電插頭支架17固連，電插頭18與電插座5為航空插頭，電插座支架4與z軸頂板6固連，電插座5與電插座支架4固連。
[0080]密封水箱29結(jié)構(gòu)用于電極中空高壓沖液，實現(xiàn)電極10旋轉(zhuǎn)時的高壓冷卻液流動和供給；轉(zhuǎn)接水管9、水管25通過O型密封圈靜密封對水箱29高壓供液；旋轉(zhuǎn)主軸45通過O型密封圈動密封實現(xiàn)水箱29內(nèi)高壓工作液在旋轉(zhuǎn)主軸45帶動電極旋轉(zhuǎn)時流向旋轉(zhuǎn)主軸45內(nèi)腔。
[0081]該主軸機構(gòu)通過常開夾子機構(gòu)和常閉夾子機構(gòu)雙夾子協(xié)調(diào)常開、常閉夾子軸向進給驅(qū)動、導向機構(gòu)中的兩個圓柱銷111導向來綜合實現(xiàn)電極蠕動進給。常閉夾子機構(gòu)開閉驅(qū)動通過第一電磁鐵62提供動力和盤形塊(上壓盤64、下壓盤66)傳遞動力，實現(xiàn)電極蠕動進給和高精度旋轉(zhuǎn)分離控制，而且常閉夾子機構(gòu)可實現(xiàn)在主軸45任意旋轉(zhuǎn)周向位置開合控制。盤形塊傳遞的動力由對稱布置的第一電磁鐵62提供，使第一電磁鐵62推動推桿65合力方向向下。實現(xiàn)電火花加工中，常閉夾子機構(gòu)帶動電極同時伺服進給和旋轉(zhuǎn)運動；每個孔加工后，電極旋轉(zhuǎn)運動停止，通過電極蠕動進給運動來補償積累的電極損耗。兩個圓柱銷111保證安裝板16上的常閉夾子機構(gòu)與安裝板11上常開夾子機構(gòu)相對運動時的軸向?qū)示取?br> [0082]電火花加工中伺服進給和旋轉(zhuǎn)運動的具體動作過程為:推桿65、上壓盤64中心重合固連，兩個第一電磁鐵62相對推桿65中心對稱放置,第一電磁鐵62斷電,第一電磁鐵62和上壓盤64有一固定距離，推桿65在第二壓縮彈簧69預緊力作用下處于旋轉(zhuǎn)主軸45橫孔上極限位置，常閉夾子機構(gòu)閉合、密封機構(gòu)閉合，旋轉(zhuǎn)主軸45旋轉(zhuǎn)，電極10隨旋轉(zhuǎn)主軸45轉(zhuǎn)動并隨上安裝板16軸向運動進給補償；[0083]電極蠕動進給運動的具體動作過程為:旋轉(zhuǎn)主軸45停止轉(zhuǎn)動，推桿65停在旋轉(zhuǎn)主軸45軸周向任意角度位置，第一電磁鐵62通電，第一電磁鐵62推桿伸出推動上壓盤64、推桿65向下移動，打開常閉夾子機構(gòu)、密封機構(gòu)，閉合常開夾子機構(gòu)，常閉夾子機構(gòu)隨上安裝板16向上運動；第一電磁鐵62斷電，推桿65在第二壓縮彈簧69預緊力作用下向上移動到旋轉(zhuǎn)主軸45橫孔上極限位置，常閉夾子機構(gòu)閉合、密封機構(gòu)閉合，打開常開夾子機構(gòu)，完成電極螺動進給。
[0084]實施例
[0085]2、氣膜孔加工的具體操作步驟和動作過程
[0086]如圖1所示，以加工一排與葉片表面傾角40°，Φ0.5mm氣膜孔為例，說明具體操作步驟和動作過程。
[0087]( I)電極安裝
[0088]將主軸與Z軸連接，儲絲管38內(nèi)各有一根待換Φ 0.4mm電極，下導向42密封水箱29;第一電磁鐵62通電、第二電磁鐵110通電,常閉夾子機構(gòu)、密封機構(gòu)打開,常開夾子機構(gòu)閉合，推動手柄36使電極10自由下落至常開夾子機構(gòu)位置，將電極10進給到設(shè)定位置，第一電磁鐵62通電、第二電磁鐵110斷電；推動手柄36使下導向42密封水箱29。
[0089](2)工件定位
[0090]首先對工件76待加工孔位進行定位，如圖1所示，粗定位電機驅(qū)動Z軸底板I移動，帶動主軸使導向器75距工件76表面一定距離，調(diào)節(jié)工件的工裝夾頭角度定位軸，使電極10和工件76表面傾角為40°。
[0091](3)伺服加工
[0092]啟動脈沖電源，一極連接工件76, —極通過電插座5、電插頭18、電刷89、導電環(huán)61、導線、鎖緊箍77、兩爪夾頭78連接電極10 ;z軸電機帶動上安裝板16、電極10向下運動，直到電極10與工件76放電；啟動水泵通過轉(zhuǎn)接水管9、水管25、水箱29對旋轉(zhuǎn)主軸45、電極10供液,啟動旋轉(zhuǎn)電機通過大同步帶輪53帶動旋轉(zhuǎn)主軸45、電極10旋轉(zhuǎn),啟動伺服加工程序驅(qū)動主軸運動加工孔；完成該孔加工后，關(guān)閉脈沖電源、水泵、旋轉(zhuǎn)電機、伺服加工程序，通過蠕動進給使電極10回退；移動工件至下一孔位。重復執(zhí)行(3)直至電極10損耗達到預定值。
[0093](4)更換電極
[0094]第一電磁鐵62通電、第二電磁鐵110斷電，常閉夾子機構(gòu)、密封機構(gòu)打開，常開夾子機構(gòu)打開，啟動水泵，利用水壓將殘留電極沖出，關(guān)閉水泵；第一電磁鐵62通電、第二電磁鐵110通電，推動手柄36使待換電極自由下落至常開夾子機構(gòu)位置，將待換電極進給到設(shè)定位置，第一電磁鐵62通電、第二電磁鐵110斷電；推動手柄36使下導向42密封水箱29。重復執(zhí)行(3) (4)直至全部孔加工完成。
【權(quán)利要求】
1.一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)，其特征在于，該多功能主軸機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)主軸機構(gòu)、傳動機構(gòu)、常閉夾子機構(gòu)、密封機構(gòu)、電刷機構(gòu)、換絲機構(gòu)、常開夾子機構(gòu)、導向機構(gòu)、連接機構(gòu)；旋轉(zhuǎn)主軸機構(gòu)、傳動機構(gòu)、常閉夾子機構(gòu)、密封機構(gòu)、電刷機構(gòu)及換絲機構(gòu)固定安裝在上安裝板(16 )上，常開夾子機構(gòu)安裝在下安裝板(11)上；上安裝板(16 )通過導向機構(gòu)與下安裝板(11)連接，保持z向一個相對移動自由度；上安裝板(16)通過連接機構(gòu)與z軸頂板(6)連接,下安裝板(11)通過連接機構(gòu)連接到z軸底板(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)主軸機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:套筒(54)與旋轉(zhuǎn)主軸(45)間隙配合，旋轉(zhuǎn)主軸(45)與上角接觸軸承(49)、下角接觸軸承(58)內(nèi)圈過盈配合，上角接觸軸承(49)外圈與上軸承座(50 )過渡配合，下角接觸軸承(58 )外圈與下軸承座(59 )過渡配合，上軸承壓蓋(48 )與上軸承座(50)用第八螺釘(47)固連，上軸承壓蓋(48)壓緊上角接觸軸承(49)外圈預緊上角接觸軸承(49 )、下角接觸軸承(58 )，下軸承壓蓋(57 )與下軸承座(59 )用第九螺釘(56 )固連，第四密封圈(46)與旋轉(zhuǎn)主軸(45)圓槽、上軸承壓蓋(48)擠壓連接，防塵密封圈(55)與下軸承壓蓋(57)圓槽、套筒(54)擠壓連接，上軸承座(50)、下軸承座(59)與過渡板(19)用第四螺釘(23)固連，過渡板(19)與上安裝板(16)用第五螺釘(24)固連，大同步帶輪(53)與旋轉(zhuǎn)主軸(45)用平鍵(51)、第二彈性擋圈(52)固連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)，其特征在于，所述傳動機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:推桿(65)穿過旋轉(zhuǎn)主軸(45)矩形橫孔周向定位，與下壓塊(84)、壓塊(83)間隙配合徑向定位，上壓盤(64)、下壓盤(66)與推桿(65)通過螺栓(67)、螺母(68)固連，徑向鎖緊螺母(70)與旋轉(zhuǎn)主軸(45)細螺紋配合固連，徑向鎖緊螺母(70)與下壓盤(66)用第二壓縮彈簧(69)連接，調(diào)心盤(71)與徑向鎖緊螺母(70)粘接固連，第一電磁鐵(62)與電磁鐵支架(63)用螺紋連接，電磁鐵支架(63)與上安裝板(16)用第二螺釘(15)固連，2個第一電磁鐵(62)相對于旋轉(zhuǎn)主軸(45)對稱安裝，上壓盤(64)、下壓盤(66 )傳遞的動力由第一電磁鐵(62 )提供，使第一電磁鐵(62 )推動推桿(65 )合力方向向下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)，其特征在于，所述常閉夾子機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:常閉夾子構(gòu)件安裝在常閉夾子套筒(79)上，常閉夾子套筒(79)與旋轉(zhuǎn)主軸(45)用緊定螺釘(82)固連，鎖緊箍(77)與常閉夾子套筒(79)過盈配合固連；壓塊(83)與兩爪夾頭(78)過盈配合固連，壓塊(83)與常閉夾子套筒(79)間隙配合，與常閉夾子套筒(79)用第三壓縮彈簧(81)連接，第三壓縮彈簧(81)與常閉夾子套筒(79)用第一墊片(80)隔離，鎖緊箍(77)與兩爪夾頭(78)外錐面配合，推桿(65)與壓塊(83)間隙配合； 常閉夾子機構(gòu)通過第一電磁鐵(62)提供動力，通過上壓盤(64)、下壓盤(66)傳遞動力，實現(xiàn)電極蠕動進給和高精度旋轉(zhuǎn)分離控制，實現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)主軸(45)任意旋轉(zhuǎn)周向位置開合控制；常閉夾子機構(gòu)的執(zhí)行件為帶有錐面配合的兩爪夾頭(78)，實現(xiàn)電極(10)的夾緊力、開閉位置和行程的精準控制；在實現(xiàn)電火花加工中，常閉夾子機構(gòu)帶動電極(10)同時伺服進給和旋轉(zhuǎn)運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)，其特征在于，所述密封機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:導向壓塊(88)、彈性密封塞(85)、下壓塊(84)與旋轉(zhuǎn)主軸(45)間隙配合,依次裝入旋轉(zhuǎn)主軸(45)內(nèi)孔,通過旋轉(zhuǎn)主軸(45)內(nèi)軸肩軸向定位；彈性密封塞(85)與導向壓塊(88)通過第四壓縮彈簧(87)、第二墊片(86)連接，彈性密封塞(85)凸起軸與導向壓塊(88)錐面配合，下壓塊(84)與推桿(65)間隙配合； 密封機構(gòu)通過電極(10)外圓柱面和彈性密封塞(85)內(nèi)錐面配合方式，實現(xiàn)電極(10)進給時高壓工作液在主軸內(nèi)腔密封；為實現(xiàn)彈性密封塞(85 )與電極(10 )脫離，彈性密封為開合可控方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)，其特征在于，所述電刷機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:兩個半圓式絕緣套筒(60)對接與旋轉(zhuǎn)主軸(45)間隙配合，軸向定位，導電環(huán)(61)與絕緣套筒(60 )粘接固連；電刷座(91)與電磁鐵支架(63 )固連，電刷(89)與絕緣管(90)間隙配合，絕緣管(90)與電刷座(91)間隙配合，十字螺釘(92)與電刷座(91)用螺紋連接，電刷(89)與十字螺釘(92)用第五壓縮彈簧(94)連接，十字螺釘(92)與第五壓縮彈簧(94)用絕緣墊片(93)連接；電刷(89)與脈沖電源一極用導線連接，電刷(89)與導電環(huán)(61)擠壓連接，導電環(huán)(61)與鎖緊箍(77)用導線連接； 電刷機構(gòu)采用分離式絕緣結(jié)構(gòu)連接旋轉(zhuǎn)主軸(45)和導電環(huán)(61)，實現(xiàn)導電環(huán)(61)和旋轉(zhuǎn)主軸(45)電隔離，從而實現(xiàn)電極(10)供電的同時旋轉(zhuǎn)主軸(45)電隔離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)，其特征在于，所述換絲機構(gòu)的具體的連接關(guān)系為:水箱(29)與上安裝板(16)用第七螺釘(40)固連，水管(25)與上安裝板(16)用第六螺釘(28)固連，通過第一密封圈(27)、第一擋圈(26)和水箱(29)擠壓連接，旋轉(zhuǎn)主軸(45)與水箱(29)通過第三密封圈(43)、第二擋圈(44)擠壓連接，旋轉(zhuǎn)主軸(45)軸線和水箱(29)下絲孔軸線重合；上導向(37)與換絲軸(39)過渡配合，下導向(42)和換絲軸(39)間隙配合并用花鍵連接，η根儲絲管(38)周向均布，與上導向(37)、下導向(42)間隙配合； 換絲軸(39)與固連在上安裝板(16)的套筒間隙配合徑向定位，換絲軸(39 )與水箱(29 )用第二密封圈(41)擠壓連接，水箱壓蓋(30 )與水箱(29 )用第七螺釘(40)固連，水箱壓蓋(30)與換絲軸(39)用第一壓縮彈簧(32)連接，第一壓縮彈簧(32)與換絲軸(39)用耐磨墊片(31)隔離，下導向(42)與水箱(29)擠壓連接，水箱(29)內(nèi)下絲孔軸線處在儲絲管(38)周圓上；棘輪(33)與換絲軸(39)通過平鍵(34)、第一彈性擋圈(35)固連,手柄(36)與換絲軸(39)間隙配合徑向定位,手柄(36)與右支撐(96)內(nèi)的矩形槽間隙配合軸向定位；棘爪(101)與手柄(36)用銷軸(113)、開口銷(112)連接，扭簧(114)兩端分別伸入棘爪(101 )、手柄(36)鍵槽保證棘爪(101)與棘輪(33)穩(wěn)定壓合；定位塊(95)、第三墊片(98)與右支撐(96)用第十一螺釘(97)固連；銷軸(100)與右支撐(96)間隙配合，與手柄(36 )用拉簧(99 )連接； 換絲機構(gòu)通過棘輪(33)推動換絲軸(39)旋轉(zhuǎn)工位，通過定位塊(95)限位保證棘輪(33)轉(zhuǎn)動角度，使電極自動下落來更換電極；在換絲軸(39)旋轉(zhuǎn)換絲后，通過下導向(42)轉(zhuǎn)動擠壓，實現(xiàn)換絲、換絲軸(39)和水箱(29)密封功能切換。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)，其特征在于，所述耐磨墊片(31)、下導向(42)采用聚四氟乙烯材料，減小與水箱(29)的滑動摩擦，降低損耗。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)，其特征在于，所述常開夾子機構(gòu)的具體連接關(guān)系為:常開夾子支架(72)與下安裝板(11)用第一螺釘(12)固連，常開夾子套筒(73)與常開夾子支架(72)固連，導向器座(74)與常開夾子套筒(73)間隙配合、螺紋連接，導向器(75)與導向器座(74)間隙配合，常開夾子套筒(73)將導向器(75)軸向固定；常開夾子靜壓塊(102)與常開夾子套筒(73)粘接固連，常開夾子動壓塊(103)與常開夾子套筒(73)間隙配合，常開夾子動壓塊(103)與常開夾子套筒(73)用第六壓縮彈簧(104)、第四墊片(105)連接；銷軸座(109)與常開夾子支架(72)固連，銷軸(107)與銷軸座(109)間隙配合，通過開口銷定位，連桿(108)與銷軸(107)間隙配合，滾珠(106)與常開夾子動壓塊(103)間隙配合，連桿(108)與常開夾子動壓塊(103)通過滾珠(106)連接，第二電磁鐵(110)與常開夾子支架(72)螺紋連接，壓緊連桿(108); 常開夾子機構(gòu)通過更換不同厚度第四墊片(105)調(diào)節(jié)第六壓縮彈簧(104)預緊力，與第二電磁鐵(110)推力平衡改變連桿(108)轉(zhuǎn)動角度，實現(xiàn)對常開夾子動壓塊(103)的行程控制，從而實現(xiàn)常開夾子機構(gòu)對電極(10)夾緊力的控制；利用滾珠(106)滾動連接連桿(108)圓周運動轉(zhuǎn)化為常開夾子動壓塊(103)的直線運動，避免連桿(108)和常開夾子動壓塊(103)直接連接時產(chǎn)生的相對滑動，減小磨損，提高重復運動精度；通過常開夾子動壓塊(103)和常開夾子靜壓塊(102)的相對運動，實現(xiàn)常開夾子機構(gòu)開合，從而實現(xiàn)電極(10)的夾緊、松開。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu),其特征在于，所述導向機構(gòu)為兩個圓柱銷(111)，圓柱銷(111)與下安裝板(11)螺紋連接，銷軸導向，圓柱銷(111)與上安裝板(16)間隙配合，銷軸導向； 導向機構(gòu)中的圓柱銷(111)保證上安裝板(16 )上的常閉夾子機構(gòu)和下安裝板(11)上常開夾子機構(gòu)相對運動時的軸向?qū)示龋? 通過導向機構(gòu)導向、常閉`夾子機構(gòu)和常開夾子機構(gòu)協(xié)調(diào)開閉、常閉夾子軸向進給驅(qū)動來綜合實現(xiàn)電極螺動進給。
11.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)，其特征在于，所述連接機構(gòu)包括夾緊機構(gòu)、水連接機構(gòu)、電連接機構(gòu)； 所述夾緊機構(gòu)為組合夾頭，上氣動夾頭(8)、上拉釘(22)、上定位片(21)為組合夾頭，上安裝板(16)與z軸頂板(6)通過上氣動夾頭(8)、定位片(21)、上拉釘(22)固連；下氣動夾頭(3)、下拉釘(14)、下定位片(13)為組合夾頭，下安裝板(11)與z軸底板(I)通過下氣動夾頭(3)、下定位片(13)、下拉釘(14)固連； 所述水連接機構(gòu)包括轉(zhuǎn)接水管(9 )、水管(25 ),轉(zhuǎn)接水管(9 )與z軸頂板(6 )固連,水管(25)與上安裝板(16)固連，水管(25)與轉(zhuǎn)接水管(9)通過第一密封圈(27)、第一擋圈(26)擠壓連接； 所述電連接機構(gòu)包括電插頭(18)與電插座(5),電插頭支架(17)與上安裝板(16)固連，電插頭(18)與電插頭支架(17)固連，電插頭(18)與電插座(5)為航空插頭，電插座支架(4)與z軸頂板(6)固連，電插座(5)與電插座支架(4)固連。
12.根據(jù)權(quán)利要求7或11中所述的一種用于深小孔電火花加工的多功能主軸機構(gòu)，其特征在于，所述密封水箱(29)結(jié)構(gòu)用于電極中空高壓沖液，實現(xiàn)電極(10)旋轉(zhuǎn)時的高壓冷卻液流動和供給；轉(zhuǎn)接水管(9)、水管(25)通過O型密封圈靜密封對水箱(29)高壓供液；旋轉(zhuǎn)主軸(45)通過O型密封圈動密封實現(xiàn)水箱(29)內(nèi)高壓工作液在旋轉(zhuǎn)主軸(45)帶動電極旋轉(zhuǎn)時流向旋轉(zhuǎn)主軸(45)內(nèi)腔。
【文檔編號】B23H1/00GK103769705SQ201410023226
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】佟浩, 王志強, 李勇, 李朝將 申請人:清華大學