基于运动电弧的电火花加工装置和电火花加工机床制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于运动电弧的电火花加工装置和电火花加工机床。该电火花加工装置包括：旋转电极单元，包括旋转驱动机构、中空主轴、中空连接轴和管状电极，中空主轴、中空连接轴和管状电极依次连接且内部形成介质通道，旋转驱动机构驱动安装在主轴安装座上的中空主轴；电能输送单元，包括直流电源、保护电阻和导电滑环，导电滑环套在中空主轴外，直流电源的负极与导电滑环连接，正极通过保护电阻与工件连接；冲液单元，通过旋转接头与中空主轴连通；主轴冷却单元，与主轴安装座内的冷却腔连通。本发明专利技术可应用到电火花加工技术领域，其可在管状电极与工件之间形成高速运动的稳定电弧，该运动电弧可以对工件实现高效率的蚀除。

EDM device and EDM machine tool based on moving arc

The invention discloses an EDM device and an EDM machine tool based on moving arcs. The electrical discharge machining device includes a rotating electrode unit, which includes a rotating drive mechanism, a hollow spindle, a hollow connecting shaft and a tubular electrode. The hollow spindle, the hollow connecting shaft and the tubular electrode are connected in turn and the medium channel is formed inside. The rotating drive mechanism drives the hollow spindle mounted on the spindle mounting seat, and the electric energy is conveyed. Unit, including DC power supply, protection resistance and conductive slip ring, conducting slip ring outside the hollow spindle, the negative pole of the DC power supply connected with the conductive slip ring, the positive pole connected to the workpiece through the protection resistance; the flushing unit is connected with the hollow spindle through the rotating joint; the spindle cooling single element is connected with the cooling chamber in the spindle mounting seat. Let's go. The invention can be applied to the field of electrical discharge machining, which can form a stable arc between the tubular electrode and the workpiece with high speed movement, and the moving arc can effectively remove the workpiece.

【技术实现步骤摘要】
基于运动电弧的电火花加工装置和电火花加工机床
本专利技术涉及电火花加工
，特别是一种基于运动电弧的电火花加工装置和包括该电火花加工装置的电火花加工机床。
技术介绍
电火花加工技术，是指在介质中，利用两极(工具电极和工件电极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象对材料进行加工，使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工方法。电火花加工技术发展至今，虽然已有半个多世纪的历史，并成功演化出多种应用形式。尽管它们在应用场合上千差万别，但从材料去除方式上看，它们均采用脉冲放电方式。这是因为，根据传统电火花加工原理，一个完整的放电周期由放电击穿延时、材料熔化及热膨胀、材料抛出、工作液消电离四个阶段组成。它们在时间上有序排列，互不重叠，而又缺一不可；被加工材料的去除过程主要发生在材料熔化及热膨胀、材料抛出两个阶段，而其余两个阶段未发生材料去除。为提高加工速度，理论上希望尽可能地缩短未发生材料去除阶段的时间，但这往往又受到加工稳定性的限制，这是因为在传统电火花加工里，工作液的消电离阶段应足够长，否则将会因工作液消电离不充分而发生集中放电烧伤工件表面，从而影响表面质量和加工稳定性。正因如此，传统电火花加工主要表现为逐点、间歇性的材料去除特征，即使脉冲电源放电频率很高，已经达到上万赫兹，其加工速度与机械切削加工相比仍有极大的差距。为此，国内外学者基于脉冲电源、加工过程控制、复合辅助加工、工作介质等进行了大量的研究，这些工作对电火花加工速度的提高都具有十分积极的意义。尽管如此，所有这些尝试都是以脉冲电源为基础的，他们并没有改变电火花加工逐点、间歇性这种低效的材料去除方式，因而他们只能在一定程度上缓解电火花加工效率低下的状况。为了解决加工效率低和加工间断等问题，近年来国内外学者逐渐开始对具有更大能量输出和加工效率的电弧加工方法展开研究并取得了一系列积极成果，尤其是短电弧、动电弧的研究都推动了电弧加工的不断进步与成熟。基于运动电弧的电火花加工加工属于普通电火花加工技术的延伸，其典型特点就是加工效率比普通电火花加工更高。基于运动电弧的电火花加工技术核心是产生运动电弧的电火花加工装置，该装置的主要作用就是产生稳定的运动电弧，从而保证加工过程的稳定。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于运动电弧的电火花加工装置，其可以产生稳定的运动电弧、提高材料的去除效率。本专利技术还提供了一种电火花加工机床。为了达到本专利技术的目的，本专利技术的实施例提供了一种基于运动电弧的电火花加工装置，包括：旋转电极单元、电能输送单元、冲液单元和主轴冷却单元，其中：所述旋转电极单元包括旋转驱动机构、中空主轴、中空连接轴和管状电极，所述中空主轴、所述中空连接轴和所述管状电极依次连接并且内部形成介质通道，所述中空主轴安装在主轴安装座上，所述旋转驱动机构驱动所述中空主轴旋转；所述电能输送单元包括直流电源、保护电阻和导电滑环，所述导电滑环套设在所述中空主轴外，所述直流电源的正极与所述保护电阻连接，所述保护电阻设置成通过导线与工件连接，所述直流电源的负极与所述导电滑环连接；所述冲液单元包括旋转接头、冲液管路和冲液泵，所述旋转接头与所述中空主轴连接，且所述旋转结构内部中空并与所述中空主轴连通，所述冲液泵通过所述冲液管路与所述旋转结构连接；所述主轴冷却单元包括冷却泵和冷却管路，所述主轴安装座内设有冷却腔，所述冷却泵通过所述冷却管路与所述冷却腔连通。本实施例提供的电火花加工装置，其旋转驱动机构驱动中空主轴旋转，并通过中空连接轴带动管状电极转动；转动的中空主轴通过旋转接头与冲液管路连接，这样在冲液泵的动力驱动下，冲液介质(如离子水或者乳化液等)可依次通过冲液管路、旋转接头、中空主轴、中空连接轴，最终从管状电极流出，流入到管状电极和工件之间的区域中，此外当冲液介质流经中空主轴时可对中空主轴进行冷却降温；导电滑环套设在中空主轴上，并可将电流传递到中空主轴，进而通过中空连接轴传递至管状电极，使管状电极带电，这样管状电极和工件可带上不同电荷，进而可在管状电极和工件之间产生火花放电，利用电腐蚀对工件进行加工；主轴安装座内设有冷却腔，冷却液可在冷却泵的驱动下通过冷却管路后流动到冷却腔内，对中空主轴进行冷却降温，通过冷却液和冲液介质同时对中空主轴进行冷却，使得冷却效果好。本实施例中，从管状电极内部进行冲液比普通的外部冲液具有更好的排屑效果，同时可以保证放电间隙中介质更短时间内更充分的消电离，防止发生集中放电烧伤工件表面，该内部冲液结构可与直流电源配合，使电火花加工装置能够产生持续稳定的运动电弧，大幅度提高被工件的蚀除效率，提高加工效率。可选地，所述旋转驱动机构包括带传动机构和电机，所述主轴安装座和所述电机均安装在安装板上，所述主轴安装座和所述电机位于所述安装板的一侧，所述带传动机构位于所述安装板的另一侧。安装板的设置，为旋转电极单元提供安装的基板，便于旋转电极单元的固定。可选地，所述安装板上固定有连接杆，所述连接杆设置成可与电火花加工机床连接。利用连接杆可实现电火花加工装置与机床的连接，使组装后的电火花加工装置可以直接安装在电火花加工机床上进行电火花加工，这样，电火花加工装置可设置成独立的模块化设计单元，具有较好的适用性，便于与各种型号的电火花加工机床组装使用。可选地，所述安装板水平设置，所述中空主轴、所述中空连接轴、所述管状电极、所述电机和所述连接杆均竖直设置，所述连接杆设置成可与所述电火花加工机床的Z轴固定。可选地，所述连接杆的上端设有凸缘，所述凸缘上设置有固定孔，所述凸缘设置成与所述电火花加工机床的Z轴上的连接块通过螺栓固定连接。连接杆上的凸缘通过螺栓与机床Z轴上的连接块固定，使得固定操作简单，且固定牢固，电火花加工装置与电火花加工机床的装配操作简便，更提升了电火花加工装置的适用性。可选地，所述主轴安装座固定在所述安装板的一端，所述电机安装在所述安装板的另一端，所述连接杆固定在所述安装板的中部。主轴安装座和电机分别安装在安装板的两端，由于电机通过带传动机构传输动力，使得主轴安装座和电机之间具有一定距离，这样可充分利用主轴安装座和电机之间的空间，将连接杆固定在安装板的中部，并且位于主轴安装座和电机之间，使得主轴安装座、电机和连接杆布局合理，电火花加工装置整体结构紧凑，体积小。可选地，所述安装板的靠近所述中空主轴的一端固定有安装侧板，所述导电滑环通过导电滑环安装座固定至所述安装侧板。导电滑环具有旋转部和固定部，其中旋转部套在中空主轴上并通过螺钉紧固在中空主轴上，安装侧板用于固定导电滑环的固定部，其通过导电滑环安装座固定该固定部；安装侧板固定在安装板上且设置在靠近中空主轴的一侧，进而使得安装侧板与导电滑环的距离较近，使得电火花加工装置整体结构紧凑，体积小。可选地，所述中空连接轴与所述中空主轴螺接，所述管状电极与所述中空连接轴螺接。螺接操作简单，且连接牢固，使得中空主轴、中空连接轴和管状电极能够牢固连接，以便通过旋转驱动机构驱动中空主轴高速转动后，能够带动中空连接轴和管状电极高速转动，进而产生稳定的电弧进行材料去除；此外，螺接能够产生密封效果，使得中空主轴、中空连接轴和管状电极的连接处密封，这样当介质流过内部的介质通道时不会在连接处发生泄漏。可选地，所述管状电极采用紫铜或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于运动电弧的电火花加工装置，其特征在于，包括：旋转电极单元、电能输送单元、冲液单元和主轴冷却单元，其中：所述旋转电极单元包括旋转驱动机构、中空主轴、中空连接轴和管状电极，所述中空主轴、所述中空连接轴和所述管状电极依次连接并且内部形成介质通道，所述中空主轴安装在主轴安装座上，所述旋转驱动机构驱动所述中空主轴旋转；所述电能输送单元包括直流电源、保护电阻和导电滑环，所述导电滑环套设在所述中空主轴外，所述直流电源的正极与所述保护电阻连接，所述保护电阻设置成通过导线与工件连接，所述直流电源的负极与所述导电滑环连接；所述冲液单元包括旋转接头、冲液管路和冲液泵，所述旋转接头与所述中空主轴连接，且所述旋转结构内部中空并与所述中空主轴连通，所述冲液泵通过所述冲液管路与所述旋转结构连接；所述主轴冷却单元包括冷却泵和冷却管路，所述主轴安装座内设有冷却腔，所述冷却泵通过所述冷却管路与所述冷却腔连通。

【技术特征摘要】
1.一种基于运动电弧的电火花加工装置，其特征在于，包括：旋转电极单元、电能输送单元、冲液单元和主轴冷却单元，其中：所述旋转电极单元包括旋转驱动机构、中空主轴、中空连接轴和管状电极，所述中空主轴、所述中空连接轴和所述管状电极依次连接并且内部形成介质通道，所述中空主轴安装在主轴安装座上，所述旋转驱动机构驱动所述中空主轴旋转；所述电能输送单元包括直流电源、保护电阻和导电滑环，所述导电滑环套设在所述中空主轴外，所述直流电源的正极与所述保护电阻连接，所述保护电阻设置成通过导线与工件连接，所述直流电源的负极与所述导电滑环连接；所述冲液单元包括旋转接头、冲液管路和冲液泵，所述旋转接头与所述中空主轴连接，且所述旋转结构内部中空并与所述中空主轴连通，所述冲液泵通过所述冲液管路与所述旋转结构连接；所述主轴冷却单元包括冷却泵和冷却管路，所述主轴安装座内设有冷却腔，所述冷却泵通过所述冷却管路与所述冷却腔连通。2.如权利要求1所述的基于运动电弧的电火花加工装置，其特征在于，所述旋转驱动机构包括带传动机构和电机，所述主轴安装座和所述电机均安装在安装板上，所述主轴安装座和所述电机位于所述安装板的一侧，所述带传动机构位于所述安装板的另一侧。3.如权利要求2所述的基于运动电弧的电火花加工装置，其特征在于，所述安装板上固定有连接杆，所述连接杆设置成与电火花加工机床连接。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩福柱，寇兆军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11