一种用于不同直径电极夹持的蠕动复合主轴机构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于不同直径电极夹持的蠕动复合主轴机构,属于特种加工特别是电火花加工技术领域,机构包括上安装板、下安装板、S轴模组、Z轴模组、旋转传动机构、电动球阀、常闭夹子机构、常开夹子机构；旋转传动机构、电动球阀、常闭夹子机构固定安装在上安装板上，常开夹子机构通过常开夹子支架安装在下安装板上，上安装板与S轴模组的滑块连接，下安装板与Z轴模组滑块连接，通过Z轴、S轴模组之间的相对运动及常闭夹子机构、常开夹子机构的交替开合实现电极的蠕动进给与补偿。本发明专利技术运用于航空发动机涡轮叶片气膜冷却群孔加工，可实现工具电极的前推式蠕动进给、中空高压冲液密封、不同直径电极对中性夹持及其高精度旋转的多种功能。

The utility model relates to a peristaltic composite spindle mechanism clamped by electrodes of different diameters

The invention discloses an electrode for different diameter clamping peristaltic composite spindle mechanism, belonging to special processing especially in the field of EDM mechanism comprises a mounting plate, a lower mounting board, S axis, Z axis rotation module module, transmission mechanism, electric ball valves, normally closed, normally open the clamp mechanism of clamp mechanism; the rotary transmission mechanism, electric ball valve, a normally closed clamp mechanism is fixedly mounted on the mounting plate, a normally open clamp mechanism through the normally open clamp bracket is installed on the lower mounting plate, installed on the slider plate and S axis module connection, installation board and Z module connected through the shaft slider, the relative motion between the Z axis S axis module and normally closed, normally open clamp mechanism alternately implemented creep feed and compensation electrode clamp mechanism. The invention is applied to the film cooling turbine blade machining holes, can realize the tool electrode before pushing the peristaltic feeding, hollow high-pressure flushing liquid seal, different electrode diameter on neutral clamping and high precision rotating functions.

【技术实现步骤摘要】
一种用于不同直径电极夹持的蠕动复合主轴机构
本专利技术涉及一种用于不同直径电极夹持的蠕动复合主轴机构，属于电火花加工

技术介绍
航空发动机正在朝大推重比、低油耗的方向发展，提高发动机性能的关键是提高涡轮前燃气温度。由于涡轮前温度已超过涡轮叶片材料可承受的温度极限，气膜冷却技术被广泛采用来降低涡轮叶片壁面温度。气膜冷却孔结构特点主要有孔径小、孔径多变（Φ0.2～0.8mm）、深径比大、空间位置复杂，而且数量多（单个零件上几十个到几百个）。现阶段国内外航空发动机制造商主要采用的是电火花放电的加工方法进行气膜群孔的加工，以满足其表面质量和避免背伤的要求，而且为了提高加工效率，对加工主轴提出了更高的要求，不仅要采用长度200～400mm的细长空心电极，而且要求进丝主轴具有电极进给补偿、电极空心高压内冲液、电极高精度旋转、电极便于更换的多种功能。目前，气膜孔等深小孔电火花加工用主轴机构，主要采用的是一种后推式主轴结构，即将钻夹头和高压冲液密封结构集成在旋转主轴上，钻夹头夹住电极后端轴向进给补偿电极损耗，电极前端有导向器进行约束。这种后推式主轴结构存在夹头和导向器间电极长、刚度低的问题，这可能造成两种不利情况：如果导向器和电极间隙过大，则电极端部旋转径跳误差较大，影响孔径精度和加工效率；如果导向器和电极间隙过小，则电极进退摩擦阻力较大且容易发生弯曲。而且，这种主轴机构常采用密封塞压紧电极方式，使电极更换的操作过程不够简便。基于上述缺点，清华大学佟浩等在《一种用于深小孔电火花加工的多功能主轴机构》.专利号ZL201410023226.3中基于微细孔加工领域蠕动式主轴机构设计了一种用于深小孔电火花加工的多功能主轴机构，该主轴机构的优点是可实现工具电极的前推式蠕动进给、高精度旋转、中空高压冲液及电极在线更换的多种功能。但是机构过于复杂，而且同一主轴无法实现不同直径电极的对中夹持加工，更换不同直径电极时，需要整体更换主轴机构，电、液、气三部分稳定连接实现困难且可靠性较低，也增加设备开发成本。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提出一种可夹持Φ0.2~1mm直径电极加工的蠕动式复合主轴机构。本专利技术的技术方案如下：一种用于不同直径电极夹持的蠕动复合主轴机构，所述机构包括上安装板、下安装板、S轴模组、Z轴模组、旋转传动机构、电动球阀、常闭夹子机构、常开夹子机构；所述旋转传动机构、常闭夹子机构固定安装在上安装板上，所述电动球阀通过球阀支架安装在上安装板上，所述常开夹子机构通过常开夹子支架安装在下安装板上，所述上安装板与S轴模组的滑块连接，所述下安装板与Z轴模组滑块连接，通过Z轴模组和S轴模组之间的相对运动，常闭夹子机构、常开夹子机构的交替开合实现电极的蠕动进给和损耗的自动补偿。上述旋转传动机构包括伺服电机、同步带、大同步带轮、旋转接头，所述伺服电机通过同步带驱动大同步带轮转动，大同步带轮通过键与旋转接头的动轴连接，从而带动常闭夹子机构及电极丝进行旋转运动，伺服电机的位置控制可实现旋转主轴的定向停止。上述旋转接头为液电混合旋转接头，具有旋转导电，旋转动密封的功能，包括静轴、动轴、轴承、导电滑环、机械密封、高压水进口、动轴导线出口、静轴导线入口；所述动轴与常闭夹子机构连接，所述静轴通过钢管与电动球阀连接，所述轴承设置在静轴内靠近动轴端，通过轴承的支撑，使得动轴相对于静轴保持高精度旋转，所述导电滑环设置在静轴内靠近钢管端，两对机械密封设置在轴承与导电滑环之间，实现旋转导电功能，加工脉冲电源与静轴导线入口连接，经过导电滑环，从动轴前端的动轴导线出口引出；所述高压水进口设置在两对机械密封之间，实现高压工作液进入旋转主轴内部后的旋转动密封。上述常闭夹子机构包括第一导向管、松开法兰螺母盘、定位连接柱、第二导向管、压缩弹簧、陶瓷支撑块、铰链销、铰链压杆、气缸和O型密封圈一；大同步带轮带动动轴旋转，大同步带轮通过C型扣环轴向固定在动轴上，定位连接柱与动轴联接定位，通过上紧法兰螺母盘轴向锁紧定位接连柱，从而带动常闭夹子机构整体随着动轴一起高精度旋转；定位连接柱内部从上至下依次安装有导向压块、橡胶密封塞、第一导向管和第二导向管，导向压块、橡胶密封塞、第一导向管和第二导向管围绕主轴的轴中心安装，电极丝从动轴内部进入后顺序穿过它们的中心；动轴内部通以高压工作液后，在压力作用下，橡胶密封塞25的径向变形实现电极丝外围的密封，主轴与定位连接柱之间通过O型密封圈一密封，防止锥面的泄漏；O型密封圈一防止配合锥面的泄漏；定位连接柱径向上开设一个螺纹通孔，安装球头柱塞一抵住第二导向管；铰链压杆通过铰链销和陶瓷支撑块固定在定位连接柱上，与动轴导线出口连接，铰链压杆通过压缩弹簧的作用下端部压紧电极丝，达到常闭状态，气缸位于铰链压杆下方，通过气缸支架安装在上安装板上，通过气缸的向上动作，使铰链压杆端部离开电极丝，达到常开状态；动轴出口导线与铰链压杆38连接，将加工脉冲电源引入到电极丝中，由绝缘导套、陶瓷支撑块、第一导向管和第二导向管与其他部位隔开绝缘。上述旋转接头的动轴的下端开设一个截面为梯形的柱形槽，所述定位连接柱顶部侧面为圆锥形，契合安装在旋转主轴的柱形槽内，与动轴锥面联接定位。上述第二导向管为陶瓷导向管，所述陶瓷导向管为一空心圆柱体，其内孔尺寸精度与电极丝直径有配合要求，不同直径电极丝对应着不同内孔尺寸精度的陶瓷导向管；陶瓷导向管一端沿直径切成截面为半圆的圆柱，形成一个平台，该处作为电极丝受铰链压杆的承压面，起限定位作用，以保证电极丝的夹持中心与主轴旋转中心一致；所述陶瓷导向管下端的端部开设一个圆槽，形成一圈凹台，以便电极丝直径发生改变时，方便进行相配合的陶瓷导向管的更换；另一端的端部开设一个凹槽，凹槽由两个弧面连接形成，为与球头柱塞配合面。上述铰链压杆包括一个长方体状本体，本体的一端设置一个弧形压杆，所述弧形压杆的一端连接在本体上，另一端抵住电极丝，所述本体的相对弧形压杆位置的另一端的下方设置气缸，上方设置一个绝缘导管，所述绝缘导管上安装压缩弹簧，所述压缩弹簧一端抵住松开法兰螺母盘，另一端套设在绝缘导管上。上述常开夹子机构为一种气囊夹紧结构，通过常开夹子支架安装在下安装板上，包括导向器座、导向套、乳胶管、导向器；所述导向器座与常开架子支架之间设置O型密封圈二，所述导向器座内部空腔里安装导向套支撑的乳胶管，乳胶管下方依次安装导向套和导向器，电极丝从导向套中穿过到达导向器，导向器进一步对电极丝的径跳进行约束；当压缩空气从进气口进入到空腔中，空气压力使得乳胶管向电极丝方向径向变形从而达到夹持效果，而压缩空气泄压之后乳胶管又恢复弹性形变，使得电极丝能在通道中顺畅运动。上述导向器座上开设一个通孔，安装球头柱塞二抵住导向器，使其轴向定位。本专利技术所达到的有益效果：1、本专利技术为气膜孔等深小孔电火花加工提供了一种结构简单的多功能主轴机构，可实现电极前推式蠕动进给、高精度旋转、中空高压冲液复合。这种复合功能有利于提高电极进给刚度和主轴伺服稳定性、提高深小孔的尺寸精度和深径比，改善排屑能力，提高加工效率。2、常闭夹子机构设计成快速更换的结构，不仅可以实现易损件橡胶密封塞的快速更换，也能满足不同直径电极的对中性夹持，再配合以自动换丝装置，可实现同径或不同径直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于不同直径电极夹持的蠕动复合主轴机构，其特征在于：所述机构包括上安装板、下安装板、S轴模组、Z轴模组、旋转传动机构、电动球阀、常闭夹子机构、常开夹子机构；所述旋转传动机构、常闭夹子机构固定安装在上安装板上，所述电动球阀通过球阀支架安装在上安装板上，所述常开夹子机构通过常开夹子支架安装在下安装板上，所述上安装板与S轴模组的滑块连接，所述下安装板与Z轴模组滑块连接，通过Z轴模组和S轴模组之间的相对运动，常闭夹子机构、常开夹子机构的交替开合实现电极的蠕动进给和损耗的自动补偿。

【技术特征摘要】
1.一种用于不同直径电极夹持的蠕动复合主轴机构，其特征在于：所述机构包括上安装板、下安装板、S轴模组、Z轴模组、旋转传动机构、电动球阀、常闭夹子机构、常开夹子机构；所述旋转传动机构、常闭夹子机构固定安装在上安装板上，所述电动球阀通过球阀支架安装在上安装板上，所述常开夹子机构通过常开夹子支架安装在下安装板上，所述上安装板与S轴模组的滑块连接，所述下安装板与Z轴模组滑块连接，通过Z轴模组和S轴模组之间的相对运动，常闭夹子机构、常开夹子机构的交替开合实现电极的蠕动进给和损耗的自动补偿。2.根据权利要求1所述的一种用于不同直径电极夹持的蠕动复合主轴机构，其特征在于：所述旋转传动机构包括伺服电机、同步带、大同步带轮、旋转接头，所述伺服电机通过同步带驱动大同步带轮转动，大同步带轮通过键与旋转接头的动轴连接，从而带动常闭夹子机构及电极丝进行旋转运动，伺服电机的位置控制可实现旋转主轴的定向停止。3.根据权利要求2所述的一种用于不同直径电极夹持的蠕动复合主轴机构，其特征在于：所述旋转接头为液电混合旋转接头，具有旋转导电，旋转动密封的功能，包括静轴、动轴、轴承、导电滑环、机械密封、高压水进口、动轴导线出口、静轴导线入口；所述动轴与常闭夹子机构连接，所述静轴通过钢管与电动球阀连接；所述轴承设置在静轴内靠近动轴端，通过轴承的支撑，使得动轴相对于静轴保持高精度旋转，所述导电滑环设置在静轴内靠近钢管端，两对机械密封设置在轴承与导电滑环之间，实现旋转导电功能，加工脉冲电源与静轴导线入口连接，经过导电滑环，从动轴前端的动轴导线出口引出；所述高压水进口设置在两对机械密封之间，实现高压工作液进入旋转主轴内部后的旋转动密封。4.根据权利要求1所述的一种用于不同直径电极夹持的蠕动复合主轴机构，其特征在于：所述常闭夹子机构包括第一导向管、松开法兰螺母盘、定位连接柱、第二导向管、压缩弹簧、陶瓷支撑块、铰链销、铰链压杆、气缸和O型密封圈一；大同步带轮带动动轴旋转，大同步带轮通过C型扣环轴向固定在动轴上，定位连接柱与动轴联接定位，通过上紧法兰螺母盘轴向锁紧定位接连柱，从而带动常闭夹子机构整体随着动轴一起高精度旋转；定位连接柱内部从上至下依次安装有导向压块、橡胶密封塞、第一导向管和第二导向管，导向压块、橡胶密封塞、第一导向管和第二导向管围绕主轴的轴中心安装，电极丝从动轴内部进入后顺序穿过它们的中心；动轴内部通以高压工作液后，在压力作用下，橡胶密封塞25的径向变形实现电极丝外围的密封，主轴与定位连接柱之间通过O型密封圈一密封，防止锥面的泄漏；O型密封圈一防止配合锥面的泄漏；定位连接柱径向上开设一个螺纹通孔，安装球...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，张浩，蔡磊明，李宝泉，
申请(专利权)人：无锡微研股份有限公司，无锡微研精微机械技术有限公司，清华大学无锡应用技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32