精密微细孔电火花加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种精密微细孔电火花加工装置，由进给机构、运动联接件、进丝复合机构和高能脉冲放电电源组成。进给机构通过运动联结件驱动进丝复合机构，进而控制电极丝；高频脉冲放电电源提供放电加工能量和脉冲波形。本发明专利技术结构设计紧凑易于实现机床的小型化，摩擦传动机构用于精密进给提高了运动传递的平稳性和可靠性，适于精密微细孔的电火花加工。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种精密微细孔电火花加工装置，属机械加工
电火花加工作为一种特种机械加工手段，自40年代问世以来迅速在机械加工领域中得到实用化。随着其加工技术的不断开发与完善，电火花加工在工业
获得日益广泛的应用。电火花加工的基本机理是利用工件和工具电极之间的脉冲性火花放电，产生瞬间高温使工件材料表面有选择地局部熔化和汽化蚀除，从而获得一定形状尺寸和表面粗糙度要求的零部件。因此在加工高硬度、高强度等难加工金属材料，特别是模具加工方面，电火花加工的应用引人注目。电火花加工由于其非接触加工的特点，适于微小零部件的加工制作。微细电火花加工的实现，在工业
特别是在精密机械工程及微型机械、微电子技术、生物医学工程以及航空航天、通信等领域中有着日益广泛的应用前景。例如用于精密液压控制元件、超小型模具、刀具的精微加工，以及化纤喷丝板异型微小孔加工；用于发动机燃料喷嘴和涡轮叶片上冷却小孔的加工；用于集成电路引线模、图象显示器、电子枪和半导体焊头上的微小孔加工；用于光导纤维连接器和喷墨打印头微小孔加工等。迄今已在工业上应用的使用空心电极的小孔电火花加工机床所能加工的最小尺寸约为φ0.2～0.3mm，其特点是加工速度较高但加工精度一般；近年来微细电火花加工技术的研究开发使得微小孔电火花加工在精度和尺寸上取得长足进展，可加工最小孔径达数微米，尺寸精度达到微米量级，表面粗糙度达到亚微米量级，但在加工速度和实际应用方面有待进一步探讨。本专利技术的目的是设计一种综合小孔电火花加工机床和微细电火花加工技术长处的面向工业应用的微细孔电火花加工机，旨在从加工效率和加工精度两方面将微细孔电火花加工推向实用化水平。本专利技术设计的精密微细孔电火花加工装置，由进给机构、运动联接件、进丝复合机构和高能脉冲放电电源组成；所述的进给机构通过运动联结件驱动进丝复合机构，进而控制电极丝；高频脉冲放电电源提供放电加工能量和脉冲波形；所述的进给机构包括侧向预紧机构、驱动轴、摩擦从动轮、减速输出摩擦轮和直线运动输出杆，驱动轴由预紧机构的预紧轮使其压紧在摩擦从动轮上，摩擦从动轮与减速输出摩擦轮同轴一体安装，直线运动输出杆被压紧在减速输出摩擦轮与预紧轮之间，输出杆的一端与运动联结件中的上联结盘相对固定；所述的运动联接件包括上、下联结盘、滚珠、环形永磁钢，滚珠置于上、下联接盘之间，环形永磁钢嵌于下联接盘的上端，下联接盘与进丝复合机构中的活塞相对固定；所述的进丝复合机构包括活塞、常闭夹丝机构、常开夹丝机构、套筒、轴承、转动机构，活塞中间开有孔，电极丝从孔中依次穿过常闭夹丝机构、常开加丝机构和导丝头，活塞置于套筒内，套筒由轴承支撑，转动机构与活塞端部相连；所述的高频脉冲电源包括可编程脉宽计数器、基频时钟发生器、可编程脉间计数器、使能控制逻辑电路、高频开关驱动器、直流电源和电子开关，可编程脉宽计数器和可编程脉间计算器接收用于控制脉冲的数字信号，基频时钟发生器向两个计数器发出时钟信号，使能控制逻辑电路控制二个计数器的工作，两个计数器向高频开关驱动器发生脉冲信号，电子开关根据该脉冲信号使直流源通断而成为脉冲。该专利技术结构设计紧凑易于实现机床的小型化，摩擦传动机构用于精密进给提高了运动传递的平稳性和可靠性，微细电极的旋转进丝复合机构3使电极丝30的旋转与进给运动的复合有利于提高加工的稳定性和加工精度，高频脉冲放电电源可在保证加工精度的同时提高加工效率。该机床结构设计面向工业实际应用，适于精密微细孔的电火花加工。 附图说明图1为本专利技术设计的微细孔电火花加工装置的结构示意图。图2为本装置中的摩擦传动精密进给机构示意图。图3为本装置中的微细电极的旋转进丝复合机构示意图。图4为本装置的进丝机构原理结构示意图，其中图4(a)、图4(b)、图4(c)分别为加工时的进给状态图。图5为本装置中的永磁钢运动联结件结构示意图。图6为本装置中的高频数控脉冲电源原理示意图。以下结合附图，详细介绍本专利技术的内容。在图1-图5中，1是摩擦传动精密进给机构，2是永磁钢运动联结件，3是微细电极的旋转进丝复合机构，4是加工部。10是微步距步进电机及其驱动轴，11是摩擦从动轮，12是与摩擦从动轮11同轴一体结构的减速输出摩擦轮，13和15是侧向预紧机构，14和16是预紧轮，17是直线运动输出杆；21是上联结盘，22是滚珠，23是下联结盘，24是环形永磁钢；30是电极丝，31是进给活塞，32是常闭式夹丝机构，33是常开式夹丝机构，34是限位柱销，35是旋转套筒，36是轴承，37是轴承支座，38是转动机构，39是导丝头；40是导丝套，41是工作液供给管，42是被加工工件。本专利技术的精密微细孔电火花加工机床，包括摩擦传动精密进给机构1、永磁钢运动联结件2、微细电极的旋转进丝复合机构3、高频脉冲放电电源、加工状态检测与加工控制系统等。摩擦传动精密进给机构1通过永磁钢运动联结件2驱动微细电极的旋转进丝复合机构3控制电极丝30在进给方向的进退运动，永磁钢运动联结件2将摩擦传动机构的精密进给传递给微细电极的旋转进丝复合机构3但同时不牵连其旋转运动，微细电极的旋转进丝复合机构3在使电极丝30旋转的同时推动电极丝30连续加工进给，高频脉冲放电电源提供微细电火花加工所需的放电能量和脉冲波形，计算机加工控制系统通过检测电路反馈的放电电流和电压值识别出加工状态，并经驱动电路控制摩擦传动机构的精密伺服进给、进丝机构中对电极丝30的夹紧切换动作、放电电源的脉冲频率和能量等，从而进行稳定正常的放电加工。用于电极丝30进给驱动的摩擦传动精密进给机构1出微步距步进电机及其驱动轴10、摩擦从动轮11、与摩擦从动轮11同轴一体结构的减速输出摩擦轮12、侧向预紧机构13、15和直线运动输出杆17构成。步进电机输出的旋转运动通过其驱动轴10、摩擦从动轮11和与摩擦从动轮11同轴一体结构的减速输出摩擦轮12构成的摩擦轮减速机构，输出微转角，该转角通过减速输出摩擦轮12与直线运动输出杆17之间的滚动摩擦，转变为直线运动输出杆17的高位移分辨率、大工作行程、运动均匀的直线位移进给。摩擦传动精密进给机构1的直线运动输出杆17通过永磁钢运动联结件2驱动微细电极的旋转进丝复合机构3从而控制电极丝30在进给方向的进退运动。永磁钢运动联结件2由两端联接盘21和23、滚珠22和环形永磁钢24构成闭合磁路，上下相吸引，仅将摩擦传动机构1的精密进给传递给微细电极的旋转进丝复合机构3但同时不牵连影响其旋转运动。微细电极的旋转进丝复合机构3由旋转套筒35、置于旋转套筒35内可沿轴向相对运动的进给活塞31、固定于进给活塞31前端的常闭式夹丝机构32和固定于旋转套筒35下端的导丝头底盘39上的常开式夹丝机构33等组成。夹丝机构采用电磁衔铁结构，其夹紧松开动作由电磁线圈驱动控制，在与旋转套筒35和电极丝30一起旋转的同时实现电极丝30的连续加工进给。高频脉冲放电电源提供微细电火花加工所需的放电能量和脉冲波形。高频数控脉冲电源由计算机控制两个可编程计数器设定需要产生的脉冲电流的脉宽和脉间，使用具有高速开关特性的MOSFET功率器件，产生最小脉宽250ns、最小脉间250ns、最高脉冲频率2MHz的脉冲电流用于微细电火花加工。计算机加工控制系统通过检测电路反馈的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精密微细孔电火花加工装置，其特征在于，该装置由进给机构、运动联接件、进丝复合机构和高能脉冲放电电源组成；所述的进给机构通过运动联结件驱动进丝复合机构，进而控制电极丝；高频脉冲放电电源提供放电加工能量和脉冲波形；所述的进给机构包括侧向预紧机构、驱动轴、摩擦从动轮、减速输出摩擦轮和直线运动输出杆，驱动轴由预紧机构的预紧轮使其压紧在摩擦从动轮上，摩擦从动轮与减速输出摩擦轮同轴一体安装，直线运动输出杆被压紧在减速输出摩擦轮与预紧轮之间，输出杆的一端与运动联结件中的上联结盘相对固定；所述的运动联接件包括上、下联结盘、滚珠、环形永磁钢，滚珠置于上、下联接盘之间，环形永磁钢嵌于下联接盘的上端，下联接盘与进丝复合机构中的活塞相对固定；所述的进丝复合机构包括活塞、常闭夹丝机构、常开夹丝机构、套筒、轴承、转动机构，活塞中间开有孔，电极丝从孔中依次穿过常闭夹丝机构、常开加丝机构和导丝头，活塞置于套筒内，套筒由轴承支撑，转动机构与活塞端部相连；所述的高频脉冲电源包括可编程脉宽计数器、基频时钟发生器、可编程脉间计数器、使能控制逻辑电路、高频开关驱动器、直流电源和电子开关，可编程脉宽计数器和可编程脉间计算器接收用于控制脉冲的数字信号，基频时钟发生器向两个计数器发出时钟信号，使能控制逻辑电路控制二个计数器的工作，两个计数器向高频开关驱动器发生脉冲信号，电子开关根据该脉冲信号使直流源通断而成为脉冲。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，郭旻，李芳，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]