本發(fā)明涉及一種用于多微細(xì)孔電火花脈沖放電同步旋轉(zhuǎn)加工的夾具裝置，屬于特種加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

微細(xì)孔廣泛地應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)、航空航天、醫(yī)療器械、微電子、精密機(jī)械、模具等領(lǐng)域，常作為發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油霧化孔，噴絲板的噴絲孔，電板的沖液孔，發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、缸體的散熱孔，閥體的油路孔或氣路孔等。由于使用微細(xì)孔的材料多為高強(qiáng)度、高硬度難加工材料，如耐熱鋼、不銹鋼、硬質(zhì)合金、金剛石等，而且要求達(dá)到一定的孔深，使得微細(xì)孔加工成為孔加工中最困難的工藝之一。

電火花微放電加工法在微細(xì)孔加工方面具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：(1)任何導(dǎo)電性材料均可加工，不受強(qiáng)度和硬度限制；(2)基本不存在切削力，對(duì)工具的強(qiáng)度和剛度要求較低；因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，導(dǎo)電性難加工材料的微細(xì)孔加工較多采用電火花微放電加工技術(shù)。

目前，實(shí)際使用的微細(xì)孔加工專(zhuān)機(jī)設(shè)備只有一個(gè)工具電極，存在加工效率低的缺點(diǎn)。如果增加工具電極數(shù)量，實(shí)現(xiàn)多電極同步加工多個(gè)微細(xì)孔，則可以成倍地提高加工效率。目前由一塊電極材料蝕刻而成的群電極在加工陣列微細(xì)孔研究方面取得了一定成果，但是群電極制作困難，而且存在兩方面的技術(shù)缺陷：一是電極之間無(wú)法電絕緣，其中某個(gè)電極短路時(shí)集中能量放電將造成該短路微細(xì)電極的燒毀；二是群電極無(wú)法旋轉(zhuǎn)，排屑效果較差，加工孔的深度有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于多微細(xì)孔電火花脈沖放電同步旋轉(zhuǎn)加工的工具電極夾具裝置，根據(jù)加工微細(xì)孔的位置夾具盤(pán)上安裝多個(gè)工具電極夾具，絕緣夾持工具電極并同步旋轉(zhuǎn)，利用特制脈沖電源和伺服系統(tǒng)控制即可實(shí)現(xiàn)多微細(xì)孔的電火花獨(dú)立電火花脈沖放電同步旋轉(zhuǎn)加工，數(shù)倍地提高加工效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于多微細(xì)孔電火花脈沖放電同步旋轉(zhuǎn)加工的夾具裝置，包括夾具盤(pán)、電刷盤(pán)、工具電極夾具、電刷、電機(jī)和同步帶；所述電刷盤(pán)位于夾具盤(pán)上方，工具電極夾具安裝在夾具盤(pán)上，電刷和電機(jī)安裝在電刷盤(pán)上，電刷與工具電極夾具上下對(duì)應(yīng)，電機(jī)的輸出軸通過(guò)同步帶帶動(dòng)工具電極夾具旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的，所述電刷盤(pán)與夾具盤(pán)通過(guò)螺栓連接。

優(yōu)選的，所述夾具裝置還包括張緊導(dǎo)向輪，張緊導(dǎo)向輪通過(guò)固定軸安裝在夾具盤(pán)上，張緊導(dǎo)向輪與固定軸之間設(shè)置有軸承，所述同步帶繞接張緊導(dǎo)向輪。

優(yōu)選的，所述電機(jī)的輸出軸連接有帶輪，帶輪通過(guò)緊定螺釘固定連接在電機(jī)輸出軸上，同步帶繞接帶輪。

優(yōu)選的，所述夾具盤(pán)上設(shè)置有至少一個(gè)用來(lái)安裝工具電極夾具的臺(tái)階孔。

優(yōu)選的，所述工具電極夾具包括空心臺(tái)階軸、帶輪、夾頭、螺帽和工具電極，帶輪與空心臺(tái)階軸上部連接且繞接同步帶，空心臺(tái)階軸貫穿臺(tái)階孔并通過(guò)深溝球軸承、擋圈固定連接在夾具盤(pán)上，工具電極設(shè)置于空心臺(tái)階軸內(nèi)并通過(guò)夾頭固定，螺帽與空心臺(tái)階軸的底部螺紋連接用于鎖緊夾頭。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述夾頭選用彈簧夾頭，所述螺帽為彈簧夾頭專(zhuān)用螺帽，螺帽與空心臺(tái)階軸的底部螺紋連接用于鎖緊夾頭。此設(shè)計(jì)的好處在于，利用彈簧夾頭(即筒夾)來(lái)夾持工具電極，安全可靠并能夠根據(jù)不同工具電極的粗細(xì)調(diào)節(jié)相應(yīng)的夾持力。

優(yōu)選的，所述電刷的底部貫穿電刷盤(pán)并通過(guò)螺帽旋緊于電刷盤(pán)上，電刷與工具電極相接觸。

優(yōu)選的，所述工具電極選用鉆頭型電極，鉆頭型電極的刃部直徑不小于0.1mm、柄部外圓面涂覆有電絕緣層。

優(yōu)選的，所述電機(jī)選用直流減速電機(jī)。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.利用本發(fā)明公開(kāi)的工具電極夾具裝置可以同步加工多微細(xì)孔工件(如航空發(fā)動(dòng)機(jī)噴油霧化腔板)的多個(gè)微細(xì)孔。根據(jù)工件上的微細(xì)孔位置在專(zhuān)用夾具盤(pán)上加工安裝工具電極夾具的臺(tái)階孔，而對(duì)于微細(xì)孔分布距離近造成工具電極夾具安裝干涉的，可制作多個(gè)夾具裝置，利用更換夾具裝置的方式實(shí)現(xiàn)多工具電極的同步加工。

2.利用本發(fā)明公開(kāi)的工具電極夾具裝置可以批量加工單微細(xì)孔工件，如噴嘴等。首先制作夾持多個(gè)單微細(xì)孔工件的夾具，再根據(jù)加工孔的位置制作專(zhuān)用夾具裝置，利用多個(gè)工具電極實(shí)現(xiàn)多個(gè)單微細(xì)孔工件的批量加工。

3.利用本發(fā)明中設(shè)置的工具電極夾具盤(pán)，工具電極之間電絕緣，可以進(jìn)行獨(dú)立放電能量控制，避免電極之間非絕緣方式中應(yīng)該均分給全部工具電極的能量集中放電給短路電極、進(jìn)而將短路電極燒毀的現(xiàn)象。

4.本發(fā)明中利用同步帶帶動(dòng)帶輪旋轉(zhuǎn)，可使工具電極同步旋轉(zhuǎn)，鉆頭形式的電極采用螺旋槽排屑，進(jìn)一步改善排屑效果，可以增加加工孔的深度。

5.本發(fā)明工具電極夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、制造成本低，以較小的設(shè)備成本投入，實(shí)現(xiàn)多微細(xì)孔的同步加工，成倍地提高加工效率，數(shù)倍地減少用工、時(shí)間成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明工具電極夾具裝置組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明工具電極夾具裝置部分剖面圖；

圖3a為本發(fā)明中同步帶與帶輪的連接示意圖??；

圖3b為本發(fā)明張緊導(dǎo)向輪用于同步帶的張緊示意圖；

圖4a為本發(fā)明中同步帶與帶輪的連接示意圖ⅱ；

圖4b為本發(fā)明張緊導(dǎo)向輪用于同步帶的導(dǎo)向示意圖；

圖5為本發(fā)明夾具盤(pán)輪廓示意圖，圖中虛線為夾具盤(pán)的邊界；

其中：1為固定軸、2為軸承擋圈、3為張緊導(dǎo)向輪、4和5為軸承、6為墊圈、7為螺母、8為螺釘、9為螺母、10為墊圈、11為圓形接線片、12為墊片、13為彈簧、14為電刷殼體、15為電刷引線、16為螺帽、17為電刷套、18為電刷頭、19為空心臺(tái)階軸、20為帶輪、21為緊定螺釘、22為軸承擋圈、23和24為軸承、25為螺帽、26為夾頭、27為工具電極、28為直流減速電機(jī)、29為沉頭螺釘、30為電機(jī)軸、31為帶輪、32為緊定螺釘、33為同步帶、34為螺栓、35和40為螺母、36和39為墊圈、37為電刷盤(pán)、38為夾具盤(pán)、41為振動(dòng)連桿。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例提供一種用于多微細(xì)孔電火花脈沖放電同步旋轉(zhuǎn)加工的夾具裝置，包括夾具盤(pán)38、電刷盤(pán)37、工具電極夾具、電刷、電機(jī)和同步帶33；電刷盤(pán)37位于夾具盤(pán)38上方，工具電極夾具安裝在夾具盤(pán)38上，電刷和電機(jī)安裝在電刷盤(pán)37上，電刷與工具電極夾具上下對(duì)應(yīng)，電機(jī)的輸出軸30通過(guò)同步帶33帶動(dòng)工具電極夾具旋轉(zhuǎn)。

其中，電刷盤(pán)37與夾具盤(pán)38通過(guò)三個(gè)螺栓34上下連接，三個(gè)螺栓34均為長(zhǎng)軸雙頭螺栓，兩頭分別穿過(guò)夾具盤(pán)38和電刷盤(pán)37后與通過(guò)墊圈(36、39)、螺母(35、40)連接。

電機(jī)選用直流減速電機(jī)28，直流減速電機(jī)28選用12v或24v調(diào)速直流減速電機(jī)，內(nèi)置減速機(jī)構(gòu)，輸出偏心軸的軸徑φ6mm，輸出軸長(zhǎng)14mm，電機(jī)外徑φ37mm，額定空載轉(zhuǎn)速200rpm，利用沉頭螺釘29固定在電刷盤(pán)37上。電機(jī)軸30上安裝同步帶輪31作為工具電極27旋轉(zhuǎn)的主動(dòng)輪，電機(jī)帶輪31選用mxl16型號(hào)同步帶輪，利用緊定螺釘32安裝固定在電機(jī)的輸出軸30上，內(nèi)孔φ6mm，帶寬7mm，使用寬度6mm的同步帶33。

本實(shí)施例中，夾具盤(pán)38上加工有四個(gè)用來(lái)安裝工具電極夾具的臺(tái)階孔。

工具電極夾具包括空心臺(tái)階軸19、帶輪20、夾頭26、螺帽25和工具電極27，帶輪20與空心臺(tái)階軸19上部連接且繞接同步帶33，空心臺(tái)階軸19貫穿夾具盤(pán)38上的臺(tái)階孔并通過(guò)深溝球軸承(23、24)、擋圈22固定連接在夾具盤(pán)38上，工具電極27設(shè)置在空心臺(tái)階軸19內(nèi)并通過(guò)夾頭26固定。夾頭26選用彈簧夾頭，螺帽25為彈簧夾頭專(zhuān)用螺帽，螺帽25與空心臺(tái)階軸19的底部螺紋連接用于鎖緊夾頭26。

其中，空心臺(tái)階軸19為非標(biāo)準(zhǔn)件，由棒料加工而成，總長(zhǎng)度38.5mm，最大外徑為φ10.0mm，中心孔直徑φ3.3mm。帶輪20選用a型mxl20同步帶輪，內(nèi)徑為φ6.0mm，節(jié)徑φ12.73mm，擋邊外徑φ16mm，厚度11.0mm，節(jié)距2.032mm，配用梯形同步帶，同步帶33的寬度6.0mm。深溝球軸承(23、24)型號(hào)為f688，內(nèi)徑φ8.0mm，外徑φ16.0mm，厚度為4.0mm。夾頭26選用標(biāo)準(zhǔn)件er8彈簧夾頭，長(zhǎng)為13.5mm，最大外徑φ8.5mm，可加持工具電極27的柄部直徑范圍為φ1.0～5.0mm。螺帽25選用與夾頭26配套的螺帽er8m。

電刷選用成品單頭電刷ds-002，其主要結(jié)構(gòu)描述如下：電刷殼體14的底部貫穿電刷盤(pán)37并與螺帽16螺紋連接，電刷殼體14開(kāi)設(shè)有一中心孔，中心孔內(nèi)由上而下依次設(shè)置有螺釘8、彈簧13、電刷套17，螺釘8上套裝有圓形接線片11并通過(guò)螺母9、墊圈10安裝在電刷殼體14頂部，圓形接線片11與電刷套17之間通過(guò)電刷引線15連接，電刷套17內(nèi)安裝有電刷頭18。

工具電極27安裝于空心臺(tái)階軸19并通過(guò)夾頭26固定，工具電極27與電刷頭18相接觸。工具電極27選用鉆頭型電極，鉆頭型電極在加工時(shí)，可利用螺旋槽排屑，進(jìn)而改善排屑效果，進(jìn)一步增加加工孔的深度。本實(shí)施例工具電極27選用鎢鋼鉆頭，刃部直徑≥φ0.1mm，柄部外徑φ3.175mm,柄部外圓面涂覆有電絕緣層，工具電極27與夾頭26、空心臺(tái)階軸19以及夾具盤(pán)38之間電絕緣。電刷選用成品單頭電刷ds-002，如圖2所示，通過(guò)電刷殼體14的φ16mm螺紋和螺母16將電刷安裝在電刷盤(pán)37上，電刷殼體14內(nèi)部彈簧13壓縮使電刷頭18與工具電極27彈性接觸，電刷頭18的材質(zhì)可選用石墨或高耐磨全銅電刷頭。

同步帶33選用mxl齒形橡膠環(huán)形帶，帶寬6mm，抗拉力至少3kg，長(zhǎng)度由工件加工孔位置及數(shù)量決定，具有優(yōu)良的耐屈撓性能、伸長(zhǎng)率小、強(qiáng)力高、耐油、耐熱、耐老化、耐臭氧、抗龜裂等優(yōu)良性能。

實(shí)施例2：

一種用于多微細(xì)孔電火花脈沖放電同步旋轉(zhuǎn)加工的夾具裝置，結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1所述，其不同之處在于：夾具裝置還包括張緊導(dǎo)向輪3，張緊導(dǎo)向輪3通過(guò)固定軸1安裝在夾具盤(pán)38上，固定軸1的底端通過(guò)墊圈6、螺母7固定連接于夾具盤(pán)38，張緊導(dǎo)向輪3與固定軸1之間設(shè)置有上下兩個(gè)軸承(4、5)并通過(guò)軸承擋圈2固定安裝，同步帶33繞接張緊導(dǎo)向輪3。

張緊導(dǎo)向輪3采用小尺寸設(shè)計(jì)以減小夾具盤(pán)38的占用空間。張緊導(dǎo)向輪3選用mxl16型號(hào)尺寸的光面輪，節(jié)徑φ9.8mm，帶寬7mm，總厚度10mm，節(jié)距2.032mm，張緊導(dǎo)向輪3內(nèi)孔安裝兩個(gè)滾珠軸承4和5，軸承4和5內(nèi)孔直徑φ3mm，外圈外徑φ6mm，軸承4和5內(nèi)孔過(guò)盈配合裝配φ3mm固定軸1，利用固定軸1的螺紋和螺母6將固定軸1安裝在夾具盤(pán)38上，張緊導(dǎo)向輪3繞固定軸1旋轉(zhuǎn)。

增加的張緊導(dǎo)向輪3具有同步帶33的張緊和導(dǎo)向兩個(gè)作用，使同步帶和相應(yīng)帶輪之間的連接能夠滿(mǎn)足不同要求。

情況1：同步帶33的張緊，如圖3a和圖3b所示。

圖中工具電極夾具帶輪a和工具電極夾具帶輪b的公切線長(zhǎng)度數(shù)值不是同步帶33節(jié)距數(shù)值的整倍數(shù)，導(dǎo)致兩帶輪a和b之間的同步帶33存在不同程度的松弛，造成同步帶33與帶輪a和b的輪齒嚙合不良。這種情況下使用光面張緊導(dǎo)向輪3，可以讓兩個(gè)同步帶輪a和b之間的同步帶33張緊，使同步帶33與帶輪a和b之間保持良性嚙合。

情況2：同步帶33的導(dǎo)向，如圖4a和圖4b所示。

圖中有四個(gè)工具電極夾具帶輪a、b、c、d，使用單面齒形同步帶33驅(qū)動(dòng)則不能將工具電極夾具帶輪c納入同步旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，而使用光面張緊導(dǎo)向輪3改變同步帶33的走向則可以實(shí)現(xiàn)四個(gè)工具電極帶輪a、b、c和d的同步旋轉(zhuǎn)。

實(shí)施例3：

實(shí)施例2所述的用于多微細(xì)孔電火花脈沖放電同步旋轉(zhuǎn)加工的夾具裝置的安裝方法，具體操作過(guò)程如下：

(1)根據(jù)加工孔的位置確認(rèn)同步帶33走向，計(jì)算確認(rèn)使用張緊導(dǎo)向輪3的安裝位置；

(2)初步擬定夾具盤(pán)38的形狀、輪廓；

(3)確定安裝固定電刷盤(pán)37的螺栓34的孔位置，圖5中利用了三點(diǎn)定位，即夾具盤(pán)38上將開(kāi)鑿三個(gè)通孔用于安裝連接電刷盤(pán)的螺栓34；

(4)兼顧電刷盤(pán)37計(jì)算夾具盤(pán)38的重心，把重心點(diǎn)擬定為振動(dòng)連桿41的安裝位置；如果出現(xiàn)振動(dòng)連桿41與夾具、張緊導(dǎo)向輪3或同步帶33干涉問(wèn)題，重新調(diào)整夾具盤(pán)38的形狀、輪廓，再計(jì)算振動(dòng)連桿41的安裝位置，直到不發(fā)生干涉為止；

(5)沿輪廓線(虛線范圍)切割?yuàn)A具盤(pán)38板料，把不需要的盤(pán)料去除以減輕盤(pán)體的重量，即得到夾具盤(pán)整體；

(6)加工工具電極夾具a、b、c和d、振動(dòng)連桿41、張緊導(dǎo)向輪3以及螺栓34的安裝孔；

(7)以過(guò)盈配合方式把軸承23和24裝配到夾具盤(pán)38開(kāi)設(shè)的臺(tái)階孔中；再把空心臺(tái)階軸19的中部臺(tái)階以過(guò)盈配合方式裝入處于夾具盤(pán)38臺(tái)階孔的兩個(gè)軸承23和24的內(nèi)圈中；安裝軸承擋圈22；利用緊定螺釘21把帶輪20固定于空心臺(tái)階軸19的上部臺(tái)階軸；

(8)把夾頭26卡入螺帽25中；將涂覆絕緣層的工具電極27柄部依次插入螺帽25、夾頭26，再插入空心臺(tái)階軸19的中心孔，夾頭26放入空心臺(tái)階軸19下端部的錐孔中；螺帽25稍微旋入空心臺(tái)階軸19下端部的外螺紋，讓夾頭26輕微夾持工具電極27，調(diào)整工具電極27的位置，使工具電極27刃部露出夾頭26合適長(zhǎng)度且柄部頂端露出空心臺(tái)階軸19，旋緊螺帽25，鎖緊夾頭26與工具電極27；

(9)把需要的張緊導(dǎo)向輪3的固定軸1裝入夾具盤(pán)38安裝孔，但不旋緊固定；

(10)把電刷殼體14安裝到電刷盤(pán)37上；利用沉頭螺釘29將直流減速電機(jī)28安裝到電刷盤(pán)37以后，再把電機(jī)帶輪31安裝到電機(jī)軸30上；

(11)根據(jù)走向在夾具盤(pán)38上擺放同步帶33；

(12)把電刷盤(pán)37固定在夾具盤(pán)38的上方，利用三個(gè)螺栓34固定連接電刷盤(pán)37和夾具盤(pán)38；

(13)把同步帶33依次裝入工具電極夾具的帶輪20、張緊導(dǎo)向輪3、電機(jī)帶輪31；

(14)旋緊張緊導(dǎo)向輪3固定軸1的螺母7，使同步帶33與各同步帶輪良好嚙合；

(15)調(diào)整各電刷的電刷頭18使其與工具電極27保持良性的彈性接觸；

(16)把夾具盤(pán)38安裝固定在振動(dòng)連桿41的底端，至此完成整個(gè)夾具裝置的安裝。