專利名稱：精密微細(xì)孔電火花加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種精密微細(xì)孔電火花加工裝置，屬機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。
電火花加工作為一種特種機(jī)械加工手段，自40年代問世以來迅速在機(jī)械加工領(lǐng)域中得到實(shí)用化。隨著其加工技術(shù)的不斷開發(fā)與完善，電火花加工在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域獲得日益廣泛的應(yīng)用。電火花加工的基本機(jī)理是利用工件和工具電極之間的脈沖性火花放電，產(chǎn)生瞬間高溫使工件材料表面有選擇地局部熔化和汽化蝕除，從而獲得一定形狀尺寸和表面粗糙度要求的零部件。因此在加工高硬度、高強(qiáng)度等難加工金屬材料，特別是模具加工方面，電火花加工的應(yīng)用引人注目。
電火花加工由于其非接觸加工的特點(diǎn)，適于微小零部件的加工制作。微細(xì)電火花加工的實(shí)現(xiàn)，在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域特別是在精密機(jī)械工程及微型機(jī)械、微電子技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程以及航空航天、通信等領(lǐng)域中有著日益廣泛的應(yīng)用前景。例如用于精密液壓控制元件、超小型模具、刀具的精微加工，以及化纖噴絲板異型微小孔加工；用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴嘴和渦輪葉片上冷卻小孔的加工；用于集成電路引線模、圖象顯示器、電子槍和半導(dǎo)體焊頭上的微小孔加工；用于光導(dǎo)纖維連接器和噴墨打印頭微小孔加工等。
迄今已在工業(yè)上應(yīng)用的使用空心電極的小孔電火花加工機(jī)床所能加工的最小尺寸約為φ0.2～0.3mm，其特點(diǎn)是加工速度較高但加工精度一般；近年來微細(xì)電火花加工技術(shù)的研究開發(fā)使得微小孔電火花加工在精度和尺寸上取得長(zhǎng)足進(jìn)展，可加工最小孔徑達(dá)數(shù)微米，尺寸精度達(dá)到微米量級(jí)，表面粗糙度達(dá)到亞微米量級(jí)，但在加工速度和實(shí)際應(yīng)用方面有待進(jìn)一步探討。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種綜合小孔電火花加工機(jī)床和微細(xì)電火花加工技術(shù)長(zhǎng)處的面向工業(yè)應(yīng)用的微細(xì)孔電火花加工機(jī)，旨在從加工效率和加工精度兩方面將微細(xì)孔電火花加工推向?qū)嵱没健?br> 本發(fā)明設(shè)計(jì)的精密微細(xì)孔電火花加工裝置，由進(jìn)給機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)聯(lián)接件、進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)和高能脈沖放電電源組成；所述的進(jìn)給機(jī)構(gòu)通過運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件驅(qū)動(dòng)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)，進(jìn)而控制電極絲；高頻脈沖放電電源提供放電加工能量和脈沖波形；所述的進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括側(cè)向預(yù)緊機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)軸、摩擦從動(dòng)輪、減速輸出摩擦輪和直線運(yùn)動(dòng)輸出桿，驅(qū)動(dòng)軸由預(yù)緊機(jī)構(gòu)的預(yù)緊輪使其壓緊在摩擦從動(dòng)輪上，摩擦從動(dòng)輪與減速輸出摩擦輪同軸一體安裝，直線運(yùn)動(dòng)輸出桿被壓緊在減速輸出摩擦輪與預(yù)緊輪之間，輸出桿的一端與運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件中的上聯(lián)結(jié)盤相對(duì)固定；所述的運(yùn)動(dòng)聯(lián)接件包括上、下聯(lián)結(jié)盤、滾珠、環(huán)形永磁鋼，滾珠置于上、下聯(lián)接盤之間，環(huán)形永磁鋼嵌于下聯(lián)接盤的上端，下聯(lián)接盤與進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)中的活塞相對(duì)固定；所述的進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)包括活塞、常閉夾絲機(jī)構(gòu)、常開夾絲機(jī)構(gòu)、套筒、軸承、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，活塞中間開有孔，電極絲從孔中依次穿過常閉夾絲機(jī)構(gòu)、常開加絲機(jī)構(gòu)和導(dǎo)絲頭，活塞置于套筒內(nèi)，套筒由軸承支撐，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與活塞端部相連；所述的高頻脈沖電源包括可編程脈寬計(jì)數(shù)器、基頻時(shí)鐘發(fā)生器、可編程脈間計(jì)數(shù)器、使能控制邏輯電路、高頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器、直流電源和電子開關(guān)，可編程脈寬計(jì)數(shù)器和可編程脈間計(jì)算器接收用于控制脈沖的數(shù)字信號(hào)，基頻時(shí)鐘發(fā)生器向兩個(gè)計(jì)數(shù)器發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)，使能控制邏輯電路控制二個(gè)計(jì)數(shù)器的工作，兩個(gè)計(jì)數(shù)器向高頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生脈沖信號(hào)，電子開關(guān)根據(jù)該脈沖信號(hào)使直流源通斷而成為脈沖。
該發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊易于實(shí)現(xiàn)機(jī)床的小型化，摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于精密進(jìn)給提高了運(yùn)動(dòng)傳遞的平穩(wěn)性和可靠性，微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3使電極絲30的旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的復(fù)合有利于提高加工的穩(wěn)定性和加工精度，高頻脈沖放電電源可在保證加工精度的同時(shí)提高加工效率。該機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面向工業(yè)實(shí)際應(yīng)用，適于精密微細(xì)孔的電火花加工。


圖1為本發(fā)明設(shè)計(jì)的微細(xì)孔電火花加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本裝置中的摩擦傳動(dòng)精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)示意圖。
圖3為本裝置中的微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)示意圖。
圖4為本裝置的進(jìn)絲機(jī)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)分別為加工時(shí)的進(jìn)給狀態(tài)圖。
圖5為本裝置中的永磁鋼運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本裝置中的高頻數(shù)控脈沖電源原理示意圖。
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明的內(nèi)容。
在圖1-圖5中，1是摩擦傳動(dòng)精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)，2是永磁鋼運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件，3是微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)，4是加工部。10是微步距步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)軸，11是摩擦從動(dòng)輪，12是與摩擦從動(dòng)輪11同軸一體結(jié)構(gòu)的減速輸出摩擦輪，13和15是側(cè)向預(yù)緊機(jī)構(gòu)，14和16是預(yù)緊輪，17是直線運(yùn)動(dòng)輸出桿；21是上聯(lián)結(jié)盤，22是滾珠，23是下聯(lián)結(jié)盤，24是環(huán)形永磁鋼；30是電極絲，31是進(jìn)給活塞，32是常閉式夾絲機(jī)構(gòu)，33是常開式夾絲機(jī)構(gòu)，34是限位柱銷，35是旋轉(zhuǎn)套筒，36是軸承，37是軸承支座，38是轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，39是導(dǎo)絲頭；40是導(dǎo)絲套，41是工作液供給管，42是被加工工件。
本發(fā)明的精密微細(xì)孔電火花加工機(jī)床，包括摩擦傳動(dòng)精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)1、永磁鋼運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件2、微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3、高頻脈沖放電電源、加工狀態(tài)檢測(cè)與加工控制系統(tǒng)等。摩擦傳動(dòng)精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)1通過永磁鋼運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件2驅(qū)動(dòng)微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3控制電極絲30在進(jìn)給方向的進(jìn)退運(yùn)動(dòng)，永磁鋼運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件2將摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精密進(jìn)給傳遞給微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3但同時(shí)不牽連其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3在使電極絲30旋轉(zhuǎn)的同時(shí)推動(dòng)電極絲30連續(xù)加工進(jìn)給，高頻脈沖放電電源提供微細(xì)電火花加工所需的放電能量和脈沖波形，計(jì)算機(jī)加工控制系統(tǒng)通過檢測(cè)電路反饋的放電電流和電壓值識(shí)別出加工狀態(tài)，并經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精密伺服進(jìn)給、進(jìn)絲機(jī)構(gòu)中對(duì)電極絲30的夾緊切換動(dòng)作、放電電源的脈沖頻率和能量等，從而進(jìn)行穩(wěn)定正常的放電加工。
用于電極絲30進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的摩擦傳動(dòng)精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)1出微步距步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)軸10、摩擦從動(dòng)輪11、與摩擦從動(dòng)輪11同軸一體結(jié)構(gòu)的減速輸出摩擦輪12、側(cè)向預(yù)緊機(jī)構(gòu)13、15和直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17構(gòu)成。步進(jìn)電機(jī)輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過其驅(qū)動(dòng)軸10、摩擦從動(dòng)輪11和與摩擦從動(dòng)輪11同軸一體結(jié)構(gòu)的減速輸出摩擦輪12構(gòu)成的摩擦輪減速機(jī)構(gòu)，輸出微轉(zhuǎn)角，該轉(zhuǎn)角通過減速輸出摩擦輪12與直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17之間的滾動(dòng)摩擦，轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)輸出桿17的高位移分辨率、大工作行程、運(yùn)動(dòng)均勻的直線位移進(jìn)給。
摩擦傳動(dòng)精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)1的直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17通過永磁鋼運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件2驅(qū)動(dòng)微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3從而控制電極絲30在進(jìn)給方向的進(jìn)退運(yùn)動(dòng)。永磁鋼運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件2由兩端聯(lián)接盤21和23、滾珠22和環(huán)形永磁鋼24構(gòu)成閉合磁路，上下相吸引，僅將摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1的精密進(jìn)給傳遞給微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3但同時(shí)不牽連影響其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3由旋轉(zhuǎn)套筒35、置于旋轉(zhuǎn)套筒35內(nèi)可沿軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給活塞31、固定于進(jìn)給活塞31前端的常閉式夾絲機(jī)構(gòu)32和固定于旋轉(zhuǎn)套筒35下端的導(dǎo)絲頭底盤39上的常開式夾絲機(jī)構(gòu)33等組成。夾絲機(jī)構(gòu)采用電磁銜鐵結(jié)構(gòu)，其夾緊松開動(dòng)作由電磁線圈驅(qū)動(dòng)控制，在與旋轉(zhuǎn)套筒35和電極絲30一起旋轉(zhuǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)電極絲30的連續(xù)加工進(jìn)給。
高頻脈沖放電電源提供微細(xì)電火花加工所需的放電能量和脈沖波形。高頻數(shù)控脈沖電源由計(jì)算機(jī)控制兩個(gè)可編程計(jì)數(shù)器設(shè)定需要產(chǎn)生的脈沖電流的脈寬和脈間，使用具有高速開關(guān)特性的MOSFET功率器件，產(chǎn)生最小脈寬250ns、最小脈間250ns、最高脈沖頻率2MHz的脈沖電流用于微細(xì)電火花加工。
計(jì)算機(jī)加工控制系統(tǒng)通過檢測(cè)電路反饋的放電電流和電壓值識(shí)別出加工狀態(tài)，并經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精密伺服進(jìn)給、進(jìn)絲機(jī)構(gòu)中對(duì)電極絲30的夾緊切換動(dòng)作、放電電源的脈沖頻率和能量等，從而進(jìn)行穩(wěn)定正常的放電加工。
圖1是微細(xì)孔電火花加工機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。該微細(xì)孔電火花加工機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由摩擦傳動(dòng)精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)1、永磁鋼運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件2、微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3、加工部4等組成。摩擦傳動(dòng)精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)1的直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17通過永磁鋼運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件2驅(qū)動(dòng)微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3的進(jìn)給活塞31控制電極絲30的進(jìn)給。由上下聯(lián)接盤21和23、滾珠22和環(huán)形永磁鋼24構(gòu)成閉合磁路的永磁鋼運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件2將摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1的精密進(jìn)給傳遞給微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3但同時(shí)不牽連其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由旋轉(zhuǎn)套筒35、置于旋轉(zhuǎn)套筒35內(nèi)可軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給活塞31、固定于進(jìn)給活塞31前端的常閉式夾絲機(jī)構(gòu)32和固定于旋轉(zhuǎn)套筒35下端的導(dǎo)絲頭底盤39上的常開式夾絲機(jī)構(gòu)33等組成的微細(xì)電極旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3在使電極絲30旋轉(zhuǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工進(jìn)給。微細(xì)電極絲30通過同軸配合在導(dǎo)絲頭上的導(dǎo)絲套40接近工件42，從而保持放電加工所需的間隙狀態(tài)。在加工過程中，工作液通過工作液供給管41進(jìn)入加工區(qū)，維持正常的電火花加工。
在圖2所示的摩擦傳動(dòng)精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)1中，用于電極絲30進(jìn)給驅(qū)動(dòng)源的摩擦傳動(dòng)精密進(jìn)給機(jī)構(gòu)1由微步距步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)軸10、摩擦從動(dòng)輪11、與摩擦從動(dòng)輪11同軸一體結(jié)構(gòu)的減速輸出摩擦輪12、側(cè)向預(yù)緊機(jī)構(gòu)13和15及其預(yù)緊輪14和16、和壓緊在減速輸出摩擦輪12上且沿其切向的直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17構(gòu)成。步進(jìn)電機(jī)輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過摩擦驅(qū)動(dòng)軸10和摩擦從動(dòng)輪11構(gòu)成的摩擦輪減速機(jī)構(gòu)，輸出微轉(zhuǎn)角，該微轉(zhuǎn)角通過減速輸出摩擦輪12與直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17之間的滾動(dòng)摩擦，轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)輸出桿17的高位移分辨率、大工作行程、運(yùn)動(dòng)均勻的直線位移。
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸10的轉(zhuǎn)角輸出可采用具有步距微分性能的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分到所需精度，但當(dāng)與通常采用的絲杠螺母、齒輪齒條等傳動(dòng)方式結(jié)合使用時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)傳遞環(huán)節(jié)存在傳動(dòng)不均勻、回程間隙，難以實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)傳遞。
采用摩擦輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過施加適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，預(yù)緊輪14和16可使摩擦驅(qū)動(dòng)軸10和摩擦從動(dòng)輪11之間、減速輸出摩擦輪12和直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為純滾動(dòng)，避免回程間隙，從而實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)傳遞。
在摩擦傳動(dòng)中，輸出力的大小取決于摩擦副接觸面上所施加的正壓力，在要求直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17輸出力較大、帶動(dòng)一定負(fù)載的情況下，摩擦驅(qū)動(dòng)軸10、摩擦從動(dòng)輪11、減速輸出摩擦輪12、直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17上所需要的法向預(yù)緊力也較大。因此摩擦驅(qū)動(dòng)軸10、摩擦從動(dòng)輪11、減速輸出摩擦輪12、直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17的摩擦副材料需選用表面硬度和強(qiáng)度較高的金屬材料，以避免預(yù)緊力產(chǎn)生的金屬材料的彈性變形和破壞，從而保證傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有穩(wěn)定均勻的傳動(dòng)比。
為確保摩擦傳動(dòng)的精密度，如圖2所示，預(yù)緊機(jī)構(gòu)對(duì)稱配置于由摩擦驅(qū)動(dòng)軸10、摩擦從動(dòng)輪11、減速輸出摩擦輪12、直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)傳遞環(huán)節(jié)的兩側(cè)，摩擦驅(qū)動(dòng)軸10和直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17的徑向無軸承支撐約束，兩側(cè)預(yù)緊機(jī)構(gòu)提供的相等的預(yù)緊力對(duì)稱地加于一體結(jié)構(gòu)的摩擦從動(dòng)輪11和減速輸出摩擦輪12上，使作用在其支撐軸承上的徑向合力為零，從而使精密支撐軸承轉(zhuǎn)動(dòng)誤差對(duì)摩擦傳動(dòng)精度的影響減至最小。
在圖3的微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3中，微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3由軸承支座37和主軸軸承36支撐的旋轉(zhuǎn)套筒35、置于旋轉(zhuǎn)套筒35內(nèi)可相對(duì)旋轉(zhuǎn)套筒35軸向運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給活塞31、固定于進(jìn)給活塞31前端的常閉式夾絲機(jī)構(gòu)32和固定于旋轉(zhuǎn)套筒35下端的導(dǎo)絲頭底盤39上的常開式夾絲機(jī)構(gòu)33等組成。進(jìn)給活塞31、固定于進(jìn)給活塞31前端的常閉式夾絲機(jī)構(gòu)32、固定于導(dǎo)絲頭底盤39上的常開式夾絲機(jī)構(gòu)33、后述的導(dǎo)絲頭39和導(dǎo)絲套40、以及穿于其中的電極絲30被置于旋轉(zhuǎn)套筒35內(nèi)，并與旋轉(zhuǎn)套筒35一起在皮帶38帶動(dòng)下，在軸承支座37和一對(duì)主軸軸承36的支撐下旋轉(zhuǎn)。
在加工進(jìn)給過程中，固定于進(jìn)給活塞31前端的常閉式夾絲機(jī)構(gòu)32夾緊電極絲30，與進(jìn)給活塞31一起在摩擦進(jìn)給機(jī)構(gòu)1的驅(qū)動(dòng)下，使電極絲30沿軸向進(jìn)給。嵌在旋轉(zhuǎn)套筒35上與進(jìn)給活塞31導(dǎo)向槽配合的限位柱銷34一方面約束了進(jìn)給活塞31與旋轉(zhuǎn)套筒35的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)決定進(jìn)給活塞31的進(jìn)給行程。
如圖4所示，固定于進(jìn)給活塞31前端的常閉式夾絲機(jī)構(gòu)32和固定于導(dǎo)絲頭底盤39上的常開式夾絲機(jī)構(gòu)33組成電極絲進(jìn)給控制機(jī)構(gòu)。如圖4(a)中所示，在加工進(jìn)給狀態(tài)下，左側(cè)的固定于進(jìn)給活塞31前端的常閉式夾絲機(jī)構(gòu)32夾緊電極絲30，右側(cè)的固定于導(dǎo)絲頭底盤39上的常開式夾絲機(jī)構(gòu)33處于松開狀態(tài)，被固定于進(jìn)給活塞31前端的常閉式夾絲機(jī)構(gòu)32夾緊的電極絲30，與進(jìn)給活塞31一起在摩擦進(jìn)給機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下沿軸向進(jìn)給。如圖4(b)中所示，當(dāng)左側(cè)的固定于進(jìn)給活塞31前端的常閉式夾絲機(jī)構(gòu)32夾緊電極絲30，進(jìn)給到與右側(cè)的固定于導(dǎo)絲頭底盤39上的常開式夾絲機(jī)構(gòu)33接近的極限位置時(shí)，使常開式夾絲機(jī)構(gòu)33夾緊電極絲30，常閉式夾絲機(jī)構(gòu)32松開電極絲30。然后如圖4(c)所示，摩擦進(jìn)給機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)常閉式夾絲機(jī)構(gòu)32與進(jìn)給活塞31一起反向運(yùn)動(dòng)至初始位置。此時(shí)，再使左側(cè)的固定于進(jìn)給活塞31前端的常閉式夾絲機(jī)構(gòu)32夾緊電極絲30，右側(cè)的固定于導(dǎo)絲頭底盤39上的常開式夾絲機(jī)構(gòu)33處于松開狀態(tài)，即回到如圖4(a)所示的加工進(jìn)給狀態(tài)。循環(huán)往復(fù)上述過程，可實(shí)現(xiàn)電極絲30的連續(xù)進(jìn)給加工。
前述的常閉式夾絲機(jī)構(gòu)32和常開式夾絲機(jī)構(gòu)33可采用電磁銜鐵結(jié)構(gòu)，其夾緊松開動(dòng)作由電磁線圈驅(qū)動(dòng)控制。
在圖5的永磁鋼運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件結(jié)構(gòu)示意圖中，永磁鋼運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件2由固定于摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17前端的上聯(lián)接盤21、固定于旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3中的進(jìn)給活塞31上的下聯(lián)結(jié)盤23、滾珠22和環(huán)形永磁鋼24構(gòu)成閉合磁路，上下相吸引。在磁力的作用下，上下聯(lián)結(jié)盤21和23相向壓緊放置于之間的滾珠22，下聯(lián)結(jié)盤23以滾珠22為軸心相對(duì)上聯(lián)結(jié)盤21旋轉(zhuǎn)，同時(shí)上下聯(lián)結(jié)盤21、23和滾珠22依靠磁力在軸向緊密結(jié)合傳遞摩擦進(jìn)給機(jī)構(gòu)的的直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。僅將摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1的精密進(jìn)給傳遞給微細(xì)電極的旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3但同時(shí)不牽連其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。并且允許摩擦進(jìn)給機(jī)構(gòu)1的直線運(yùn)動(dòng)輸出桿17和旋轉(zhuǎn)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)3中的進(jìn)給活塞31的軸線之間有一定的偏移，從而降低對(duì)機(jī)構(gòu)的裝配精度要求。
圖6所示的高頻數(shù)控脈沖電源，其原理如下基頻時(shí)鐘發(fā)生器通過振蕩電路產(chǎn)生頻率為8MHz的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘。主控計(jì)算機(jī)通過對(duì)可編程脈寬計(jì)數(shù)器和可編程脈間計(jì)數(shù)器編程設(shè)定需要產(chǎn)生的脈沖的脈寬和脈間的時(shí)鐘單位個(gè)數(shù)。使能控制邏輯控制兩個(gè)計(jì)數(shù)器協(xié)調(diào)工作。計(jì)數(shù)器的輸出通過高頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電子開關(guān)打開和關(guān)閉，將直流電源的輸出變成具有設(shè)定脈寬和脈間的脈沖電流。為使高頻數(shù)控電源能夠?qū)崿F(xiàn)快速的響應(yīng)，電子開關(guān)使用具有高速開關(guān)特性的MOSFET功率器件，使得該電源可以產(chǎn)生最小脈寬250ns、最小脈間250ns、最高脈沖頻率2MHz的脈沖電流用于電火花加工。
脈沖電源中還包括電火花加工電參數(shù)(電壓、電流)采樣電路，將采樣處理后的電參數(shù)作為加工狀態(tài)檢測(cè)量傳送到主控計(jì)算機(jī)，用于控制電火花加工正常進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種精密微細(xì)孔電火花加工裝置，其特征在于，該裝置由進(jìn)給機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)聯(lián)接件、進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)和高能脈沖放電電源組成；所述的進(jìn)給機(jī)構(gòu)通過運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件驅(qū)動(dòng)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)，進(jìn)而控制電極絲；高頻脈沖放電電源提供放電加工能量和脈沖波形；所述的進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括側(cè)向預(yù)緊機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)軸、摩擦從動(dòng)輪、減速輸出摩擦輪和直線運(yùn)動(dòng)輸出桿，驅(qū)動(dòng)軸由預(yù)緊機(jī)構(gòu)的預(yù)緊輪使其壓緊在摩擦從動(dòng)輪上，摩擦從動(dòng)輪與減速輸出摩擦輪同軸一體安裝，直線運(yùn)動(dòng)輸出桿被壓緊在減速輸出摩擦輪與預(yù)緊輪之間，輸出桿的一端與運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件中的上聯(lián)結(jié)盤相對(duì)固定；所述的運(yùn)動(dòng)聯(lián)接件包括上、下聯(lián)結(jié)盤、滾珠、環(huán)形永磁鋼，滾珠置于上、下聯(lián)接盤之間，環(huán)形永磁鋼嵌于下聯(lián)接盤的上端，下聯(lián)接盤與進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)中的活塞相對(duì)固定；所述的進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)包括活塞、常閉夾絲機(jī)構(gòu)、常開夾絲機(jī)構(gòu)、套筒、軸承、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，活塞中間開有孔，電極絲從孔中依次穿過常閉夾絲機(jī)構(gòu)、常開加絲機(jī)構(gòu)和導(dǎo)絲頭，活塞置于套筒內(nèi)，套筒由軸承支撐，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與活塞端部相連；所述的高頻脈沖電源包括可編程脈寬計(jì)數(shù)器、基頻時(shí)鐘發(fā)生器、可編程脈間計(jì)數(shù)器、使能控制邏輯電路、高頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器、直流電源和電子開關(guān)，可編程脈寬計(jì)數(shù)器和可編程脈間計(jì)算器接收用于控制脈沖的數(shù)字信號(hào)，基頻時(shí)鐘發(fā)生器向兩個(gè)計(jì)數(shù)器發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)，使能控制邏輯電路控制二個(gè)計(jì)數(shù)器的工作，兩個(gè)計(jì)數(shù)器向高頻開關(guān)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生脈沖信號(hào)，電子開關(guān)根據(jù)該脈沖信號(hào)使直流源通斷而成為脈沖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種精密微細(xì)孔電火花加工裝置,由進(jìn)給機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)聯(lián)接件、進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu)和高能脈沖放電電源組成。進(jìn)給機(jī)構(gòu)通過運(yùn)動(dòng)聯(lián)結(jié)件驅(qū)動(dòng)進(jìn)絲復(fù)合機(jī)構(gòu),進(jìn)而控制電極絲;高頻脈沖放電電源提供放電加工能量和脈沖波形。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊易于實(shí)現(xiàn)機(jī)床的小型化,摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于精密進(jìn)給提高了運(yùn)動(dòng)傳遞的平穩(wěn)性和可靠性,適于精密微細(xì)孔的電火花加工。
文檔編號(hào)B23H7/00GK1266764SQ00105639
公開日2000年9月20日 申請(qǐng)日期2000年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月14日
發(fā)明者李勇, 郭旻, 李芳 申請(qǐng)人:清華大學(xué)