单轴回转式电火花装置的制作方法

本发明属于机械设计技术领域，具体涉及一种具备轴体工作台、可并联的单轴回转式电火花装置。

背景技术：

电火花工作机是利用火花放电对被处理原材料进行表面处理的设备，可以进行表面糙化、引入材料镶嵌修饰、表层去除等工作。

实际生产中，薄膜状原料是电火花工作机最常见的处理对象，尤其是电火花处理的金属或合金薄膜材料可以去除表面氧化物和杂质、降低接触电阻、提升与有机物之间的亲和性。

目前的电火花装置在工作过程中经常会有材料镶嵌不充分，如镶嵌物脱落、无法引入镶嵌物、在工作过程中会损坏原材料，被电火花打穿造成材料破碎，影响使用，这种电火花装置不仅生产效率低，加工效果也不理想，难以广泛应用；另外，这种电火花装置在操作过程中也极其复杂，很不方便，它有很多不必要的传送轴，在工作之前要先把原材料按顺序穿过这些传送轴，然后调节镶嵌物材料(如碳棒)的位置，调节过程很不方便。而且里面有很多电机，使用之前每一部分都要先单独设置，很不方便。这些问题严重影响电火花装置的工作性能。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的以上问题，本发明提供了一种单轴回转式电火花装置，利用电火花放电的同时对加工材料进行碰撞，从而在铝箔表面引入镶嵌物，提升材料性能，比如降低材料电阻；另外还可用于材料表面糙化，表层去除等方面。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种单轴回转式电火花装置，包括支撑系统、回转工作台系统、水平滑台系统、转动系统及火花系统；

其中，所述的支撑系统由水平支撑板4、主安装板5和侧支撑板2组成；水平支撑板4放置于水平面上，主安装板5固定安装在水平支撑板4上，二者相互垂直，且主安装板5把水平支撑板分割成面积比1.25-1.6的两部分；侧支撑板2与水平支撑板4、主安装板5连接，侧支撑板2位于水平支撑板4和主安装板5形成的T型结构两侧，且三者所形成平面互相垂直；

所述的回转工作台系统由回转工作台1、工作台电机13、电机支架14、辅助转动组15、联轴器16组成；回转工作台系统通过辅助转动组15固定在支撑系统的主安装板5上，辅助转动组15的一端与回转工作台1连接，另一端通过联轴器16与工作台电机13连接，工作台电机13用以驱动回转工作台1转动，电机支架14设置在水平支撑板4，用以固定工作台电机13；

所述的水平滑台系统位于主安装板5上，与回转工作台系统平行放置，由单轴滑台9、滑台驱动电机17、滑台安装支架18及辅助安装板12组成，单轴滑台9与滑台安装支架18通过螺丝垂直安装在主安装板5上，滑台支架18为T型结构，用于固定单轴滑台9；滑台驱动电机17与单轴滑台9连接，辅助安装板12的一面通过螺丝连接在单轴滑台9的工作台上，另一面用于安装转动系统及火花系统；

所述的转动系统位于单轴滑台9的工作台上，由传动杆6、转动电机7及齿轮盒8组成，齿轮盒8与回转工作台1平行放置，并垂直固定在单轴滑台9的工作台上；其中，齿轮盒8由传动齿轮轴19和齿轮盒外壳20组成；传动齿轮轴19由正齿轮组组成，两端固定在齿轮盒8的槽内，传动杆6穿过齿轮盒8，并且与传动齿轮轴19连接，并随着转动；转动电机7固定于齿轮盒外壳20上，用于带动传动齿轮轴19转动；

所述的火花系统位于回转工作台1的上端、转动系统的下端，火花系统由固定板23、固定杆24、探头辅助安装板25、磁芯26、振动弹片27、震动套头28、电磁铁29及探头安装板30组成；其中，通过螺丝固定在辅助安装板12，并且振动套头28的孔正对着原料棒11的轴心，使其穿过振动套头28；探头辅助安装板25为两块矩形金属板，平行放置，上面有开孔用于连接与固定；固定杆24通过螺丝与探头辅助安装板25的一个角处相连，固定板23为矩形板，通过螺丝与固定杆24相连接，振动弹片27为L型金属片，振动弹片27穿过两块辅助安装板25之间，固定板23连接着振动弹片27的较短一端，振动弹片27的较长一端连接着振动套头28，用于固定及带动原料棒11的振动，原料棒11的另一端固定在传动杆6上；探头安装板30位于两块辅助安装板25之间，分别与固定板23及辅助安装板25的一端通过螺丝连接；辅助安装板25的另一端连接着两块电磁铁29，在电磁铁29中间有磁芯26。

进一步地，所述的水平支撑板4是厚度为25-60mm的矩形钢板或铁板，长度为70-120cm，宽度为60-100cm；主安装板5是厚度为25-60mm的矩形钢板或铁板，长度为60-85cm，宽度为60-100cm；侧支撑板2是厚度为25-60mm的T字型钢板或铁板，其长边长度与水平支撑板4长度一致，短边长度为50-100mm；所述的主安装板5通过螺栓或焊接的方式固定安装在水平支撑板4上，侧支撑板2通过螺栓或焊接的方式与水平支撑板4、主安装板5连接。

进一步地，所述的辅助转动组15由回转轴21及环形固定架22组成，回转轴21与环形固定架22通过轴承连接；其中，回转轴21是直径为15mm、长度为100-150mm的钢制圆柱轴，其一端有直径194mm、厚度4-6mm的钢制圆形片，通过焊接的方式连接，圆形片与圆柱轴同轴心，圆形片是为了与回转工作台1相连接，固定回转工作台1；环形固定架22是由外直径分别为100-120mm和45-60mm的两个钢制空心圆柱体两部分组成，并且两部分内直径一致，是一体式结构，范围在20-25mm，两个圆柱体长度为30-45cm，两个圆柱体底面重合，这两个圆柱体可以通过对大圆柱切割或焊接的方式连接，在两个圆柱体的另一端分别开一个直径32mm深度范围8-12mm的圆柱形槽，用于放置轴承，在大圆柱体上开四个4.5mm的螺丝孔，用于固定在主安装板5上，环形固定架22的圆柱体或槽均同轴心。

进一步地，所述的回转工作台1为外直径180-240mm、厚度3-6mm的钢制圆柱桶状，用来放置所加工的材料，在其一端焊接一个直径与回转工作台内直径相等的钢制圆片，用以连接回转轴21，固定回转工作台1；所述的电机支架14是两块厚度为5-20mm的钢板，通过螺丝或焊接的方式固定在水平支撑板4上，进而用于固定工作台电机13。

进一步地，所述的回转工作台系统还包括环形夹具3，所述的环形夹具3是两个直径与回转工作台1外直径相等的钢制半圆环，两端均有突出的螺丝孔，扣在回转工作台1上，用以固定覆盖在回转工作台1上的加工材料。

进一步地，所述的单轴滑台9主体为厚度50-100mm，长度300-600mm，宽度100-200mm的矩形钢板或铁板，矩形钢板或铁板的长度两侧有长为145mm、宽为55mm(与主体钢板宽度相同)、厚度15mm的矩形钢板，宽度两侧有长400mm(与主体钢板长度相同)宽18mm的凸出滑道，滑道上嵌有长165mm宽100mm矩形钢板工作台；滑台驱动电机17为扭矩8Nm以上，长度120-200mm、半径为50-100mm的步进电机或伺服电机，用于带动单轴滑台9转动；滑台安装支架18由长440mm宽80mm厚10mm的矩形金属板、长100mm宽80mm厚16mm的矩形及上底25mm下底345mm长100mm厚16mm的直角梯形金属板三部分组成(与滑台大小有关)，三块金属板两两垂直的连接，其垂直于单轴滑台9的工作台背面，并与之相连；辅助安装板12为长度250mm宽度100mm厚度17mm的矩形金属板，连接在单轴滑台9的工作台上，从而用于连接与带动转动系统与电火花系统。

进一步地，所述的齿轮盒外壳20是长方体状轻质铝合金零件，宽15-20cm，高5-8cm，传动杆6是形状为带键圆柱的金属杆，长30-45cm，端面形状与传动齿轮轴19内孔一致。

进一步的，所述的固定板23是矩形金属板，用于固定电火花系统与辅助安装板12的连接，并且可以通过螺丝来调节高度；固定杆24是圆柱杆，辅助安装板25是两块矩形板，上面有开孔用于固定系统的零部件；磁芯26是铁质或磁质的双u型片，一端放置到电磁铁29的线圈内，另一端固定在辅助安装板25上；电磁铁29为长方体结构，中间为贯穿的孔用于安装磁芯26；探头安装板30是矩形金属板，中间有螺丝孔，放置于两块辅助安装板25之间，用于系统间的固定。

进一步地，所述的火花系统为n个，n为大于或等于1的整数，n个火花系统并联放置。

该装置的工作过程如下：

设备工作前需首先移除环形夹具3，将被加工薄膜原料平整包覆在回转工作台1上(被加工原料可以全部或部分包覆回转工作台)，然后安装被移除的环形夹具3使被加工薄膜原料被固定。设备工作时：1)工作台电机13匀速转动使回转工作台边缘线速度在0.5-10m/h之间(工作台电机13转动速度连续可调，可通过调速器或变频器手动调节)；2)滑台驱动电机17等步长往复运动，带动单轴滑台9工作台在两固定点间往复直线运动，其速度范围在6-35cm/s；3)转动电机7匀速转动，转速范围在0.1-2转/s，带动传动齿轮轴19以相同速度转动，进而带动原料棒11转动；4)火花系统中安装的两个电磁铁29交替通低压直流电，交替频率50-300Hz，电压12-15V，电磁铁29会交替吸引震动弹片27，进而带动震动套头28及其内的原料棒11振动。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、具备多路电火花系统同时加工的能力，比单路设备速度快、效率高；

2、回转工作台系统可以方便地控制单位面积的电火花密度，并可以方便地进行多次加工、双面加工；

3、设备结构简单、体积小、成本低，且在加工效果上带来显著进步，可以起到推动电池、电容行业发展和技术进步的作用。

4、该装置采用单轴工作台，去掉以往冗余复杂的传送轴，具有体积小操作简单，可双面反复加工，提升加工效果，避免镶嵌物不均匀或容易脱落等情况，提高材料稳定性。

附图说明

图1为本发明的单轴回转式电火花装置的第一结构示意图；

图2为本发明的单轴回转式电火花装置的第二结构示意图；

图3为本发明的单轴回转式电火花装置的第三结构示意图；

图4为本发明的齿轮盒的结构示意图；

图5为本发明的辅助转动组的结构示意图；

图6为本发明的火花系统的结构示意图；

图中：回转工作台1、侧支撑板2、环形夹具3、水平支撑板4、主安装板5、传动杆6、转动电机7、齿轮盒8、单轴滑台9、原料棒11、辅助安装板12、工作台电机13、电机支架14、辅助转动组15、联轴器16、滑台驱动电机17、滑台安装支架18、传动齿轮19、齿轮盒外壳20、回转轴21、环形固定架22、固定板23、固定杆24、探头辅助安装板25、磁芯26、振动弹片27、震动套头28、电磁铁29、探头安装板30。

具体实施方式

以下结合附图详细介绍本发明的技术方案：

实施例1

一种单轴回转式电火花装置，包括支撑系统、回转工作台系统、水平滑台系统、转动系统及火花系统；

其中，所述的支撑系统由水平支撑板4、主安装板5和2块侧支撑板2组成；水平支撑板4放置于水平面上，主安装板5固定安装在水平支撑板4上，二者相互垂直，且主安装板5把水平支撑板分割成面积比1.25-1.6的两部分；侧支撑板2与水平支撑板4、主安装板5连接，侧支撑板2位于水平支撑板4和主安装板5形成的T型结构两侧，且三者所形成平面互相垂直；其中，水平支撑板4是厚30mm的矩形钢板，长95cm，宽80cm；主安装板5是厚35mm的矩形钢板，长70cm，宽60cm；侧支撑板2是厚30mm的T字型钢板，其长边长度与水平支撑板4长度一致，短边长度为50mm。

所述的回转工作台系统由回转工作台1、工作台电机13、电机支架14、辅助转动组15、联轴器16组成；回转工作台系统通过辅助转动组15固定在支撑系统的主安装板5上，辅助转动组15的一端与回转工作台1连接，另一端通过联轴器16与工作台电机13连接，工作台电机13用以驱动回转工作台1转动，电机支架14设置在水平支撑板4，用以固定工作台电机13；其中，进一步地，所述的辅助转动组15由回转轴21及环形固定架22组成，回转轴21与环形固定架22通过轴承连接；其中，回转轴21是直径为15mm、长度为120mm的钢制圆柱轴，其一端有直径194mm、厚度5mm的钢制圆形片，通过焊接的方式连接，圆形片与圆柱轴同轴心，圆形片是为了与回转工作台1相连接，固定回转工作台1；环形固定架22是由外直径分别为120mm和50mm的两个钢制空心圆柱体两部分组成，并且两部分内直径一致，是一体式结构，范围在20mm，两个圆柱体长度为35cm，两个圆柱体底面重合，这两个圆柱体可以通过对大圆柱切割或焊接的方式连接，在两个圆柱体的另一端分别开一个直径32mm深度范围10mm的圆柱形槽，用于放置轴承，在大圆柱体上开四个4.5mm的螺丝孔，用于固定在主安装板5上，环形固定架22的圆柱体或槽均同轴心。

所述的水平滑台系统位于主安装板5上，与回转工作台系统平行放置，由单轴滑台9、滑台驱动电机17、滑台安装支架18及辅助安装板12组成，单轴滑台9与滑台安装支架18通过螺丝垂直安装在主安装板5上，滑台支架18为T型结构，用于固定单轴滑台9；滑台驱动电机17与单轴滑台9连接，辅助安装板12的一面通过螺丝连接在单轴滑台9的工作台上，另一面用于安装转动系统及电火花系统；其中，所述的回转工作台1为外直径200mm、厚度5mm的钢制圆柱桶状，用来放置所加工的材料，在其一端焊接一个直径与回转工作台内直径相等的钢制圆片，用以连接回转轴21，固定回转工作台1；所述的电机支架14是两块厚度为5mm的钢板，通过螺丝或焊接的方式固定在水平支撑板4上，进而用于固定工作台电机13。所述的回转工作台系统还包括环形夹具3，所述的环形夹具3是两个直径与回转工作台1外直径相等的钢制半圆环，两端均有突出的螺丝孔，扣在回转工作台1上，用以固定覆盖在回转工作台1上的加工材料。其中，所述的单轴滑台9主体为厚度60mm，长度480mm，宽度150mm的矩形钢板，矩形钢板的长度两侧有长为145mm、宽为55mm、厚度15mm的矩形钢板，宽度两侧有长400mm宽18mm的凸出滑道，滑道上嵌有长165mm宽100mm矩形钢板工作台；滑台驱动电机17为扭矩8Nm以上，长度120mm、半径为50mm的步进电机，用于带动单轴滑台9转动；滑台安装支架18由长440mm宽80mm厚10mm的矩形金属板、长100mm宽80mm厚16mm的矩形及上底25mm下底345mm长100mm厚16mm的直角梯形金属板三部分组成(与滑台大小有关)，三块金属板两两垂直的连接，其垂直于单轴滑台9的工作台背面，并与之相连；辅助安装板12为长度250mm宽度100mm厚度17mm的矩形金属板，连接在单轴滑台9的工作台上，从而用于连接与带动转动系统与电火花系统。

所述的转动系统位于单轴滑台9的工作台上，由传动杆6、转动电机7及齿轮盒8组成，齿轮盒8与回转工作台1平行放置，并垂直固定在单轴滑台9的工作台上；其中，齿轮盒8由传动齿轮轴19和齿轮盒外壳20组成；传动齿轮轴19由正齿轮组组成，两端固定在齿轮盒8的槽内，传动杆6穿过齿轮盒8，并且与传动齿轮轴19连接，并随着转动；转动电机7固定于齿轮盒外壳20上，用于带动传动齿轮轴19转动，从而带动碳棒转动；其中，所述的齿轮盒外壳20是长方体状轻质铝合金零件，宽18cm，高6cm，长度范围在27(12+5*3)厘米，由两个完全一致独立零件上下拼合而成，上下面开有完全对称的槽孔(孔内径与传动齿轮19)，有5(3+2)个开孔及配套齿轮(三路并联)；传动杆6是形状为带键圆柱的金属杆，长40cm，端面形状与传动齿轮轴内孔一致。

所述的火花系统位于回转工作台1的上端、转动系统的下端，固定安装在辅助安装板12上，由固定板23、固定杆24、探头辅助安装板25、磁芯26、振动弹片27、震动套头28、电磁铁29及探头安装板30组成；其中，探头辅助安装板25为两块矩形金属板，平行放置，上面有开孔用于连接与固定；固定杆24通过螺丝与探头辅助安装板25为的一个角处相连，固定板23为矩形板，通过螺丝与固定杆24相连接，振动弹片27为L型金属片，振动弹片27穿过两块辅助安装板25之间，固定板23连接着振动弹片27的较短一端，振动弹片27的较长一端连接着振动套头28，用于固定于带动碳棒振动，探头安装板30位于两块辅助安装板25之间，分别与固定板23及辅助安装板25的一端通过螺丝连接；辅助安装板25的另一端连接着两块电磁铁29，在电磁铁29中间有磁芯26。

所述的固定板23是长38.75宽15厚4mm的铝合金板，用于固定电火花系统与辅助安装板12的的连接，并且通过螺丝可以调节系统高度，调整碳棒与回转工作台距离。固定杆24是直径8mm长36mm的铝合金杆，并对其一端的两侧切割，切除厚度2mm长21mm用于前后探头辅助安装板25之间固定系统连接。探头辅助安装板25是长43宽29厚3.7的铝合金板，用于固定安装磁芯26、电磁铁29、振动弹片27等系统零部件。磁芯26是铁质双u型片，大小同电磁铁29的线圈内部空间，一端放置到电磁铁29的线圈内，其他部分用作固定。振动弹片27是长68mm横向总宽50厚度2mm的金属片，是探头振动的主要部分。振动套头28是外直径8mm的圆柱形，内部有直径7.2mm到6mm变化的弧形通道，用于放置固定探头。电磁铁29是长9mm宽8mm高7mm的长方体，中间有长5mm宽3mm的孔用于放置磁芯。探头安装板30是长28mm宽13mm厚4mm的铝合金板，中间有螺丝孔，放置于前后辅助安装板25之间用于固定系统。

该装置的工作过程如下：

设备工作前需首先移除环形夹具3，将被加工薄膜原料平整包覆在回转工作台1上(被加工原料可以全部或部分包覆回转工作台)，然后安装被移除的环形夹具3使被加工薄膜原料被固定。设备工作时：1)工作台电机13匀速转动使回转工作台边缘线速度在10m/h(工作台电机13转动速度连续可调，可通过调速器或变频器手动调节)；2)滑台驱动电机17等步长往复运动，带动单轴滑台9工作台在两固定点间往复直线运动，其速度范围在35cm/s；3)转动电机7匀速转动，转速范围在2转/s，带动传动齿轮轴19进而带动传动杆6以相同速度转动，原料棒11与传动杆6连接，从而原料棒11以与转动电机7相同速度转动；4)在火花系统中，安装有两个电磁铁29，它们交替通低压直流电，交替频率100Hz，电压为15V，从而电磁铁29交替吸引震动弹片27，带动震动套头28及其内的原料棒11振动。