专利名称：数控旋转电火花加工机床的制作方法
技术领域：
本实用新型属于数控旋转电火花加工机床超硬材料(聚晶钻石)刀具的加工目前国内外已由原来的机械磨削逐步转为采用电火花加工方法。国内天津机床研究所研制的Jy－T－Ⅱ型聚晶钻石加工机床主要用于穿孔、切割和磨片(磨端面)。英国Laflat公司的Micro－Spark－2000型机床主要用于聚晶钻石普通刀具和直线进给复杂型面刀具的加工。上述机床只能加工普通刀具和直线进给的复杂型面刀具，不能加工螺旋槽面的麻花钻头，此外上述机床的工作台都只有单向伺服运动，缺乏与伺服运动垂直的往复运动，故工具电极的局部损耗大，不利于保证加工精度。且上述机床采用浸入式冷却方法或喷注式冷却方法，前者因加工状态不可见故只适用于加工孔或其他成型加工，而不能用于刀具加工；后者则电火花易逸出喷注的冷却液而导致起火。
本实用新型的目的是研制一种除了能加工普通聚晶钻石刀具，又能加工螺旋槽面的刀具，且又能减少工具电极局部损耗，防止电火花逸出冷却液的电火花加工机床。
本实用新型的构成是通过在工作台上安装螺旋进给装置，使安装在该装置主轴卡头内的工件得到螺旋进给运动，以加工螺旋槽面，所说的螺旋进给装置可以是挂轮配置式的，即由电机通过减速齿轮和配换齿轮及丝杠螺母副，使工件获得不同的送进速度及旋转速度；也可以是复合式的，即由两组电机，一组通过减速系统、丝杠螺母副使工件产生直线送进运动，另一组通过蜗轮蜗杠副使工件产生旋转运动。本机床的工作台由两组电机驱动，一组电机通过减速系统、滚珠丝杠螺母副，使工作台作纵向(X向)运动，另一组电机通过减速系统、滚珠丝杠螺母副使工作台作横向(Y向)运动。以达到在作伺服进给的同时，还可以在与伺服运动方向垂直的方向作往复运动。此外电火花加工部分(电极与工件接近产生电火花部分)安装半浸入式冷却装置，以使工件浸入冷却液中，工具电极半浸入冷却液中，冷却液从喷嘴喷出，注入冷却液槽，溢出后回流至冷却液存贮罐循环使用，这样既可观察加工情况，又可不致使电火花逸出冷却液而导致起火。冷却液槽的具体形状可按所加工的刀具形状而定。
本实用新型的具体结构如下机床(图1，图2)由床身(1)作为基座，在床身(1)上安装桥式支架(2)，在桥式支架的一侧安装立柱(3)，在立柱(3)上装有手轮(4)和丝杠螺母副(5)，在其螺母上装有可移动的支承板(6)，在支承板(6)上安装绝缘主轴组件(7)及直流电机(8)，通过皮带(9)来驱动绝缘主轴(24)(图中未标出)。通过手轮(4)和丝杠螺母副(5)可以使支承板(6)带着绝缘主轴组件(7)及电机(8)等沿立柱(3)上、下移动。床身(1)上用四个支架(10)及四个圆柱导轨(11)安装工作台(12)，工作台(12)通过两个步进电机(13)及其相应的减速装置(14)及两对滚珠丝杠螺母副(15)，可作纵向(X向)和横向(Y向)运动。两个步进电机(13)由控制系统的微机控制以保证实现当向某一方向作伺服进给时，在与其垂直的方向作往复运动。在四个圆柱导轨(11)上装有八个线性轴承(16)，以减少磨擦及改善工作台的起动性能。在加工螺旋槽面时，工作台上安装螺旋进给装置(17)，在加工其他工件时(如加工外圆，普通刀具)则可拆除螺旋进给装置，安装相应的附件(如外圆加工附件，钻头后面加工附件等)。在工作台上装有光栅传感器(18)，可准确侧出工作台的位移，并在读数显示器上显示出来。为确保工件在加工时的冷却及防止电火花逸出冷却液而导致起火，在工作台上安置一冷却液槽(19)，将加工工件及部分工具电极浸入冷却液(20)中，并由冷却液喷嘴(21)喷注冷却液，冷却液溢出冷却液槽(19)后，回流至冷却液存贮罐(22)，罐内所存冷却液由冷却液泵(23)打至喷嘴循环使用。
绝缘主轴组件(7)(图3)的绝缘主轴(24)两端有锥孔(25，26)，其前端的锥孔(25)可装入工具电极(27)。绝缘主轴(24)通过两个轴承(28)安装在内套筒(29)上，内套筒(29)的前后两端各装有尼龙套筒(30)，并安装在外套筒(31)内，尼龙套起电绝缘的作用。主电源通过碳刷(32)导入绝缘主轴，绝缘主轴后端的锥孔(26)内可装入皮带轮(33)，通过皮带(9)来驱动主轴。主电源的另一极可由床身(1)引入。
复合式螺旋进给装置(图4)的底座(34)可固定在工作台(12)上，在底座(34)上装有一转台(35)，转台(35)可回绕其中心轴回转，并在其圆周上刻有刻度。在转台(35)上安装有内有丝杠螺母副(36)的平台(37)，在平台(37)上安装带有工作主轴(38)的机座(39)。在机座(39)上装有步进电机(40)通过蜗轮蜗杠副(41)使工作主轴(38)作旋转运动。步进电机(42)通过减速机构(43)传动丝杠螺母副(36)带动平台(37)作直线运动。这两种运动的组合使工作主轴(38)产生螺旋运动。步进电机(40，42)由控制系所给脉冲信号控制。
挂轮配置式螺旋进给装置(图5)的底座(44)通过T型螺栓固定在工作台(12)上。在底座(44)上有一转台(45)，转台(45)可绕底座中心轴线转动。工作时步进电机(55)带动减速齿轮(47)、(48)转动，减速齿轮(48)与滚珠丝杠螺母副(53)相连，螺母又与该装置主轴(46)紧固在一起，钻头毛坯则安装在主轴右端锥孔内的弹性卡头(54)内。故步进电机带动减速齿轮(47)(48)转动时，主轴则通过与其同轴心的丝杠螺母副传动而沿轴向滑动。与齿轮(48)同轴安装的配换齿轮(49)又带动配换齿轮(50)，与配换齿轮(50)同轴的减速齿轮(51)又带动与主轴(46)紧固在一起的齿轮(52)转动，使工作主轴获得旋转运动。此时，安装在主轴卡头内的钻头毛坯也就获得了所要求的合成螺旋运动。更换齿轮(49)(50)则可获得不同的螺旋运动。
控制部分通过对直流电机(8)的无级调速，可以无级调整绝缘主轴(24)的转速。
通过微机数字置入控制加工电流、放电脉冲宽度及脉冲间隔等电火花加工参数。并以工件与电极间的平均电压与给定电压相比较，来监测放电间隙，并以此为信号控制步进电机(13)的运动。工作台(12)的往复运动由微机通过数字置入来控制步进电机(13)的运动而得到。
脉冲电源采用市售的电火花加工的脉电源，如北京电加工研究所研制的BDDG－1专用电源。
本实用新型的优点如下1.配合使用螺旋进给装置，可以加工聚晶钻石钻头的螺旋槽，特别适用于小直径钻头的加工。
2.由于工作台除作伺服进给运动外，还可作往复运动，所以可以减少工具电极的局部损耗，改善加工质量。
3.由于采用了半浸入式冷却方法，所以可以防止电火花逸出冷却液而导致起火。
本实用新型的实施例如下1.加工小直径聚晶钻石麻花钻。
在工作台(12)上安装外圆加工附件(图6)，使其主轴(56)与绝缘主轴(24)的轴线平行。将钻头毛坯(58)装在外圆加工附件的夹头(57)内，此附件可使钻头毛坯作旋转运动。工具电极采用圆弧电极，用其圆周面产生电火花进行加工，加工时工作台(12)带动外圆加工附件作往复运动。
外圆加工完毕后，卸下外圆加工附件，在工作台(12)上安装螺旋进给装置，将已加工好外圆的钻头毛坯装入螺旋进给装置的工件夹头内，并按需要调整好与工具电极的夹角，工具电极按所需加工的截面形状而定。此时螺旋进给装置使钻头毛坯作螺旋进给运动。即可加工出螺旋槽。加工出单面螺旋槽后退回原处，由数控装置向步进电机(40)发出脉冲，使工作主轴(38)旋转120°分度，以加工另一侧螺旋槽。
在加工好螺旋槽后，换装相应的加工刃带的电极(其形状按钻头而定)。即可加工出钻头刃带。
加工好刃带后，卸下螺旋进给装置，在工作台上安装钻头后面加工附件(图7)，将钻头毛坯装入钻头后面加工附件的夹头中(该夹头可作空间回转)，利用旋转电极的端面进行加工。
2.加工普通聚晶钻石刀具(如偏刀)工具电极可为大直径高纯石墨轮。在工作台上安装一加工普通刀具的附件，在该附件上夹持刀具毛坯，并按刀具形状的需要调整好与工具电极加工端面的夹角，即可加工出所需的切削面。利用工具电极的端面或圆周面以类似工具磨磨削的方式来加工刀具的前、后面。在加工时工作台在作伺服进给的同时还作往复运动。
将
如下图1数控旋转电火花加工机床图2数控旋转电火花加工机床B－B视图1－－床身2－－桥式支架3－－立柱4－－手轮5－－丝杠螺母副6－－支承板7－－绝缘主轴组件8－－直流电机9－－皮带10－－支架11－－圆柱导轨12－－工作台13－－步进电机14－－减速装置15－－滚珠丝杠螺母副16－－线性轴承17－－螺旋进给装置18－－光栅传感器19－－冷却液槽20－－冷却液21－－冷却液喷嘴22－－冷却液存贮罐23－－冷却液泵图3绝缘主轴组件24－－绝缘主轴25，26－－锥孔27－－工具电极28－－轴承29－－内套筒30－－尼龙套筒31－－外套筒32－－碳刷33－－皮带轮图4复合式螺旋进给装置34－－底座35－－转台36－－丝杠螺母副37－－平台38－－工作主轴39－－机座
43－－减速机构图5挂轮配置式螺旋进给装置44－－底座45－－转台46－－主轴47，48，49，50，51，52－－齿轮53－－滚珠丝杠螺母副54－－弹簧夹头55－－步进电机图6外圆加工附件56－－主轴57－－工件夹头58－－钻头毛坯
权利要求1.一种由床身、工作台、桥式支座、立柱、绝缘主轴、冷却液循环装置、传动系统、脉冲电源、控制系统所组成的数控电火花加工机床，其特点是在工作台上用螺栓固定安装螺旋给进装置，在该螺旋给进装置的主轴上安装需加工的工件，所说的螺旋给进装置可以是复合式的，即由两组电机，一组通过减速系统、丝杠螺母副，另一组通过蜗轮蜗杆副，驱动工件作螺旋运动，也可以是挂轮配置式的，即由电机通过减速齿轮和配换齿轮及丝杠螺母副，使工件作螺旋运动。
2.按权利要求1所说的机床，其特征是工作台由两组电机驱动，一组电机通过减速系统，滚珠丝杠螺母副使工作台作纵向(X向)运动，另一组电机通过减速系统，滚珠丝杠螺母副使工作台作横向(Y向)运动。
3.按权利要求1所说的机床，其特征是在电火花加工部分(电极与工件接近产生电火花部分)安装半浸入式冷却装置。
4.按权利要求1所说的机床，其特征是驱动工作台及螺旋进给装置的电机是步进电机。
专利摘要目前国内外加工聚晶钻石刀具的电火花加工机床只能加工普通刀具或直线型面的刀具，不能加工有螺旋槽型面的麻花钻。本机床可以加工螺旋槽面，故可加工航空、航天工业上所需的小直径聚晶钻石钻头。此外本机床工作台可作往复运动，故可避免工具电极的局部损耗，改善加工质量。本机床采用半浸入式冷却方式，可防止电火花逸出冷却液而导致起火。
文档编号B23H9/00GK2040017SQ8821313
公开日1989年6月28日 申请日期1988年9月15日 优先权日1988年9月15日
发明者傅水根, 石伯平, 朱自强, 刘大宁, 杨锦荣, 袁兆平, 黄德胜 申请人:清华大学