专利名称：电腐蚀加工主轴系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电腐蚀加工工具，尤其是电腐蚀加工工具的主轴系统。
背景技术：
电化学加工(ECM)和电火花放电加工(EDM)利用电流从工件上去除材料进行加工。在ECM加工过程中，需要在电极和工件之间提供流通的导电的电解液，以实现工件上相应部分的电化学融解，同时带走电解过程中产生的热量和电解产物；在EDM加工过程中，需要在电极和工件之间的间隙中提供流通的绝缘工作液，从而将在电极和工件之间产生的火花放电蚀除产物有效排除，同时带走放电过程中产生的热量和电蚀产物。电化学放电复合加工(ECMD)则结合了部分电火花腐蚀和部分电化学作用来去除材料。"电腐蚀加工"统称所有利用电流去除工件上的材料进行加工，并在电极和工件之间的间隙提供流通的工作液的加工方法，包括ECM、 EDM和ECDM等。
与其他机械加工工具一样，如何在保证正常使用功能的条件下，使电腐蚀加工工具结构更紧凑，成为电腐蚀加工工具研发的重点之一。
发明内容
本发明的一个方面在于一种电腐蚀加工主轴系统，该电腐蚀加工主轴系统包括一个旋转主轴、 一个电极、环绕在主轴上的套筒和固定在套筒上的固定/旋转电传导装置。所述电极的前端用以进行电腐蚀加工，而其后端直接或间接地连接到主轴并在纵长方向与主轴共轴。固定/旋转电传导装置用以将电流或电压传送到电极上的。该电腐蚀加工主轴系统上设有将工作液传输到电极前端的沖液流道，该沖液流道至少有一个设置在套筒内的沖液槽。
通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中图1所示为本发明电腐蚀加工主轴系统一个实施方式的立体图2为图1中电腐蚀加工主轴系统的正面图，该电腐蚀加工主轴系统的
一个定位块被部分剖开，以显示其内的内/外冲液槽；图3沿图2中A-A的剖视图；图4是图1中电腐蚀加工主轴系统的套筒的立体图；图5是图1中电腐蚀加工主轴系统上一个电刷的立体图；图6是一个电刷和一对电源连接器安装在套筒上的立体图；图7是沿图2中B-B线的剖示图，以显示其中供内冲液流通的内沖液槽；图8是图2中C-C线的剖视图，以显示其中供外沖液流通的外沖液槽；图9所示为电腐蚀加工主轴系统上喷嘴的立体图10所示为电腐蚀加工主轴系统的工具电才及沿图2中A-A线的局部放大剖示图11是本发明电腐蚀工具一个实施方式的立体图，该电腐蚀工具是由图1中所示的电腐蚀加工主轴系统适配到一个普通数控机床上而得到的。
具体实施例方式
图1、 2和3所示为本发明电腐蚀加工主轴系统1的一个实施方式。该电腐蚀加工主轴系统1包括一个绕其纵向轴线旋转的主轴10 (图3 )、环绕在主轴10后部的套筒13、与主轴IO相连用以作电腐蚀加工的工具电极11、 一个将电流或电压从电源(未图示)传导到工具电极11的固定/旋转电传导装置、以及工作液供给系统。所述工作液供给系统包括至少设置于套筒13内的槽，稍后将作详细介绍。
图3是沿图2中A-A线的剖面图，其中工具电极11的结构被略去并将在后面作详细介绍。参考图l-3所示，固定/旋转电传导装置包括至少一个安装在套筒13上的电源连接器12、至少一个安装在套筒13上并与套筒13电性连接的电刷14以及一个紧固在主轴IO外圆周面并与主轴IO—起旋转的轴套15。电连接器12连接电源并将电源的电流或电压传递到套筒13。套筒13与电刷l由导线相连，所述电刷14与轴套15外表面接触，从而将电流或电压传递到主轴10，进而传递到工具电极11。套筒13和电刷14间设置若干导线16,以保证其间可靠的电性连接。
每一个电刷14都被一个盖子18固定在套筒13上，盖子18被若干螺钉(未标号)固定在套筒13上。在盖子18和电刷14之间设置若干弹簧，从而
向电刷14弹性地向轴套15压紧。作为一种实施方式，每一个电刷14有一个相应的盖子18来固定，因此盖子18不会增加套筒13的整体尺寸。作为另一种实施方式(未图示)，仅有一个盖子18环绕套筒13的外表面而把所有的电刷14固持在套筒13内。
作为本发明的一种实施方式，电腐蚀加工主轴系统1的主轴10包括一个可拆卸的延长杆100，延长杆100的一端和主轴10的前端连"l妻，另一端则连接与工具电极11的后端连接。延长杆100用螺紋连接等可拆卸的方式分别与主轴10及工具电极11相连。因此主轴系统的长度可通过调整延长杆100的长度来改变。所述/人电源传出的电流或电压,人主轴IO经延长杆100传递到工具电极11。套筒13的前端轴承装配区131内设置若干支撑主轴IO在轴线旋转的轴岸、19。
所述电源可以是脉冲直流电，开放的电压范围从30伏到70伏，平均的电流范围从100安培到3000安培。在一个实施方式中，工件连接到电源的正极，而工具电极11连接到电源的负极；在另一个实施方式中，工件连接到电源的负极，而工具电极11连接到电源正极。
参照图4所示，套筒13呈环状，其包括一个直径较大的后部电刷装配区130和一个直径4交小的前轴岸义装配区131。电刷装配区130包括四个均匀分布在其圓周上并用以收容电刷14的电刷腔132,每个电刷腔132旁有若干个用以固定导线16的孔133 (如图6所示)。电刷装配区130外表面设有第一个内冲液开口 134和第一外沖液开口 135。该第一内沖液开口 134和第一外沖液开口 135设置在两个相邻的电刷腔132之间。
参照图5所示，作为一种实施方式，电刷14是由石墨组成的碳刷，其包括一个配合轴套15外表面的下凹面，电刷14的上表面设置若干个固定弹簧17底部的弹簧孔141 (如图3所示)、以及若干个固定导线16的小孔140。
参照图6所示，每一个电源连接器12都安装在电刷装配区130上，并介与两个电刷腔132之间，从而将电源的电流或电压传递到套筒13。电刷14分别安装在相应的电刷腔132内，每一个导线16的两端可分别通过螺栓固定在电刷14上的小孔140和套筒13的保护孔133内。
作为一个实施例，电源电流为2000安培，四个电源连接器12分别传输500安培。四个电刷14安装在套筒13上，用以把电流从套筒13传输到轴套15。
参照图1和图2所示，电腐蚀加工主轴系统1设有一个安装在套筒13第 一内冲液、外沖液开口 134、 135 (图4)上方的限位装置20。该限位装置20 包括一个大致呈长方体的沖液入口块200，该冲液入口块200内i殳有一个L 形第一内冲液槽911和一个L形的第一外沖液槽921。第一内、外L形沖液 槽911、 921分别贯穿沖液入口装置200的下表面并分别与套筒13上的第一 内、外沖液开口 134、 135(图4)相贯通，其分别包括位于沖液入口装置200 两个侧面上的内冲液入口 201和外沖液入口 202。
图7所示为图2中电腐蚀加工主轴系统1沿B-B线的剖示图，以显示供 内沖液流通的内沖液流道。参照图4和图7所示，套筒13上两个相邻电刷腔 132之间设有大致沿纵长方向的第二内沖液槽912。第一和第二内沖液槽911 和912通过第一内冲液开口 134 (图4)贯通。套筒13的内表面设有一个与 第二内沖液槽912相连通的环形槽913。在环形槽913的两侧设有一对密封 环21。主轴10的前部呈管状，设有一中空部914,在该中空部914与环形槽 913之间通过一个孔915相连通。延长杆100和工具电极11均是管状的，且 分别具有供内沖液流通的中空部916和917 (图IO所示)。
如图7中虛线所示，内沖液流进内沖液入口 201,通过限位装置20内的 第一内沖液槽911和套筒13内的第二内冲液槽912,然后流经主轴10的中 空部914、延长4干100的中空部916,流过工具电才及11的中空部917。
作为本发明的一种实施方式，套筒13上空余处可以设置两个或两个以上 第二内冲液槽912， A/v而可以传送更多的内冲液。
图8所示为图2中电腐蚀加工主轴系统1沿C-C线的剖视图，用以辅助 说明供外冲液流通的外冲液流道。参照图4和图8所示，套筒13设有设置在 两个相邻电刷腔132之间且大致沿纵长方向延伸的第二外沖液槽922。第一、 第二外冲液槽921、 922之间通过第一外冲液开口 135 (图4)相贯通。
参照图1、 2和8所示，电腐蚀加工主轴系统1包括一个与套筒13前端 相连并环绕主轴10前端的外冲液连接器22。该外沖液连接器22可通过螺栓 连接到套筒13上，在外冲液连接器22与套筒13之间形成一个环形外冲液槽 923。
作为一种实施方式，电腐蚀加工主轴系统1包括一个用螺栓固定在外沖 液连接器22的过渡管23，在过渡管23和延长杆100 (或主轴10)之间形成一个环形的第四外沖液槽924。所述第三外沖液槽923连通第二外沖液槽922 和第四外沖液连接器924 。
作为一种实施方式，尤其是一个长的主轴IO或者一个长的延长杆100， 电腐蚀加工主轴系统1还可以进一步包括一个外沖液管24。该外沖液管24 可拆卸地固定在过渡管23的内表面，从而，在外沖液管24和延长杆100(或 主轴之间10)之间形成一第四外沖液槽924。
如图9和10所示，作为一种实施方式，在外沖液管24或过渡管23的前 端设置控制外冲液流动的喷嘴25。如图9所示，喷嘴25的内表面设有若干 个槽250,喷嘴25的内表面连接延长杆100的外表面，因此外沖液在流经该 喷嘴25时只能经由其内槽250喷出。
作为本发明的一种实施方式，为了提供较大量的外冲液，电腐蚀加工主 轴系统1可以包括一第二外沖液流道。该第二外冲液流道包括一个设置在套 筒13内两相邻电刷槽132间的又一个纵向槽。这个附加的纵向槽有一个在电 刷装配区130上的第二外冲液入口 204。如图1和8所示。它附加的纵向槽 亦连接环形槽923，因此外沖液可进第二外沖液入口 204，流经该附加的纵向 槽，然后流进环形槽923。
参照图1和IO所示，工具电极11包括管状的电极110和套管111。该电 极110由石墨或黄铜等电传导材料制成的。套管111前端为一个与电极110 夹持的夹头112,而其后端可拆卸地与延长杆100连接。该套管111可以用热 缩等方式与电极110固持。在电极110与套管111的接合处外可以设置一个 绝缘保护套114。通过快速更换电极110而不需要重新定位、拆卸或安装，本 发明电腐蚀加工主轴系统1更加灵活方便。通过更换不同长度的电极110或 套管111，可以得到不同长度的工具电极11;同时只要套管111的后部113 是可以与延长杆100配合的标准尺寸，不同直径的电极110和套管111也可 以用于本发明的工具电极11上。
参照图11所示，本发明电腐蚀加工主轴系统1可以适合普通数控机床3。 普通数控机床3有一个支撑旋转轴31的固定的法兰30。旋转轴31通常支撑 着一个铣刀。电腐蚀加工主轴系统1包括一个固定于旋转轴31上的固持部4。 在固持部4与主轴10之间设有绝缘片5，从而将主轴10和旋转轴31绝缘开 来。限位装置20进一步包括一个固定于法兰30的绝缘锁定杆203，以确保 套筒13和电刷14在主轴IO旋转的过程中静止不动。普通数控机床3通常配备冷却刀具和沖走废料的沖液装置。如图11所示，
一个内沖液管32连接普通数控机床3的沖液供给装置和内沖液入口 201。两 个外沖液管33连接第一、第二外冲液入口 202、 203与普通数控4几床3的沖 液供给装置，从而工作液从数控机床3经内、外沖液管32、 33流向电极110。 在其他的另 一方式中，也可以提供额外的工作液供给装置。
在本发明的另一个实施方式中，电腐蚀加工主轴系统1是电腐蚀加工工 具不可拆分的一部分。
虽然结合特定的实施例对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以 理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的 意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。
权利要求
1. 一种电腐蚀加工主轴系统，包括旋转主轴；电极，该电极的前端用以进行电腐蚀加工，而其后端直接或间接地与主轴相连并在纵长方向与主轴共轴；环绕在主轴上的套筒；固定在套筒上的固定/旋转电传导装置，用以将电流或电压传送到电极上的；以及将工作液传输到电极前端的冲液流道，该冲液流道至少有一个设置在套筒上的冲液槽。
2. 如权利要求1所述的电腐蚀加工主轴系统，其中所述套筒上设有至少 一个收容固定/旋转电传导装置的腔。
3. 如权利要求2所述的电腐蚀加工主轴系统，其中所述至少一个冲液槽 设置于套筒上所述收容固定/旋转电传导装置的腔的一侧。
4. 如权利要求2所述的电腐蚀加工主轴系统，其中所述至少一个冲液槽 大致沿所述纵长方向延伸。
5. 如权利要求1所述的电腐蚀加工主轴系统，其中所述固定/旋转电传 导装置为安装在套筒上并与主轴电性连接的电刷。
6. 如权利要求5所述的电腐蚀加工主轴系统，其中该电腐蚀加工主轴系 统进一 步包括一个将电刷向主轴方向压紧的弹簧。
7. 如权利要求5所述的电腐蚀加工主轴系统，其中该电腐烛加工主轴系 统进一步包括一个紧密配合在主轴外圆周面上的轴套。
8. 如权利要求1至7中任何一项所述的电腐蚀加工主轴系统，其中该电 腐蚀加工主轴系统的后部进一步包括一个可以与普通数控机床的旋转轴装配 的固持部。
9. 如权利要求8所述的电腐蚀加工主轴系统，其中该电腐蚀加工主轴系 统进一步包括一个设置在所述固持部和主轴之间的绝缘片。
10. 如权利要求1-7中任何一项所述的电腐蚀加工主轴系统，其中该电 腐蚀加工主轴系统进一步包括一个限位装置，该限位装置设有锁定杆。
11. 如权利要求IO所述的电腐蚀加工主轴系统，其中所述限位装置安装在套筒上，且该限位装置上设有所述沖液流道的入口。
12.如权利要求1-7中任何一项所述的电腐蚀加工主轴系统，其中该电腐 蚀加工主轴系统包括至少两个冲液流道，分别为内沖液流道和外沖液流道， 该内、外沖液流道分别包括设于套筒上的内冲液槽和外沖液槽。
全文摘要
本发明涉及一种电腐蚀加工主轴系统，该电腐蚀加工主轴系统包括一个旋转主轴、一个电极、环绕在主轴上的套筒和固定在套筒上的固定/旋转电传导装置。所述电极的前端用以进行电腐蚀加工，而其后端直接或间接地连接到主轴并在纵长方向与主轴共轴。固定/旋转电传导装置用以将电流或电压传送到电极上。该电腐蚀加工主轴系统上设有将工作液传输到电极前端的冲液流道，该冲液流道至少有一个设置在套筒内的冲液槽。
文档编号B23H7/26GK101468416SQ200710301570
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月25日 优先权日2007年12月25日
发明者乌果·坎特利, 盖奇·M·尼尔森, 罗伯特·赛皮, 罗元丰, 军 蔡, 袁人炜, 詹移民, 马斯莫·阿赛尼 申请人:通用电气公司