专利名称：一种多功能复合电加工主轴的制作方法
技术领域：
本发明属于微细电火花数控加工机床领域，具体涉及一种多功能复合电加工主轴O
背景技术：
在微细电加工过程中，工具电极存在较大的损耗，需要在零件加工过程中不断对工具电极进行修整，严重影响了加工效率。目前国内现有的微细电加工主轴一般只具有回转、自动送丝功能；由于主轴上实现超声振动技术难度较大，一般情况下都将超声振动功能放置在工作台上实现。因此目前的该类主轴在微细电火花加工中，存在效率低、电极损耗大、超声加工零件通用性差等缺点。
发明内容
为了克服已有技术中电加工主轴效率低、电极损耗大、超声加工零件通用性差的不足，本发明提供一种多功能复合电加工主轴。本发明的一种多功能复合电加工主轴，其特点是，所述的多功能复合电加工主轴含有回转机构、主轴电极夹头、供电机构、主轴支座和自动送丝机构。多功能复合电加工主轴为圆柱状。位于复合加工主轴上端的回转机构通过主轴支座与下端的主轴电极夹头连接，主轴支座与供电机构连接，所述复合主轴通过电加工主轴支座与机床连接。所述的回转机构包括中空主轴、轴承预紧螺母、轴承端盖、轴承、轴承套筒、定位座、轴承座、电机、光栅编码器及超声供电滑环。中空主轴为中心轴，在中空主轴和安装在中空主轴外围的轴承座上依次设置有轴承预紧螺母、轴承端盖、轴承、轴承套套筒，用于控制中空主轴的回转精度。电机及光栅编码器安装在轴承端盖的上面，形成直连结构，可使回转机构既可实现高速旋转又可保证回转机构实现高精度分度功能。中空主轴的上端设置有用于超声振源的供电超声供电滑环，中空主轴下端与定位座固定连接，作为更换主轴电极夹头的统一接口，保证主轴电极夹头更换后精度保持一致。所述的主轴电极夹头包括超声振源、弹簧夹头、电极供电铜环及定位块，其中，超声振源由超声振源支座、压电陶瓷、绝缘陶瓷、拉紧螺栓、超声供电滑环及变幅杆组成。定位块与回转机构中的定位座固定连接，超声振源支座的上端与定位块固定连接，用于主轴电极夹头更换时的准确定位，下端依次与变幅杆、弹簧夹头固定连接。在超声振源支座与变幅杆之间设置有压电陶瓷、绝缘陶瓷，压电陶瓷与两端的两片绝缘陶瓷通过拉紧螺栓固定在变幅杆上，变幅杆的节点处的固定法兰与中空的超声振源支座相连接，形成一个密闭的空间，将压电陶瓷、拉紧螺栓部件装入其中，在超声源支座与变幅杆之间设置有超声供电滑环。作为电极丝的输送通道的中空主轴、超声振源支座、压电陶瓷、绝缘陶瓷、变幅杆、拉紧螺栓均为中空结构。超声振源提供超声振动功能，由于超声振源的高频信号与电极丝的供电信号易相互干扰，压电陶瓷与电极丝采用绝缘处理使其单独接地。弹簧夹头包括夹头座、 转轴、夹紧头、用于夹紧头复位的弹簧、定位螺钉及导向套；夹紧头通过转轴与夹头座形成转动运动副，用于夹紧电极丝；弹簧用于夹紧头的复位，并对电极丝保持一定的预压紧力； 定位螺钉安装在夹紧头上，既可以确定夹紧头的开合度又可以为弹簧提供支撑；用于电极丝自动送丝提供粗定位的导向套安装在夹紧头的上部。所述的自动送丝机构包括回转机构的中空主轴、主轴电极夹头、点动气缸及流体源；通过回转机构与主轴电极夹头的中空结构构成电极丝的输送通道；当电极丝通过流体由回转机构的上端输送至主轴电极夹紧头的导向套处时，点动气缸将夹紧头微微松开，电极丝在流体的推动下自动通过夹紧头，进给到满足的长度后，点动气缸松开夹紧头，使夹紧头在弹簧的作用下，将电极丝压在夹头座上，从而完成送丝动作。所述的中空主轴、超声振源支座、压电陶瓷、绝缘陶瓷、变幅杆、拉紧螺栓、超声供电滑环均为同轴心。所述的供电机构由电极供电机构和超声供电机构组成。电极供电机构包括供电支架、四点电刷、电刷预紧调节螺钉、电极供电铜环，供电支架通过电刷预紧调节螺钉与四点电刷固定连接，四点电刷与电极供电铜环滑动接触；脉冲信号由供电接线端子引入，经四点电刷与电极供电铜环滑动接触，电极供电铜环与导电的超声振源支座、变幅杆，将脉冲信号传导给弹簧夹头上的电极丝。四点电刷的结构采用四点同时接触，保证电刷接触可靠。超声供电机构包括超声供电滑环、中空主轴线路通道、定位机构触点。超声供电滑环安装在回转机构的中空主轴的上端，便于维修更换。超声供电滑环的输出电源线经中空主轴的线路通道与定位座上的供电触点相连，当主轴电极夹头进行更换时，可以方便地为主轴电极夹头供电。主轴电极夹头的供电触点与压电陶瓷相连。所述的弹簧夹头与点动汽缸对应设置。本发明中位于上端的回转机构通过定位座与主轴电极夹头快速连接。本发明复合电加工主轴通过主轴支座与机床连接。本发明中的电加工主轴的上端为回转机构，回转机构包括轴承座、中空主轴、轴承、电机、供电滑环、定位座；回转机构下端装有精密定位座可与主轴电极夹头快速装卸。主轴电极夹头上部的定位块与超声源支座的上端连接；超声振动发生装置包括压电陶瓷、换能器及变幅杆。变幅杆下端与弹簧夹头相连。弹簧夹头包括导向套、夹紧头、夹头座、弹簧、转轴。自动送丝机构由回转机构与主轴电极夹紧头的中空结构形成电极丝的输送通道，通过点动气缸、导向套、夹紧头、夹头座组成自动送丝机构。供电机构分为电极供电机构和超声供电机构。电极供电机构将脉冲信号传导给弹簧夹头上的电极丝用于电加工。超声供电滑环安装在回转机构的中空主轴的上端；超声供电滑环的输出电源线经中空主轴的线路通道与定位座上的供电触点相连，主轴电极夹头装卸时可以方便地为主轴电极夹头供电。主轴电极夹头的供电触点与压电陶瓷相连，由于超声发生器的高频信号与电极丝的供电信号易相互干扰，压电陶瓷与电极丝采用绝缘处理使其单独接地。本发明的多功能复合电加工主轴功能多、结构合理、超声加工零件通用性强，适用于各种高精度微小特征零件的高效加工。本发明中的主轴电极夹头设置有多个，每个主轴电极夹头通过精密定位部分与回转机构快速精确的固连在一起，实现不同直径电极丝的电加工功能。本发明的多功能复合电加工主轴具有超声振动功能，能提供自动送丝功能，既能提供高速回转功能又能提供精确的分度定位功能。
图1为本发明的多功能复合电加工主轴总体结构示意图；图2为本发明的多功能复合电加工主轴局部剖示意图； 图3为本发明中的弹簧夹头结构示意图； 图4为本发明中的电极供电机构结构示意图中，1.回转机构2.主轴电极夹头3.供电机构4.主轴支座5.自动送丝机构 6.超声供电滑环 7.光栅编码器 8.电机 9.中空主轴 10.轴承预紧螺母 11.轴承端盖 12.轴承 13.轴承套筒 14.轴承座 15.定位座 16.定位块 17.超声振源支座 18.压电陶瓷 19.绝缘陶瓷 20.电极供电滑环 21.拉紧螺栓 22.变幅杆 23.弹簧夹头24.夹头座25.导向套26.转轴27.夹紧头28.弹簧29.定位螺钉 30.点动气缸31.四点电刷32.供电支架33.电刷预紧调节螺钉。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。图1为本发明的多功能多功能复合电加工主轴总体结构示意图，图2为本发明的多功能复合电加工主轴局部剖示意图，图3为本发明中的弹簧夹头结构示意图，图4为本发明中的供电机构结构示意图，在图1一图4中，本发明的多功能复合电加工主轴，含有回转机构1、主轴电极夹头2、供电机构3、主轴支座4和自动送丝机构5 ；多功能复合电加工主轴为圆柱状，位于复合电加工主轴上端的回转机构1通过主轴支座4与下端的主轴电极夹头2 连接，主轴支座4与供电机构3连接，所述复合主轴还通过电加工主轴支座4与机床连接，
所述的回转机构1包括中空主轴9、轴承预紧螺母10、轴承端盖11、轴承12、轴承套筒 13、定位座15、轴承座14、电机8、光栅编码器7及超声供电滑环6 ；中空主轴9为中心轴，在中空主轴9和安装在中空主轴9外围的轴承座14上依次设置有轴承预紧螺母10、轴承端盖 11、轴承12、轴承套套筒13，用于控制中空主轴9的回转精度；电机8及光栅编码器7安装在轴承端盖11的上面，形成直连结构；可使回转机构1既可实现高速旋转又可保证回转机构1实现高精度分度功能；中空主轴9的上端设置有用于超声振源的供电超声供电滑环6， 中空主轴9下端与定位座15固定连接；作为更换主轴电极夹头2的统一接口，保证主轴电极夹头2更换后精度保持一致。所述的主轴电极夹头2包括超声振源、弹簧夹头23、电极供电铜环20及定位块 16，其中，超声振源由超声振源支座17、压电陶瓷18、绝缘陶瓷19、拉紧螺栓21、超声供电滑环6及变幅杆22组成；定位块16与回转机构1中的定位座15固定连接，超声振源支座17 的上端与定位块16固定连接，用于主轴电极夹头2更换时的准确定位，下端依次与变幅杆 22、弹簧夹头23固定连接；在超声振源支座17与变幅杆22之间设置有压电陶瓷18、绝缘陶瓷19，压电陶瓷18与两端的两片绝缘陶瓷19通过拉紧螺栓21固定在变幅杆22上，变幅杆22的节点处的固定法兰与中空的超声振源支座17相连接，形成一个密闭的空间将压电陶瓷18、拉紧螺栓21部件装入其中，在超声源支座17与变幅杆22之间设置有电极供电滑环20 ；作为电极丝的输送通道的中空主轴9、超声振源支座17、压电陶瓷18、绝缘陶瓷19、 变幅杆22、拉紧螺栓21均为中空结构，超声振源提供超声振动功能，由于超声振源的高频信号与电极丝的供电信号易相互干扰，压电陶瓷18与电极丝采用绝缘处理使其单独接地； 弹簧夹头23包括夹头座M、转轴沈、夹紧头27、用于夹紧头复位的弹簧观、定位螺钉四及导向套25 ；夹紧头27通过转轴沈与夹头座M形成转动运动副，用于夹紧电极丝；设置于定位螺钉四外围的弹簧观用于夹紧头27的复位，并对电极丝保持一定的预压紧力；定位螺钉四安装在夹紧头27上，既可以确定夹紧头27的开合度又可以为弹簧观提供支撑；用于电极丝自动送丝提供粗定位的导向套25安装在夹紧头27的上部；
所述的自动送丝机构5包括回转机构的中空主轴9、主轴电极夹头2、点动气缸30及流体源；通过回转机构1与主轴电极夹头2的中空结构构成电极丝的输送通道；当电极丝通过流体由回转机构1的上端输送至主轴电极夹紧头2的导向套处25时，点动气缸30将夹紧头27微微松开，电极丝在流体的推动下自动通过夹紧头27，进给到满足的长度后，点动气缸30松开夹紧头27，使夹紧头27在弹簧观的作用下，将电极丝压在夹头座24上，从而完成送丝动作。所述的中空主轴9、超声振源支座17、压电陶瓷18、绝缘陶瓷19、变幅杆22、 拉紧螺栓21、超声供电滑环6均为同轴心；
所述的供电机构3由电极供电机构和超声供电机构组成；电极供电机构包括供电支架 32、四点电刷31、电刷预紧调节螺钉33、电极供电铜环30，供电支架32通过电刷预紧调节螺钉33与四点电刷31固定连接，四点电刷31与电极供电铜环30滑动接触；脉冲信号由供电接线端子引入，经四点电刷31与电极供电铜环30滑动接触，电极供电铜环30与导电的超声振源支座17、变幅杆22，将脉冲信号传导给弹簧夹头23上的电极丝；四点电刷31的结构采用四点同时接触，保证电刷接触可靠。超声供电机构包括超声供电滑环6、中空主轴线路通道、定位机构触点。超声供电滑环6安装在回转机构的中空主轴9的上端，便于维修更换；超声供电滑环6的输出电源线经中空主轴9的线路通道与定位座15上的供电触点相连，当主轴电极夹头2进行更换时，可以方便地为主轴电极夹头2供电；主轴电极夹头2的供电触点与压电陶瓷18相连。所述的弹簧夹头23与点动汽缸30对应设置。
权利要求
1.一种多功能复合电加工主轴，其特征在于所述的多功能复合电加工主轴含有回转机构(1)、主轴电极夹头(2)、供电机构(3)、主轴支座(4)和自动送丝机构(5)；多功能复合电加工主轴为圆柱状，位于复合电加工主轴上端的回转机构(1)通过主轴支座(4)与下端的主轴电极夹头(2)连接，主轴支座(4)与供电机构(3)连接，所述复合主轴通过电加工主轴支座(4)与机床连接；所述的回转机构(1)包括中空主轴(9)、轴承预紧螺母(10)、轴承端盖(11)、轴承(12)、 轴承套筒(13)、定位座(15)、轴承座(14)、电机(8)、光栅编码器(7)及超声供电滑环(6)； 中空主轴(9 )为中心轴，在中空主轴(9 )和安装在中空主轴(9 )外围的轴承座(14)上依次设置有轴承预紧螺母(10)、轴承端盖(11)、轴承(12)、轴承套套筒(13)，用于控制中空主轴 (9)的回转精度；电机(8)及光栅编码器(7)安装在轴承端盖(11)的上面，形成直连结构； 中空主轴(9 )的上端设置有用于超声振源的供电超声供电滑环(6 )，中空主轴(9 )下端与定位座(15)固定连接；所述的主轴电极夹头(2)包括超声振源、弹簧夹头(23)、电极供电铜环(20)及定位块 (16)，其中，超声振源由超声振源支座(17)、压电陶瓷(18)、绝缘陶瓷(19)、拉紧螺栓01)、 超声供电滑环(6)及变幅杆(22)组成；定位块(16)与回转机构(1)中的定位座(15)固定连接，超声振源支座(17)的上端与定位块(16)固定连接，下端依次与变幅杆(22)、弹簧夹头(23)固定连接；在超声振源支座(17)与变幅杆(22)之间设置有压电陶瓷(18)、绝缘陶瓷(19)，压电陶瓷(18)、绝缘陶瓷(19)通过拉紧螺栓(21)固定在变幅杆(22)上，变幅杆(22)的节点处的固定法兰与中空的超声振源支座(17)相连接，在超声源支座(17)与变幅杆(22)之间设置有超声供电滑环(20);作为电极丝的输送通道的中空主轴(9)、超声振源支座(17)、压电陶瓷(18)、绝缘陶瓷(19)、变幅杆(22)、拉紧螺栓(21)均为中空结构，压电陶瓷(18)与电极丝采用绝缘处理使其单独接地；弹簧夹头(23)包括夹头座(24)、转轴(26)、夹紧头(27)用于夹紧头(27)复位的弹簧(28)、定位螺钉(29)及导向套(25);夹紧头(27)通过转轴(26)与夹头座(24)形成转动运动副，用于夹紧电极丝，定位螺钉(29)安装在夹紧头(27 )上，用于电极丝自动送丝提供粗定位的导向套(25 )安装在夹紧头(27 )的上部；所述的自动送丝机构(5)包括回转机构的中空主轴(9)、主轴电极夹头(2)、点动气缸 (30)及流体源；回转机构(1)与主轴电极夹头(2)的中空结构构成电极丝的输送通道；所述的中空主轴(9)、超声振源支座(17)、压电陶瓷(18)、绝缘陶瓷(19)、变幅杆0 、拉紧螺栓 (21)、超声供电滑环(6)均为同轴心；所述的供电机构(3)由电极供电机构和超声供电机构组成；电极供电机构包括供电支架(32)、四点电刷(31)、电刷预紧调节螺钉(33)、电极供电铜环(20)；供电支架(32)通过电刷预紧调节螺钉(33 )与四点电刷(31)固定连接，四点电刷(31)与电极供电铜环(20 )滑动接触；超声供电机构包括超声供电滑环(6)、中空主轴线路通道、定位机构触点；超声供电滑环(6)安装在回转机构的中空主轴(9)的上端；超声供电滑环(6)的输出电源线经中空主轴(9)的线路通道与定位座(15)上的供电触点相连，主轴电极夹头(2)的供电触点与压电陶瓷(18)相连。
2.根据权利要求1所述的一种多功能多功能复合电加工主轴，其特征在于；所述的弹簧夹头(23)与点动汽缸(30)对应设置。
全文摘要
本发明公开了一种多功能复合电加工主轴，所述的复合电加工主轴包括回转机构、主轴电极夹头、自动送丝机构、供电机构和主轴支座。位于复合加工主轴上端的回转机构通过主轴支座与下端的主轴电极夹头连接，主轴支座与供电机构连接，复合主轴通过电加工主轴支座与机床连接。本发明的多功能复合电加工主轴中设置有多个主轴电极夹头，每个主轴电极夹头通过精密定位装置与回转机构快速精确的固连在一起，实现不同直径电极丝的电加工功能。本发明多功能复合电加工主轴具有超声振动功能，能提供自动送丝功能，既能提供高速回转功能又能提供精确的分度定位功能。
文档编号B23H11/00GK102554378SQ20121000847
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者何建国, 刘广明, 吉方, 吴祉群, 张勇斌, 张连新, 朱建平, 雷艳华, 鱼胜利 申请人:中国工程物理研究院机械制造工艺研究所