专利名称：对空心部件内部进行刻槽加工的装置的制作方法
技术领域：
本发明属于机械微加工技术，具体涉及一种对空心部件内部进行刻槽的加工装置。
背景技术：
在机械工件中内部裂纹缺陷是常常出现的故障，如果能通过在试验台上对机械裂纹进行模拟再现，通过对裂纹的情况进行分析然后提出解决方案，则具有非常重要的意义。为此需要采用线切割技术对试验部件进行刻槽缺口加工，达到模拟再现裂纹缺陷的目的。目前的采用的方法是将脉冲电源的一极接工件，另一极接电极丝，通过预设程序控制电极丝运行的轨迹，在工件与电极丝之间要保持一定的放电间隙并同时喷洒工作液(工作液有 冷却、排屑、电化学、消电离等作用)，由电极之间的脉冲放电蚀出所需尺寸的刻槽缺口。但线切割技术无法对空心部件的内部进行精确的刻槽加工，所以现有的方法难以满足空心部件类内部的裂纹刻槽要求。
发明内容
针对上述技术缺陷，本发明的目的是，对空心部件内部刻槽加工的装置。本发明通过以下技术方案予以实现。对空心部件内部进行刻槽加工的装置，具有导轨支柱、连接柱、螺栓、定位蜗杆、步进蜗轮、轴向螺纹导轨、螺杆套件、步进电机、光栅位移传感器、传动齿轮、滚动轴承、液压缸、电解液密封壳体、复位弹簧、刻槽电极棒、电极导向轮、激光测距传感器、液压进油管、液压出油管、电火花工具导线、压力传感器、电解液输入管、电解液吸出管、电磁调压阀、压力传感器、电解液输入管、电解液吸出管以及耐高温密封材料等。其装置构成的技术方案是由三个直臂和一个弧形臂构成导轨支柱，导轨支柱四臂与四个连接柱连接组成导轨框架。定位蜗杆穿过连接柱，通过螺栓将导轨支柱、连接柱以及定位蜗杆紧固为一体，四个定位蜗杆的顶端支撑于圆形空心部件的内壁。每个定位蜗杆的左侧设有步进蜗轮，通过步进蜗轮控制调节定位蜗杆的伸出长度。导轨支柱的弧形臂设有轴向螺纹导轨，轴向螺纹导轨与空心部件轴线平行，轴向螺纹导轨与螺杆套件组成传动副。螺纹导轨的下端设有一对导轨导向轮，螺杆套件内设有步进电机和光栅位移传感器，电机轴嵌套有传动齿轮和滚动轴承，电机轴嵌套的传动齿轮与刻槽加工主体框架组成传动副。刻槽加工主体框架内设有三个液压缸，第一和第二液压缸的活塞连杆与电解液密封壳体连接，第一和第二液压缸的活塞连杆套有复位弹簧。第三液压缸的活塞连杆与刻槽电极棒连接，刻槽电极棒外侧设有电极导向轮。在第三液压缸的下端和刻槽加工主体框架的下端分别设有激光测距传感器。三个液压缸均接有液压进油与出油管，在每个液压缸的进油与出油管路上设有电磁调压阀及压力传感器。由液压缸、活塞连杆、电磁调压阀、压力传感器、轴向螺纹导轨、螺杆套件、步进电机、光栅位移传感器、激光测距传感器组成该加工装置的驱动系统。通过光栅位移传感器所测取的数据闭环调节步进电机来带动螺杆套件在轴向螺纹导轨内进行转动，通过传动齿轮驱动刻槽加工主体框架产生位移。导轨导向轮可保证加工装置轴向运动的精确性与稳定性。三个液压缸通过液压进油提供动力，通过液压出油管收集回油，使用电磁调压阀和压力传感器对液压油的压力进行调节和测量，配合激光测距传感器测取的数据，来控制三个液压缸的活塞运动，完成刻槽电极棒的下落和电极的刻蚀工作。复位弹簧可保证电解液密封壳在未进行刻蚀工作时使活塞处于升起状态。电解液输入与吸出管原来维持电极(火花)刻蚀加工所需电解液的循环。耐高温密封材料原来防止电解液渗出到电解液密封壳外。本发明的特点及产生的有益效果在于( I)通过光栅位移传感器来控制调节步进电机带动刻槽加工主体框架在轴向螺纹导轨中移动，从而解决加工装置在空心部件内部因空间狭小而无法轴向移动的问题，并且可做到精确定位。
(2)由电磁调压阀和压力传感器配合激光测距传感器，对液压缸内的活塞以及电解液密封壳(所处位置)进行准确定位，从而解决目前线切割技术无法在空心部件进行微小槽道的刻蚀加工问题，完成刻槽电极棒的下落以及精确控制刻蚀槽缺口的尺寸。
图I为本发明装置的径向结构图。图2为本发明装置的轴向结构图。图3为本发明中的轴向螺纹导轨与螺杆套件结构放大图。图4为本发明中的刻槽加工主体框架结构放大图。
具体实施例方式以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步的说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。对空心部件内部进行刻槽加工的装置，其具体结构是由三个直臂和一个弧形臂构成导轨支柱1，导轨支柱四臂与四个连接柱2连接组成导轨框架。定位蜗杆4穿过连接柱，通过螺栓3将导轨支柱、连接柱以及定位蜗杆紧固为一体。四个定位蜗杆的顶端支撑于圆形空心部件5的内壁，每个定位蜗杆4的左侧设有步进蜗轮6，通过步进蜗轮控制调节定位蜗杆的伸出长度。导轨支柱的弧形臂设有轴向螺纹导轨7，轴向螺纹导轨与空心部件轴线平行，轴向螺纹导轨与螺杆套件8组成传动副，螺纹导轨的下端设有一对导轨导向轮9 (如图I)。螺杆套件内设有步进电机10和光栅位移传感器11，电机轴12嵌套有传动齿轮13和滚动轴承14，电机轴嵌套的传动齿轮与刻槽加工主体框架15组成传动副(如图2和图3)。刻槽加工主体框架内设有三个液压缸，第一和第二液压缸16-1、16-2的活塞连杆与电解液密封壳体17连接，第一和第二液压缸的活塞连杆套有复位弹簧18。第三液压缸16-3的活塞连杆与刻槽电极棒19连接，刻槽电极棒外侧设有电极导向轮20，在第三液压缸的下端和刻槽加工主体框架的下端分别设有激光测距传感器21 (如图2和图4)。三个液压缸均接有液压进油管22-和液压出油管23，在每个液压缸的进油与出油管路上设有电磁调压阀24及压力传感器25。电解液密封壳体内接有电解液输入管26和电解液吸出管27。刻槽电极棒19的正极接于脉冲电源；脉冲电源的负极28的负极接于圆形空心部件，刻槽电极棒由计算机控制。电解液密封壳体下檐包有耐高温密封材料29，电解液密封壳体壳壁部分的刻槽电极棒以及电极导向轮亦包有耐高温密封材料(如图2和图4)。本发明具体工作过程与状态如下I .加工装置安装将由三个直臂和一个弧形臂构成的导轨支柱以及四个连接柱连接组成的导轨框架、定位蜗杆组装完成后放入空心部件内；控制步进蜗轮调节定位蜗杆伸出的长度，使轴向螺纹导轨中心线处于待刻蚀加工位置轴线的正上方，锁紧螺栓保证导轨框架以及定位蜗杆在空心部件内的稳定性；电解液密封壳处于升起状态，此时刻槽加工主体框架可沿轴向螺纹导轨自由进退。II .加工定位设置光栅位移传感器零点位置，并测得加工点至零点位置相对距离，通过计算机控制步进电机带动螺杆套件在螺纹导轨中轴向移动，结合光栅位移传感器进行反馈调节，保证刻槽加工主体框架中的刻槽电极棒精确移至加工点正上方；结合激光测距传感器调节第三液压缸的电磁调压阀，使刻槽电极棒下落至空心部件内待加工的表 面，此时将激光测距传感器数据设置为零点，随后升起刻槽电极棒至放电所需的间隙距离。III.电火花加工通过电磁调压阀调节第一与第二液压缸的油压，缸内活塞驱使电解液密封壳落位，并施加一定的预紧力，保证电解液不会渗出。打开电解液输入与输出管，使电解液充入电解液密封壳内并形成循环，接通脉冲电源正负极分别与刻槽电极棒以及空心部件的连接导线，通过激光测距传感器测得刻槽电极棒与加工表面的距离，由测控计算机计算设定的放电间隙值，来确定刻槽电极棒电极的进给量，同时对刻槽电极棒进给形成精确的反馈调节，此时刻槽电极棒就会加工出满足尺寸要求的刻槽缺口。循环电解液可将电极加工产生的金属废料进行冷却并排出；在完成刻槽缺口加工任务后，断开脉冲电源，关闭电解液输入管并将剩余电解液吸出，升起电解液密封壳，此时可完成对空心部件内部进行刻蚀线槽缺口的目的。
权利要求
1.对空心部件内部进行刻槽加工的装置，具有导轨支柱、连接柱、螺栓、定位蜗杆、步进蜗轮、轴向螺纹导轨、螺杆套件、步进电机、光栅位移传感器、传动齿轮、滚动轴承、液压缸、电解液密封壳体、复位弹簧、刻槽电极棒、电极导向轮、激光测距传感器、液压进油管、液压出油管、电火花工具导线、压力传感器、电解液输入管、电解液吸出管、电磁调压阀、压力传感器、电解液输入管、电解液吸出管以及耐高温密封材料，其特征是由三个直臂和一个弧形臂构成导轨支柱(1)，导轨支柱四臂与四个连接柱(2)连接组成导轨框架，定位蜗杆(4)穿过连接柱，通过螺栓(3)将导轨支柱、连接柱以及定位蜗杆紧固为一体，四个定位蜗杆的顶端支撑于圆形空心部件(5)的内壁，每个定位蜗杆(4)的左侧设有步进蜗轮(6)，通过步进蜗轮控制调节定位蜗杆的伸出长度，导轨支柱的弧形臂设有轴向螺纹导轨(7)，轴向螺纹导轨与空心部件轴线平行，轴向螺纹导轨与螺杆套件(8)组成传动副，螺纹导轨的下端设有一对导轨导向轮(9),螺杆套件内设有步进电机(10)和光栅位移传感器(11),电机轴(12)嵌套有传动齿轮(13)和滚动轴承(14)，电机轴嵌套的传动齿轮与刻槽加工主体框架(15)组成传动副，刻槽加工主体框架内设有三个液压缸，第一和第二液压缸(16-1、16-2)的活塞连杆与电解液密封壳体(17)连接，第一和第二液压缸的活塞连杆套有复位弹簧(18)，第三液压缸(16-3)的活塞连杆与刻槽电极棒(19)连接，刻槽电极棒外侧设有电极导向轮(20)，在第三液压缸的下端和刻槽加工主体框架的下端分别设有激光测距传感器(21)。
2.按照权利要求I所述的对空心部件内部进行刻槽加工的装置，其特征是所述三个液压缸均接有液压进油管(22)和液压出油管(23)，在每个液压缸的进油与出油管路上设有电磁调压阀(24 )及压力传感器(25 )。
3.按照权利要求I所述的对空心部件内部进行刻槽加工的装置，其特征是所述电解液密封壳体(17 )内接有电解液输入管(26 )和电解液吸出管(27 )。
4.按照权利要求I所述的对空心部件内部进行刻槽加工的装置，其特征是所述刻槽电极棒(19)的正极接于脉冲电源；脉冲电源的负极(28)的负极接于圆形空心部件，刻槽电极棒由计算机控制。
5.按照权利要求I或4所述的对空心部件内部进行刻槽加工的装置，其特征是在所述电解液密封壳体(17)下檐包有耐高温密封材料(29)，电解液密封壳体壳壁部分的刻槽电极棒(19)以及电极导向轮(20)亦包有耐高温密封材料。
全文摘要
本发明公开了一种对空心部件内部进行刻槽加工的装置，其结构是导轨支柱与连接柱连接组成导轨框架，通过螺栓将导轨支柱、连接柱以及定位蜗杆紧固为一体，通过步进蜗轮控制调节定位蜗杆的伸出长度。导轨支柱的弧形臂设有轴向螺纹导轨，轴向螺纹导轨与螺杆套件组成传动副。螺杆套件内设有步进电机和光栅位移传感器，电机轴嵌套有传动齿轮和滚动轴承，电机轴嵌套的传动齿轮与刻槽加工主体框架组成传动副。刻槽加工主体框架内设有三个液压缸，第一和第二液压缸的活塞连杆与电解液密封壳体连接，第三液压缸的活塞连杆与刻槽电极棒连接。通过步进电机以及电磁调压阀进行轴向与径向定位，由测控计算机计算并控制电极进给量，刻槽电极棒可完成刻蚀加工。
文档编号B23H9/06GK102922067SQ20121045279
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者张俊红, 马梁, 毕凤荣, 张桂昌, 林杰威 申请人:天津大学