[发明专利]微细电火花加工用电极丝旋转及进给复合驱动主轴机构

说明书

技术领域

本发明属于微细特种加工技术领域，面向使用微细长电极丝的微细电火花加工，特别涉及一种微细电火花加工用电极丝旋转及进给复合驱动主轴机构。

背景技术

作为一种非接触式微细特种加工技术，微细电火花加工利用工具电极与工作之间的脉冲放电蚀除材料，具有低加工应力、无加工毛刺、可加工高硬度导电材料等工艺优势，可应用于微细孔、微细槽、微三维结构的加工。

在微细电火花加工装置中，主轴机构直接决定了系统功能、加工效率和精度。主轴具有微细电极丝旋转功能，能减少加工中不利的短路和电弧现象，有效提高脉冲放电效率；电极丝旋转功能有利于微细深孔加工中快速移除加工屑，可以加工出高深宽比和高圆度精度的微细孔。主轴具有电极丝旋转周角定位功能，可以在线制作特殊形状或更加微细的工具电极，从而实现异型孔或更微细结构的加工。主轴具有微细长电极丝夹持并蠕动进给的功能，无需频率更换电极丝，即可补偿电极丝的积累损耗，满足批量化加工的工业应用需求。

因此，若主轴机构集成微细电极丝旋转周角定位、变速度连续旋转、蠕动式夹持进给的综合功能，将会扩展微细电火花加工的功能和适用范围，但这也增加了主轴机构的设计难度。设计难点主要体现在：电极丝旋转与蠕动式夹持送丝的集成驱动、电极丝旋转和进给的位置反馈和控制、夹丝机构合理化设计、加工电源的引入与绝缘。

发明内容

针对集成微细电极丝旋转周角定位、变速度连续旋转、蠕动式夹持进给综合功能的主轴机构设计难题，考虑结构小巧、易于电控、较低成本的设计原则，本发明提供一种微细电火花加工用电极丝旋转及进给复合驱动主轴机构，可用于实现特殊形状微细工具电极在线制作、提高加工屑移除效率、补偿电极丝积累损耗。

本发明采用的技术方案为：

该结构包括常闭夹丝机构和常开夹丝机构，常闭夹丝机构由常闭绝缘压块、常闭导电压块、常闭夹子拉簧组成，常闭夹丝机构通过支撑套筒、单向旋转轴承、轴承座轴套、旋转连接支架、安装底板安装在微进给驱动滑块上；常开夹丝机构由常开夹子压盖、常开夹子绝缘压块、常开夹子连接件、电磁铁拉簧、驱动电磁铁组成，常开夹丝机构安装在连接固定支架上。

常闭夹丝机构的结构为：空心轴步进电机的输出轴与旋转主轴固连，旋转主轴由双列支撑轴承支撑，旋转主轴与支撑套筒固连，支撑套筒由单向旋转轴承支撑；支撑套筒的下端与常闭导电压块固连，常闭绝缘压块通过定位销固定在支撑套筒；常闭绝缘压块与常闭导电压块之间通过常闭夹子拉簧压紧电极丝；空心轴步进电机的正方向旋转运动驱动电极丝的旋转周向定位和变速度连续旋转运动，利用单向旋转轴承切换空心轴步进电机反方向旋转90度，实现驱动常闭绝缘压块打开常闭夹丝机构；

在常闭导电压块的下端设置常闭夹子导向片，通过常闭夹子导向片上的导向孔约束电极丝的旋转轴线与陶瓷导向管内孔的同轴精度；

常开夹丝机构的结构为：陶瓷导向管与导向管更换套筒固连；导向管更换套筒与导向管固定套筒通过螺纹配合连接；常开夹子绝缘压块与常开夹子连接件固连，设置于导向管更换套筒的上方，常开夹子连接件与驱动电磁铁之间通过电磁铁拉簧连接，常开夹子压盖设置于常开夹子绝缘压块的上方，并固定在连接固定支架上。

所述常闭导电压块上设置导电碳刷，以引入加工放电电源，具体结构为：导电碳刷通过间隙配合安装于由电刷限位底板和电刷盖板组成的电刷框架内，导电碳刷通过电刷压紧弹簧压紧在常闭导电压块上，电刷框架固定在电刷支架上，电刷支架固定在安装底板上。

所述空心轴步进电机安装在旋转电机固定支架上，旋转电机固定支架固定于安装底板上，在旋转电机固定支架上、空心轴步进电机一侧设置接近开关感应块及接近开关。

所述旋转主轴与支撑套筒之间通过旋转销钉和类凸轮键过盈配合固连。

本发明的有益效果为：

1、本发明为微细电火花加工提供了一种电极丝旋转及进给复合驱动主轴机构，集成了微细电极丝旋转周角定位、变速度连续旋转、蠕动式夹持进给综合的电控功能，可用于实现特殊形状微细工具电极在线制作、提高加工屑移除效率、补偿电极丝积累损耗，可以扩展微细电火花加工的功能和适用范围。

2、通过空心轴步进电机正方向旋转方式，实现控制电极丝轴向旋转和定位。这种无传动机构的旋转运动直接驱动方式，使主轴机构更加紧凑，节省了主轴机构的布置空间，可以降低主轴机构制造成本。