[发明专利]微小拉瓦尔孔微细电极电火花加工装置及装配和加工方法

摘要

本发明属于电火花加工技术领域，具体涉及微小拉瓦尔孔微细电极电火花加工装置及装配和加工方法。本发明主要解决了微小拉瓦尔孔喷油嘴不能批量生产的问题，本发明包括装置基台、Y轴旋转台、Z轴旋转台、喷油嘴夹具组件、供油供电电极组件、三轴数控机床、电火花脉冲电源和高压电火花油输送系统，采用三轴数控机床与高精度的专用夹具以及微细电极电火花加工结合的方式加工微小拉瓦尔孔，可以在实现批量生产的同时保证加工精度；同时微细电极电火花加工，加工后孔内壁表面存在微坑，微坑尺寸在几微米大小，起到表面微织构的作用，能够将流体与固体表面阻力降低，且微细电火花加工后，表面存在重铸层，重铸层能够起到表面强化防止气蚀破坏的作用。

主权项

1.微小拉瓦尔孔微细电极电火花加工装置，包括三轴数控机床(6)、电火花脉冲电源(7)和高压电火花油输送系统(8)，所述三轴数控机床(6)由机床主轴(601)、机床工作台(602)、机床本体(603)和操作台(605)组成，在机床工作台(602)上设有T型槽(604)，其特征在于：还包括装置基台(1)、Y轴旋转台(2)、Z轴旋转台(3)、喷油嘴夹具组件(4)和供油供电电极组件(5)；所述装置基台(1)包括两个螺栓(104)、三个底板球窝顶丝(105)、基台底板(106)、旋转台(108)、三个滑块(109)、三个内螺纹套(110)、三个止动螺栓(111)、三个四边形螺母(112)、四个T型螺栓(113)、两个半圆块(124)、轴(127)和角度测量仪Ⅰ(135)，在基台底板(106)的四个角上设有四个通孔Ⅸ(102)，在基台底板(106)的后部设有左右对称用于连接旋转台(108)的两个凸起(116)，在两个凸起(116)上设有相互对应的轴孔Ⅰ(117)，在基台底板(106)的前侧中部设有三个滑槽(107)，三个滑块(109)分别设在三个滑槽(107)内，三个内螺纹套(110)分别焊接固定在三个滑块(109)的中部，三个底板球窝顶丝(105)采用螺纹连接的方式分别与三个内螺纹套(110)连接，在旋转台(108)下方设有与三个底板球窝顶丝(105)相对应的三个球窝(114)，三个底板球窝顶丝(105)的顶部球分别采用过渡配合的方式活动放置在三个球窝(114)内，三个底板球窝顶丝(105)的顶部球下方分别设置有用于拧动三个底板球窝顶丝(105)的六棱柱，在基台底板(106)的前表面设有与三个滑槽(107)相通的三个通孔Ⅹ(118)，三个四边形螺母(112)设在三个滑槽(107)的前端，三个止动螺栓(111)分别穿过三个通孔Ⅹ(118)与三个四边形螺母(112)螺纹连接，并分别顶住三个滑块(109)起到制动作用，在基台底板(106)的前端设有左右对称的两个通槽Ⅱ(119)，在两个通槽Ⅱ(119)的下方分别设有可以容纳两个螺栓(104)螺栓头的凹槽Ⅱ(120)，在旋转台(108)的左右两侧面分别设有L型台(123)，在L型台(123)前部设有与两个通槽Ⅱ(119)位置对应的两个半圆槽Ⅱ(122)，两个半圆槽Ⅱ(122)与两个半圆块(124)相吻合，在两个半圆槽Ⅱ(122)内分别设有与两个通槽Ⅱ(119)位置对应的喇叭形通孔Ⅳ(121)，在两个半圆块(124)上设有与喇叭形通孔Ⅳ(121)相对应的通孔Ⅴ(125)，两个螺栓(104)穿过两个通槽Ⅱ(119)、两个半圆槽Ⅱ(122)上的喇叭形通孔Ⅳ(121)和两个半圆块(124)上的通孔Ⅴ(125)与对应的螺母连接，以拉紧旋转台(108)，在旋转台(108)后端设有与轴孔Ⅰ(117)相对应的轴孔Ⅱ(126)，轴(127)穿过轴孔Ⅰ(117)和轴孔Ⅱ(126)以连接基台底板(106)和旋转台(108)，角度测量仪Ⅰ(135)粘接在左侧的L型台(123)上，在旋转台(108)的中部设有Y轴旋转腔(101)，在Y轴旋转腔(101)的周边旋转台(108)的上表面设有角度刻度(103)；所述Y轴旋转台(2)由底座(201)、两个止动销(202)、两个螺纹压指(203)、两个固定座(204)、两个夹紧定位螺栓(205)、两个夹紧块(206)、四个固定杆(207)、四个横向短销(208)和两个螺钉(216)组成，在底座(201)的前后端面中间均设有指示线(222)，在底座(201)的右侧设有Z轴旋转腔(219)，在底座(201)的左侧设有定位面(220)，在底座(201)上表面的前后两端对称设有四个圆孔Ⅰ(210)，在底座(201)的前后两端上部对称设有呈左右设置的两个通孔Ⅰ(209)，每个通孔Ⅰ(209)都穿过同一端两个圆孔Ⅰ(210)的下部，在底座(201)的前侧上表面中部设有前后方向的通槽Ⅰ(211)，在底座(201)的后侧上表面中部设有前后方向的通槽Ⅲ(224)，以防止干涉两个夹紧块(206)的夹紧，在底座(201)的前后两端下部对称设有两个圆孔Ⅱ(218)，在底座(201)右表面下部前后对称设有两个螺纹孔Ⅲ(217)，两个圆孔Ⅱ(218)分别与对应的螺纹孔Ⅲ(217)相通，所述两个止动销(202)分别设在两个圆孔Ⅱ(218)内，两个螺纹压指(203)分别拧入两个螺纹孔Ⅲ(217)内，通过两个螺纹压指(203)上的半球面挤压两个止动销(202)的斜端面使得两个止动销(202)在挤压力作用下向外移动以起到固定作用，四个固定杆(207)分别插入对应的四个圆孔Ⅰ(210)内，且在四个固定杆(207)的下部设有与两个通孔Ⅰ(209)相对应的通孔Ⅱ(212)，四个横向短销(208)分别穿过相对应的通孔Ⅰ(209)和通孔Ⅱ(212)将四个固定杆(207)固定在底座(201)上，四个固定杆(207)两个一组分别与对应的两个固定座(204)焊接固定，在两个固定座(204)上表面中部分别设有螺纹通孔Ⅰ(213)，两个夹紧定位螺栓(205)分别拧入两个固定座(204)上的螺纹通孔Ⅰ(213)内，在两个夹紧定位螺栓(205)的下端分别设有凸台(214)，在两个夹紧定位螺栓(205)的下端分别设有螺纹孔Ⅱ(215)，两个夹紧块(206)的中部分别设有与凸台(214)对应的通孔Ⅶ(223)，两个夹紧块(206)通过通孔Ⅶ(223)分别套设在两个夹紧定位螺栓(205)下端的凸台(214)上，且通过两个螺钉(216)与螺纹孔Ⅱ(215)的连接固定在两个夹紧定位螺栓(205)下部的凸台(214)上；所述Z轴旋转台(3)由旋转体(301)、两个圆柱销(302)、角度测量仪Ⅱ(303)和L型板(312)组成，所述旋转体(301)与Z轴旋转腔(219)的接触面为弧形，所述旋转体(301)的上表面是角度为90度的V形，在所述旋转体(301)的前部上端设有端面平台(310)，在旋转体(301)的前后两端分别设有半圆槽Ⅰ(305)，在旋转体(301)的前后两端中部分别设有防干涉槽(306)，在旋转体(301)V形上表面中部设有矩形槽(307)，在旋转体(301)的V形上表面后部右侧设有螺纹孔Ⅳ(304)和限位销孔Ⅰ(309)，在旋转体(301)的V形上表面后部中间设有定位销孔Ⅰ(313)，所述两个圆柱销(302)分别粘接在半圆槽Ⅰ(305)内，在旋转体(301)的右端面前部设有与L型板(312)相对应的L型槽(311)，L型板(312)与L型槽(311)采用过渡配合的方式连接，角度测量仪Ⅱ(303)以L型板(312)的两个内端面和旋转体(301)的右端面为定位面粘接在L型板(312)上；所述喷油嘴夹具组件(4)由喷油嘴(401)、喷油嘴圆形定位套(402)、顶丝(403)、底板(404)、倒锥形头螺钉(405)、限位销(406)和定位销(407)，底板(404)中部设有定位销(407)，在底板(404)的上表面设有与螺纹孔Ⅳ(304)、限位销孔Ⅰ(309)和定位销孔Ⅰ(313)对应的通孔Ⅵ(410)、通孔Ⅺ(409)和通孔Ⅻ(411)，所述喷油嘴(401)分为两部分，上部为圆台下部为圆柱，且圆柱部分削有对称的两个平端面(413)，所述喷油嘴圆形定位套(402)上部为圆柱形，底部为带圆弧倒角的长方体，后面两个角为小倒角，前面两个角为大倒角，且长方体的宽等于上部圆柱的直径，而长方体的长大于上部圆柱的直径，在喷油嘴圆形定位套(402)的上部顶端设有空腔(412)，在空腔(412)的左侧设置了与喷油嘴(401)的两个平端面(413)相对应的平面(414)，且空腔(412)能够容纳喷油嘴(401)，在喷油嘴圆形定位套(402)上平面(414)的对面的外侧削有一个与平面(414)平行的端面(415)，在端面(415)上设有用于安装顶丝(403)的螺纹通孔Ⅶ(408),在喷油嘴圆形定位套(402)的底面设有定位孔Ⅵ(416)，所述底板(404)设在旋转体(301)V形上表面的后部，定位销(407)穿过通孔Ⅻ(411)设在定位销孔Ⅰ(313)内，喷油嘴(401)设在喷油嘴圆形定位套(402)内并通过顶丝(403)固定，喷油嘴圆形定位套(402)通过定位孔Ⅵ(416)套在定位销(407)上，喷油嘴圆形定位套(402)底部四边形的左侧大倒角设有与倒锥形头螺钉(405)锥形相对应的斜面，倒锥形头螺钉(405)穿过通孔Ⅵ(410)设在螺纹孔Ⅳ(304)内，且倒锥形头螺钉(405)的倒锥形头压在喷油嘴圆形定位套(402)的斜面上，限位销(406)穿过通孔Ⅺ(409)设在限位销孔Ⅰ(309)内；所述供油供电电极组件(5)由微细中空电极(501)、中间过渡套管(502)、供油供电体(503)、绝缘套(504)和透气钢(505)组成，所述微细中空电极(501)外径为80微米，内径为30微米，壁厚25微米，所述微细中空电极(501)的尾部采用过盈配合套装在中间过渡套管(502)的内部，供油供电体(503)呈十字型，中间过渡套管(502)的上部套装在供油供电体(503)的下端内部，且与供油供电体(503)采用过盈配合，供油供电体(503)左右两端，一端为小直径，一端为大直径，小直径端供电，大直径端供油，供油供电体(503)的上端中部设有通孔Ⅲ(506)，透气钢(505)采用过盈配合的方式安装在通孔Ⅲ(506)内，所述供油供电体(503)上端顶部设有螺纹，绝缘套(504)套设在供油供电体(503)上端顶部的螺纹处；所述四个T型螺栓(113)卡在机床工作台(602)的T型槽(604)内分别穿过四个通孔Ⅸ(102)和对应螺母的配合将基台底板(106)固定在三轴数控机床(6)的机床工作台(602)上，且基台底板(106)与机床工作台(602)的接触部分设有绝缘层，四个T型螺栓(113)表面与机床工作台(602)的接触部分设有绝缘层，Y轴旋转台(2)设在Y轴旋转腔(101)内，且与装置基台(1)过渡配合，以保证Y轴旋转台(2)能够绕Y轴自由旋转不卡顿不晃动，Y轴旋转台(2)与装置基台(1)的固定通过两个止动销(202)与两个螺纹压指(203)的配合使用来完成，Z轴旋转台(3)设在Z轴旋转腔(219)内，且与底座(201)过渡配合,以保证Z轴旋转台(3)能够绕Z轴自由旋转不卡顿不晃动，Z轴旋转台(3)与底座(201)通过两个夹紧块(206)压两个圆柱销(302)实现固定，喷油嘴夹具组件(4)通过底板(404)、倒锥形头螺钉(405)、限位销(406)和定位销(407)的配合使用固定在Z轴旋转台(3)上，供油供电电极组件(5)设在三轴数控机床(6)的机床主轴(601)上，所述电火花脉冲电源(7)的负极与供油供电电极组件(5)的供电端电性连接，正极与装置基台(1)电性连接，所述高压电火花油输送系统(8)的出油管与供油供电电极组件(5)的供油端连接，当Y轴旋转腔(101)内的电火花油需要清理时，将高压电火花油输送系统(8)的回油管伸入Y轴旋转腔(101)进行吸油；所述Y轴旋转腔(101)与底座(201)之间采用过渡配合且配合间隙为5微米，两个止动销(202)与两个圆孔Ⅱ(218)之间采用过渡配合配合间隙为10微米，Z轴旋转腔(219)与旋转体(301)之间采用过渡配合且配合间隙为5微米，定位销(407)与定位销孔Ⅰ(313)和定位孔Ⅵ(416)之间采用过渡配合且配合间隙为3微米，限位销(406)与限位销孔Ⅰ(309)之间采用过渡配合且配合间隙为3微米。