[发明专利]一种电火花加工球坐标三轴主轴头机构

说明书

技术领域

本发明属于电加工机床技术领域，涉及电火花加工数控机床主轴头的功能部件，具体涉及一种电火花加工球坐标三轴主轴头机构。

背景技术

电火花加工是利用两极(工具电极和工件电极，一般将工具电极简称为电极，将工件电极简称为工件)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象对材料进行加工，电火花加工时，脉冲电源的一极接工具电极，另一极接工件电极，两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质中，液体介质又称工作液，工作液放在工作液槽中。电火花加工时，应使液面高度(工件表面到工作液面的最小距离)与工作电流相适应，如工作电流≤50A时，液面高度应≥50mm。与工作液直接接触的零、部件应采取防锈防蚀等防护措施。

利用成型电极进行电火花加工是模具等空间复杂面加工的一种重要工艺方法，其优点是：加工精度高；可加工任何硬度的金属。缺点是：靠电腐蚀蚀除材料，生产效率低；需要预先制造复杂形状的成型电极，费时、成本高；成型电极重量大。高速切削加工技术在不断向高速、高精度发展，采用5轴联动的高速铣削已可以精密、高效地进行模具加工。随着高速切削加工在模具制造中的应用，电加工的地位受到了挑战。但它仍有广泛的应用前景，例如在深窄小型腔、窄缝、沟糟、拐角、冒孔等加工方面，其他加工方法无法代替。因此高速切削加工与电火花加工是互补关系而不是替代。首先采用高速切削进行加工，仅将刀具精铣困难或无法精铣的部位留给电火花加工。这就要求电火花加工向更高精度发展，以满足工件精度不断提高的需要；同时发展六轴联动电火花加工数控机床，以满足难加工部位的加工需要。

关于利用成型电极进行电火花加工时，需要预先制造复杂形状的成型电极问题，其解决途径也是发展六轴联动电火花加工数控机床。工件加工表面可以采用成型电极用成型法进行加工，也可以采用简单形状电极用创成法进行加工。成型法电极形状复杂(形状与被加工表面形状对应)、尺寸大，但需要的机床运动简单，一般只要三个直线运动或三个直线运动和一个回转运动；创成法电极形状简单(形状可为圆柱、矩形等)、尺寸小，但需要的机床运动数量多，空间复杂面加工需要X、Y、Z三个直线运动和A(绕X轴)、B(绕Y轴)、C(绕Z轴)三个回转运动。机床上形成工件加工表面的运动可以分配给工具，也可以分配给工件，电火花加工机床是将工件放置在机床工作液槽中的工作台上，将电极安装在机床主轴头机构上。从防护简单出发，一般将大部分运动分配给电极；同时因工作液槽重量大，又装有工作液，不宜有绕水平轴摆动，故绕水平轴摆动的运动应该分配给电极，所以需要防护简单的安装电极的三轴主轴头机构。

难加工部位的加工，为了避免干涉，要求安装电极的三轴主轴头机构结构要非常紧凑。因此研究开发结构紧凑、精度高、防护简单的电极三轴主轴头机构对六轴联动电火花加工数控机床的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种电火花加工球坐标三轴主轴头机构，为六轴联动电火花加工数控机床提供一种结构紧凑、精度高、防护简单的三轴主轴头机构功能部件。

本发明所采用的技术方案是，一种电火花加工球坐标三轴主轴头机构，包括C轴驱动组件，C轴驱动组件安装在六轴联动电火花加工数控机床的Z轴部件上，在C轴驱动组件向下连接有C轴回转体组件；在C轴回转体组件的下端安装有A轴摆动体组件，A轴摆动体组件的下端垂直A轴轴线L_A安装有B轴回转体组件，B轴回转体组件绕B轴轴线L_B回转，在B轴回转体组件的轴回转体上轴向固定安装有电极；在C轴回转体组件的外侧，对称于C轴轴线L_C安装有A轴驱动组件和B轴驱动组件；在C轴回转体组件上垂直对称于C轴轴线L_C分别支承有轴组件a和轴组件b；在A轴驱动组件的输出轴上安装有固定直齿轮a，在轴组件a上空套有空套直齿轮a，在轴组件b上空套有空套直齿轮b，空套直齿轮b与A轴摆动体组件固定连接，A轴驱动组件依次经过固定直齿轮a、空套直齿轮a、空套直齿轮b与A轴摆动体组件传动连接；在B轴驱动组件的输出轴上安装有固定直齿轮b，在轴组件a上固定安装有固定直齿轮c，在轴组件b上固定安装有固定直齿轮和固定锥齿轮a，在B轴回转体组件的回转轴上固定安装有固定锥齿轮b，固定锥齿轮a与固定锥齿轮b同时位于A轴摆动体组件内腔中，B轴驱动组件依次经过固定直齿轮b、固定直齿轮c、固定直齿轮d、固定锥齿轮a、固定锥齿轮b与B轴回转体组件传动连接。