[发明专利]一种加工方孔的电火花加工装置的主轴执行机构及采用该执行机构实现的加工方法

说明书

技术领域

本发明属于电火花加工领域。

背景技术

方孔具有传递转矩大、导向性好、传动平稳等优点，方孔是航空航天、仪表仪器、模具等行业中的常见结构，在能源化工、制造装备等行业也有不可替代的作用。但相对于圆孔而言，其加工难度大、生产效率低、加工费用高，限制了其使用范围，盲孔加工更为困难。研究方孔加工可以改善机械结构的结构工艺性，使得方孔结构可以被大量应用，为设计制造带来更多可能性。

目前加工方孔的方法主要有：钻削加工、电解加工、电火花成型加工等方法，其中钻削加工只能用于大尺寸方孔的加工且无法加工高硬度的材料，电解加工方法加工的方孔精度低、设备成本高且存在污染。电火花加工具有非接触式加工、加工过程不受材料硬度限制、能加工的材料广泛等诸多优点，特别适用于机械切削加工难以胜任的高硬度、高强度、高熔点、高韧性、高脆性等特殊材料，但当加工尺寸过小或长径比过大的方孔时，现有的电火花成型加工方法，因加工过程中排屑困难，加工效果不好，无法满足加工要求。

发明内容

本发明是为了解决电火花成型加工方法，加工过程中排屑困难，加工效果差，无法满足加工要求的问题，本发明提供了一种加工方孔的电火花加工装置的主轴执行机构及采用该执行机构实现的加工方法。

一种加工方孔的电火花加工装置的主轴执行机构，它包括外伸支架、直流电机、直流电机支架、万向联轴器、上连接板、勒洛三角形凸轮、方形套筒、下连接板、电极夹头和勒洛三角形电极；

勒洛三角形凸轮和勒洛三角形电极的径向截面均为勒洛三角形，所述的上连接板、勒洛三角形凸轮、下连接板、电极夹头和勒洛三角形电极从上至下依次同轴设置；

直流电机支架固定在外伸支架上，直流电机固定在直流电机支架上，直流电机的输出轴通过万向联轴器与上连接板固定连接，上连接板和下连接板之间固定设置的勒洛三角形凸轮位于方形套筒内，且勒洛三角形凸轮的三个圆弧面与方形套筒的内壁接触，方形套筒的外侧壁与外伸支架固定连接，

下连接板的下表面固定设置电极夹头，电极夹头用于夹持勒洛三角形电极，

勒洛三角形凸轮带动电极夹头和勒洛三角形电极自转和绕方形套筒的中心轴线公转的运动。

所述的勒洛三角形凸轮和勒洛三角形电极的结构完全相同。

所述的上连接板、勒洛三角形凸轮、下连接板、电极夹头和勒洛三角形电极构成一体件。

采用一种加工方孔的电火花加工装置的主轴执行机构实现加工方孔的方法，该加工方孔的方法的具体过程为：

步骤一：将加工方孔的电火花加工装置的主轴执行机构安装在电火花机床的Z轴上，将待加工工件固定在工作液槽中的工件架上，向工作液槽中充入工作液；

步骤二：通过伺服控制系统调节主轴执行机构上的勒洛三角形电极与待加工工件间的间隙至初始加工位置；

步骤三：使勒洛三角形电极和待加工工件分别与脉冲电源的两端连接，直流电机工作，使勒洛三角形电极进行公转和自转，所述的勒洛三角形电极以方形套筒的中心轴线为中心进行公转，同时通过极间电压检测装置实时的检测待加工工件与勒洛三角形电极间的电压，并将检测到的极间电压反馈至伺服控制系统，伺服控制系统通过伺服电机控制主轴执行机构沿电火花机床的Z轴运动，从而控制勒洛三角形电极与待加工工件间的间隙，进行加工深度方向上的伺服给进，从而完成方孔的加工。

所述的采用一种加工方孔的电火花加工装置的主轴执行机构实现加工方孔的方法，所述的步骤三中，勒洛三角形电极自转和公转运动轨迹的综合，在待加工工件上扫过区域的形状为正方形，在加工过程中，勒洛三角形电极的旋转运动搅拌工作液将加工产生的电蚀产物冲洗携带出来。

本发明所述的一种加工方孔的电火花加工装置的主轴执行机构可安装在普通电火花加工机床的Z轴上。本发明对工件加工的孔是正方形的。

原理分析：本发明利用具有勒洛三角形截面形状的工具电极在进行自转运动的同时，工具电极中心轴绕方形套筒中心轴旋转作公转运动，从而可以使工具电极沿横截面方向扫过一个正方形区域，将本发明所述的一种加工方孔的电火花加工装置的主轴执行机构安装在电火花加工机床的Z轴上，通过控制电极底面与工件之间的放电间隙，进行深度方向的伺服进给，实现方孔的自动加工。

本发明加工方法使用异形工具电极旋转的方法加工方孔，将加工产生的电蚀产物通过勒洛三角形电极自转运动、公转运动及工作液的冲洗携带出来，有利于冲液和排屑，可显著提高深方孔加工效率。