專利名稱：微細(xì)電解加工機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電解加工機(jī)床領(lǐng)域，特別涉及一種微細(xì)電解加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
背景技術(shù)：
越來越多的微細(xì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在航空航天、儀器儀表、精密模具等制造領(lǐng)域中，作為特種加工技術(shù)的一種，電解加工技術(shù)也被研究應(yīng)用于微細(xì)加工和微細(xì)制造。
目前微細(xì)電解加工機(jī)床通常采用立式C型結(jié)構(gòu)或者是П型龍門結(jié)構(gòu)。采用立式C型結(jié)構(gòu)的微細(xì)電解加工機(jī)床，主軸頭部分可以簡化為懸臂梁結(jié)構(gòu)的懸臂端，在加工中如果受較大電解液壓力的作用，將產(chǎn)生一定變形。為了保證機(jī)床結(jié)構(gòu)的剛性，通常C型結(jié)構(gòu)中橫梁部分其截面的慣性距設(shè)計的比較大，使得變形盡量小，這樣有悖于機(jī)床結(jié)構(gòu)小型化的初衷。而對于П型龍門結(jié)構(gòu)，主軸位于固定于龍門上端的橫梁中央，變形可以完全被抑制，結(jié)構(gòu)剛性很好，但是這種結(jié)構(gòu)會大大影響對機(jī)床而言很重要的操作方便性。特別在微細(xì)電解加工中，工具電極和工件在安裝、加工監(jiān)測中均需要精細(xì)操作，因此需要敞開式操作空間。
此外，對于微細(xì)電解加工而言，通常主軸只作進(jìn)給運(yùn)動而沒有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，而在電解加工微孔時，旋轉(zhuǎn)的主軸不僅可以提高微孔的圓度和尺寸精度，有利于加工間隙內(nèi)電解液的迅速更新，有利于加工的穩(wěn)定進(jìn)行，而且可加工空間螺旋槽等結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種微細(xì)電解加工機(jī)床結(jié)構(gòu)，可以兼顧好的系統(tǒng)剛性、小型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和方便的操作維護(hù)性，加工精度高，而且還能電解加工空間螺旋槽結(jié)構(gòu)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明任務(wù)的微細(xì)電解加工機(jī)床，包括機(jī)床底座、工作臺、工作箱、主軸。其特點(diǎn)是還包括由關(guān)于主軸軸線所在平面對稱置于工作臺上的雙立柱，裝于雙立柱上的一對互相平行的滾珠導(dǎo)軌，通過軸承與主軸相連的組合軸承座還通過拖板連于兩根滾珠導(dǎo)軌上的兩個滑塊而共同構(gòu)成的龍門П型-C型復(fù)合式結(jié)構(gòu)以及主軸豎直方向的進(jìn)給驅(qū)動傳動裝置和主軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動傳動裝置及其引電裝置。
本發(fā)明的組合軸承座由上軸承座、下軸承座、左右兩塊側(cè)板組成。所說的上軸承座和下軸承座通過左右兩塊側(cè)板相互連接成一整體框架，并固定在拖板上。組合軸承座可大大提高機(jī)床結(jié)構(gòu)的剛性，減小主軸受外力作用時的變形。
因?yàn)殡娊饧庸ぶ泄ぞ唠姌O安裝在主軸上，可旋轉(zhuǎn)的主軸設(shè)計帶來了旋轉(zhuǎn)工具電極的引電問題，本發(fā)明中的引電裝置包括相互完全對稱的左右兩部分，每部分均由側(cè)板、碳刷、彈簧、定位筒和螺帽組成。這種左右對稱的布置可以消除碳刷靠壓在旋轉(zhuǎn)的軸上而對軸產(chǎn)生的徑向壓力，并可以增加接觸碳刷和軸的接觸面積，保證引電可靠。
本發(fā)明中主軸豎直方向的驅(qū)動和傳動裝置由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的絲杠、螺母組成，電機(jī)和絲杠之間通過一諧波減速器相連接。所說的拖板與螺母相連。
本發(fā)明中主軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動和傳動裝置采用步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動主軸，電機(jī)和主軸之間通過一絕緣聯(lián)軸器相連接。
本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)的微細(xì)電解加工機(jī)床可以兼顧好的系統(tǒng)剛性、小型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和方便的操作維護(hù)性，保證良好的剛性和加工精度，而且還能電解加工空間螺旋槽結(jié)構(gòu)。
圖1是本發(fā)明的微細(xì)電解加工機(jī)床整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明組合軸承座和引電裝置的示意圖。其中(a)為主視圖，(b)為左視圖。
圖1與圖2中的標(biāo)號名稱1、機(jī)床底座，2、工作臺，3、工作箱，4與41、滾珠導(dǎo)軌，5與51、雙立柱，6與61、滑塊，7、拖板，8、主軸，9、下軸承座，10、上軸承座，12、絲杠，13、諧波減速器，14、步進(jìn)電機(jī)，15、步進(jìn)電機(jī)，21、22、23、軸承，30與301、側(cè)板，31與311、定位筒，32與321、碳刷，33與331、彈簧，34與341、螺帽。
具體實(shí)施例方式 本發(fā)明-微細(xì)電解加工機(jī)床機(jī)構(gòu)，如圖1所示，包括機(jī)床底座1、工作臺2、工作箱3、主軸8。本發(fā)明還包括雙立柱5和51及其上安裝的一對相互平行的，導(dǎo)軌與工作臺垂直。工件安放在固定在工作臺上的工作箱內(nèi)。
本發(fā)明的組合軸承座如圖2所示，包括上軸承座10、下軸承座9、側(cè)板30和側(cè)板301，共同構(gòu)成了一個類似長方形框架的組合式整體軸承座，這個整體的組合軸承座和拖板7通過螺釘相連。在加工過程中，裝于主軸頭的工具電極受豎直方向(Z向)外力作用，此作用力傳遞到軸上并使軸產(chǎn)生一定Z向位移，和傳統(tǒng)的上下分離的軸承座方式相比，組合軸承座可以大大增強(qiáng)此部分結(jié)構(gòu)的剛性，減小外力導(dǎo)致的變形。
雙立柱5和51、滾珠導(dǎo)軌4和41、滑塊6和61、拖板7、組合軸承座、主軸8共同組成本發(fā)明的龍門П型-C型復(fù)合式結(jié)構(gòu)。和常規(guī)C型結(jié)構(gòu)相比，雙立柱和雙導(dǎo)軌的布置可提高主軸的直線進(jìn)給精度和進(jìn)給平穩(wěn)性，提高系統(tǒng)的剛性，組合軸承座的布置也同時提高了系統(tǒng)的剛性，對于微細(xì)電解加工，穩(wěn)定精確的進(jìn)給是很重要的。
因?yàn)殡娊饧庸ぶ泄ぞ唠姌O安裝在主軸上隨主軸一起運(yùn)動，可旋轉(zhuǎn)的主軸設(shè)計帶來了旋轉(zhuǎn)工具電極的引電問題，本發(fā)明的引電裝置如圖2所示，一部分由側(cè)板30、碳刷32、彈簧33、定位筒31和螺帽34組成，定位筒固定在與軸承座9和10相連的側(cè)板30上，碳刷32的一端穿過定位筒31與主軸8接觸，另一端與彈簧33相連，碳刷32與彈簧33均置于定位筒31內(nèi)部，適當(dāng)旋緊螺帽34，使得彈簧33被壓縮而產(chǎn)生一定的彈力，將碳刷33可靠的壓在主軸8表面，保證加工時與旋轉(zhuǎn)的主軸接觸可靠。另一部分由側(cè)板301、碳刷321、彈簧331、定位筒311和螺帽341組成，完全與這部分對稱布置。
主軸直線進(jìn)給具體實(shí)現(xiàn)過程是步進(jìn)電機(jī)14經(jīng)過諧波減速器13帶動絲杠12旋轉(zhuǎn)，相應(yīng)的絲杠副上的螺母做上下運(yùn)動，進(jìn)而帶動和螺母相連接的拖板7也隨之一起上下運(yùn)動，拖板同時通過滑塊6和61連接到垂直于工作臺2的一對精密導(dǎo)軌4和41，因此拖板7的運(yùn)動軌跡垂直于工作臺2。主軸8通過軸承21、22、23安裝在上軸承座10和下軸承座9上，軸承座9和10通過螺釘連接在拖板7上。隨著拖板7的運(yùn)動，主軸也作相應(yīng)運(yùn)動。軸承22和23為一對背對背安裝的角接觸球軸承，約束主軸相對于軸承座產(chǎn)生Z向位移。
主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)是步進(jìn)電機(jī)15通過聯(lián)軸器直接帶動主軸8旋轉(zhuǎn)，軸承21為深溝球軸承，約束軸的徑向位移，軸承21、22、23的同軸安裝，保證主軸旋轉(zhuǎn)的軸向跳動量在涉及范圍內(nèi)。
主軸可實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給和圓周旋轉(zhuǎn)的聯(lián)動，加工出圓度很好的小孔，可以加工出空間螺旋槽的結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)的主軸可以帶動加工區(qū)內(nèi)電解液一起旋轉(zhuǎn)流動，起到微攪拌作用，有利于加工過程的穩(wěn)定進(jìn)行。
權(quán)利要求
1、一種微細(xì)電解加工機(jī)床，包括機(jī)床底座(1)、工作臺(2)、工作箱(3)、主軸(8)，其特征在于，還包括由關(guān)于主軸軸線所在平面對稱置于工作臺(2)上的雙立柱(5)、(51)，裝于雙立柱上的一對互相平行的滾珠導(dǎo)軌(4)、(41)，通過軸承與主軸(8)相連的組合軸承座還通過拖板(7)與裝于兩根滾珠導(dǎo)軌上的兩個滑塊(6)和(61)相連而共同構(gòu)成的龍門∏型-C型復(fù)合式結(jié)構(gòu)以及主軸豎直方向的進(jìn)給驅(qū)動傳動裝置和主軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動傳動裝置及其引電裝置。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的微細(xì)電解加工機(jī)床，其特征在于，組合軸承座由上軸承座(10)、下軸承座(9)通過固定于拖板(7)上的左右兩塊側(cè)板(30)、(301)相互連接成整體結(jié)構(gòu)。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微細(xì)電解加工機(jī)床，其特征在于，主軸豎直方向的進(jìn)給驅(qū)動傳動裝置由步進(jìn)電機(jī)(14)通過諧波減速器(13)連于與拖板(7)相連的絲杠(12)。
4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微細(xì)電解加工機(jī)床，其特征在于，主軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動傳動裝置由步進(jìn)電機(jī)(15)通過聯(lián)軸器連于主軸。
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的微細(xì)電解加工機(jī)床，其特征在于，主軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動傳動裝置由步進(jìn)電機(jī)(15)通過聯(lián)軸器連于主軸。
6、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微細(xì)電解加工機(jī)床，其特征在于，引電裝置由固定于與上下軸承座相連的側(cè)板上的定位筒，置于定位筒內(nèi)的碳刷的一端穿過定位筒與主軸接觸，另一端連于與置于定位筒內(nèi)的彈簧以及裝于定位筒上的螺帽而構(gòu)成左右兩部分完全對稱的布局結(jié)構(gòu)。
7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的微細(xì)電解加工機(jī)床，其特征在于，引電裝置由固定于與上下軸承座相連的側(cè)板上的定位筒，置于定位筒內(nèi)的碳刷的一端穿過定位筒與主軸接觸，另一端連于與置于定位筒內(nèi)的彈簧以及裝于定位筒上的螺帽而構(gòu)成左右兩部分完全對稱的布局結(jié)構(gòu)。
8、根據(jù)權(quán)利要求4所述的微細(xì)電解加工機(jī)床，其特征在于，引電裝置由固定于與上下軸承座相連的側(cè)板上的定位筒，置于定位筒內(nèi)的碳刷的一端穿過定位筒與主軸接觸，另一端連于與置于定位筒內(nèi)的彈簧以及裝于定位筒上的螺帽而構(gòu)成左右兩部分完全對稱的布局結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種微細(xì)電解加工機(jī)床，包括機(jī)床底座、工作臺、工作箱、主軸。其特征在于，采用包括雙立柱和組合軸承座的龍門∏型－C型復(fù)合式結(jié)構(gòu)，所說的主軸裝在組合軸承座上，雙立柱上有一對互相平行的滾珠導(dǎo)軌，每根導(dǎo)軌上有一個滑塊，組合軸承座通過一拖板與所說的兩個滑塊相連。雙立柱關(guān)于主軸軸線所在平面對稱；所說的主軸有豎直進(jìn)給的驅(qū)動和傳動裝置以及旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動和傳動裝置，可以同時做豎直方向運(yùn)動和繞自身軸線圓周旋轉(zhuǎn)兩種方式的聯(lián)動；旋轉(zhuǎn)的主軸有左右對稱布置的引電裝置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)小型化，剛度高，精度高，受外力作用時的變形小，在保證好的系統(tǒng)剛性前提下，兼顧機(jī)床結(jié)構(gòu)小型化以及操作維護(hù)方便化。
文檔編號B23H3/00GK1644288SQ20041006513
公開日2005年7月27日 申請日期2004年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月26日
發(fā)明者朱荻, 徐惠宇, 史先傳 申請人:南京航空航天大學(xué)