對空心部件內部進行刻槽加工的裝置的製作方法

2023-06-12 11:03:41

專利名稱：對空心部件內部進行刻槽加工的裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於機械微加工技術，具體涉及一種對空心部件內部進行刻槽的加工裝置。
背景技術：
在機械工件中內部裂紋缺陷是常常出現的故障，如果能通過在試驗臺上對機械裂紋進行模擬再現，通過對裂紋的情況進行分析然後提出解決方案，則具有非常重要的意義。為此需要採用線切割技術對試驗部件進行刻槽缺口加工，達到模擬再現裂紋缺陷的目的。目前的採用的方法是將脈衝電源的一極接工件，另一極接電極絲，通過預設程序控制電極絲運行的軌跡，在工件與電極絲之間要保持一定的放電間隙並同時噴灑工作液(工作液有 冷卻、排屑、電化學、消電離等作用)，由電極之間的脈衝放電蝕出所需尺寸的刻槽缺口。但線切割技術無法對空心部件的內部進行精確的刻槽加工，所以現有的方法難以滿足空心部件類內部的裂紋刻槽要求。

發明內容
針對上述技術缺陷，本發明的目的是，對空心部件內部刻槽加工的裝置。本發明通過以下技術方案予以實現。對空心部件內部進行刻槽加工的裝置，具有導軌支柱、連接柱、螺栓、定位蝸杆、步進蝸輪、軸向螺紋導軌、螺杆套件、步進電機、光柵位移傳感器、傳動齒輪、滾動軸承、液壓缸、電解液密封殼體、復位彈簧、刻槽電極棒、電極導向輪、雷射測距傳感器、液壓進油管、液壓出油管、電火花工具導線、壓力傳感器、電解液輸入管、電解液吸出管、電磁調壓閥、壓力傳感器、電解液輸入管、電解液吸出管以及耐高溫密封材料等。其裝置構成的技術方案是由三個直臂和一個弧形臂構成導軌支柱，導軌支柱四臂與四個連接柱連接組成導軌框架。定位蝸杆穿過連接柱，通過螺栓將導軌支柱、連接柱以及定位蝸杆緊固為一體，四個定位蝸杆的頂端支撐於圓形空心部件的內壁。每個定位蝸杆的左側設有步進蝸輪，通過步進蝸輪控制調節定位蝸杆的伸出長度。導軌支柱的弧形臂設有軸向螺紋導軌，軸向螺紋導軌與空心部件軸線平行，軸向螺紋導軌與螺杆套件組成傳動副。螺紋導軌的下端設有一對導軌導向輪，螺杆套件內設有步進電機和光柵位移傳感器，電機軸嵌套有傳動齒輪和滾動軸承，電機軸嵌套的傳動齒輪與刻槽加工主體框架組成傳動副。刻槽加工主體框架內設有三個液壓缸，第一和第二液壓缸的活塞連杆與電解液密封殼體連接，第一和第二液壓缸的活塞連杆套有復位彈簧。第三液壓缸的活塞連杆與刻槽電極棒連接，刻槽電極棒外側設有電極導向輪。在第三液壓缸的下端和刻槽加工主體框架的下端分別設有雷射測距傳感器。三個液壓缸均接有液壓進油與出油管，在每個液壓缸的進油與出油管路上設有電磁調壓閥及壓力傳感器。由液壓缸、活塞連杆、電磁調壓閥、壓力傳感器、軸向螺紋導軌、螺杆套件、步進電機、光柵位移傳感器、雷射測距傳感器組成該加工裝置的驅動系統。通過光柵位移傳感器所測取的數據閉環調節步進電機來帶動螺杆套件在軸向螺紋導軌內進行轉動，通過傳動齒輪驅動刻槽加工主體框架產生位移。導軌導向輪可保證加工裝置軸向運動的精確性與穩定性。三個液壓缸通過液壓進油提供動力，通過液壓出油管收集回油，使用電磁調壓閥和壓力傳感器對液壓油的壓力進行調節和測量，配合雷射測距傳感器測取的數據，來控制三個液壓缸的活塞運動，完成刻槽電極棒的下落和電極的刻蝕工作。復位彈簧可保證電解液密封殼在未進行刻蝕工作時使活塞處於升起狀態。電解液輸入與吸出管原來維持電極(火花)刻蝕加工所需電解液的循環。耐高溫密封材料原來防止電解液滲出到電解液密封殼外。本發明的特點及產生的有益效果在於( I)通過光柵位移傳感器來控制調節步進電機帶動刻槽加工主體框架在軸向螺紋導軌中移動，從而解決加工裝置在空心部件內部因空間狹小而無法軸向移動的問題，並且可做到精確定位。
(2)由電磁調壓閥和壓力傳感器配合雷射測距傳感器，對液壓缸內的活塞以及電解液密封殼(所處位置)進行準確定位，從而解決目前線切割技術無法在空心部件進行微小槽道的刻蝕加工問題，完成刻槽電極棒的下落以及精確控制刻蝕槽缺口的尺寸。


圖I為本發明裝置的徑向結構圖。圖2為本發明裝置的軸向結構圖。圖3為本發明中的軸向螺紋導軌與螺杆套件結構放大圖。圖4為本發明中的刻槽加工主體框架結構放大圖。
具體實施例方式以下結合附圖並通過實施例對本發明的結構作進一步的說明。需要說明的是本實施例是敘述性的，而不是限定性的。對空心部件內部進行刻槽加工的裝置，其具體結構是由三個直臂和一個弧形臂構成導軌支柱1，導軌支柱四臂與四個連接柱2連接組成導軌框架。定位蝸杆4穿過連接柱，通過螺栓3將導軌支柱、連接柱以及定位蝸杆緊固為一體。四個定位蝸杆的頂端支撐於圓形空心部件5的內壁，每個定位蝸杆4的左側設有步進蝸輪6，通過步進蝸輪控制調節定位蝸杆的伸出長度。導軌支柱的弧形臂設有軸向螺紋導軌7，軸向螺紋導軌與空心部件軸線平行，軸向螺紋導軌與螺杆套件8組成傳動副，螺紋導軌的下端設有一對導軌導向輪9 (如圖I)。螺杆套件內設有步進電機10和光柵位移傳感器11，電機軸12嵌套有傳動齒輪13和滾動軸承14，電機軸嵌套的傳動齒輪與刻槽加工主體框架15組成傳動副(如圖2和圖3)。刻槽加工主體框架內設有三個液壓缸，第一和第二液壓缸16-1、16-2的活塞連杆與電解液密封殼體17連接，第一和第二液壓缸的活塞連杆套有復位彈簧18。第三液壓缸16-3的活塞連杆與刻槽電極棒19連接，刻槽電極棒外側設有電極導向輪20，在第三液壓缸的下端和刻槽加工主體框架的下端分別設有雷射測距傳感器21 (如圖2和圖4)。三個液壓缸均接有液壓進油管22-和液壓出油管23，在每個液壓缸的進油與出油管路上設有電磁調壓閥24及壓力傳感器25。電解液密封殼體內接有電解液輸入管26和電解液吸出管27。刻槽電極棒19的正極接於脈衝電源；脈衝電源的負極28的負極接於圓形空心部件，刻槽電極棒由計算機控制。電解液密封殼體下簷包有耐高溫密封材料29，電解液密封殼體殼壁部分的刻槽電極棒以及電極導向輪亦包有耐高溫密封材料(如圖2和圖4)。本發明具體工作過程與狀態如下I .加工裝置安裝將由三個直臂和一個弧形臂構成的導軌支柱以及四個連接柱連接組成的導軌框架、定位蝸杆組裝完成後放入空心部件內；控制步進蝸輪調節定位蝸杆伸出的長度，使軸向螺紋導軌中心線處於待刻蝕加工位置軸線的正上方，鎖緊螺栓保證導軌框架以及定位蝸杆在空心部件內的穩定性；電解液密封殼處於升起狀態，此時刻槽加工主體框架可沿軸向螺紋導軌自由進退。II .加工定位設置光柵位移傳感器零點位置，並測得加工點至零點位置相對距離，通過計算機控制步進電機帶動螺杆套件在螺紋導軌中軸向移動，結合光柵位移傳感器進行反饋調節，保證刻槽加工主體框架中的刻槽電極棒精確移至加工點正上方；結合雷射測距傳感器調節第三液壓缸的電磁調壓閥，使刻槽電極棒下落至空心部件內待加工的表 面，此時將雷射測距傳感器數據設置為零點，隨後升起刻槽電極棒至放電所需的間隙距離。III.電火花加工通過電磁調壓閥調節第一與第二液壓缸的油壓，缸內活塞驅使電解液密封殼落位，並施加一定的預緊力，保證電解液不會滲出。打開電解液輸入與輸出管，使電解液充入電解液密封殼內並形成循環，接通脈衝電源正負極分別與刻槽電極棒以及空心部件的連接導線，通過雷射測距傳感器測得刻槽電極棒與加工表面的距離，由測控計算機計算設定的放電間隙值，來確定刻槽電極棒電極的進給量，同時對刻槽電極棒進給形成精確的反饋調節，此時刻槽電極棒就會加工出滿足尺寸要求的刻槽缺口。循環電解液可將電極加工產生的金屬廢料進行冷卻並排出；在完成刻槽缺口加工任務後，斷開脈衝電源，關閉電解液輸入管並將剩餘電解液吸出，升起電解液密封殼，此時可完成對空心部件內部進行刻蝕線槽缺口的目的。
權利要求
1.對空心部件內部進行刻槽加工的裝置，具有導軌支柱、連接柱、螺栓、定位蝸杆、步進蝸輪、軸向螺紋導軌、螺杆套件、步進電機、光柵位移傳感器、傳動齒輪、滾動軸承、液壓缸、電解液密封殼體、復位彈簧、刻槽電極棒、電極導向輪、雷射測距傳感器、液壓進油管、液壓出油管、電火花工具導線、壓力傳感器、電解液輸入管、電解液吸出管、電磁調壓閥、壓力傳感器、電解液輸入管、電解液吸出管以及耐高溫密封材料，其特徵是由三個直臂和一個弧形臂構成導軌支柱(1)，導軌支柱四臂與四個連接柱(2)連接組成導軌框架，定位蝸杆(4)穿過連接柱，通過螺栓(3)將導軌支柱、連接柱以及定位蝸杆緊固為一體，四個定位蝸杆的頂端支撐於圓形空心部件(5)的內壁，每個定位蝸杆(4)的左側設有步進蝸輪(6)，通過步進蝸輪控制調節定位蝸杆的伸出長度，導軌支柱的弧形臂設有軸向螺紋導軌(7)，軸向螺紋導軌與空心部件軸線平行，軸向螺紋導軌與螺杆套件(8)組成傳動副，螺紋導軌的下端設有一對導軌導向輪(9),螺杆套件內設有步進電機(10)和光柵位移傳感器(11),電機軸(12)嵌套有傳動齒輪(13)和滾動軸承(14)，電機軸嵌套的傳動齒輪與刻槽加工主體框架(15)組成傳動副，刻槽加工主體框架內設有三個液壓缸，第一和第二液壓缸(16-1、16-2)的活塞連杆與電解液密封殼體(17)連接，第一和第二液壓缸的活塞連杆套有復位彈簧(18)，第三液壓缸(16-3)的活塞連杆與刻槽電極棒(19)連接，刻槽電極棒外側設有電極導向輪(20)，在第三液壓缸的下端和刻槽加工主體框架的下端分別設有雷射測距傳感器(21)。
2.按照權利要求I所述的對空心部件內部進行刻槽加工的裝置，其特徵是所述三個液壓缸均接有液壓進油管(22)和液壓出油管(23)，在每個液壓缸的進油與出油管路上設有電磁調壓閥(24 )及壓力傳感器(25 )。
3.按照權利要求I所述的對空心部件內部進行刻槽加工的裝置，其特徵是所述電解液密封殼體(17 )內接有電解液輸入管(26 )和電解液吸出管(27 )。
4.按照權利要求I所述的對空心部件內部進行刻槽加工的裝置，其特徵是所述刻槽電極棒(19)的正極接於脈衝電源；脈衝電源的負極(28)的負極接於圓形空心部件，刻槽電極棒由計算機控制。
5.按照權利要求I或4所述的對空心部件內部進行刻槽加工的裝置，其特徵是在所述電解液密封殼體(17)下簷包有耐高溫密封材料(29)，電解液密封殼體殼壁部分的刻槽電極棒(19)以及電極導向輪(20)亦包有耐高溫密封材料。
全文摘要
本發明公開了一種對空心部件內部進行刻槽加工的裝置，其結構是導軌支柱與連接柱連接組成導軌框架，通過螺栓將導軌支柱、連接柱以及定位蝸杆緊固為一體，通過步進蝸輪控制調節定位蝸杆的伸出長度。導軌支柱的弧形臂設有軸向螺紋導軌，軸向螺紋導軌與螺杆套件組成傳動副。螺杆套件內設有步進電機和光柵位移傳感器，電機軸嵌套有傳動齒輪和滾動軸承，電機軸嵌套的傳動齒輪與刻槽加工主體框架組成傳動副。刻槽加工主體框架內設有三個液壓缸，第一和第二液壓缸的活塞連杆與電解液密封殼體連接，第三液壓缸的活塞連杆與刻槽電極棒連接。通過步進電機以及電磁調壓閥進行軸向與徑向定位，由測控計算機計算並控制電極進給量，刻槽電極棒可完成刻蝕加工。
文檔編號B23H9/06GK102922067SQ20121045279
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月13日 優先權日2012年11月13日
發明者張俊紅, 馬梁, 畢鳳榮, 張桂昌, 林傑威 申請人:天津大學