單軸迴轉式電火花裝置的製作方法

2023-12-09 19:41:52

本發明屬於機械設計技術領域，具體涉及一種具備軸體工作檯、可並聯的單軸迴轉式電火花裝置。

背景技術：

電火花工作機是利用火花放電對被處理原材料進行表面處理的設備，可以進行表面糙化、引入材料鑲嵌修飾、表層去除等工作。

實際生產中，薄膜狀原料是電火花工作機最常見的處理對象，尤其是電火花處理的金屬或合金薄膜材料可以去除表面氧化物和雜質、降低接觸電阻、提升與有機物之間的親和性。

目前的電火花裝置在工作過程中經常會有材料鑲嵌不充分，如鑲嵌物脫落、無法引入鑲嵌物、在工作過程中會損壞原材料，被電火花打穿造成材料破碎，影響使用，這種電火花裝置不僅生產效率低，加工效果也不理想，難以廣泛應用；另外，這種電火花裝置在操作過程中也極其複雜，很不方便，它有很多不必要的傳送軸，在工作之前要先把原材料按順序穿過這些傳送軸，然後調節鑲嵌物材料(如碳棒)的位置，調節過程很不方便。而且裡面有很多電機，使用之前每一部分都要先單獨設置，很不方便。這些問題嚴重影響電火花裝置的工作性能。

技術實現要素：

為了克服現有技術中存在的以上問題，本發明提供了一種單軸迴轉式電火花裝置，利用電火花放電的同時對加工材料進行碰撞，從而在鋁箔表面引入鑲嵌物，提升材料性能，比如降低材料電阻；另外還可用於材料表面糙化，表層去除等方面。

本發明的目的是通過以下方案實現的：

一種單軸迴轉式電火花裝置，包括支撐系統、迴轉工作檯系統、水平滑臺系統、轉動系統及火花系統；

其中，所述的支撐系統由水平支撐板4、主安裝板5和側支撐板2組成；水平支撐板4放置於水平面上，主安裝板5固定安裝在水平支撐板4上，二者相互垂直，且主安裝板5把水平支撐板分割成面積比1.25-1.6的兩部分；側支撐板2與水平支撐板4、主安裝板5連接，側支撐板2位於水平支撐板4和主安裝板5形成的T型結構兩側，且三者所形成平面互相垂直；

所述的迴轉工作檯系統由迴轉工作檯1、工作檯電機13、電機支架14、輔助轉動組15、聯軸器16組成；迴轉工作檯系統通過輔助轉動組15固定在支撐系統的主安裝板5上，輔助轉動組15的一端與迴轉工作檯1連接，另一端通過聯軸器16與工作檯電機13連接，工作檯電機13用以驅動迴轉工作檯1轉動，電機支架14設置在水平支撐板4，用以固定工作檯電機13；

所述的水平滑臺系統位於主安裝板5上，與迴轉工作檯系統平行放置，由單軸滑臺9、滑臺驅動電機17、滑臺安裝支架18及輔助安裝板12組成，單軸滑臺9與滑臺安裝支架18通過螺絲垂直安裝在主安裝板5上，滑臺支架18為T型結構，用於固定單軸滑臺9；滑臺驅動電機17與單軸滑臺9連接，輔助安裝板12的一面通過螺絲連接在單軸滑臺9的工作檯上，另一面用於安裝轉動系統及火花系統；

所述的轉動系統位於單軸滑臺9的工作檯上，由傳動杆6、轉動電機7及齒輪盒8組成，齒輪盒8與迴轉工作檯1平行放置，並垂直固定在單軸滑臺9的工作檯上；其中，齒輪盒8由傳動齒輪軸19和齒輪盒外殼20組成；傳動齒輪軸19由正齒輪組組成，兩端固定在齒輪盒8的槽內，傳動杆6穿過齒輪盒8，並且與傳動齒輪軸19連接，並隨著轉動；轉動電機7固定於齒輪盒外殼20上，用於帶動傳動齒輪軸19轉動；

所述的火花系統位於迴轉工作檯1的上端、轉動系統的下端，火花系統由固定板23、固定杆24、探頭輔助安裝板25、磁芯26、振動彈片27、震動套頭28、電磁鐵29及探頭安裝板30組成；其中，通過螺絲固定在輔助安裝板12，並且振動套頭28的孔正對著原料棒11的軸心，使其穿過振動套頭28；探頭輔助安裝板25為兩塊矩形金屬板，平行放置，上面有開孔用於連接與固定；固定杆24通過螺絲與探頭輔助安裝板25的一個角處相連，固定板23為矩形板，通過螺絲與固定杆24相連接，振動彈片27為L型金屬片，振動彈片27穿過兩塊輔助安裝板25之間，固定板23連接著振動彈片27的較短一端，振動彈片27的較長一端連接著振動套頭28，用於固定及帶動原料棒11的振動，原料棒11的另一端固定在傳動杆6上；探頭安裝板30位於兩塊輔助安裝板25之間，分別與固定板23及輔助安裝板25的一端通過螺絲連接；輔助安裝板25的另一端連接著兩塊電磁鐵29，在電磁鐵29中間有磁芯26。

進一步地，所述的水平支撐板4是厚度為25-60mm的矩形鋼板或鐵板，長度為70-120cm，寬度為60-100cm；主安裝板5是厚度為25-60mm的矩形鋼板或鐵板，長度為60-85cm，寬度為60-100cm；側支撐板2是厚度為25-60mm的T字型鋼板或鐵板，其長邊長度與水平支撐板4長度一致，短邊長度為50-100mm；所述的主安裝板5通過螺栓或焊接的方式固定安裝在水平支撐板4上，側支撐板2通過螺栓或焊接的方式與水平支撐板4、主安裝板5連接。

進一步地，所述的輔助轉動組15由迴轉軸21及環形固定架22組成，迴轉軸21與環形固定架22通過軸承連接；其中，迴轉軸21是直徑為15mm、長度為100-150mm的鋼製圓柱軸，其一端有直徑194mm、厚度4-6mm的鋼製圓形片，通過焊接的方式連接，圓形片與圓柱軸同軸心，圓形片是為了與迴轉工作檯1相連接，固定迴轉工作檯1；環形固定架22是由外直徑分別為100-120mm和45-60mm的兩個鋼製空心圓柱體兩部分組成，並且兩部分內直徑一致，是一體式結構，範圍在20-25mm，兩個圓柱體長度為30-45cm，兩個圓柱體底面重合，這兩個圓柱體可以通過對大圓柱切割或焊接的方式連接，在兩個圓柱體的另一端分別開一個直徑32mm深度範圍8-12mm的圓柱形槽，用於放置軸承，在大圓柱體上開四個4.5mm的螺絲孔，用於固定在主安裝板5上，環形固定架22的圓柱體或槽均同軸心。

進一步地，所述的迴轉工作檯1為外直徑180-240mm、厚度3-6mm的鋼製圓柱桶狀，用來放置所加工的材料，在其一端焊接一個直徑與迴轉工作檯內直徑相等的鋼製圓片，用以連接迴轉軸21，固定迴轉工作檯1；所述的電機支架14是兩塊厚度為5-20mm的鋼板，通過螺絲或焊接的方式固定在水平支撐板4上，進而用於固定工作檯電機13。

進一步地，所述的迴轉工作檯系統還包括環形夾具3，所述的環形夾具3是兩個直徑與迴轉工作檯1外直徑相等的鋼製半圓環，兩端均有突出的螺絲孔，扣在迴轉工作檯1上，用以固定覆蓋在迴轉工作檯1上的加工材料。

進一步地，所述的單軸滑臺9主體為厚度50-100mm，長度300-600mm，寬度100-200mm的矩形鋼板或鐵板，矩形鋼板或鐵板的長度兩側有長為145mm、寬為55mm(與主體鋼板寬度相同)、厚度15mm的矩形鋼板，寬度兩側有長400mm(與主體鋼板長度相同)寬18mm的凸出滑道，滑道上嵌有長165mm寬100mm矩形鋼板工作檯；滑臺驅動電機17為扭矩8Nm以上，長度120-200mm、半徑為50-100mm的步進電機或伺服電機，用於帶動單軸滑臺9轉動；滑臺安裝支架18由長440mm寬80mm厚10mm的矩形金屬板、長100mm寬80mm厚16mm的矩形及上底25mm下底345mm長100mm厚16mm的直角梯形金屬板三部分組成(與滑臺大小有關)，三塊金屬板兩兩垂直的連接，其垂直於單軸滑臺9的工作檯背面，並與之相連；輔助安裝板12為長度250mm寬度100mm厚度17mm的矩形金屬板，連接在單軸滑臺9的工作檯上，從而用於連接與帶動轉動系統與電火花系統。

進一步地，所述的齒輪盒外殼20是長方體狀輕質鋁合金零件，寬15-20cm，高5-8cm，傳動杆6是形狀為帶鍵圓柱的金屬杆，長30-45cm，端面形狀與傳動齒輪軸19內孔一致。

進一步的，所述的固定板23是矩形金屬板，用於固定電火花系統與輔助安裝板12的連接，並且可以通過螺絲來調節高度；固定杆24是圓柱杆，輔助安裝板25是兩塊矩形板，上面有開孔用於固定系統的零部件；磁芯26是鐵質或磁質的雙u型片，一端放置到電磁鐵29的線圈內，另一端固定在輔助安裝板25上；電磁鐵29為長方體結構，中間為貫穿的孔用於安裝磁芯26；探頭安裝板30是矩形金屬板，中間有螺絲孔，放置於兩塊輔助安裝板25之間，用於系統間的固定。

進一步地，所述的火花系統為n個，n為大於或等於1的整數，n個火花系統並聯放置。

該裝置的工作過程如下：

設備工作前需首先移除環形夾具3，將被加工薄膜原料平整包覆在迴轉工作檯1上(被加工原料可以全部或部分包覆迴轉工作檯)，然後安裝被移除的環形夾具3使被加工薄膜原料被固定。設備工作時：1)工作檯電機13勻速轉動使迴轉工作檯邊緣線速度在0.5-10m/h之間(工作檯電機13轉動速度連續可調，可通過調速器或變頻器手動調節)；2)滑臺驅動電機17等步長往復運動，帶動單軸滑臺9工作檯在兩固定點間往復直線運動，其速度範圍在6-35cm/s；3)轉動電機7勻速轉動，轉速範圍在0.1-2轉/s，帶動傳動齒輪軸19以相同速度轉動，進而帶動原料棒11轉動；4)火花系統中安裝的兩個電磁鐵29交替通低壓直流電，交替頻率50-300Hz，電壓12-15V，電磁鐵29會交替吸引震動彈片27，進而帶動震動套頭28及其內的原料棒11振動。

與現有技術相比，本發明的優點如下：

1、具備多路電火花系統同時加工的能力，比單路設備速度快、效率高；

2、迴轉工作檯系統可以方便地控制單位面積的電火花密度，並可以方便地進行多次加工、雙面加工；

3、設備結構簡單、體積小、成本低，且在加工效果上帶來顯著進步，可以起到推動電池、電容行業發展和技術進步的作用。

4、該裝置採用單軸工作檯，去掉以往冗餘複雜的傳送軸，具有體積小操作簡單，可雙面反覆加工，提升加工效果，避免鑲嵌物不均勻或容易脫落等情況，提高材料穩定性。

附圖說明

圖1為本發明的單軸迴轉式電火花裝置的第一結構示意圖；

圖2為本發明的單軸迴轉式電火花裝置的第二結構示意圖；

圖3為本發明的單軸迴轉式電火花裝置的第三結構示意圖；

圖4為本發明的齒輪盒的結構示意圖；

圖5為本發明的輔助轉動組的結構示意圖；

圖6為本發明的火花系統的結構示意圖；

圖中：迴轉工作檯1、側支撐板2、環形夾具3、水平支撐板4、主安裝板5、傳動杆6、轉動電機7、齒輪盒8、單軸滑臺9、原料棒11、輔助安裝板12、工作檯電機13、電機支架14、輔助轉動組15、聯軸器16、滑臺驅動電機17、滑臺安裝支架18、傳動齒輪19、齒輪盒外殼20、迴轉軸21、環形固定架22、固定板23、固定杆24、探頭輔助安裝板25、磁芯26、振動彈片27、震動套頭28、電磁鐵29、探頭安裝板30。

具體實施方式

以下結合附圖詳細介紹本發明的技術方案：

實施例1

一種單軸迴轉式電火花裝置，包括支撐系統、迴轉工作檯系統、水平滑臺系統、轉動系統及火花系統；

其中，所述的支撐系統由水平支撐板4、主安裝板5和2塊側支撐板2組成；水平支撐板4放置於水平面上，主安裝板5固定安裝在水平支撐板4上，二者相互垂直，且主安裝板5把水平支撐板分割成面積比1.25-1.6的兩部分；側支撐板2與水平支撐板4、主安裝板5連接，側支撐板2位於水平支撐板4和主安裝板5形成的T型結構兩側，且三者所形成平面互相垂直；其中，水平支撐板4是厚30mm的矩形鋼板，長95cm，寬80cm；主安裝板5是厚35mm的矩形鋼板，長70cm，寬60cm；側支撐板2是厚30mm的T字型鋼板，其長邊長度與水平支撐板4長度一致，短邊長度為50mm。

所述的迴轉工作檯系統由迴轉工作檯1、工作檯電機13、電機支架14、輔助轉動組15、聯軸器16組成；迴轉工作檯系統通過輔助轉動組15固定在支撐系統的主安裝板5上，輔助轉動組15的一端與迴轉工作檯1連接，另一端通過聯軸器16與工作檯電機13連接，工作檯電機13用以驅動迴轉工作檯1轉動，電機支架14設置在水平支撐板4，用以固定工作檯電機13；其中，進一步地，所述的輔助轉動組15由迴轉軸21及環形固定架22組成，迴轉軸21與環形固定架22通過軸承連接；其中，迴轉軸21是直徑為15mm、長度為120mm的鋼製圓柱軸，其一端有直徑194mm、厚度5mm的鋼製圓形片，通過焊接的方式連接，圓形片與圓柱軸同軸心，圓形片是為了與迴轉工作檯1相連接，固定迴轉工作檯1；環形固定架22是由外直徑分別為120mm和50mm的兩個鋼製空心圓柱體兩部分組成，並且兩部分內直徑一致，是一體式結構，範圍在20mm，兩個圓柱體長度為35cm，兩個圓柱體底面重合，這兩個圓柱體可以通過對大圓柱切割或焊接的方式連接，在兩個圓柱體的另一端分別開一個直徑32mm深度範圍10mm的圓柱形槽，用於放置軸承，在大圓柱體上開四個4.5mm的螺絲孔，用於固定在主安裝板5上，環形固定架22的圓柱體或槽均同軸心。

所述的水平滑臺系統位於主安裝板5上，與迴轉工作檯系統平行放置，由單軸滑臺9、滑臺驅動電機17、滑臺安裝支架18及輔助安裝板12組成，單軸滑臺9與滑臺安裝支架18通過螺絲垂直安裝在主安裝板5上，滑臺支架18為T型結構，用於固定單軸滑臺9；滑臺驅動電機17與單軸滑臺9連接，輔助安裝板12的一面通過螺絲連接在單軸滑臺9的工作檯上，另一面用於安裝轉動系統及電火花系統；其中，所述的迴轉工作檯1為外直徑200mm、厚度5mm的鋼製圓柱桶狀，用來放置所加工的材料，在其一端焊接一個直徑與迴轉工作檯內直徑相等的鋼製圓片，用以連接迴轉軸21，固定迴轉工作檯1；所述的電機支架14是兩塊厚度為5mm的鋼板，通過螺絲或焊接的方式固定在水平支撐板4上，進而用於固定工作檯電機13。所述的迴轉工作檯系統還包括環形夾具3，所述的環形夾具3是兩個直徑與迴轉工作檯1外直徑相等的鋼製半圓環，兩端均有突出的螺絲孔，扣在迴轉工作檯1上，用以固定覆蓋在迴轉工作檯1上的加工材料。其中，所述的單軸滑臺9主體為厚度60mm，長度480mm，寬度150mm的矩形鋼板，矩形鋼板的長度兩側有長為145mm、寬為55mm、厚度15mm的矩形鋼板，寬度兩側有長400mm寬18mm的凸出滑道，滑道上嵌有長165mm寬100mm矩形鋼板工作檯；滑臺驅動電機17為扭矩8Nm以上，長度120mm、半徑為50mm的步進電機，用於帶動單軸滑臺9轉動；滑臺安裝支架18由長440mm寬80mm厚10mm的矩形金屬板、長100mm寬80mm厚16mm的矩形及上底25mm下底345mm長100mm厚16mm的直角梯形金屬板三部分組成(與滑臺大小有關)，三塊金屬板兩兩垂直的連接，其垂直於單軸滑臺9的工作檯背面，並與之相連；輔助安裝板12為長度250mm寬度100mm厚度17mm的矩形金屬板，連接在單軸滑臺9的工作檯上，從而用於連接與帶動轉動系統與電火花系統。

所述的轉動系統位於單軸滑臺9的工作檯上，由傳動杆6、轉動電機7及齒輪盒8組成，齒輪盒8與迴轉工作檯1平行放置，並垂直固定在單軸滑臺9的工作檯上；其中，齒輪盒8由傳動齒輪軸19和齒輪盒外殼20組成；傳動齒輪軸19由正齒輪組組成，兩端固定在齒輪盒8的槽內，傳動杆6穿過齒輪盒8，並且與傳動齒輪軸19連接，並隨著轉動；轉動電機7固定於齒輪盒外殼20上，用於帶動傳動齒輪軸19轉動，從而帶動碳棒轉動；其中，所述的齒輪盒外殼20是長方體狀輕質鋁合金零件，寬18cm，高6cm，長度範圍在27(12+5*3)釐米，由兩個完全一致獨立零件上下拼合而成，上下面開有完全對稱的槽孔(孔內徑與傳動齒輪19)，有5(3+2)個開孔及配套齒輪(三路並聯)；傳動杆6是形狀為帶鍵圓柱的金屬杆，長40cm，端面形狀與傳動齒輪軸內孔一致。

所述的火花系統位於迴轉工作檯1的上端、轉動系統的下端，固定安裝在輔助安裝板12上，由固定板23、固定杆24、探頭輔助安裝板25、磁芯26、振動彈片27、震動套頭28、電磁鐵29及探頭安裝板30組成；其中，探頭輔助安裝板25為兩塊矩形金屬板，平行放置，上面有開孔用於連接與固定；固定杆24通過螺絲與探頭輔助安裝板25為的一個角處相連，固定板23為矩形板，通過螺絲與固定杆24相連接，振動彈片27為L型金屬片，振動彈片27穿過兩塊輔助安裝板25之間，固定板23連接著振動彈片27的較短一端，振動彈片27的較長一端連接著振動套頭28，用於固定於帶動碳棒振動，探頭安裝板30位於兩塊輔助安裝板25之間，分別與固定板23及輔助安裝板25的一端通過螺絲連接；輔助安裝板25的另一端連接著兩塊電磁鐵29，在電磁鐵29中間有磁芯26。

所述的固定板23是長38.75寬15厚4mm的鋁合金板，用於固定電火花系統與輔助安裝板12的的連接，並且通過螺絲可以調節系統高度，調整碳棒與迴轉工作檯距離。固定杆24是直徑8mm長36mm的鋁合金杆，並對其一端的兩側切割，切除厚度2mm長21mm用於前後探頭輔助安裝板25之間固定系統連接。探頭輔助安裝板25是長43寬29厚3.7的鋁合金板，用於固定安裝磁芯26、電磁鐵29、振動彈片27等系統零部件。磁芯26是鐵質雙u型片，大小同電磁鐵29的線圈內部空間，一端放置到電磁鐵29的線圈內，其他部分用作固定。振動彈片27是長68mm橫向總寬50厚度2mm的金屬片，是探頭振動的主要部分。振動套頭28是外直徑8mm的圓柱形，內部有直徑7.2mm到6mm變化的弧形通道，用於放置固定探頭。電磁鐵29是長9mm寬8mm高7mm的長方體，中間有長5mm寬3mm的孔用於放置磁芯。探頭安裝板30是長28mm寬13mm厚4mm的鋁合金板，中間有螺絲孔，放置於前後輔助安裝板25之間用於固定系統。

該裝置的工作過程如下：

設備工作前需首先移除環形夾具3，將被加工薄膜原料平整包覆在迴轉工作檯1上(被加工原料可以全部或部分包覆迴轉工作檯)，然後安裝被移除的環形夾具3使被加工薄膜原料被固定。設備工作時：1)工作檯電機13勻速轉動使迴轉工作檯邊緣線速度在10m/h(工作檯電機13轉動速度連續可調，可通過調速器或變頻器手動調節)；2)滑臺驅動電機17等步長往復運動，帶動單軸滑臺9工作檯在兩固定點間往復直線運動，其速度範圍在35cm/s；3)轉動電機7勻速轉動，轉速範圍在2轉/s，帶動傳動齒輪軸19進而帶動傳動杆6以相同速度轉動，原料棒11與傳動杆6連接，從而原料棒11以與轉動電機7相同速度轉動；4)在火花系統中，安裝有兩個電磁鐵29，它們交替通低壓直流電，交替頻率100Hz，電壓為15V，從而電磁鐵29交替吸引震動彈片27，帶動震動套頭28及其內的原料棒11振動。