一种倾斜群孔电火花加工装置及方法 |
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| 申请号 | CN202311183702.3 | 申请日 | 2023-09-14 | 公开(公告)号 | CN117086418A | 公开(公告)日 | 2023-11-21 |
| 申请人 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司; | 发明人 | 余泽; 方丁; 陈雪梅; 李俊; 张国尉; 蒲昌兰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种倾斜群孔电火花加工装置，包括：固定 工件 并调节工件的倾斜 角 度的承载组件； 电极 组件；电极组件包括多个呈阵列设置的电极，电极一端连接在电极板上，另一端设置有倾斜角度相同的加工端面，且各个电极的加工端面位于同一平面内，各个电极在电极板上的布置与工件上待加工群孔的 位置 相对应，且电极加工端面的倾斜角度与工件的倾斜角度相同；本发明设计与倾斜群孔加工参数向匹配的电极组件，通过在电极组件上设置与倾斜群孔数量、尺寸以及相对位置关系均一致的多个电极，在加工时只需要通过承载组件将工件调整到合适的角度，驱动电极组件做直线运动，即可一次完成倾斜群孔的加工，很好地保证了倾斜群孔的加工 精度 ，提高了加工效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种倾斜群孔电火花加工装置，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种倾斜群孔电火花加工装置及方法技术领域背景技术[0002] 阵列孔结构在工业中有广泛应用，例如在航空发动机上采用高开孔率薄壁阵列孔结构，以实现高推重比、高燃烧效率、低排放等性能要求，其倾斜角群孔倾角大，壁厚非常薄，倾斜角群孔加工精度和质量要求高，材料为难加工材料，目前加工倾斜角群孔的方式主要为机械加工、电解加工和电火花加工；机械和电解的加工方式加工倾斜群孔时通常一次只能单独加工一个倾斜孔，难以实现同时加工多个倾斜群孔；而用电火花加工方式加工倾斜群孔时难以保证加工精度。 [0003] 机械加工一般采用钻削方式进行，该加工效率高、工艺加工过程比较灵活，但钻削加工时随孔径减小钻头强度和刚度降低，钻尖接触工件表面时受轴向力作用失稳易产生偏移，造成孔位和孔径的加工误差；机械加工不能加工比刀具材料硬的材料，如高强度高硬度耐热钢、硬质合金等。 [0004] 电解加工是利用阳极电化学溶解原理进行材料蚀除，并最终将零件加工成形的工艺技术。该技术不受工件材料力学性能、机械性能限制，零件表面加工质量高，无应力、无热影响区、工具阴极无损耗等优点，广泛应用于航空航天、微电子、生物医学、模具制造等工程领域。但是电解加工斜孔时电解加工中存在的杂散腐蚀是造成电解加工定域性差、精度低的主要原因。电解加工中由于阴极周围电力线的影响，阳极部分总有一些已加工区域被再次蚀除，造成加工的定域性较差，加工精度降低。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种倾斜群孔电火花加工装置及方法，解决在加工倾斜群孔时难以保证加工精度的问题。 [0006] 本发明通过下述技术方案实现： [0007] 一种倾斜群孔电火花加工装置，包括： [0008] 承载组件，用于固定工件并调节工件的倾斜角度； [0009] 电极组件，电极组件包括多个呈阵列设置的电极，电极一端连接在电极板上，另一端设置有朝同一方向倾斜且倾斜角度相同的加工端面，且各个电极的加工端面位于同一平面内，各个电极在电极板上的布置与工件上待加工群孔的位置相对应，且电极加工端面的倾斜角度与工件上待加工群孔的倾斜角度相同。 [0010] 进一步的，电极包括靠电板一侧设置的精加工段和连接精加工段的粗加工段，粗加工段的截面尺寸小于精加工段的截面尺寸。 [0011] 进一步的，承载组件包括底座和承载盘，底座和承载盘铰接，底座与承载盘之间设置有俯仰调节机构，俯仰调节机构可驱动承载盘沿着铰接点转动从而调节承载盘的角度。 [0012] 进一步的，俯仰调节机构包括滑轨组件和调节组件，滑轨组件包括导轨和支撑杆，导轨与底座连接，导轨上设置有滑块，滑块与导轨配合并可在导轨上滑动，支撑杆分别与滑块和承载盘铰接；调节组件用于调节滑块在导轨上运动。 [0013] 进一步的，俯仰调节机构包括固定杆，固定杆一端与滑块铰接，另一端与承载盘滑动配合连接。 [0014] 进一步的，承载盘上设置有滑轨，固定杆与滑轨滑动配合连接。 [0015] 进一步的，承载盘上在一端设置有与工件配合的限位槽，承载盘上在限位槽所在位置设置有用于固定工件的固定件。 [0017] 进一步的，底座上设置有用于测量承载盘倾斜角度的分度盘。 [0018] 一种倾斜群孔电火花加工方法，采用上述倾斜群孔电火花加工装置，包括以下步骤： [0019] 将电极组件安装到电火花加工机床的主轴上； [0020] 将工件在承载组件上固定装夹，并调节工件的角度至与电极组件上电极加工端面所在的平面平行； [0021] 沿电火花加工机床主轴的进给方向驱动电极组件朝工件运动，完成工件上倾斜群孔的加工。 [0022] 本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果： [0023] 本发明通过设计与倾斜群孔加工参数向匹配的电极组件，通过在电极组件上设置与倾斜群孔数量、尺寸以及相对位置关系均一致的多个电极，利用电极电火花加工所具有的加工特点，在加工时只需要通过承载组件将工件调整到合适的角度，驱动电极组件做直线运动，即可一次完成倾斜群孔的精加工，很好地保证了倾斜群孔的加工精度操作简单，提高了加工效率。附图说明 [0024] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。 [0025] 图1为本发明中倾斜群孔电火花加工装置结构示意图。 [0026] 图2为本发明中电极组件结构示意图。 [0027] 其中：1‑底座，2‑固定板，21‑支脚，22‑支撑座，23‑分度盘，3‑导轨，4‑滑块，5‑支撑杆，6‑固定杆，61‑固定销，7‑滑轨，71‑滑槽，8‑丝杆，81‑螺母，9‑承载盘，91‑固定件，92‑限位槽，10‑主轴，11‑夹持件，12‑电极板，13‑电极，131‑第一电极，132‑第二电极，133‑第三电极，20‑工件。 具体实施方式[0028] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 [0029] 如图1所示，一种倾斜群孔电火花加工装置，包括： [0030] 承载组件，用于固定工件并调节工件的倾斜角度； [0031] 电极组件，电极组件包括多个呈阵列设置的电极，电极13一端连接在电极板12上，另一端设置有朝同一方向倾斜且倾斜角度相同的加工端面，并且各个电极13的加工端面位于同一平面内，电极13加工端面的倾斜角度与工件20的倾斜角度相同。 [0032] 电极包括靠电极板一侧设置的精加工段和连接精加工段的粗加工段，粗加工段的截面尺寸小于精加工段的截面尺寸；粗加工段可对工件进行初步加工，确定需要加工的倾斜群孔的位置；然后电极组件继续向下垂直给进，一次性加工出工件20上的倾斜群孔。 [0033] 承载组件包括底座1和承载盘9，在底座1上设置有固定板2，固定板2上设置有支撑座22，固定板2上的支撑座22与承载盘的一端铰接，固定板2与承载盘9之间设置有俯仰调节机构，俯仰调节机构可驱动承载盘9沿着铰接点转动从而调节承载盘9的角度，使放置工件20的承载盘9的角度与电极板12倾斜的加工平面。 [0034] 俯仰调节机构包括滑轨组件和调节组件，滑轨组件包括导轨3和支撑杆5，设置在固定板2上，并与固定板2固定连接，通常采用焊接的的方式连接；导轨3上设置有滑块4，滑块4设置在导轨3上表面，滑块4可在导轨3上滑动，滑块4左右两端设置有限位面，保证滑块4在滑动过程中不会左右偏移；支撑杆5一端与滑块4上表面铰接，另一端与承载盘9下表面铰接；调节组件可驱动滑块4在导轨3上运动。 [0035] 俯仰调节机构还包括固定杆6，固定杆6一端与滑块4铰接，优选的，固定杆6和支撑杆5在滑块4上同一位置与滑块铰接，固定杆6的另一端与承载盘9滑动配合连接。 [0036] 承载盘9的底面设置有滑轨7，支撑杆6与承载盘9的铰接点位于承载盘9与固定板2的铰接点和滑轨7之间；固定杆6与滑轨7滑动配合连接，固定杆6和滑轨7之间设置有固定销61，滑轨7侧面设置有滑槽71，固定销61穿过滑槽71与固定杆6转动连接，转动固定销61可使固定杆6与滑轨7之间相互抱死，从而使固定杆6固定，使调整好角度的承载盘9保持稳定。 [0037] 在承载盘9上设置有固定件91，优选的固定件91为固定螺栓，在固定件下方设置有限位槽92，工件放置在限位槽92上，固定件91伸入限位槽92内将工件20固定在承载盘9上。 [0038] 俯仰调节机构还包括调节组件，调节组件包括丝杆8和螺母81，丝杆8的两端设置有连接部，丝杆8两端的连接部处连接有支脚21，支脚21与固定板焊接连接；丝杆8可在支脚21上原地转动；螺母81套设在丝杆8上并与丝杆8转动连接，螺母81的侧面与滑块4连接，转动丝杆8时可驱动螺母81在丝杆8上往复运动，从而带动滑块4在导轨3上滑动，滑块4滑动后可使支撑杆5和固定杆6与承载盘9之间的角度发生变化，使承载盘9在与支撑座22的铰接点处发生转动，从而调节承载盘9的角度；优选的，为了使承载盘9更加稳固，在固定板2左右两侧各设置一组滑轨组件，丝杆8组件设置在滑轨组件之间，调节组件的螺母81与左右两侧的滑块4固定连接。 [0039] 在底座1上设置有用于测量承载盘9倾斜角度的分度盘23，分度盘23测量工件20与底座1的夹角后，根据测得的角度加工电极13上加工面的倾斜加工面。 [0040] 电极组件还包括主轴10和夹持件11，夹持件11分别与电极板12和主轴10连接，主轴10连接着电火花机床，夹持件11夹持着电极板12，电火花机床驱动主轴10带动电极板12进行作业。 [0041] 如图2所示，一种加工倾斜群孔的方法，包括上述倾斜群孔电火花加工装置，使用倾斜群孔电火花加工装置加工倾斜群孔的方法包括以下步骤： [0042] 步骤S1、设计、加工电极组件；包括以下步骤： [0043] 制作单个电极13：首先制作方形的、适当长度的电极坯料； [0044] 准备方形电极坯料，方形坯料尺寸控制在3mm×3mm范围之内；第一电极131的坯料长度为L1sinθ+H+dtanθ+d1/cosθ，L1为承载盘的有效夹持长度，有效长度控制在900mm‑950mm之间；其中，θ为承载盘相对于固定板的夹角，H为电极13上平面距离主轴10位置的安全高度，H控制在5mm范围之内，d为电极13截面的宽度，d1为工件20的厚度，工件20厚度控制在4mm范围之内； [0045] 确定第一电极131的坯料的长度后，设置各个电极13之间的间距，第二电极132的坯料长度为L1sinθ+H+(d+△x)tanθ+d1/cosθ，△x为横向方向上电极13之间的间距，将电极13的间距控制在2.0mm范围之内； [0046] 第三电极133的坯料长度为L1sinθ+H+2(d+△x)tanθ+d1/cosθ；在制作好的电极坯料上划分出粗加工段和精加工段的长度； [0047] 确定电极粗加工段和精加工段的长度；电极13的粗加工段长度为(2.0mm～5.0mm)+dtanθ，电极13的0.1％损耗率，电极13的粗加工段的宽度为：d‑(0.1mm～0.5mm)，粗加工段以外的剩余部分为精加工段，精加工段电极13的宽度为d；按照以上数据将电极坯料切割出粗加工段和精加工段； [0048] 对切割好粗加工段和精加工段的电极坯料进行进一步加工，按照待加工倾斜群孔的设计参数对电极坯料进行斜角切割，切割出单个电极的加工面； [0049] 加工电极组件；将制作好的电极13之间调整好适当的间距，使其在电极板12上以阵列的形式排布，按照适当间距将电极按照1×3、2×3或3×3形式装配到电极板12上，从而使电极13在电极板12上形成倾斜的加工面； [0050] 步骤S2、将加工好的电极组件安装到电火花加工机床的主轴上； [0051] 步骤S3、安装工件20；安装工件20时，将工件20放置在倾斜群孔电火花加工装置中的承载盘9上并将其固定；调整承载盘9的倾斜度使其与电极板12倾斜的加工平面相配合。 [0052] 步骤S4、对工件20进行加工；调整电极板12沿主轴10运动的位置使其与工件20形成电火花加工初始间隙；按照最大允许的电加工规范，沿电火花机床中主轴10运动的方向对工件20进行斜孔一次性粗精加工倾斜群孔。 [0053] 在本发明的描述中，需要说明的是，所采用的术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0054] 此外，本发明的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。 [0055] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 |
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