[发明专利]基于标准接口的高速电弧放电加工刀柄装置

说明书

技术领域

本发明属于放电加工装备技术领域，具体涉及一种基于标准接口的高速电弧放电加工刀柄装置。

背景技术

高速电弧放电加工是一种近年发展起来的高效加工方法。该方法利用工件和工具电极之间放电形成电弧等离子体，辅以高压流体排除熔融的工件材料，实现各种难切削金属材料的高效去除(参见文献W.Zhao,L.Gu,H.Xu,et.al.A novel high efficiency electrical erosion process--Blasting erosion arc machining[c].Procedia CIRP 6(2013)621-625)。

高速电弧放电铣削加工利用多孔内冲液电极按设定轨迹进给加工，通过电极和工件之间的电弧放电产生的高温去除材料，进而实现复杂轮廓、型腔等不同几何特征的高效加工。在高速电弧放电铣削过程中，电极的旋转运动可以均化电极损耗；将电极沿轴向开孔进行内冲液可以及时将熔融的金属碎屑排出工件和电极之间，避免了短路及工件烧蚀；将数百安培(或以上)的电流通过电极以形成击穿电势是实现放电的前提。

为实现电极的旋转、电极的通电以及电极的高速冲液，需设计专门的具有冲液旋转导电功能的装置。现有技术主要涉及两种方法：

第一种，设计专门的旋转冲液机构(参见专利文件CN201310541512.4)，该机构通过绝缘介质将自身连接到机床主轴上，同时具备电极的旋转、冲液及导电功能，但其和机床主轴的连接存在一定误差，容易导致电极跳动超差，并且通过两侧管件供给高压流体增强冲液紊乱，同时该机构利用轴承内圈、外圈和滚珠之间的旋转接触，将固定的电刷供电转化为电极的旋转供电，极易因为装配误差、密封失效及滚珠和内圈、外圈之间的放电导致轴承损坏，进而引起旋转精度丧失，因而其使用寿命短。

第二种，设计专门的主轴系统(参见专利文件CN201410747804.8)，该主轴通过高压冲液流体，将流体直接通过主轴灌输于工具电极上，并通过外加驱动机构带动主轴和电极旋转，此外，还有将固定的电栓(电源通过导电供电，供电的导线无法跟随电极旋转)转化为电极旋转运动的导电装置，克服了传统导电滑环的缺点。然而尽管该机构具有轻量化的特点，但是主轴设计精度要求高，设计周期长。

上述两种方案无论是设计专用的旋转沖液机构还是使用专门的主轴系统，均可实现高速电弧放电加工的电极旋转、沖液夹持。然而，当高速电弧放电加工技术在不同型号的机床上移植时，由于市面上的数控机床种类繁多，结构各异，将其改造成高速电弧放电加工机床时，若采用上述两种方案，则需要根据各类机床的特征设计专用旋转沖液机构(及其固定装置)或是主轴系统，该过程费时费力，限制了高速电弧放电加工的应用及产业化过程。

发明内容

为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种基于标准接口的高速电弧放电加工刀柄装置，可以方便植入不同类别的数控机床主轴系统中。即，在需要进行高速电弧放电加工工艺时，可快速连接至机床主轴系统；不需要高速电弧放电加工工艺时，可方便拆离机床主轴系统，将机床还原成普通机加工机床。并且，为实现高速电弧放电铣削加工，该刀柄装置具有旋转、导电功能，具有高精度电极夹持以及绝缘保护功能，结构简单，方便拆卸和替换，并可结合机床主轴中心出水实现高压冲液。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

一种基于标准接口的高速电弧放电加工刀柄装置，包括刀柄，绝缘盘、导电盘、圆螺母、第一组推力球轴承、第二组推力球轴承、夹头套筒、弹性夹头、多孔电极(8)、夹头螺母；

所述的刀柄通过刀柄螺母与所述的绝缘盘相连，该绝缘盘为中空结构，其中心供所述的芯轴的一端穿过；

所述的芯轴上装有所述的第一组推力球轴承和第二组推力球轴承，该第一组推力球轴承的轴圈限位于所述的绝缘盘、座圈定位于所述的导电盘，第二组推力球轴承的轴圈限位于所述的圆螺母、座圈定位于所述的导电盘，该导电盘外接放电导线；

所述的芯轴的一端设有台阶，可卡在绝缘盘内，另一端装有所述的夹头套筒，该夹头套筒内安装弹性夹头，所述的多孔电极通过夹头螺母固定在所述的弹性夹头上。

进一步地，所述的夹头螺母和弹性夹头之间有密封垫。

所述的绝缘盘内还装有绝缘垫片，用于隔离所述的刀柄螺母和芯轴。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1)该刀柄装置具有标准刀柄结构，可方便植入具有标准接口的不同型号数控机床上。在需要进行高速电弧放电加工工艺时，可快速连接至机床主轴系统；