一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置发明专利

专利名称：一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202310201974.5

专利申请（专利权）人：中国石油大学(华东)
权利人地址：山东省青岛市黄岛区长江西路66号

专利发明（设计）人：刘永红,武鑫磊,滕绪山,赵文婧,乔博,张澎鑫,郑超,韩延聪,纪仁杰,李德格

专利摘要：本发明属于特种加工领域，具体地，涉及一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置。一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置，包括紧固单元、介质流通单元、传动单元、外壳体、密封单元及连接单元。介质流通单元内部设有介质输入通道、环形流通通道与介质输出通道，三通道的配合实现了介质输入口位置固定而介质输出口位置可变。传动单元包括蜗轮与蜗杆结构，蜗杆与电极输出轴相连，蜗轮与介质流通单元相连，可将伺服电机输出轴的转动转化为介质流通单元的转动。结合数据采集及处理装置，本装置可根据加工方向，对工作介质冲注方向进行实时准确的调整，提高了放电加工工作介质冲注的自动化水平，满足了放电加工技术对介质冲注方向的自适应调整的加工要求。

主权利要求：
1.一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置，其特征在于，包括：
紧固单元，所述紧固单元设于上壳体上方，包括前、后两个抱箍结构(1)，在抱箍结构(1)两侧分别开有固定孔，加工时将抱箍结构(1)与上壳体(3)固结；
介质流通单元，所述介质流通单元包括输入结构(2)与环形流通输出结构(8)，所述输入结构(2)内部设有介质输入通道(6)，介质输入通道(6)的入口设有介质输入口；所述环形流通输出结构(8)设有环形流通通道(7)与介质输出通道(5)，介质输出通道(5)的出口设有介质输出口；所述环形流通输出结构(8)的外侧中部设有一个环状凸起结构；
外壳体，所述外壳体包括上壳体(3)与下壳体(4)；所述上壳体(3)与下壳体(4)的外侧各开有四个固定孔，外壳体将前述介质流通单元包纳，外壳体设有电机安装底座(10)及蜗杆固定孔；
传动单元，所述传动单元包括蜗轮(9)与蜗杆(11)；所述蜗轮(9)设于环形流通输出结构(8)的外侧，放电加工前将蜗轮(9)与环形流通输出结构(8)固结；所述蜗杆(11)与蜗轮(9)相配合，并固定于蜗杆固定孔；
连接单元，所述连接单元包括紧固螺栓与螺母；
密封单元，所述密封单元包括密封垫圈；
介质流通单元中的环形流通通道(7)与介质输出通道(5)相对位置固定，当二者相对于介质输入通道(6)作旋转运动时，环形流通通道(7)可始终与介质输入通道(6)相通；
传动单元的蜗杆(11)设有键槽，将伺服电机(17)固定于电机安装底座(10)后，蜗杆(11)与电机输出轴相连；传动单元的蜗轮(9)与环形流通输出结构(8)相连用于传动，将伺服电机输出轴的转动转化为环形流通输出结构(8)的转动；
放电加工时由加工程序计算进给方向，结合冲注夹角，进一步计算出伺服电机的转数；
经由放电加工工作介质自适应跟随冲注装置的内部传动结构，实现对工作介质冲注方向的实时准确控制；
在介质流通单元的输入结构(2)与环形流通输出结构(8)间设有内、外两个动密封圈，以保证介质在一定冲注压力下不会从环形流通通道(7)中溢出；
上壳体(3)置于输入结构(2)上部，下壳体(4)底部环形结构抵于环形流通输出结构(8)外侧的凸起结构的下端，通过固定螺栓将上壳体(3)与下壳体(4)固定后，介质流通单元将受外壳体挤压作用，保证输入结构(2)与环形流通输出结构(8)间的内、外两个动密封圈受挤压力。
2.根据权利要求1所述的一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置，其特征在于：上壳体(3)在与介质输入通道(6)相同位置处开有一孔，介质输入通道(6)的介质输入口穿过上壳体(3)与介质输入管(16)相连。 说明书 : 一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置技术领域[0001] 本发明属于特种加工领域，具体地，涉及一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置。背景技术[0002] 近年来，随着各类难切削材料如高温合金、钛合金、超硬不锈钢等不断发展，放电加工技术取得了愈发广泛的应用。放电加工技术利用工具电极与工件之间的放电作用对工件材料进行去除，在加工过程中释放热量，并产生电蚀产物，因此需对放电间隙冲注工作介质，起到压缩放电通道、冷却工具电极、加速电蚀产物的排出等作用。常见放电加工过程中工作介质的冲注方法有浸没法、外冲法与内冲法等。[0003] 浸没法是指加工时将工件浸没于工作介质中的冲注方法，该种方法使放电间隙完全浸没于工作介质中，具有冲注设备简单、加工成本低廉等优点。但由于工作介质流动缓慢，难以实现对电蚀产物的快速排出，且对工具电极的冷却作用较弱，因此该种冲注方法一般只适用于能量较小的放电加工形式中。[0004] 内冲法是指加工时通过空芯工具电极内部对放电间隙冲注工作介质的方法。应用该种冲注方法时，由于工作介质从空心工具电极自非工作端面流入、自工作端面流出，由工具电极内部直接注入放电间隙，这在一定程度上促进了对工具电极的冷却作用。工作介质由放电间隙流出时方向随机，因此对电蚀产物的排出与工具电极的冷却作用较为均匀，而无法对工作介质的冲注方向进行有效控制，影响放电加工效果。[0005] 外冲法是指加工时从工具电极与工件外部对放电间隙冲注工作介质的方法。由于该种冲注方法所需装置较为简单，工作介质的瞬时冲注流量大，具有一定冲击力，因此对电蚀产物的排出与工具电极的冷却效果较好，在放电加工领域的应用最为广泛。但这种方法也无法实现对工作介质冲注方向的自动调整。[0006] 现有的放电加工工作介质冲注装置存在着功能单一、自动化水平较低等缺陷，即加工过程中冲注方向固定，无法跟随进给方向变化，会导致了电蚀产物排出方向固定，以及工具电极冷却不均匀等问题，阻碍了放电加工工件质量与加工效率的提升。因此，亟需一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置。发明内容[0007] 为克服现有放电加工工作介质冲注装置存在的缺陷，本发明提供一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置。该装置可以根据加工方向对工作介质冲注方向进行实时准确的调整，以满足相关放电加工技术对工作介质冲注方向的特殊加工要求。[0008] 为实现上述目的，本发明采用下述方案：[0009] 一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置，包括：[0010] 紧固单元，所述紧固单元设于上壳体上方，包括前、后两个抱箍结构，在抱箍结构两侧分别开有固定孔，加工时将抱箍结构与上壳体固结；[0011] 介质流通单元，所述介质流通单元包括输入结构与环形流通输出结构，所述输入结构内部设有介质输入通道，介质输入通道的入口设有介质输入口；所述环形流通输出结构设有环形流通通道与介质输出通道，介质输出通道的出口设有介质输出口；所述环形流通输出结构的外侧中部设有一个环状凸起结构；[0012] 外壳体，所述外壳体包括上壳体与下壳体；所述上壳体与下壳体的外侧各开有四个固定孔，外壳体将前述介质流通单元包纳，设有电机安装底座及蜗杆固定孔；[0013] 传动单元，所述传动单元包括蜗轮与蜗杆；所述蜗轮设于环形流通输出结构的外侧，放电加工前将蜗轮与环形流通输出结构固结；所述蜗杆与蜗轮相配合，并固定于蜗杆固定孔；[0014] 连接单元，所述连接单元包括紧固螺栓与螺母；[0015] 密封单元，所述密封单元包括密封垫圈。[0016] 优选地，所述介质流通单元中的环形流通通道与介质输出通道相对位置固定，当二者相对于介质输入通道作旋转运动时，环形流通通道可始终与介质输入通道相通。[0017] 优选地，所述介质流通单元的输入结构与环形流通输出结构间设有内、外两个动密封圈，以保证介质在一定冲注压力下不会从环形流通通道中溢出。[0018] 优选地，所述上壳体置于输入结构上部，下壳体底部环形结构抵于环形流通输出结构外侧的凸起结构的下端，通过固定螺栓将上壳体与下壳体固定后，介质流通单元将受外壳体挤压作用，保证输入结构与环形流通输出结构间的内、外两个动密封圈受挤压力。[0019] 优选地，所述传动单元的蜗杆设有键槽，将伺服电机固定于电机安装底座后，蜗杆与电机输出轴相连；传动单元的蜗轮与环形流通输出结构相连用于传动，将伺服电机输出轴的转动转化为环形流通输出结构的转动。[0020] 优选地，所述上壳体在与介质输入通道相同位置处开有一孔，介质输入通道的介质输入口穿过上壳体与介质输入管相连。[0021] 优选地，放电加工时由加工程序计算进给方向，结合冲注夹角，进一步计算出伺服电机的转数，经由放电加工工作介质自适应跟随冲注装置的内部传动结构，实现对工作介质冲注方向的实时准确控制。[0022] 相对于现有技术，本发明的有效增益效果是：放电加工工作介质自适应跟随冲注装置可根据加工方向，实现工作介质冲注方向与进给方向的自适应调整，使得工作时介质输入口位置固定而介质输出口位置可自适应变化，提高了放电加工工作介质冲注装置的自动化水平，满足了放电加工技术对介质冲注方向的自适应调整的加工要求。附图说明[0023] 图1是一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置的总体结构示意图；[0024] 图2是一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置的剖视图；[0025] 图3是一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置中传动单元的结构示意图；[0026] 图4是一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置的安装示意图。[0027] 图中：抱箍结构1、输入结构2、上壳体3、下壳体4、介质输出通道5、介质输入通道6、环形流通通道7、环形流通输出结构8、蜗轮9、电机安装底座10、蜗杆11、放电加工机床12、放电加工工作介质自适应跟随冲注装置13、介质输出管14、伺服控制线15、介质输入管16、伺服电机17。具体实施方式[0028] 下面以具体实施例结合附图对本发明做详细说明，此处所提供的实施例仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。[0029] 如图1所示，本发明提供一种放电加工工作介质自适应跟随冲注装置，包括紧固单元、介质流通单元、传动单元、外壳体、密封单元及连接单元。[0030] 所述紧固单元包括前、后两个抱箍结构1，所述介质流通单元包括输入结构2与环形流通输出结构8，所述外壳体包括上壳体3与下壳体4，所述传动单元包括蜗轮9与蜗杆11，所述连接单元包括紧固螺栓与螺母，所述密封单元包括密封垫圈。[0031] 如图2所示，所述紧固单元包括前、后两个抱箍结构1，抱箍结构1两侧分别开有固定孔，固定螺栓穿过固定孔使抱箍结构1的前后两部分锁紧，产生环形分布力使装置固定，加工时将使抱箍结构1固结于上壳体3。所述输入结构2内部开有一介质输入通道6，所述介质输入通道6的介质输入口穿过上壳体3与介质输入管相连，介质输入口与上壳体3间用密封圈密封；所述输入结构2顶部受上壳体3的挤压定位作用，二者间用密封圈密封。所述环形流通输出结构8设有环形流通通道7与介质输出通道5，所述环形流通通道7向上开口，当环形流通输出结构8作旋转运动时，环形流通通道7始终与介质输入通道6相通；所述环形流通输出结构8置于输入结构2下部，可对其作相对旋转运动，二者间用内、外两个动密封圈密封；所述环形流通输出结构8外侧设有环状凸起结构，以受下壳体4底部环形结构的挤压定位作用，二者间设有密封圈。所述上壳体3开有一孔使输入结构2的介质输入口由其内部穿出；所述上壳体3与下壳体4的外侧各开有四个固定孔，固定螺栓穿过固定孔将上壳体3与下壳体4固定。[0032] 如图3所示，所述放电加工工作介质自适应跟随冲注装置的传动单元包括蜗杆11与蜗轮。所述蜗杆11两侧设有台阶，外壳体设有电机安装底座10与蜗杆固定孔，蜗杆11与外壳体相抵，使外壳体承受蜗杆轴向力；所述蜗杆11与伺服电机输出轴相连，伺服电机作为蜗杆11旋转运动的动力来源。所述蜗轮9设于环形流通输出结构8外侧，加工时使蜗轮9与环形流通输出结构8固结，并与蜗杆11相配合。当蜗杆11在伺服电机的驱动下旋转时，蜗轮9在蜗杆11传导的轴向力作用下旋转，带动环形流通输出结构8旋转，当介质输入口位置固定时，介质输出口可在伺服电机及传动装置的作用下改变位置。[0033] 如图4所示，放电加工工作介质自适应跟随冲注装置13需与放电加工机床12、介质输出管14、伺服控制线15、介质输入管16、伺服电机17搭配使用。所述放电加工工作介质自适应跟随冲注装置13整体内部中空，安装于放电加工机床12的电极安装臂，由抱箍结构1锁紧。所述介质输出管14与介质输出口相接，所述介质输入管16与装置介质输入口相接，所述伺服电机17固定于电机安装底座10，所述伺服控制线15接于外部控制器。工作时由介质输入管16输入工作介质，伺服电机17在控制信号的作用下驱动，通过蜗杆11与蜗轮9带动环形流通输出结构8旋转，工作介质流经介质输入通道6、环形流通通道7与介质输出通道5后由介质输出口输出，通过介质输出管14后并最终由喷嘴冲注于加工间隙。[0034] 放电加工时，电极运动由放电加工机床12的伺服运动平台控制，平台根据加工程序确定进给方向。通过加工程序计算进给方向，结合冲注夹角，进一步计算伺服电机的转数，经由放电加工工作介质自适应跟随冲注装置13的内部传动结构，对工作介质冲注方向进行实时准确的调整。

专利地区：山东

专利申请日期：2023-03-06

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN116117250B