專利名稱：電火花加工微細倒錐孔的錐角滾擺機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電火花加工機床，尤其是涉及一種電火花加工微細倒錐孔的錐角滾擺機構。
背景技術：
柴油發(fā)動機正向高速、高噴射壓力、低排放等高性能方向發(fā)展，柴油發(fā)動機關鍵部件的先進制造技術備受關注。噴油嘴偶件是影響發(fā)動機性能、壽命與可靠性的關鍵部件。為有效改善噴油嘴微細噴孔噴射過程的流量系數(shù)和和霧化效果，柴油機噴油嘴微細噴孔不僅要求孔徑小于0.2mm，而且要求孔徑沿噴射方向逐漸變小形成廣2°錐角的“倒錐孔”，以達到歐IV (國4)以上的排放標準。傳統(tǒng)的機械鉆削已無法滿足高標準微細噴孔加工需求。電火花加工微細噴孔具有無機械加工力、噴孔直徑小、精度較高、壓力室無毛刺、可放在熱處理后加工等優(yōu)點。然而， 由于電火花加工中加工屑與孔壁的側向放電，使加工出的噴孔一般呈現(xiàn)“正錐形”孔徑形狀，即加工入口直徑大、加工出口直徑小。申請?zhí)枮?01010598360. 8、名稱為《用于微細倒錐孔電火花加工的錐角推擺機構》 的專利申請文件中的技術方案較好地解決了 “倒錐孔”的加工問題，但是，由于該技術方案中完全采用機械結構來實現(xiàn)錐角偏擺，結構復雜，制造精度要求高，使制造成本較高，操作維護困難，錐角調整無法精準控制。

發(fā)明內(nèi)容
本申請人針對上述的問題，進行了研究改進，提供一種電火花加工微細倒錐孔的錐角滾擺機構，結構簡單緊湊，制造成本低，操作維護方便，錐角能夠精確控制。為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下的技術方案
一種電火花加工微細倒錐孔的錐角滾擺機構，包括定子及轉子，所述定子的一側設有連接支架；所述定子為上端開口的圓形筒體，所述定子中心設有內(nèi)環(huán)壁將所述定子分隔為同軸的圓柱形轉子腔及線圈槽，所述定子的底面設有與所述轉子腔同軸的通孔；所述轉子呈圓錐臺形，所述轉子小端向上設置在所述轉子腔中，所述轉子大端的直徑與所述圓柱形轉子腔的直徑相等；鐵芯及多個圓周均勻分布的線圈設置在所述線圈槽內(nèi)；所述定子的開口端連接有端蓋，彈簧抵裝在所述端蓋與所述轉子的上端之間；陶瓷導向器同軸固定安裝在所述轉子的大端，尼龍導絲管同軸固定安裝在所述轉子的小端；當對圓周均勻分布的線圈進行單線圈依次通電或雙線圈依次通電時，在定子內(nèi)產(chǎn)生旋轉磁場，錐形轉子在轉子腔的內(nèi)圓柱面上作滾動偏擺，由轉子帶動電極絲作圓錐偏擺運動。進一步的
所述線圈的數(shù)量為8個或12個。所述轉子大端的底邊設有外圓角，所述定子的轉子腔內(nèi)設有與所述轉子大端的外圓角相配合的內(nèi)圓角。
所述陶瓷導向器通過球頭柱塞螺釘固定安裝在所述轉子上。發(fā)明原理如下
端面搖擺式微型電機特點是平面線圈激勵、法向電磁力工作、輸入電壓低、錐轉子搖擺，在一定磁場轉速情況下，轉子能穩(wěn)定的做旋轉擺動。如圖5的端面搖擺式微型電機的原理圖可以看出，定子1'和轉子2'的工作面分別為錐頂重合而錐角不同的外錐面和內(nèi)錐面，定子1'內(nèi)部均勻排放著幾個驅動線圈3'及鐵芯5'，定子Γ的一端設有導磁端蓋 4'，如果按照一定方式給線圈3'加電，定子Γ內(nèi)部將產(chǎn)生一個旋轉磁場，在旋轉電磁力的作用下，錐形轉子2'將貼著定子Γ內(nèi)錐面上做圓周滾動，從而產(chǎn)生一個與滾動方向相反的轉動，錐形轉子2'的運動包括兩個方面一是轉子2'繞其中心線的旋轉，二是轉子 2'相對于錐頂?shù)臄[動。該類電機利用定子1'內(nèi)線圈3'產(chǎn)生的法向電磁力驅動轉子2' 旋轉偏擺，此外，定子線圈3'屬于電流驅動方式，故電機可在低電壓環(huán)境下工作。對電機可以設置8個或12個圓周均勻分布的線圈A、B、C、D、E、F、G、H，可選如下兩種控制方式之一 (1)單線圈依次通電，A — B —……一H — A — ； (2)雙線圈依次通電，AB — BC — CD —…… —HA —；雙線圈依次通電方式可使錐形轉子2'的運動更加平穩(wěn)。從理論計算可得知轉子轉速ω與旋轉磁場角轉速COf的減速比例關系式為ω/ cof =sina/sin(i3-a)，其中α為錐形轉子的擺角，即轉子中心線與定子中心線的夾角， β為定子內(nèi)錐半角。本發(fā)明應用端面搖擺式微型電機工作原理，用于電火花加工微細倒錐孔的錐角滾擺機構，
1、基于電極絲倒錐圓錐面運動原理，通過錐形轉子在定子的圓柱形轉子腔內(nèi)的滾動偏擺方式，以錐形轉子緊密貼合內(nèi)圓柱面擺動精確定位電極絲錐角擺動角度，通過電極絲與工件之間的火花放電，實現(xiàn)微細倒錐孔電火花加工。2、電極絲在轉子的帶動下作連續(xù)均勻的圓錐偏擺運動，定子內(nèi)鐵芯及線圈的加工制作和驅動電源控制方便。3、具有自動回中功能，在彈簧的作用下，轉子在無電磁驅動力時，由彈簧壓縮變形所產(chǎn)生的雙向作用力下自動恢復到與定子中心線重合，彈簧還可以使錐形轉子能緊貼定子偏擺，減少錐度誤差。本發(fā)明的技術效果在于
本發(fā)明公開的一種電火花加工微細倒錐孔的錐角滾擺機構，運用端面搖擺式微型電機的原理，利用錐形轉子在內(nèi)圓柱面上作滾動偏擺，帶動電極絲作連續(xù)均勻的圓錐運動，實現(xiàn)倒錐孔的加工，本發(fā)明結構簡單緊湊，制造成本低，操作維護方便；更換不同錐角的轉子，即可實現(xiàn)各種倒錐角度的調節(jié)，調整操作方便快捷。


圖1為本發(fā)明在電火花微孔加工裝置主軸上安裝結構示意圖。圖2為本發(fā)明的結構示意圖。圖3為轉子錐角為2°時本發(fā)明的加工狀態(tài)示意圖。圖4為倒錐孔加工時電極絲沿倒錐面搖擺運動原理圖。圖5為端面搖擺式微型電機的原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的說明。如圖2所示，本發(fā)明包括定子1及轉子4，定子1的一側設有連接支架101，定子1 為上端開口的圓形筒體，定子1中心設有內(nèi)環(huán)壁7將定子1分隔為同軸的圓柱形轉子腔及線圈槽，定子的底面10設有與轉子腔同軸的通孔102 ；轉子4呈圓錐臺形，轉子4的小端向上設置在轉子腔中，轉子4大端的直徑與圓柱形轉子腔的直徑相等。鐵芯9及多個圓周均勻分布的線圈8設置在線圈槽內(nèi)，線圈8的數(shù)量通常為8個或12個，定子1由導磁材料制成，定子的底面10作為導磁塊。定子1的開口端通過螺紋連接有端蓋2，彈簧6抵裝在端蓋 2與轉子4的上端之間。陶瓷導向器11通過球頭柱塞螺釘3固定安裝在轉子4的大端，這種固定方式可以方便更換不同規(guī)格的陶瓷導向器11，尼龍導絲管5固定安裝在轉子4的小端，陶瓷導向器11及尼龍導絲管5均與轉子4同軸安裝，電極絲12穿過尼龍導絲管5及陶瓷導向器11，由尼龍導絲管5及陶瓷導向器11為電極絲12精確導向。在本實施例中，轉子 4大端的底邊設有外圓角401，定子的轉子腔內(nèi)設有與轉子大端的外圓角401相配合的內(nèi)圓角，利用轉子腔的內(nèi)圓角與錐形轉子外圓角接觸使得偏擺中心位置相對固定，避免電極絲錐擺運動過程中的上下串動影響加工表面粗糙度，保證錐角頂點的位置穩(wěn)定不變，提高倒錐孔入口尺寸的可控精度和一致性精度。如圖1所示，為本發(fā)明在微細電火花加工裝置主軸上的安裝實例。將線圈8嵌入鐵芯9并做成一個整體壓入到定子的線圈槽內(nèi)，陶瓷導向器11內(nèi)孔與電極絲12精密間隙配合，陶瓷導向器11間隙配合插入到轉子4，且保證轉子4與陶瓷導向器11同心，用球頭柱塞螺釘3鎖緊；尼龍導絲管5插入轉子4上端并緊密配合，將裝配好的轉子模塊放入定子1 中，陶瓷導向器11的前端伸出定子底面上的通孔102，將上端蓋2旋緊在定子1上使彈簧6 抵緊在端蓋2與轉子4的上端之間，轉子4在彈簧作用下可以緊密的貼合在定子1的轉子腔中，并可在轉子腔內(nèi)的圓柱面上自由運動，通過更換不同錐度的轉子4可以加工不同錐度要求的微孔，電極絲12與待加工噴油嘴13之間的相對位置不同時，加工出的微孔入口與出口尺寸也不同。如圖1，將連接支架101用兩個內(nèi)六角螺釘14固定在微進給基板21底部，常閉夾子16夾緊電極絲12，常開夾子17松開電極絲12，主軸進給連接滑塊20通過連接板19帶動常閉夾子16驅動電極絲12進退。通過控制Z軸方向與待加工噴油嘴13表面相對位置，即可保證加工的倒錐孔入口尺寸大小一致并可控。本發(fā)明中，定子1、錐形轉子4、鐵芯9及多個圓周均勻分布的線圈8的構成相當于一個端面搖擺式微型電機，當對圓周均勻分布的線圈8進行單線圈依次通電或雙線圈依次通電，在定子1內(nèi)產(chǎn)生旋轉磁場，如圖1、3、4，在該旋轉電磁力的作用下，錐形轉子4在轉子腔的內(nèi)圓柱面上作滾動偏擺，由轉子4帶動電極絲12在待加工噴油嘴13上加工出倒錐孔。 在倒錐孔加工過程中，電極絲12及陶瓷導向器11均無自轉，克服了電極絲12或陶瓷導向器11自轉偏心誤差，有利于提高微細倒錐孔加工精度；電極絲12與其導向器無相對運動， 這樣兩者之間無滑動摩擦阻力，避免電極絲“擰斷”破壞性失效，有利于提高電極絲進退響應速度，這將提高倒錐孔的加工效率。
權利要求
1.一種電火花加工微細倒錐孔的錐角滾擺機構，其特征在于包括定子及轉子，所述定子的一側設有連接支架；所述定子為上端開口的圓形筒體，所述定子中心設有內(nèi)環(huán)壁將所述定子分隔為同軸的圓柱形轉子腔及線圈槽，所述定子的底面設有與所述轉子腔同軸的通孔；所述轉子呈圓錐臺形，所述轉子小端向上設置在所述轉子腔中，所述轉子大端的直徑與所述圓柱形轉子腔的直徑相等；鐵芯及多個圓周均勻分布的線圈設置在所述線圈槽內(nèi)； 所述定子的開口端連接有端蓋，彈簧抵裝在所述端蓋與所述轉子的上端之間；陶瓷導向器同軸固定安裝在所述轉子的大端，尼龍導絲管同軸固定安裝在所述轉子的小端；當對圓周均勻分布的線圈進行單線圈依次通電或雙線圈依次通電時，在定子內(nèi)產(chǎn)生旋轉磁場，錐形轉子在轉子腔的內(nèi)圓柱面上作滾動偏擺，由轉子帶動電極絲作圓錐偏擺運動。
2.按照權利要求1所述的電火花加工微細倒錐孔的錐角滾擺機構，其特征在于所述線圈的數(shù)量為8個或12個。
3.按照權利要求1所述的電火花加工微細倒錐孔的錐角滾擺機構，其特征在于所述轉子大端的底邊設有外圓角，所述定子的轉子腔內(nèi)設有與所述轉子大端的外圓角相配合的內(nèi)圓角。
4.按照權利要求1所述的電火花加工微細倒錐孔的錐角滾擺機構，其特征在于所述陶瓷導向器通過球頭柱塞螺釘固定安裝在所述轉子上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電火花加工微細倒錐孔的錐角滾擺機構，其特征在于包括定子及轉子，定子中心設有內(nèi)環(huán)壁將定子分隔為同軸的圓柱形轉子腔及線圈槽，定子的底面設有與轉子腔同軸的通孔；轉子呈圓錐臺形，轉子小端向上設置在轉子腔中；鐵芯及多個圓周均勻分布的線圈設置在線圈槽內(nèi)；定子的開口端連接有端蓋，彈簧抵裝在端蓋與轉子的上端之間。本發(fā)明運用端面搖擺式微型電機的原理，利用錐形轉子在內(nèi)圓柱面上作滾動偏擺，帶動電極絲作連續(xù)均勻的圓錐運動，實現(xiàn)倒錐孔的加工，本發(fā)明結構簡單緊湊，制造成本低，操作維護方便；更換不同錐角的轉子，即可實現(xiàn)各種倒錐角度的調節(jié)，調整操作方便快捷。
文檔編號B23H1/00GK102294525SQ20111024125
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權日2011年8月22日
發(fā)明者黃正輝 申請人:無錫微研有限公司