CN108856933B - 一种电机驱动的超细线电极微米级张紧夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超细线电极的电机驱动微米级张紧夹具，包括底座、滑板、楔块、减速电机、第一齿轮、第二齿轮和两根定位销，两根定位销贯穿滑板上的定位销孔分别与上凸台和下凸台上的定位销孔连接。本发明通过减速电机转动带动第一齿轮，第一齿轮带动与之啮合的第二齿轮，第二齿轮带动与之过盈配合的具有外螺纹的轴转动，轴外螺纹与楔块的内螺纹孔旋合，轴每旋转一圈，带动楔块向内位移一个导程的距离，从而带动滑板向下位移，进而可以拉伸线电极，进行超细电线极的张紧，整个过程不需要停止加工，拆卸装置用微拉力计对线电极进行张紧。

Description

一种电机驱动的超细线电极微米级张紧夹具
技术领域
本发明涉及一种超细线电极的电机驱动微米级张紧夹具，属于微细电解加工技术领域。
背景技术
随着现代科学技术的不断进步，产品的微型化与精密化成为了主要发展趋势之一。微尺度缝、槽作是微细加工的典型结构，广泛应用在航空航天、光学仪器、生物医疗、家用电器和精密模具等领域，且通常以群缝、群槽结构出现。
微细电解线切割加工技术是以金属丝作为工具阴极对工件进行切割加工的一种电解加工新方法。采用微米尺度线电极,结合高频脉冲电流技术，使微细电解的加工间隙缩小到微米尺度,再结合数控运动，达到微细结构的切割成形。微细电解线切割加工技术可用于加工微细缝、槽结构和具有两维复杂形状的微细零件，具有无内应力、表面质量好、成形精度高等特点，特别适合高深宽比微小零件的加工。
关于微细电解线切割技术，国内外学者己经进行了许多的研究。Kim等利用的铂电极在不锈钢薄片上加工出缝宽为20μm的微结构。Shin等研究了超短脉冲下加工参数：电源电压、脉冲宽度、脉冲周期对加工缝宽的影响。为了加工出预想形状及尺寸的结构，Vladimir等利用计算机模拟出电极的加工路径。南京航空航天大学对微细电解线切割加工技术进行了深入研究，建立了微细电解线切割加工的理论模型，提出了在线制备线电极的方法，并探究了如何促进加工间隙内产物的排出。
在进行电解线切割加工，都需要对线电极进行预张紧，现所用的张紧仪器是微拉力计，微拉力机只能在加工前对线电极张紧，当加工过程中线电极发生松弛时，只能停止加工，拆卸夹具再一次进行张紧，不仅不能实现加工过程线电极的张紧，而且其操作麻烦，张紧精度也不够；此外若忽视线电极发生松弛，则加工后零件表面的质量都会存在一些凹陷或者凸起，表面的平整度存在瑕疵。因此，电解线切割过程中超细线电极的电机驱动微米级时时张紧夹具对于微细电解线切割技术实际应用非常关键。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种超细线电极的电机驱动微米级张紧夹具，能够对加工过程中线电极的进行时时张紧，并且张紧精度达到微米级。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电机驱动的超细线电极微米级张紧夹具，包括底座、滑板、楔块、减速电机、第一齿轮、第二齿轮和两根定位销，其特征在于，
所述底座包括上凸台、夹板和下凸台，且上凸台设置在夹板上方，下凸台设置在夹板下方，三者一体成型，所述上凸台上表面设有第一螺纹孔、所述上凸台的一侧面上设有第二螺纹孔，且第一螺纹孔与第二螺纹孔分别与螺栓通过垫圈配合连接，用于固定超细线电极的首尾两端，所述上凸台下表面开有两个定位销孔，且两个定位销孔之间设有一个螺纹孔块，所述螺纹孔块上设有第三螺纹孔，所述下凸台上表面开有两个与上凸台下表面的定位销孔相对应的定位销孔，所述上凸台上与设有第二螺纹孔的侧面相对的侧面上设有竖直向下的线电极槽孔，所述上凸台上开有定位孔和凹槽，所述减速电机安装在凹槽内；
所述滑板设有从顶面至底面贯穿的定位销孔，且与上凸台和下凸台上的定位销孔相对应，所述滑板的顶面为倾斜面，且与楔块的倾斜角度相对应，所述滑板的底面开有线电极槽孔；
所述楔块上开有第四螺纹孔，所述第二齿轮与轴的一端过盈配合，所述轴的另一端穿过楔块的第四螺纹孔后与螺纹孔块的第三螺纹孔螺纹连接，所述第一齿轮与减速电机的电机轴过盈配合连接，且第一齿轮与第二齿轮啮合连接；
所述滑板与夹板上均开设有相对应的槽口；
所述两根定位销贯穿滑板上的定位销孔分别与上凸台和下凸台上的定位销孔连接，所述超细线电极一端通过螺栓与垫圈固定在第一螺纹孔处，另一端按顺序穿过上凸台上的线电极槽孔、滑板底面的线电极槽孔，且通过螺栓与垫圈固定在第二螺纹孔处。
优选地，所述底座的边角以及滑板底面的边角均采用圆弧角。
优选地，所述第一齿轮与减速电机的电机轴过盈配合，随减速电机转动，将动力传递到与之啮合的第二齿轮，第二齿轮带动与之过盈配合的具有外螺纹的轴转动，轴外螺纹与楔块的第四螺纹孔旋合，轴每旋转一圈，带动楔块向内位移一个导程的距离，从而带动滑板向下位移，进而将拉伸张紧线电极；设减速电机转数为m，第一齿轮齿数为Z1，第二齿轮齿数为Z2，轴的外螺纹的导程为S，楔块倾斜面的倾斜角为θ，则滑板向下位移距离为：
Figure GDA0002305817020000031
则超细线电极被张紧的距离为：
Figure GDA0002305817020000032
有益效果：本发明提供一种超细线电极的电机驱动微米级张紧夹具，通过减速电机转动带动第一齿轮，第一齿轮带动与之啮合的第二齿轮，第二齿轮带动与之过盈配合的具有外螺纹的轴转动，轴外螺纹与楔块的内螺纹孔旋合，轴每旋转一圈，带动楔块向内位移一个导程的距离，从而带动滑板向下位移，进而可以拉伸线电极，进行超细电线极的张紧。在电解线切割加工过程中出现线电极松弛时，此发明可以在继续进行切割加工的前提下，开启减速电机对线电极进行微米级张紧，不需要停止加工，拆卸装置用微拉力计对线电极进行张紧。
附图说明
图1为夹具的整体示意图；
图2为具有外螺纹的轴的示意图；
图3为底座示意图1；
图4为底座的示意图2；
图5为滑板的示意图；
图6为滑板底面的线电极槽孔示意图；
图7为楔块示意图；
图8为垫圈示意图；
图9为螺栓示意图；
图10为第一齿轮(第二齿轮)结构示意图；
图11为定位销示意图；
图中：底座1、上凸台1-1、夹板1-2、下凸台1-3、第一螺纹孔1-4、第二螺纹孔1-5、凹槽1-6、螺栓1-7、定位销孔1-8、螺纹孔块1-9、第三螺纹孔1-10、线电极槽孔1-11、定位孔1-12、垫圈1-13、滑板2、楔块3、第四螺纹孔3-1、第一齿轮5、第二齿轮6、定位销7、轴8、槽口9、超细线电极10。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
一种超细线电极的电机驱动微米级张紧夹具，包括底座1、滑板2、楔块3、减速电机、第一齿轮5、第二齿轮6和两根定位销7，其中，
所述底座1包括上凸台1-1、夹板1-2和下凸台1-3，且上凸台1-1设置在夹板1-2上方，下凸台1-3设置在夹板1-2下方，三者一体成型，所述上凸台1-1上表面设有第一螺纹孔1-4、所述上凸台1-1的一侧面上设有第二螺纹孔1-5，且第一螺纹孔1-4与第二螺纹孔1-5分别与螺栓1-7通过垫圈1-13配合连接，用于固定超细线电极10的首尾两端，所述上凸台1-1下表面开有两个定位销孔1-8，且两个定位销孔1-8之间设有一个螺纹孔块1-9，所述螺纹孔块1-9上设有第三螺纹孔1-10，所述下凸台1-3上表面开有两个与上凸台1-1下表面的定位销孔1-8相对应的定位销孔1-8，所述上凸台1-1上与设有第二螺纹孔1-5的侧面相对的侧面上设有竖直向下的线电极槽孔1-11，所述上凸台1-1上开有定位孔1-12和凹槽1-6，所述减速电机安装在凹槽1-6内；
所述滑板2设有从顶面至底面贯穿的定位销孔1-8，且与上凸台1-1和下凸台1-3上的定位销孔1-8相对应，所述滑板2的顶面为倾斜面，且与楔块3的倾斜角度相对应，所述滑板2的底面开有线电极槽孔1-11；
所述楔块3上开有第四螺纹孔3-1，所述第二齿轮6与轴8的一端过盈配合，所述轴8的另一端穿过楔块3的第四螺纹孔3-1后与螺纹孔块1-9的第三螺纹孔1-10螺纹连接，所述第一齿轮5与减速电机的电机轴过盈配合连接，且第一齿轮5与第二齿轮6啮合连接；
所述滑板2与夹板1-2上均开设有相对应的槽口9；
所述两根定位销7贯穿滑板2上的定位销孔1-8分别与上凸台1-1和下凸台1-2上的定位销孔1-8连接，所述超细线电极10一端通过螺栓1-7与垫圈1-13固定在第一螺纹孔1-4处，另一端按顺序穿过上凸台1-1上的线电极槽孔1-11、滑板2底面的线电极槽孔1-11，且通过螺栓1-7与垫圈1-13固定在第二螺纹孔1-5处。
优选地，所述底座1的边角以及滑板2底面的边角均采用圆弧角。
优选地，所述第一齿轮5与减速电机的电机轴过盈配合，随减速电机转动，将动力传递到与之啮合的第二齿轮6，第二齿轮6带动与之过盈配合的具有外螺纹的轴8转动，轴8外螺纹与楔块3的第四螺纹孔3-1旋合，轴8每旋转一圈，带动楔块3向内位移一个导程的距离，从而带动滑板2向下位移，进而将拉伸张紧线电极；设减速电机转数为m，第一齿轮齿数为Z1，第二齿轮齿数为Z2，轴的外螺纹的导程为S，楔块倾斜面的倾斜角为θ，则滑板向下位移距离为：
Figure GDA0002305817020000051
则超细线电极被张紧的距离为：
Figure GDA0002305817020000052
本发明的工作原理如下：
本发明中，两个定位销两端分别与上凸台的两个定位销孔、下凸台的两个定位销孔配，且贯穿滑板，使得滑板只存在上下运动的自由度，限制其水平滑移。减速电机安装在上凸台的凹槽处，位于底座的上半部分，底座只有下半部分是浸泡在电解液中，处于上半部分的电机不会被溶液浸泡而导致电机受损。减速电机的电机轴与第一齿轮过盈配合，第一齿轮与第二齿轮啮合连接，第二齿轮与轴过盈配合，轴穿过楔块的第四螺纹孔与上凸台上的螺纹孔块的第三螺纹孔配合。通过打开减速电机开关，电机轴转动带动第一齿轮转动，第一齿轮带动与之啮合的第二齿轮，由第二齿轮带动与之过盈配合的具有外螺纹的轴转动，轴的外螺纹与第四螺纹孔的内螺纹旋合，轴每旋转一圈，带动楔块向内位移一个导程S的距离，进而带动滑板向下位移Y的距离，从而使超细线电极伸长2Y，进行超细电线极的张紧。已知上述的电解线切割过程中超细线电极的电机驱动微米级张紧夹具，减速电机转数m为30(rmp)，两个完全相同的齿轮，即第一齿轮Z1等于第二齿轮的齿数Z2，轴的外螺纹的导程S为0.1mm，楔块的倾斜角θ为1°，开启减速电机开关，每秒滑板夹具即可移动
Figure GDA0002305817020000053
为0.87μm，即可实现超细线电极每秒张紧2Y＝1.74μm。
超细线电极的首端通过螺栓和垫圈固定在第一螺纹孔处，并且通过上凸台侧面的线电极槽孔以及滑板底面的线电极槽孔，末端通过螺栓和垫圈固定在第二螺纹孔处。滑板和夹板上开有相对应的槽口，位于槽口处的超细线电极是用于微细电解线切割加工的阴级，线电极的其他部分被弹性好的绝缘物质包裹，不与反应溶液接触，不参与反应。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。
对这些实施例的两种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种电机驱动的超细线电极微米级张紧夹具，包括底座、滑板、楔块、减速电机、第一齿轮、第二齿轮和两根定位销，其特征在于，
所述底座包括上凸台、夹板和下凸台，且上凸台设置在夹板上方，下凸台设置在夹板下方，三者一体成型，所述上凸台上表面设有第一螺纹孔、所述上凸台的一侧面上设有第二螺纹孔，且第一螺纹孔与第二螺纹孔分别与螺栓通过垫圈配合连接，用于固定超细线电极的首尾两端，所述上凸台下表面开有两个定位销孔，且两个定位销孔之间设有一个螺纹孔块，所述螺纹孔块上设有第三螺纹孔，所述下凸台上表面开有两个与上凸台下表面的定位销孔相对应的定位销孔，所述上凸台上与设有第二螺纹孔的侧面相对的侧面上设有竖直向下的线电极槽孔，所述上凸台上开有定位孔和凹槽，所述减速电机安装在凹槽内；
所述滑板设有从顶面至底面贯穿的定位销孔，且与上凸台和下凸台上的定位销孔相对应，所述滑板的顶面为倾斜面，且与楔块的倾斜角度相对应，所述滑板的底面开有线电极槽孔；
所述楔块上开有第四螺纹孔，所述第二齿轮与轴的一端过盈配合，所述轴的另一端穿过楔块的第四螺纹孔后与螺纹孔块的第三螺纹孔螺纹连接，所述第一齿轮与减速电机的电机轴过盈配合连接，且第一齿轮与第二齿轮啮合连接；
所述滑板与夹板上均开设有相对应的槽口；
所述两根定位销贯穿滑板上的定位销孔分别与上凸台和下凸台上的定位销孔连接，所述超细线电极一端通过螺栓与垫圈固定在第一螺纹孔处，另一端按顺序穿过上凸台上的线电极槽孔、滑板底面的线电极槽孔，且通过螺栓与垫圈固定在第二螺纹孔处。
2.根据权利要求1所述的一种电机驱动的超细线电极微米级张紧夹具，其特征在于，所述底座的边角以及滑板底面的边角均采用圆弧角。
3.根据权利要求1所述的一种电机驱动的超细线电极微米级张紧夹具，其特征在于，所述第一齿轮与减速电机的电机轴过盈配合，随减速电机转动，将动力传递到与之啮合的第二齿轮，第二齿轮带动与之过盈配合的具有外螺纹的轴转动，轴外螺纹与楔块的第四螺纹孔旋合，轴每旋转一圈，带动楔块向内位移一个导程的距离，从而带动滑板向下位移，进而将拉伸张紧线电极；设减速电机转数为m，第一齿轮齿数为Z1，第二齿轮齿数为Z2，轴的外螺纹的导程为S，楔块倾斜面的倾斜角为θ，则滑板向下位移距离为：
Figure FDA0002305817010000021
则超细线电极被张紧的距离为：
Figure 1
。
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