CN111496332B - 电弧放电内外冲液刀柄装置及加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电弧放电内外冲液刀柄装置，包括刀柄主轴、壳体、夹持头和外冲液管。其中，刀柄主轴具有第一内冲液流道；壳体内具有进液腔，进液腔与第一内冲液流道连通；夹持头设置于刀柄主轴的下端，用以供工具电极安装，工具电极内具有用以与第一内冲液流道连通的第二内冲液流道；外冲液管设于壳体的下端或夹持头的下端，外冲液管与液腔连通，外冲液管用以朝向所述工具电极的侧面喷射外冲液，外冲液管用以调节外冲液的喷射方向。本发明还提供一种包括该电弧放电内外冲液刀柄装置的加工设备。本发明能同时保证工具电极的底面和侧面冲液效果，以使电弧放电微爆加工装置同时兼具平面铣削和侧铣能力，从而拓展电弧放电微爆加工装置的使用范围。

Description

电弧放电内外冲液刀柄装置及加工设备

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，特别涉及一种电弧放电内外冲液刀柄装置，以及一种具有该电弧放电内外冲液刀柄装置的加工设备。

背景技术

在电弧放电微爆加工领域，放电区域需要通以高速高压的冲液流体以实现断弧控制、快速冷却和融化金属的及时冲刷去除。另外，现有的电弧放电微爆加工一般采用内冲液的冷却方案，高速高压冲液经过内冲液刀柄内部，从工具电极的下端流出，通向放电区域。该方案能保证工具电极下端面与工件之间产生的放电电弧的有效切断，实现连续的微爆加工效果，提高电弧放电微爆加工平面铣削的效率水平。但是，当电弧放电微爆加工用于侧铣、切槽等利用工具电极侧面与工件之间放电加工的场合时，由于工具电极侧面没有足够的冲液流体，使得放电电弧的断弧能力差，熔化金属的冷却不足，难以实现高效的电弧放电微爆加工效果。

通过对现有技术的分析发现，目前用于数控机床，尤其是电弧放电微爆加工的内冲液方案不能同时保证工具电极的底面和侧面冲液效果，使得电弧放电微爆加工的有效使用范围受到限制，不能充分发挥加工潜力。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种电弧放电内外冲液刀柄装置，旨在解决现有技术中不能同时保证工具电极的底面和侧面冲液效果的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种电弧放电内外冲液刀柄装置，所述电弧放电内外冲液刀柄装置包括：

刀柄主轴，所述刀柄主轴具有第一内冲液流道；

壳体，套设于所述刀柄主轴的外周，所述壳体内具有液腔，所述液腔与所述第一内冲液流道连通；

夹持头，设置于所述刀柄主轴的下端，所述夹持头用以供工具电极安装，所述工具电极内具有用以与所述第一内冲液流道连通的第二内冲液流道；以及，

外冲液管，所述外冲液管设于所述壳体的下端或所述夹持头的下端，所述外冲液管与所述液腔连通，所述外冲液管用以朝向所述工具电极的侧面喷射外冲液，且所述外冲液管用以调节外冲液的喷射方向。

在一实施例中，所述壳体的下端安装有多个所述外冲液管，多个所述外冲液管环绕所述刀柄主轴的周向排布。

在一实施例中，所述壳体内还设有多个第一外冲液流道，多个所述第一外冲液流道环绕所述刀柄主轴的周向排布，所述液腔、所述第一外冲液流道和所述外冲液管依次连通。

在一实施例中，所述夹持头安装有所述工具电极，所述夹持头的下端安装有多个所述外冲液管，多个所述外冲液管环绕所述工具电极的周向排布。

在一实施例中，所述刀柄主轴内设有多个第二外冲液流道，所述夹持头内设有多个第三外冲液流道，所述液腔、所述第二外冲液流道、所述第三外冲液流道和所述外冲液管依次连通。

在一实施例中，所述夹持头具有开口朝下的容置腔，所述工具电极安装于所述容置腔内，所述容置腔的周侧壁开设有多个侧槽，每个所述侧槽的槽壁与所述工具电极之间形成所述第三外冲液流道。

在一实施例中，所述刀柄主轴设有开口朝下的锥孔，所述夹持头包括上锥部和下锥部，所述上锥部安装于所述锥孔内；所述刀柄主轴的下端套设有螺母，所述螺母用以锁紧所述夹持头；所述夹持头的下端设有垫片座，所述外冲液管安装于所述垫片座的下端，且所述垫片座的上端夹设于所述下锥部与所述螺母之间。

在一实施例中，所述外冲液管为球头管，所述球头管包括球头座、进液管和出液管，所述出液管设有球头部，所述球头部可转动地安装于所述球头座内，所述球头部开有进液孔，所述进液管、所述进液孔和所述出液管连通。

在一实施例中，所述出液管的延长线与所述工具电极的作业末端相交。

本发明还提出一种加工设备，所述加工设备包括：

机床；

动力主轴，所述动力主轴安装于所述机床；以及，

前述的电弧放电内外冲液刀柄装置，所述电弧放电内外冲液刀柄装置可拆卸连接于所述动力主轴。

本发明提供一种电弧放电内外冲液刀柄装置，通过在电弧放电刀柄装置中设置内冲液流道和外冲液管，其中内冲液可沿内冲液流道到达工具电极的下端面与工件之间，而外冲液则通过外冲液管喷射到工具电极的侧面与工件之间，因此，本发明能同时保证工具电极的底面和侧面的冲液效果，以使电弧放电微爆加工装置同时兼具平面铣削和侧铣能力，从而拓展电弧放电微爆加工装置的使用范围；另外，本发明通过调整外冲液管的倾斜方向来调节外冲液的喷射方向，即使随着工具电极不断地被消耗，也能保证外冲液能够到达工具电极末端的侧面，从而提升工具电极侧面的冲液效果和断弧效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例电弧放电内外冲液刀柄装置的外部结构示意图；

图2为图1所示电弧放电内外冲液刀柄装置的剖面结构示意图；

图3为图1所示电弧放电内外冲液刀柄装置的***图；

图4为本发明另一实施例电弧放电内外冲液刀柄装置的外部结构示意图；

图5为图4所示电弧放电内外冲液刀柄装置的剖面结构示意图；

图6为图5的局部放大图；

图7为图4所示电弧放电内外冲液刀柄装置的***图；

图8为图4所示夹持头的结构示意图；

图9为图4所示外冲液管的外部结构示意图；

图10为图9所示外冲液管的剖面结构示意图；

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	刀柄主轴	110	拉钉
120	第一内冲液流道	130	冲液孔
				140	第二外冲液流道	200	壳体
210	液腔	220	第一外冲液流道
				300	冲液接管	400	夹持头
410	上锥部	420	下锥部
				430	容置腔	440	侧槽
450	第三外冲液流道	500	工具电极
				510	第二内冲液流道	600	外冲液管
610	球头座	620	进液管
				630	出液管	631	球头部
700	螺母	800	垫片座
				910	上轴承	920	下轴承
930	上油封	940	下油封
				950	上端盖	960	下端盖

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实施例提出一种电弧放电内外冲液刀柄装置，下面将结合图1至图10对本发明实施例电弧放电内外冲液刀柄装置进行具体说明。

在本发明一实施例中，所述电弧放电内外冲液刀柄装置包括：

刀柄主轴100，所述刀柄主轴100具有第一内冲液流道120；

壳体200，套设于所述刀柄主轴100的外周，所述壳体200内具有液腔210，所述液腔210与所述第一内冲液流道120连通；

夹持头400，设置于所述刀柄主轴100的下端，所述夹持头400用以供工具电极500安装，所述工具电极500内具有用以与所述第一内冲液流道120连通的第二内冲液流道510；以及，

外冲液管600，所述外冲液管600设于所述壳体200的下端或所述夹持头400的下端，所述外冲液管600与所述液腔210连通，所述外冲液管600用以朝向所述工具电极500的侧面喷射外冲液，且所述外冲液管600用以调节外冲液的喷射方向。

具体而言，第一内冲液流道120沿刀柄主轴100的中轴线延伸，刀柄主轴100的周向设有冲液孔130，第一内冲液流道120与液腔210之间通过冲液孔130连通。另外，壳体200的相对两侧还设有冲液接管300，冲液接管300与外部水源连通，液腔210与冲液接管300连通。因此，本实施例中，所述电弧放电内外冲液刀柄装置的内冲液流向为：冲液接管300→液腔210→冲液孔130→第一内冲液流道120→第二内冲液流道510。而所述电弧放电内外冲液刀柄装置的外冲液流向为：冲液接管300→液腔210→外冲液管600。可以理解，内冲液最终能够到达工具电极500的下端面与工件之间的加工区域，而外冲液则能够到达工具电极500的侧面与工件之间的加工区域。

需要说明的是，由于在电弧放电微爆加工过程中，工具电极500(比如石墨电极或铜电极)会不断地被消耗，即工具电极500的长度会逐渐缩短，通过调整外冲液管600的倾斜方向来调节外冲液的喷射方向(即调整外冲液流道与工具电极500之间的夹角角度)，从而保证外冲液能够到达工具电极500的作业末端的侧面，进而提升工具电极500侧面的冲液效果和断弧效果。

本发明提供一种电弧放电内外冲液刀柄装置，通过在电弧放电刀柄装置中设置内冲液流道和外冲液管600，其中内冲液可沿内冲液流道到达工具电极500的下端面与工件之间，而外冲液则通过外冲液管600喷射到工具电极500的侧面与工件之间，因此，本发明能同时保证工具电极500的底面和侧面冲液效果，以使电弧放电微爆加工装置同时兼具平面铣削和侧铣能力，从而拓展电弧放电微爆加工装置的使用范围；另外，本发明通过调整外冲液管600的倾斜方向来调节外冲液的喷射方向，即使随着工具电极500不断地被消耗，也能保证外冲液能够到达工具电极500末端的侧面，从而提升工具电极500侧面的冲液效果和断弧效果。

在一实施例中，如图1至图3所示，壳体200的下端安装有多个外冲液管600，多个外冲液管600环绕刀柄主轴100的周向排布。可以理解，由于刀柄主轴100和工具电极500通常设置为圆柱状，通过在刀柄主轴100的周向排布多个外冲液管600，能够保证外冲液能够到达工具电极500末端的周侧，使得工具电极500的周侧均具备侧铣能力。当然，在其它实施例中，可以仅在壳体200的下端安装一个外冲液管600，外冲液管600朝向工具电极500的侧面喷射外冲液，同样可以使得工具电极500具有侧铣能力。本实施例技术方案能够有效保证外冲液有效到达工具电极500的周侧面的多个加工区域，从而充分发挥电弧放电微爆加工的侧铣能力，并能够进一步拓展电弧放电微爆加工的使用范围。另外，本实施例中外冲液管600安装于壳体200的下端，且与工具电极500相距较远，使得外冲液管600的倾斜方向的可调范围较大，因此，即使工具电极500被消耗到很短，该外冲液管600也能够保证外冲液能够顺利喷射到工具电极500的末端侧面。

进一步地，如图2所示，壳体200内还设有多个第一外冲液流道220，多个第一外冲液流道220沿上下方向延伸且环绕刀柄主轴100的周向排布，液腔210、第一外冲液流道220和外冲液管600依次连通，即本实施例中，外冲液的流向为：冲液接管300→液腔210→第一外冲液流道220→外冲液管600。

在另一实施例中，如图4至图7所示，夹持头400安装有工具电极500，夹持头400的下端安装有多个外冲液管600，多个外冲液管600环绕工具电极500的周向排布。相较于上一实施例，本实施例技术方案缩短了外冲液管600与工具电极500末端之间的间距，有利于增大外冲液对工具电极500的喷射压力，以及能够提升外冲液到达工具电极500的末端侧面的准确性，进而有利于确保对工具电极500末端的侧铣效果。

进一步地，如图6所示，刀柄主轴100内设有多个第二外冲液流道140，夹持头400内设有多个第三外冲液流道450，第二外冲液流道140和第三外冲液流道450均沿上下方向延伸，液腔210、第二外冲液流道140、第三外冲液流道450和外冲液管600依次连通。因此，本实施例中，外冲液的流向为：冲液接管300→液腔210→第二外冲液流道140→第三外冲液流道450→外冲液管600。

进一步地，请一并参阅图8所示，所述夹持头400为弹簧夹头，夹持头400具有开口朝下的容置腔430，工具电极500安装于容置腔430内，容置腔430的周侧壁开设有多个侧槽440，每个侧槽440的槽壁与工具电极500之间形成所述第三外冲液流道450。本实施例技术方案通过在夹持头400的内周侧开槽形成第三外冲液流道450，以使外冲液能够顺利通过夹持头400，以到达外冲液管600，同时，能够避免影响弹簧夹头的夹持结构，保证其能够稳定夹持工具电极500。

其中，如图6和图7所示，刀柄主轴100设有开口朝下的锥孔，夹持头400包括上锥部410和下锥部420，所述上锥部410由下向上安装于所述锥孔内，而下锥部420则伸出所述锥孔之外。刀柄主轴100的下端套设有夹头螺母700，夹头螺母700用以锁紧夹持头400。本实施例技术方案通过将夹头螺母700安装于刀柄主轴100的下端螺纹上，以抵紧夹持头400的下锥面，以使夹持头400夹紧工具电极500。

本实施例中，夹持头400的下端设有垫片座800，外冲液管600安装于垫片座800的下端，且垫片座800的上端夹设于下锥部420与夹头螺母700之间。具体的，垫片座800包括呈扩口设置的上端部和圆柱状设置的下端部。本实施例中，具体的装配过程如下：将外冲液管600安装于垫片座800的下端部，然后将垫片座800安装于夹持头400的下锥部420(此时下锥部420会容置于垫片座800上端部的扩口内)，再将夹头螺母700安装于刀柄主轴100的下端时，并通过刀柄主轴100的下端的外螺纹与夹头螺母700的内螺纹相配合锁紧，以使垫片座800的上端部夹设于夹持头400和夹头螺母700之间。本实施例技术方案通过在夹持头400的下端安装垫片座800，再将外冲液管600安装在垫片座800的下端，从而保证外冲液管600安装的稳定性，以及能够有效缩短外冲液管600与工具电极500末端之间的间距，从而有利于增大外冲液对工具电极500的喷射压力。

在一实施例中，如图9和图10所示，外冲液管600为球头管，所述球头管包括球头座610、进液管620和出液管630，出液管630设有球头部631，球头部631可转动地安装于球头座610内，球头部631开有进液孔，进液管620、进液孔和出液管630连通。其中，出液管630安装于壳体200的下端或垫片座800的下端。具体的，出液管630与壳体200中的第一外冲液流道220螺纹配合，或者出液管630与垫片座800的安装孔螺纹配合。可以理解，在手动调整出液管630的喷射方向的过程中，球头部631会在球头座610内发生转动，由于受到球头部631运动的限制，出液管630能够在锥体状的轨迹范围内进行运动。本实施例通过采用球头管来向工具电极500的侧面喷射外冲液，外冲液的喷射方向可调，并且球头管可耐高速高压冲液，能保证外冲液有效到达工具电极500侧面的加工区域。

进一步地，如图2和图6所示，出液管630的延长线与工具电极500的作业末端相交。如此，使得外冲液能够直接喷射于工具电极500的作业末端，以确保工具电极500作业末端的侧面的断弧效果，进而提升保证电弧放电微爆加工装置的侧铣能力。当然，在本发明中，出液管630的延长线不限于与工具电极500的作业末端相交，只要出液管630的延长线与工具电极500相交即可，如此，外冲液能够喷射到工具电极500主体的侧面，并在重力的作用下流向工具电极500的作业末端。

具体而言，如图2、图3和图7所示，所述刀柄主轴100的上端还设有拉钉110，拉钉110安装于刀柄主轴100顶端的螺纹孔中。刀柄主轴100的外周套设有上轴承910和下轴承920，上轴承910和下轴承920在上下方向上排布，并设于刀柄主轴100与壳体200之间。可以理解，轴承包括内圈和外圈，其中，内圈与刀柄主轴100过渡配合，并随刀柄主轴100一起旋转；外圈与壳体200过盈配合，以使外圈与壳体200相对静止。刀柄主轴100还套设有上油封930和下油封940，上油封930和下油封940均设于上轴承910和下轴承920之间，上油封930、下油封940和壳体200共同围合成所述液腔210。上油封930和下油封940用以防止液腔210中的冲液泄露。另外，刀柄主轴100的外周还套设有上端盖950和下端盖960，壳体200的两端开设有安装口，刀柄主轴100贯穿两个安装口，其中，上端盖950盖合于靠近上轴承910的安装口，下端盖960盖合于靠近下轴承920的安装口。

本发明还提出一种加工设备(附图未示)，该加工设备包括机床、动力主轴和所述电弧放电内外冲液刀柄装置。动力主轴安装于所述机床，电弧放电内外冲液刀柄装置可拆卸连接于动力主轴，动力主轴包括电主轴和机械主轴中的任意一种。其中，电弧放电内外冲液刀柄装置的具体结构请参照上述实施例。由于该加工设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电弧放电内外冲液刀柄装置，其特征在于，包括：

刀柄主轴，所述刀柄主轴具有第一内冲液流道；

壳体，套设于所述刀柄主轴的外周，所述壳体内具有液腔，所述液腔与所述第一内冲液流道连通；

夹持头，设置于所述刀柄主轴的下端，所述夹持头用以供工具电极安装，所述工具电极内具有用以与所述第一内冲液流道连通的第二内冲液流道；以及，

外冲液管，所述外冲液管设于所述壳体的下端或所述夹持头的下端，所述外冲液管与所述液腔连通，所述外冲液管用以朝向所述工具电极的侧面喷射外冲液，且所述外冲液管用以调节外冲液的喷射方向。

2.如权利要求1所述的电弧放电内外冲液刀柄装置，其特征在于，所述壳体的下端安装有多个所述外冲液管，多个所述外冲液管环绕所述刀柄主轴的周向排布。

3.如权利要求2所述的电弧放电内外冲液刀柄装置，其特征在于，所述壳体内还设有多个第一外冲液流道，多个所述第一外冲液流道环绕所述刀柄主轴的周向排布，所述液腔、所述第一外冲液流道和所述外冲液管依次连通。

4.如权利要求1所述的电弧放电内外冲液刀柄装置，其特征在于，所述夹持头安装有所述工具电极，所述夹持头的下端安装有多个所述外冲液管，多个所述外冲液管环绕所述工具电极的周向排布。

5.如权利要求4所述的电弧放电内外冲液刀柄装置，其特征在于，所述刀柄主轴内设有多个第二外冲液流道，所述夹持头内设有多个第三外冲液流道，所述液腔、所述第二外冲液流道、所述第三外冲液流道和所述外冲液管依次连通。

6.如权利要求5所述的电弧放电内外冲液刀柄装置，其特征在于，所述夹持头具有开口朝下的容置腔，所述工具电极安装于所述容置腔内，所述容置腔的周侧壁开设有多个侧槽，每个所述侧槽的槽壁与所述工具电极之间形成所述第三外冲液流道。

7.如权利要求6所述的电弧放电内外冲液刀柄装置，其特征在于，所述刀柄主轴设有开口朝下的锥孔，所述夹持头包括上锥部和下锥部，所述上锥部安装于所述锥孔内；所述刀柄主轴的下端套设有螺母，所述螺母用以锁紧所述夹持头；所述夹持头的下端设有垫片座，所述外冲液管安装于所述垫片座的下端，且所述垫片座的上端夹设于所述下锥部与所述螺母之间。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的电弧放电内外冲液刀柄装置，其特征在于，所述外冲液管为球头管，所述球头管包括球头座、进液管和出液管，所述出液管设有球头部，所述球头部可转动地安装于所述球头座内，所述球头部开有进液孔，所述进液管、所述进液孔和所述出液管连通。

9.如权利要求8所述的电弧放电内外冲液刀柄装置，其特征在于，所述出液管的延长线与所述工具电极的作业末端相交。

10.一种加工设备，其特征在于，包括：

机床；

动力主轴，所述动力主轴安装于所述机床；以及，

如权利要求1至9中任意一项所述的电弧放电内外冲液刀柄装置，所述电弧放电内外冲液刀柄装置可拆卸地连接于所述动力主轴。

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