專利名稱：電火花加工微細(xì)倒錐孔的錐角滾擺機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電火花加工機(jī)床，尤其是涉及一種電火花加工微細(xì)倒錐孔的錐角滾擺機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
柴油發(fā)動機(jī)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(jī)關(guān)鍵部件的先進(jìn)制造技術(shù)備受關(guān)注。噴油嘴偶件是影響發(fā)動機(jī)性能、壽命與可靠性的關(guān)鍵部件。為有效改善噴油嘴微細(xì)噴孔噴射過程的流量系數(shù)和和霧化效果，柴油機(jī)噴油嘴微細(xì)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(dá)到歐IV (國4)以上的排放標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的機(jī)械鉆削已無法滿足高標(biāo)準(zhǔn)微細(xì)噴孔加工需求。電火花加工微細(xì)噴孔具有無機(jī)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(diǎn)。然而， 由于電火花加工中加工屑與孔壁的側(cè)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(xì)倒錐孔電火花加工的錐角推擺機(jī)構(gòu)》 的專利申請文件中的技術(shù)方案較好地解決了 “倒錐孔”的加工問題，但是，由于該技術(shù)方案中完全采用機(jī)械結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)錐角偏擺，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，使制造成本較高，操作維護(hù)困難，錐角調(diào)整無法精準(zhǔn)控制。

實(shí)用新型內(nèi)容本申請人針對上述的問題，進(jìn)行了研究改進(jìn)，提供一種電火花加工微細(xì)倒錐孔的錐角滾擺機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造成本低，操作維護(hù)方便，錐角能夠精確控制。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案—種電火花加工微細(xì)倒錐孔的錐角滾擺機(jī)構(gòu)，包括定子及轉(zhuǎn)子，所述定子的一側(cè)設(shè)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(shè)有內(nèi)環(huán)壁將所述定子分隔為同軸的圓柱形轉(zhuǎn)子腔及線圈槽，所述定子的底面設(shè)有與所述轉(zhuǎn)子腔同軸的通孔；所述轉(zhuǎn)子呈圓錐臺形，所述轉(zhuǎn)子小端向上設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子腔中，所述轉(zhuǎn)子大端的直徑與所述圓柱形轉(zhuǎn)子腔的直徑相等；鐵芯及多個圓周均勻分布的線圈設(shè)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(zhuǎn)子的上端之間；陶瓷導(dǎo)向器同軸固定安裝在所述轉(zhuǎn)子的大端，尼龍導(dǎo)絲管同軸固定安裝在所述轉(zhuǎn)子的小端；當(dāng)對圓周均勻分布的線圈進(jìn)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(zhuǎn)磁場，錐形轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子腔的內(nèi)圓柱面上作滾動偏擺，由轉(zhuǎn)子帶動電極絲作圓錐偏擺運(yùn)動。進(jìn)一步的所述線圈的數(shù)量為8個或12個。所述轉(zhuǎn)子大端的底邊設(shè)有外圓角，所述定子的轉(zhuǎn)子腔內(nèi)設(shè)有與所述轉(zhuǎn)子大端的外圓角相配合的內(nèi)圓角。[0011]所述陶瓷導(dǎo)向器通過球頭柱塞螺釘固定安裝在所述轉(zhuǎn)子上。實(shí)用新型原理如下端面搖擺式微型電機(jī)特點(diǎn)是平面線圈激勵、法向電磁力工作、輸入電壓低、錐轉(zhuǎn)子搖擺，在一定磁場轉(zhuǎn)速情況下，轉(zhuǎn)子能穩(wěn)定的做旋轉(zhuǎn)擺動。如圖5的端面搖擺式微型電機(jī)的原理圖可以看出，定子Γ和轉(zhuǎn)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(qū)動線圈3'及鐵芯5'，定子1'的一端設(shè)有導(dǎo)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(zhuǎn)磁場，在旋轉(zhuǎn)電磁力的作用下，錐形轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動，錐形轉(zhuǎn)子2'的運(yùn)動包括兩個方面一是轉(zhuǎn)子2'繞其中心線的旋轉(zhuǎn)，二是轉(zhuǎn)子 2'相對于錐頂?shù)臄[動。該類電機(jī)利用定子1'內(nèi)線圈3'產(chǎn)生的法向電磁力驅(qū)動轉(zhuǎn)子2' 旋轉(zhuǎn)偏擺，此外，定子線圈3 ‘屬于電流驅(qū)動方式，故電機(jī)可在低電壓環(huán)境下工作。對電機(jī)可以設(shè)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(zhuǎn)子2'的運(yùn)動更加平穩(wěn)。從理論計算可得知轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ω與旋轉(zhuǎn)磁場角轉(zhuǎn)速cof的減速比例關(guān)系式為ω/ cof=sina/sin(i3-a)，其中α為錐形轉(zhuǎn)子的擺角，即轉(zhuǎn)子中心線與定子中心線的夾角，β 為定子內(nèi)錐半角。本實(shí)用新型應(yīng)用端面搖擺式微型電機(jī)工作原理，用于電火花加工微細(xì)倒錐孔的錐角滾擺機(jī)構(gòu)，1、基于電極絲倒錐圓錐面運(yùn)動原理，通過錐形轉(zhuǎn)子在定子的圓柱形轉(zhuǎn)子腔內(nèi)的滾動偏擺方式，以錐形轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)微細(xì)倒錐孔電火花加工。2、電極絲在轉(zhuǎn)子的帶動下作連續(xù)均勻的圓錐偏擺運(yùn)動，定子內(nèi)鐵芯及線圈的加工制作和驅(qū)動電源控制方便。3、具有自動回中功能，在彈簧的作用下，轉(zhuǎn)子在無電磁驅(qū)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(fù)到與定子中心線重合，彈簧還可以使錐形轉(zhuǎn)子能緊貼定子偏擺，減少錐度誤差。本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于本實(shí)用新型公開的一種電火花加工微細(xì)倒錐孔的錐角滾擺機(jī)構(gòu)，運(yùn)用端面搖擺式微型電機(jī)的原理，利用錐形轉(zhuǎn)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(yùn)動，實(shí)現(xiàn)倒錐孔的加工，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造成本低，操作維護(hù)方便；更換不同錐角的轉(zhuǎn)子，即可實(shí)現(xiàn)各種倒錐角度的調(diào)節(jié)，調(diào)整操作方便快捷。

圖1為本實(shí)用新型在電火花微孔加工裝置主軸上安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為轉(zhuǎn)子錐角為2°時本實(shí)用新型的加工狀態(tài)示意圖。圖4為倒錐孔加工時電極絲沿倒錐面搖擺運(yùn)動原理圖。圖5為端面搖擺式微型電機(jī)的原理圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖2所示，本實(shí)用新型包括定子1及轉(zhuǎn)子4，定子1的一側(cè)設(shè)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(shè)有內(nèi)環(huán)壁7將定子1分隔為同軸的圓柱形轉(zhuǎn)子腔及線圈槽，定子的底面10設(shè)有與轉(zhuǎn)子腔同軸的通孔102 ；轉(zhuǎn)子4呈圓錐臺形，轉(zhuǎn)子4的小端向上設(shè)置在轉(zhuǎn)子腔中，轉(zhuǎn)子4大端的直徑與圓柱形轉(zhuǎn)子腔的直徑相等。鐵芯9及多個圓周均勻分布的線圈8設(shè)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(dǎo)磁材料制成，定子的底面10作為導(dǎo)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(zhuǎn)子4的上端之間。陶瓷導(dǎo)向器11通過球頭柱塞螺釘3固定安裝在轉(zhuǎn)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(dǎo)向器11，尼龍導(dǎo)絲管5固定安裝在轉(zhuǎn)子4的小端，陶瓷導(dǎo)向器11及尼龍導(dǎo)絲管5均與轉(zhuǎn)子4同軸安裝，電極絲12穿過尼龍導(dǎo)絲管5及陶瓷導(dǎo)向器11，由尼龍導(dǎo)絲管5及陶瓷導(dǎo)向器11為電極絲12精確導(dǎo)向。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子4大端的底邊設(shè)有外圓角401，定子的轉(zhuǎn)子腔內(nèi)設(shè)有與轉(zhuǎn)子大端的外圓角401相配合的內(nèi)圓角，利用轉(zhuǎn)子腔的內(nèi)圓角與錐形轉(zhuǎn)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(yùn)動過程中的上下串動影響加工表面粗糙度，保證錐角頂點(diǎn)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，為本實(shí)用新型在微細(xì)電火花加工裝置主軸上的安裝實(shí)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(dǎo)向器11內(nèi)孔與電極絲12精密間隙配合，陶瓷導(dǎo)向器11間隙配合插入到轉(zhuǎn)子4，且保證轉(zhuǎn)子4與陶瓷導(dǎo)向器11同心，用球頭柱塞螺釘3鎖緊；尼龍導(dǎo)絲管5插入轉(zhuǎn)子4上端并緊密配合，將裝配好的轉(zhuǎn)子模塊放入定子1中，陶瓷導(dǎo)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(zhuǎn)子4的上端之間，轉(zhuǎn)子4在彈簧作用下可以緊密的貼合在定子 1的轉(zhuǎn)子腔中，并可在轉(zhuǎn)子腔內(nèi)的圓柱面上自由運(yùn)動，通過更換不同錐度的轉(zhuǎn)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(jìn)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(jìn)給連接滑塊20通過連接板19帶動常閉夾子16驅(qū)動電極絲12進(jìn)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。本實(shí)用新型中，定子1、錐形轉(zhuǎn)子4、鐵芯9及多個圓周均勻分布的線圈8的構(gòu)成相當(dāng)于一個端面搖擺式微型電機(jī)，當(dāng)對圓周均勻分布的線圈8進(jìn)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(zhuǎn)磁場，如圖1、3、4，在該旋轉(zhuǎn)電磁力的作用下，錐形轉(zhuǎn)子4在轉(zhuǎn)子腔的內(nèi)圓柱面上作滾動偏擺，由轉(zhuǎn)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(dǎo)向器11均無自轉(zhuǎn)，克服了電極絲12或陶瓷導(dǎo)向器11自轉(zhuǎn)偏心誤差，有利于提高微細(xì)倒錐孔加工精度；電極絲12與其導(dǎo)向器無相對運(yùn)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(jìn)退響應(yīng)速度，這將提高倒錐孔的加工效率。
權(quán)利要求1.一種電火花加工微細(xì)倒錐孔的錐角滾擺機(jī)構(gòu)，其特征在于包括定子及轉(zhuǎn)子，所述定子的一側(cè)設(shè)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(shè)有內(nèi)環(huán)壁將所述定子分隔為同軸的圓柱形轉(zhuǎn)子腔及線圈槽，所述定子的底面設(shè)有與所述轉(zhuǎn)子腔同軸的通孔；所述轉(zhuǎn)子呈圓錐臺形，所述轉(zhuǎn)子小端向上設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子腔中，所述轉(zhuǎn)子大端的直徑與所述圓柱形轉(zhuǎn)子腔的直徑相等；鐵芯及多個圓周均勻分布的線圈設(shè)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(zhuǎn)子的上端之間；陶瓷導(dǎo)向器同軸固定安裝在所述轉(zhuǎn)子的大端，尼龍導(dǎo)絲管同軸固定安裝在所述轉(zhuǎn)子的小端；當(dāng)對圓周均勻分布的線圈進(jìn)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(zhuǎn)磁場，錐形轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子腔的內(nèi)圓柱面上作滾動偏擺，由轉(zhuǎn)子帶動電極絲作圓錐偏擺運(yùn)動。
2.按照權(quán)利要求1所述的電火花加工微細(xì)倒錐孔的錐角滾擺機(jī)構(gòu)，其特征在于所述線圈的數(shù)量為8個或12個。
3.按照權(quán)利要求1所述的電火花加工微細(xì)倒錐孔的錐角滾擺機(jī)構(gòu)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子大端的底邊設(shè)有外圓角，所述定子的轉(zhuǎn)子腔內(nèi)設(shè)有與所述轉(zhuǎn)子大端的外圓角相配合的內(nèi)圓角。
4.按照權(quán)利要求1所述的電火花加工微細(xì)倒錐孔的錐角滾擺機(jī)構(gòu)，其特征在于所述陶瓷導(dǎo)向器通過球頭柱塞螺釘固定安裝在所述轉(zhuǎn)子上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電火花加工微細(xì)倒錐孔的錐角滾擺機(jī)構(gòu)，其特征在于包括定子及轉(zhuǎn)子，定子中心設(shè)有內(nèi)環(huán)壁將定子分隔為同軸的圓柱形轉(zhuǎn)子腔及線圈槽，定子的底面設(shè)有與轉(zhuǎn)子腔同軸的通孔；轉(zhuǎn)子呈圓錐臺形，轉(zhuǎn)子小端向上設(shè)置在轉(zhuǎn)子腔中；鐵芯及多個圓周均勻分布的線圈設(shè)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(zhuǎn)子的上端之間。本實(shí)用新型運(yùn)用端面搖擺式微型電機(jī)的原理，利用錐形轉(zhuǎn)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(yùn)動，實(shí)現(xiàn)倒錐孔的加工，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造成本低，操作維護(hù)方便；更換不同錐角的轉(zhuǎn)子，即可實(shí)現(xiàn)各種倒錐角度的調(diào)節(jié)，調(diào)整操作方便快捷。
文檔編號B23H1/00GK202219365SQ20112030618
公開日2012年5月16日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)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