CN105127529B - 适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构，包括：加工进给滑块、蠕动进给件、设在蠕动进给件上的空心轴电机和第一驱动组件、压盘组件、常开夹子、固定在加工进给滑块上的第一轴承座、常闭夹子以及第二驱动组件，空心轴电机驱动压盘组件转动，第一驱动组件驱动压盘组件的移动件上下移动，常开夹子包括常开旋转轴和常开夹合件，移动件驱动常开夹合件相对常开旋转轴在打开位置和关闭位置之间上下移动，常闭夹子包括常闭旋转轴和常闭夹合件，第二驱动组件与常闭夹子配合以控制常闭夹合件打开或关闭。由此，可以一次装夹细长待修细的电极丝，实现细长电极丝的蠕动进给、高精度旋转、旋转周角定位等功能。

Description

适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构

技术领域

本发明涉及微细特种加工技术领域，尤其是涉及一种适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构。

背景技术

在诸多现代化高性能复杂设备或微机电系统中，微孔、微槽、微三维结构等微小精密结构常是决定其性能的核心。比如，工业喷印机喷墨头上要求具有几十个微喷孔，微喷孔直径范围在20μm～40μm之间，且微喷孔的孔径精度要求高，一般精度需要在2μm以下。然而，相关技术中的加工方法难于满足特殊材料或薄壁件上微小精密结构加工技术要求。

微细电火花加工技术具有非接触式、精度高、无毛刺、可在热处理后加工等优点，适合导电材料微小结构零件的精密制造。对于微细结构的微细电火花加工，需要采用与工艺过程相适应的微细电极丝。为避免二次装夹误差和微操作困难等问题，微细电极丝多需在线制作，其中微细电极丝指的是直径小于100μm的电极丝。考虑细长微细电极丝刚度低的问题，使用前制作出的微细电极丝不宜过长，否则将影响微细结构加工精度和效率。而且，由于微细电极丝使用中存在较严重的损耗问题，微细电极使用一段时间后需要再次在线制作。

虽然线放电磨削方法可实现高精度微细电极丝在线制作，但主要还是通过旋转主轴头夹持较短一段棒料，在线制作一段微细电极丝进行微细电火花加工使用，使用后微细电极损耗变短，再人工重新装夹一段棒料重复上述过程。此过程效率低，无法满足工业应用中批量化加工微小结构需求，限制了微细电火花加工技术的应用发展。

相关技术中，可实现细长电极的旋转进给主轴头机构，主要适合于采用无需WEDG(wire electro-dischare grinding的简称，即线放电磨削)制作的拉拔细电极的微孔电火花加工，通过常闭夹子、常开夹子交替开合及双夹子相对进给运动，细电极蠕动进给自动补偿电极损耗，但由于其导向器存在间隙引入随机不规律径跳误差问题、细电极在夹子松夹后难精确保证在旋转中心问题、旋转轴线与蠕动进给的不同轴误差问题，难以满足WEDG在线制作对微细电极的蠕动且高精度旋转要求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构，可以满足蠕动、高精度旋转加工要求。

根据本发明的适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构，包括：支架，所述支架包括加工进给滑块和蠕动进给件，所述蠕动进给件设在所述加工进给滑块上且相对所述加工进给滑块可移动；空心轴电机和第一驱动组件，所述空心轴电机和所述第一驱动组件分别设在所述蠕动进给件上；压盘组件，所述压盘组件与所述空心轴电机相连以由所述空心轴电机驱动转动，所述压盘组件具有与所述第一驱动组件相连以由所述第一驱动组件驱动上下移动的移动件；常开夹子，所述常开夹子包括中空的常开旋转轴和常开夹合件，所述常开旋转轴的上端与所述压盘组件相连，所述常开夹合件与所述移动件通过连通导管相连以使得所述常开夹合件相对所述常开旋转轴在打开位置和关闭位置之间可上下移动，在所述关闭位置，所述常开夹合件与所述常开旋转轴配合以夹紧电极丝，所述连通导管与所述空心轴电机的电机轴连通；设有第一轴承的第一轴承座，所述第一轴承座固定在所述加工进给滑块上；常闭夹子，所述常闭夹子包括中空的常闭旋转轴和常闭夹合件，所述常闭夹合件设在所述常闭旋转轴的下端，所述常闭旋转轴的上端与所述第一轴承配合，所述常闭旋转轴内限定出腔室，所述常开旋转轴的下端与所述腔室滑动配合且带动所述常闭旋转轴转动，所述常闭旋转轴的下端设有导向器，所述电极丝穿过所述导向器且夹持在所述常闭夹合件上；第二驱动组件，所述第二驱动组件设在所述支架或所述第一轴承座上且与所述常闭夹子配合以控制所述常闭夹合件打开或关闭。

根据本发明的适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构，可以一次装夹细长待修细的电极丝，实现细长电极丝的蠕动进给、高精度旋转、旋转周角定位等功能。

在一些实施例中，所述压盘组件包括：联轴器，所述联轴器与所述空心轴电机的电机轴相连；连接件，所述连接件固定在所述联轴器的下表面上，所述常开旋转轴的上端固定在所述连接件上；压盘，所述压盘可移动地设在所述连接件上以限定出所述移动件，所述连通导管的两端分别固定在所述压盘和所述常开夹合件上，所述第一驱动组件与所述压盘相连以驱动所述压盘上下移动。

在一些实施例中，所述连通导管的上端伸出所述压盘以伸入到所述联轴器内。

在一些实施例中，所述适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构还包括第二轴承座，所述第二轴承座内设有第二轴承，所述常开旋转轴与所述第二轴承配合。

在一些实施例中，所述连接件包括：多个连接柱杆，所述多个连接柱杆分别设在所述常开旋转轴和所述联轴器之间，所述压盘上设有多个移动孔，所述多个移动孔与所述多个连接柱杆一一对应设置，每个所述移动孔与相应的所述连接柱杆移动配合。

在一些实施例中，所述第一驱动组件包括第一推式电磁铁和第一复位件，所述第一推式电磁铁与所述压盘的顶壁相连以推动所述压盘向下移动，所述第一复位件的两端分别与所述压盘的底壁和所述常开旋转轴相连以常向上推动所述压盘。

在一些实施例中，所述常闭夹合件包括第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件固定在所述常闭旋转轴上，所述第二夹持件可活动地设在所述常闭旋转轴上以与所述第一夹持件配合或脱离；所述第二驱动组件包括：常闭夹子压杆，所述常闭夹子压杆可活动地设在所述常闭旋转轴上以常推动所述第二夹持件与所述第一夹持件配合以夹紧所述电极丝；第二推式电磁铁，所述第二推式电磁铁固定在所述第一轴承座上，所述第二推式电磁铁的驱动端设有连杆组件，所述连杆组件包括水平杆；固定件，所述固定件固定在所述第一轴承座上，所述水平杆可水平移动地设在所述固定件上，所述第二推式电磁铁通电时驱动所述水平杆朝向所述常闭夹子压杆移动以使得所述常闭夹子压杆与所述第二夹持件脱离；第二复位件，所述第二复位件分别与所述水平杆和所述固定件相连以常驱动所述水平杆朝向远离所述常闭夹子压杆的方向移动。

在一些实施例中，所述第一轴承座和所述支架之间设有绝缘连接块。

在一些实施例中，所述空心轴电机的电机轴内设有绝缘管，所述连通导管为玻璃管。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的旋转进给主轴头机构的整体结构主视示意图；

图2是根据本发明实施例的旋转进给主轴头机构的整体结构侧视示意图；

图3是根据本发明实施例的旋转进给主轴头机构的整体功能结构示意图；

图4是根据本发明实施例的旋转进给主轴头机构的一个局部剖面示意图；

图5是根据本发明实施例的旋转进给主轴头机构的一个局部示意图；

图6是根据本发明实施例的旋转进给主轴头机构的另一个局部示意图；

图7是根据本发明实施例的旋转进给主轴头机构夹紧电极丝的剖视图；

图8是根据本发明实施例的旋转进给主轴头机构进行WEDG批量化微孔加工过程图；

图9是根据本发明实施例的旋转进给主轴头机构进行无需WEDG的小孔加工过程图；

图10是根据本发明实施例的WEDG工作原理图。

附图标记：

100：旋转进给主轴头机构；

1：常闭夹合件；2：第一轴承；3：空心轴电机；4：接近开关；5：连接柱杆；6：常开旋转轴；7：圆柱销；8：常闭旋转轴；80：腔室；9：常开夹合件；10：微细电极丝；11：第一推式电磁铁；12：压盘；13：玻璃管；14：第一复位件；15：导向器；16：第二推式电磁铁；17：常闭夹子压杆；18：第二复位件；19：绝缘连接块；20：绝缘管；21：加工进给滑块；22：蠕动进给件；23：第一轴承座；24：联轴器；25：支架；26：第二轴承座；27：第一夹持件；28：第二夹持件；29：销钉；30：固定件；31：水平杆；32：第一连动杆；33：第二连动杆；40：微细电机导向机构。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面参考附图描述根据本发明实施例的适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构100。

如图1所示，根据本发明实施例的适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构100，包括：支架25、空心轴电机3、第一驱动组件(例如可以包括下文所述的第一推式电磁铁11和第一复位件14等)、第二驱动组件(例如可以包括下文所述的常闭夹子压杆17、第二推式电磁铁16、固定件30以及第二复位件18等)、压盘组件(例如可以包括下文所述的联轴器24、连接柱杆5以及压盘12等)、常开夹子(例如可以包括下文所述的常开旋转轴6和常开夹合件9等)以及常闭夹子(例如可以包括下文所述的常闭旋转轴8和常闭夹合件1等)。

参照图1，支架25包括：加工进给滑块21和蠕动进给件22，蠕动进给件22设在加工进给滑块21上且相对加工进给滑块21可移动，也就是说，蠕动进给件22可以与加工进给滑块21同步运动或者相对运动。

进一步地，如图1所示，空心轴电机3和第一驱动组件分别设在蠕动进给件22上。例如，空心轴电机3可以通过电机支架固定在蠕动进给件22上，第一驱动组件的部分(例如下文所述的第一推式电磁铁11)可以固定在蠕动进给件22上，从而蠕动进给件22可以驱动固定在其上的空心轴电机3、第一推式电磁铁11同步运动。

参照图1，压盘组件与空心轴电机3相连以由空心轴电机3驱动转动，压盘组件具有与第一驱动组件相连以由第一驱动组件驱动上下移动的移动件(例如下文所述的压盘12)。由此，空心轴电机3可以驱动压盘组件整体相对支架25转动，第一驱动组件可以驱动移动件相对蠕动进给件22上下移动。

参照图1和图5，常开夹子设在常闭夹子的上方，由此，从上向下供给的微细电极丝10可以先由常开夹子控制是否夹紧，再由常闭夹子控制是否夹紧。通常情况下，常开夹子处于常开状态不夹紧微细电极丝10，常闭夹子处于常闭状态夹紧微细电极丝10，这样，通常情况下，从上向下供给的微细电极丝10，可以先顺利穿过常开夹子，再由常闭夹子夹紧。

常开夹子包括中空的常开旋转轴6和常开夹合件9，常开夹合件9可以穿设在中空的常开旋转轴6内，常开夹子整体在压盘组件的驱动作用下与压盘组件同步转动，常开夹子中的常开夹合件9在移动件的驱动作用下相对常开旋转轴6上下滑移。具体而言，常开旋转轴6的上端与压盘组件相连，从而常开旋转轴6可以跟随压盘组件同步转动，常开夹合件9与移动件通过连通导管相连，从而第一驱动组件驱动移动件上下移动的过程中，移动件驱动常开夹合件9同步上下移动，进而使得常开夹合件9相对常开旋转轴6在打开位置和关闭位置之间可上下移动，在打开位置，常开夹合件9处于常态、即释放电极丝10的状态，在关闭位置，常开夹合件9转变为关闭状态、即夹紧电极丝10的状态。

例如在图5的示例中，常开旋转轴6的下部限定出大体倒锥柱形空腔，常开夹合件9为两个相对设置的弹性夹片，当常开夹合件9相对常开旋转轴6向下运动时，倒锥柱形空腔可以推动两个弹性夹片彼此靠拢，从而实现常开夹合件9的闭合，当常开夹合件9相对常开旋转轴6向上运动时，两个弹性夹片从倒锥柱形空腔内向上移出，恢复弹性形变而朝向彼此远离的方向分开，从而实现常开夹合件9的打开。简言之，常开夹子采用锥面定位夹紧的常开夹合结构，常开夹合件9通过外锥面与常开旋转轴6内锥面定位，通过常开夹合件9轴向相对于常开旋转轴6进退，锥面压紧或松开以实现电极丝10在常开夹合件9内的夹紧和松开。由此，不仅使旋转进给主轴头机构100的结构小巧紧凑，而且有利于夹紧松开后的较细的电极丝10的轴线与旋转轴线的自对准。

连通导管可以为玻璃管13且与空心轴电机3的电机轴连通，例如在图1的示例中，空心轴电机3的电机轴为空心的且沿竖直方向延伸，电机轴内可以设有绝缘管20，以确保旋转进给主轴头机构100的安全可靠工作，连通导管为玻璃管13且上端可以插设固定在绝缘管20内，连通导管的下端与常开夹合件9固定且穿设在常开旋转轴6内，从而从电机轴投放的电极丝10可以向下进入连通导管内，电极丝10穿过连通导管后被常开夹合件9夹紧或者释放。这里，释放可以理解为对电极丝10没有夹紧力。

由此，连通导管具有两个作用，一方面是将移动件的力传递给常开夹合件9以驱动常开夹合件9上下移动，以控制常开夹合件9的打开和关闭，另一方面是将从电机轴投入的电极丝10安全可靠地导向常开夹合件9。

参照图1和图4，常闭夹子设在常开夹子的下方，以使得距离加工端较近的常闭夹子夹持电极丝10，从而提高了电极丝10的刚度和有效利用率。具体而言，常闭夹子包括中空的常闭旋转轴8和常闭夹合件1，第一轴承座23固定在加工进给滑块21上，可选地，第一轴承座23和加工进给滑块21可以通过绝缘连接块19固定连接，以提高工作的安全性和可靠性，第一轴承座23内设有第一轴承2，常闭旋转轴8通过第一轴承2可平稳转动地设在支架25上，常闭夹合件1设在常闭旋转轴8的下端，从而常闭夹合件1可以跟随常闭旋转轴8同步转动和平移。

参照图4和图6，第二驱动组件设在支架25或第一轴承座23上且与常闭夹子配合以控制常闭夹子打开或关闭，也就是说，第二驱动组件可以通过自身动作控制常闭夹合件1处于常态夹紧电极丝10，还是转变为打开状态释放电极丝10。

如图4和图5所示，常开旋转轴6与常闭旋转轴8可同步转动且可相对轴向滑动，具体而言，常闭旋转轴8内限定出腔室80，常开旋转轴6的下端与腔室80在轴向(例如图4中所示的竖直方向)上无相对限位，常开旋转轴6的下端与腔室80在周向(例如图4中所示的水平圆周方向)上有相对限位，例如可以通过沿常开旋转轴6径向插设在常开旋转轴6上的圆柱销7进行周向限位。

进一步地，参照图6，常闭旋转轴8的下端设有导向器15，电极丝10穿过导向器15后且夹持在常闭夹合件1上，也就是说，从常开夹合件9向下穿出的电极丝10需要预先穿过导向器15再穿过常闭夹合件1，以被常闭夹合件1常夹紧。

具体地，参照图6和图7，在本发明的一个实施例中，常闭夹合件1包括第一夹持件27和第二夹持件28，第一夹持件27固定在常闭旋转轴8上，第二夹持件28可活动地设在常闭旋转轴8上以与第一夹持件27配合或脱离，其中，当第二夹持件28与第一夹持件27配合时，常闭夹合件1闭合以夹紧电极丝10，当第二夹持件28与第一夹持件27脱离时，常闭夹合件1打开以放松电极丝10。其中，第二夹持件28上可以限定出V形槽，以用于与第一夹持件27配合夹紧电极丝10。

这样，由于同时采用V型槽定位和导向器15约束，可精确保证细长电极丝10在常开夹子蠕动后定位于旋转中心，并通过下端第一轴承2保证电极丝10的旋转高精度，也就是说，常闭夹子采用V型槽定位夹紧结构，可以将夹紧V型槽内的电极丝10轴线调整后安装在第一轴承2的旋转中心上，并通过第一轴承2的旋转精度保证电极丝10旋转精度。常闭夹子松开或夹紧时，还可以通过上端的导向器15约束电极丝10的位置，避免电极丝10偏离V型槽。

综上，当空心轴电机3工作时，空心轴电机3可以通过压盘组件等驱动常开夹子转动，常开夹子可以驱动常闭夹子同步转动，第一驱动组件工作时，压盘组件可以通过连通导管驱动常开夹合件9相对常闭夹子上下移动，以实现常开夹合件9的打开和关闭，第二驱动组件工作时，可以实现常闭夹合件1的打开和关闭。

这样，在旋转进给主轴头机构100进行WEDG加工或者加工阵列微孔的过程中，加工进给滑块21和蠕动进给件22相对静止，常开夹子打开、常闭夹子关闭，空心轴电机3驱动压盘组件、常开夹子以及常闭夹子同步转动，从而实现WEDG加工或者加工阵列微孔动作。

在旋转进给主轴头机构100进行电极丝10损耗补偿的过程中，首先驱动蠕动进给件22相对加工进给滑块21向上滑动，以带动常开夹子上移，然后通过第一驱动组件驱动常开夹合件9下移并使常开夹子关闭夹紧电极丝10，接着通过第二驱动组件打开常闭夹子，再驱动蠕动进给件22相对加工进给滑块21向下滑动，然后通过第二驱动组件关闭常闭夹子夹紧电极丝10，接着通过第一驱动组件驱动常开夹合件9上移并使常开夹子打开，从而完成电极丝10的损耗补偿动作。

由此，采用加工进给驱动和电极丝10蠕动进给补偿驱动分离的驱动方式，具体而言，采用空心轴电机3驱动旋转，通过压盘组件将动力和运动传递给常开旋转轴6，常开旋转轴6通过圆周销7将动力和运动传递给常闭旋转轴8，常闭旋转轴8安装在第一轴承2上，常闭夹合件1夹紧并带动电极丝10连续旋转和周向定位，从而对电极丝10的旋转精度无影响，WEDG加工时电极丝10的旋转精度可以通过第一轴承2保证，进而有效且可靠地提高了加工效果。

根据本发明实施例的适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构100，可以一次装夹细长待修细的电极丝10，可实现较细长电极丝10(直径在0.1mm～0.2mm之间，长度在0mm～500mm之间的电极丝)的蠕动进给、高精度旋转、旋转周角定位的功能，可满足电极丝10重复多次在线WEDG制作和使用的需求，提高了电极丝10在线制作效率和自动化程度，可应用于微小结构批量自动化微细电火花加工。

简言之，利用此种旋转进给主轴头机构100，避免了旋转驱动机构运动误差对电极丝10旋转精度的影响，提高了主轴机构用于WEDG在线制作和用于微细电火花加工时的电极丝10丝旋转精度，有利于提高电极丝10在线制作精度和微细电火花加工精度。

在本发明的一个实施例中，参照图4和图5，压盘组件包括：联轴器24、连接件(例如下文所述的连接柱杆5)以及压盘12，联轴器24与空心轴电机3的电机轴相连，连接件固定在联轴器24的下表面上，常开旋转轴6的上端固定在连接件上，从而空心轴电机3可以通过联轴器24和连接件驱动常开旋转轴6旋转，压盘12可移动地设在连接件上以限定出移动件，也就是说，压盘12沿连接件可上下移动，从而可以将压盘12理解为压盘组件上的移动件，连通导管的两端分别固定在压盘12和常开夹合件9上，从而压盘12上下移动的过程中可以驱动常开夹合件9上下移动。由此，压盘组件的结构简单，便于加工和实现。可选地，连通导管的上端伸出压盘12以伸入到联轴器24内，由此，连通导管可以更加平稳地移动。

在本发明的一个实施例中，参照图4和图5，连接件包括：多个连接柱杆5，多个连接柱杆5分别设在常开旋转轴6和联轴器24之间，每个连接柱杆5的上端均与联轴器24固定相连，每个连接柱杆5的下端均与常开旋转轴6固定相连，从而空心轴电机3可以通过联轴器24、连接柱杆5驱动常开旋转轴6同步旋转，压盘12上设有多个移动孔，多个移动孔与多个连接柱杆5一一对应设置，每个移动孔与相应的连接柱杆5移动配合，也就是说，多个连接柱杆5分别一一对应地穿设在多个移动孔内。由此，压盘12可以沿着多个连接柱杆5上下移动，这样可以确保压盘12更加平稳地上下移动，提高旋转进给主轴头机构100的工作稳定性。

可选地，参照图1，旋转进给主轴头机构100还包括第二轴承座26，第二轴承座26内设有第二轴承，常开旋转轴6与第二轴承配合。由此，常开旋转轴6可以更加平稳地转动，提高了加工效果。

在本发明的一个实施例中，参照图5，第一驱动组件与压盘12相连以用于驱动压盘12上下移动，其中，第一驱动组件可以包括第一推式电磁铁11和第一复位件14，第一推式电磁铁11与压盘12的顶壁相连以推动压盘12向下移动，第一复位件14的两端分别与压盘12的底壁和常开旋转轴6的顶壁止抵以常向上推动压盘12。

例如在图4和图5的示例中，第一推式电磁铁11可以对称布置且固定在蠕动进给件22上，以用于在竖直方向上推动压盘12。第一复位件14设在压盘12的下表面与常开旋转轴6的上端面之间，以常推动压盘12向上移动。这样，通过采用对称布置的第一推式电磁铁11推动与玻璃管13固连的压盘12，第一推式电磁铁11可以通过压盘12和玻璃管13将推动力传递给常开夹合件9，当第一推式电磁铁11未加电时，压盘12在第一复位件14(例如弹簧)的弹性力的作用下处于上位，常开夹合件9的外锥面与常开旋转轴6的内锥面分离，以实现常开夹子的松开，处于常开常态，当第一推式电磁铁11加电时，压盘12压缩第一复位件14，常开夹合件9外锥面与常开旋转轴6内锥面压紧，实现常开夹子的夹紧，处于非常态关闭状态。由此，第一驱动组件的结构简单、工作效果可靠。

参照图6和图7，第二驱动组件包括：常闭夹子压杆17、第二推式电磁铁16、固定件30以及第二复位件18，常闭夹子压杆17可活动地设在常闭旋转轴8上以常推动第二夹持件28与第一夹持件27配合以夹紧电极丝10。例如在图6的示例中，常闭夹子压杆17通过销钉29可枢转地设在常闭旋转轴8上，销钉29可以设在常闭夹子压杆17的中部，常闭夹子压杆17的上端与常闭旋转轴8之间可以设有弹性件，弹性件用于常推动常闭夹子压杆17的上端朝向远离常闭旋转轴8的方向运动，从而常闭夹子压杆17的下端可以常朝向旋转轴的方向运动以常推动第二夹持件28与第一夹持件27配合，从而夹紧电极丝10。

参照图6，第二推式电磁铁16固定在第一轴承座23上，固定件30固定在第一轴承座23上，第二推式电磁铁16的驱动端(例如图1中所示的下端)设有连杆组件，连杆组件可以包括水平杆31、第一连动杆32和第二连动杆33，水平杆31可水平移动地设在固定件30上，当第二推式电磁铁16的驱动端上下移动的过程中，可以通过第一连动杆32和第二连动杆33推动水平杆在固定件30内水平往复移动。

具体而言，第二推式电磁铁16通电时驱动水平杆31朝向常闭夹子压杆17移动以使得常闭夹子压杆17的下端与第二夹持件28脱离，例如在图6的示例中，第二推式电磁铁16通电时可以使得第二连动杆33下移，从而通过第一连动杆32推动水平杆31朝向常闭夹子压杆17的方向推动常闭夹子压杆17的上端朝向常闭旋转轴8的方向运动，从而常闭旋转轴8的下端朝向远离常闭旋转轴8的方向运动，以放松第二夹持件28，使得第二夹持件28与第一夹持件27脱离。

如图6所示，第二复位件18分别与水平杆31和固定件30相连以常驱动水平杆31朝向远离常闭夹子压杆17的方向移动。由此，通过设置第二复位件18(例如弹簧)，第二推式电磁铁16推动水平杆31朝向常闭旋转轴8的方向运动时，可以压缩第二复位件18，当关闭第二推式电磁铁16后，第二复位件18可以恢复形变，以朝向远离常闭旋转轴8的方向推动水平杆31，从而常闭夹子压杆17开可以恢复到常推动第二夹持件28与第一夹持件27配合的状态，从而常闭夹紧电极丝10。

这样，通过单侧布置的第二推式电磁铁16推动连杆组件，将竖直方向的推力转换为水平方向，将电磁铁推力传递给常闭夹子压杆17，当第二推式电磁铁16未加电时，在第二复位件18作用下，水平杆31处于右位，常闭夹子压杆17处于原位，在弹簧力作用下实现常态时常闭夹子夹紧，当第二推式电磁铁16加电时，水平杆31处于左位克服弹簧力，常闭夹子压杆17被推开，实现常闭夹子松开。

下面参照图1-图10，简要描述根据本发明一个具体实施例的适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构100，本旋转进给主轴头机构100可以实现一次装夹长微细电极丝10，间歇性多次或连续地在WEDG制作更微细电极丝(即直径小于100μm的电极丝)。

下面结合附图详细描述本发明的旋转进给主轴头机构100的构成、连接与配合关系、动作过程和操作步骤，具体而言，首先详细说明机械构成和装配连接关系，然后介绍应用此旋转进给主轴头机构100进行WEDG批量化微孔加工过程、以及无需WEDG的小孔加工过程的两个应用实例说明本发明的操作步骤和动作过程。

下面，介绍旋转进给主轴头机构100的构成和装配。

图1-图7可知，常闭夹合件1与常闭旋转轴8的下端胶粘固定，常闭旋转轴8与第一轴承2的内圈精密过盈固接，第一轴承2的外圈通过第一轴承座23固定在加工进给滑块21上。空心轴电机3与接近开关4分别通过螺纹连接的方式固定在蠕动进给件22上。常开旋转轴6固定在蠕动进给件22上并与圆柱销7精密过盈固接，圆柱销7与常闭旋转轴8轴向滑动接触，并将动力和运动传递给常闭旋转轴8。这里，需要说明的是，接近开关4的结构和工作原理应为本领域技术人员所熟知，这里不再详述。

由图1和图5可知，常开夹合件9可以为双瓣夹头，且通过外锥面与常开旋转轴6内锥面定位，通过常开夹合件9的轴向(例如图1中所示的竖直方向)进退，实现电极丝10在常开夹合件9内的夹紧和松开。

由图1-图5可知，对称布置第一推式电磁铁11固定在蠕动进给件22上，可轴向推动压盘12，常开夹合件9的上端与玻璃管13的下端胶粘固接，压盘12与玻璃管13胶粘固连，从而将第一推式电磁铁11可以通过压盘12和玻璃管13将轴向推动力传递给常开夹合件9，压盘12的底部设有第一复位件14，压盘12在第一复位件14的作用下处于上位。绝缘管20与空心轴电机3精密过盈固接，玻璃管13穿设在绝缘管20内。

由图1、图6、图7可知，常开夹合件9通过弹性变形夹紧V型槽内的电极丝10，导向器15与常闭旋转轴8精密过盈固接。电极丝10轴线在常开夹合件9和导向器15的作用下处于第一轴承2的旋转中心，第二推式电磁铁16通过螺纹连接的方式固定在加工进给滑块21上，第二推式电磁铁16通过连杆组件将竖直方向的推力转换为水平方向，第二复位件18与连杆组件处于压缩状态，第二推式电磁铁16克服第二复位件18的弹性力将推力传递给常闭夹子压杆17，常闭夹子压杆17通过销钉29与常闭旋转轴8铰接。

由于绝缘连接块19、绝缘管20、玻璃管13、常开夹合件9、圆柱销7均为绝缘材料件、例如陶瓷件，从而可以实现微细电火花加工用脉冲电与常开旋转轴6、常闭旋转轴8的隔离，从而确保旋转进给主轴头机构100可以安全可靠地工作。

下面，介绍旋转进给主轴头机构100的进行WEDG(线电极放电磨削)批量化微孔加工过程。

(a)电极安装

接近开关4确定旋转零位，空心轴电机3中心轴旋转到零位，第二推式电磁铁16通电，推动连杆组件，将竖直方向的推力转换为水平方向，推动常闭夹子压杆17克服压缩弹簧作用力，常闭夹子打开。将电极丝10从空心轴电机3顶端放入，在重力作用下电极丝10下落通过常开夹合件9，最终抵达常闭夹子，在电极丝10伸出常闭夹子合适距离后，第二推式电磁铁16断电，常闭夹子闭合夹紧电极丝10，电极安装完成。

(b)WEDG加工

空心轴电机3按一定速度旋转，旋转运动通过连接柱杆5传递到常开旋转轴6，常开旋转轴6通过圆柱销7将动力和运动传递给常闭旋转轴8，常闭旋转轴8安装在第一轴承2上，常闭夹子夹紧带动电极丝10连续旋转。旋转进给主轴头机构100移动到固定位置，使电极丝10与线电极放电磨削机构相对运动、放电，完成WEDG加工，线电极放电磨削加工电极丝10原理如图10所示，图中A为导向器，B为线电极，C为脉冲电源，D为工作液。

(c)加工阵列微孔

加工工件移动到固定位置，加工进给滑块21带动整个旋转进给主轴头机构100、电极丝10移动到加工位置，按固定程序伺服加工微孔。

(d)电极丝10损耗补偿

当电极丝10损耗到一定程度时，空心轴电机3转到零位停止。蠕动进给件22带动常开夹子部分轴向向上移动所需补偿距离，对称布置第一推式电磁铁11推动压盘12，压盘12压缩第一复位件14，压盘12通过玻璃管13将第一推式电磁铁11的推动力传递给常开夹合件9，常开夹合件9外锥面与常开旋转轴6内锥面压紧，实现常开夹子的闭合以夹紧电极丝10。

接着，第二推式电磁铁16通电，推动连杆组件，将竖直方向的推力转换为水平方向，推动常闭夹子压杆17克服压缩弹簧作用力，常闭夹子打开，蠕动进给件22带动常开夹子部分轴向向下移动到原始位置，第二推式电磁铁16断电，常闭夹子夹紧电极丝10，第一推式电磁铁11断电，常开夹子部分松开电极丝10，完成电极丝10损耗补偿。

(e)重复以上操作步骤完成WEDG批量化微孔加工过程，加工过程如图8所示。

下面，介绍旋转进给主轴头机构100的进行无需WEDG的小孔加工过程。

(a)电极安装

将导向器15安装到旋转进给主轴头机构100上，接近开关4确定旋转零位，空心轴电机3中心轴旋转到零位。第二推式电磁铁16通电，推动连杆组件，将竖直方向的推力转换为水平方向，推动常闭夹子压杆17克服压缩弹簧作用力，常闭夹子打开。将电极丝10从空心轴电机3顶端放入，在重力作用下电极丝10下落通过常开夹合件9，最终抵达导向器15，在电极丝10伸出导向器15合适距离后，第二推式电磁铁16断电，常闭夹子闭合夹紧电极丝10，电极安装完成。

(b)加工阵列微孔

加工工件移动到固定位置，加工进给滑块21带动整个主轴机构、电极丝10移动到加工位置，按固定程序伺服加工微孔。

(c)电极丝10损耗补偿

当电极丝10损耗到一定程度时，空心轴电机3转到零位停止。蠕动进给件22带动常开夹子部分轴向向上移动所需补偿距离，对称布置第一推式电磁铁11推动压盘12，压盘12压缩第一复位件14，压盘12通过玻璃管13将第一推式电磁铁11的推动力传递给常开夹合件9，常开夹合件9外锥面与常开旋转轴6内锥面压紧，实现常开夹子夹紧电极丝10。

接着，第二推式电磁铁16通电，推动连杆组件，将竖直方向的推力转换为水平方向，推动常闭夹子压杆17克服压缩弹簧作用力，常闭夹子打开，蠕动进给件22带动常开夹子部分轴向向下移动到原始位置，第二推式电磁铁16断电，常闭夹子夹紧电极丝10，第一推式电磁铁11断电，常开夹子部分松开电极丝10，完成电极丝10损耗补偿。

(d)重复以上操作步骤完成无需WEDG的小孔加工过程，加工过程如图9所示。

综上所述，根据本发明实施的旋转进给主轴头机构100，适于线放电磨削(WEDG)的微细电火花加工，属于微细特种加工技术领域，可以面向工业应用中批量化微小结构的自动化加工需求，针对直径小于100μm的电极丝10在线连续或多次重复WEDG制作需求。

利用旋转进给主轴头机构100，可以一次装夹细长待修细的电极丝10，可实现较细长电极丝10的蠕动进给、高精度旋转、旋转周角定位的功能，可满足电极丝10重复多次在线WEDG制作和使用的需求，提高了电极丝10在线制作效率和自动化程度，可应用于微小结构批量自动化微细电火花加工。而且，利用此种旋转进给主轴头机构100，避免了旋转驱动机构运动误差对电极丝10旋转精度的影响，提高了旋转进给主轴头机构100用于WEDG电极丝10在线制作和用于微细电火花加工时的电极丝10旋转精度，有利于提高电极丝10在线制作精度和微细电火花加工精度。另外，为了进一步确保旋转精准度，还可以在加工进给滑块21上设置微细电机导向机构40(参照图3)。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构，其特征在于，包括：

支架，所述支架包括加工进给滑块和蠕动进给件，所述蠕动进给件设在所述加工进给滑块上且相对所述加工进给滑块可移动；

空心轴电机和第一驱动组件，所述空心轴电机和所述第一驱动组件分别设在所述蠕动进给件上；

压盘组件，所述压盘组件与所述空心轴电机相连以由所述空心轴电机驱动转动，所述压盘组件具有与所述第一驱动组件相连以由所述第一驱动组件驱动上下移动的移动件；

常开夹子，所述常开夹子包括中空的常开旋转轴和常开夹合件，所述常开旋转轴的上端与所述压盘组件相连，所述常开夹合件与所述移动件通过连通导管相连以使得所述常开夹合件相对所述常开旋转轴在打开位置和关闭位置之间可上下移动，在所述关闭位置，所述常开夹合件与所述常开旋转轴配合以夹紧电极丝，所述连通导管与所述空心轴电机的电机轴连通；

设有第一轴承的第一轴承座，所述第一轴承座固定在所述加工进给滑块上；

常闭夹子，所述常闭夹子包括中空的常闭旋转轴和常闭夹合件，所述常闭夹合件设在所述常闭旋转轴的下端，所述常闭旋转轴的上端与所述第一轴承配合，所述常闭旋转轴内限定出腔室，所述常开旋转轴的下端与所述腔室滑动配合且带动所述常闭旋转轴转动，所述常闭旋转轴的下端设有导向器，所述电极丝穿过所述导向器且夹持在所述常闭夹合件上；

第二驱动组件，所述第二驱动组件设在所述支架或所述第一轴承座上且与所述常闭夹子配合以控制所述常闭夹合件打开或关闭。

2.根据权利要求1所述的适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构，其特征在于，所述压盘组件包括：

联轴器，所述联轴器与所述空心轴电机的电机轴相连；

连接件，所述连接件固定在所述联轴器的下表面上，所述常开旋转轴的上端固定在所述连接件上；

压盘，所述压盘可移动地设在所述连接件上以限定出所述移动件，所述连通导管的两端分别固定在所述压盘和所述常开夹合件上，所述第一驱动组件与所述压盘相连以驱动所述压盘上下移动。

3.根据权利要求2所述的适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构，其特征在于，所述连通导管的上端伸出所述压盘以伸入到所述联轴器内。

4.根据权利要求1所述的适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构，其特征在于，还包括第二轴承座，所述第二轴承座内设有第二轴承，所述常开旋转轴与所述第二轴承配合。

5.根据权利要求2所述的适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构，其特征在于，所述连接件包括：多个连接柱杆，所述多个连接柱杆分别设在所述常开旋转轴和所述联轴器之间，所述压盘上设有多个移动孔，所述多个移动孔与所述多个连接柱杆一一对应设置，每个所述移动孔与相应的所述连接柱杆移动配合。

6.根据权利要求2所述的适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构，其特征在于，所述第一驱动组件包括第一推式电磁铁和第一复位件，所述第一推式电磁铁与所述压盘的顶壁相连以推动所述压盘向下移动，所述第一复位件的两端分别与所述压盘的底壁和所述常开旋转轴相连以常向上推动所述压盘。

7.根据权利要求1所述的适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构，其特征在于，所述常闭夹合件包括第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件固定在所述常闭旋转轴上，所述第二夹持件可活动地设在所述常闭旋转轴上以与所述第一夹持件配合或脱离；

所述第二驱动组件包括：

常闭夹子压杆，所述常闭夹子压杆可活动地设在所述常闭旋转轴上以常推动所述第二夹持件与所述第一夹持件配合以夹紧所述电极丝；

第二推式电磁铁，所述第二推式电磁铁固定在所述第一轴承座上，所述第二推式电磁铁的驱动端设有连杆组件，所述连杆组件包括水平杆；

固定件，所述固定件固定在所述第一轴承座上，所述水平杆可水平移动地设在所述固定件上，所述第二推式电磁铁通电时驱动所述水平杆朝向所述常闭夹子压杆移动以使得所述常闭夹子压杆与所述第二夹持件脱离；

第二复位件，所述第二复位件分别与所述水平杆和所述固定件相连以常驱动所述水平杆朝向远离所述常闭夹子压杆的方向移动。

8.根据权利要求1所述的适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构，其特征在于，所述第一轴承座和所述支架之间设有绝缘连接块。

9.根据权利要求1所述的适于线放电磨削的微细电火花加工用旋转进给主轴头机构，其特征在于，所述空心轴电机的电机轴内设有绝缘管，所述连通导管为玻璃管。