氣膜冷卻孔電火花加工主軸頭更換系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件材料和冷卻結(jié)構(gòu)的發(fā)展,使新材料和新工藝在其制造中得到了廣泛應(yīng)用并對(duì)其制造技術(shù)提出了更高的要求與新的挑戰(zhàn),例如對(duì)高溫合金(鎳基合金)氣膜冷卻孔、復(fù)合結(jié)構(gòu)材料(陶瓷覆層)氣膜冷卻孔和高深寬比異型孔的加工制造。為適應(yīng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)中渦輪葉片氣膜冷卻孔的孔徑變化(Φ0.2~0.8mm)、解決加工過(guò)程中電極損耗問(wèn)題,本文提出了一種利用機(jī)械手通過(guò)更換主軸頭來(lái)實(shí)現(xiàn)電極更換的一種電極更換方式,通過(guò)此種方法可實(shí)現(xiàn)氣膜冷卻孔在一次裝夾中的多類

2、型孔的加工,并有利于其復(fù)合加工。
　　通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外可實(shí)現(xiàn)電極交換技術(shù)研究現(xiàn)狀的調(diào)研發(fā)現(xiàn),目前能夠?qū)崿F(xiàn)電極交換功能的電火花加工技術(shù)主要集中在成型機(jī)中,這些大部分是在高速小孔機(jī)的基礎(chǔ)上研究開(kāi)發(fā)而來(lái)。在電極自動(dòng)更換機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向器的結(jié)構(gòu)上采用了類似數(shù)控機(jī)床加工中心中用刀庫(kù)的更換原理,通過(guò)主軸移動(dòng)到固定換刀位置進(jìn)行電極更換,而導(dǎo)向器則由橫向陣列或者圓周陣列布局配合實(shí)現(xiàn)更換,該結(jié)構(gòu)在電火花微細(xì)孔的加工中難以進(jìn)一步提升孔的質(zhì)量及精度,并對(duì)機(jī)床的加

3、工和組裝提出非常高的精度要求。為解決這些問(wèn)題,本文中提出了一種利用機(jī)械手通過(guò)整體更換主軸頭的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)電極更換的一種電極更換方式。
　　為保證主軸頭可以順利實(shí)現(xiàn)整體更換,采用快速組合夾具作為主軸頭與機(jī)床主軸之間的快速接口;為保證主軸頭可以順利、快速的實(shí)現(xiàn)更換,采用機(jī)械手作為更換工具;為實(shí)現(xiàn)同種電極和不同類型電極的更換,主軸頭自身設(shè)計(jì)有同種類型的電極絲的存儲(chǔ)裝置,系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)有主軸頭庫(kù)作為不同種類型的電極絲的存貯裝置;為實(shí)現(xiàn)機(jī)械手可

4、穩(wěn)定可靠的抓取主軸頭,在機(jī)械手執(zhí)行部件中設(shè)計(jì)有與主軸頭中6個(gè)導(dǎo)向孔相對(duì)應(yīng)的6個(gè)導(dǎo)向柱以便主軸頭抓取;為實(shí)現(xiàn)主軸頭在主軸頭庫(kù)中的定位安裝,主軸頭庫(kù)中設(shè)計(jì)有拉釘安裝鎖緊機(jī)構(gòu)。
　　為實(shí)現(xiàn)主軸頭的準(zhǔn)確更換控制,采用PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制;為實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的水平和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),采用具有20細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的一維水平移動(dòng)平臺(tái)和360度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)分別作為其水平運(yùn)動(dòng)裝置和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)裝置;為保證在主軸頭庫(kù)中可以順利實(shí)現(xiàn)主軸頭的選取,采用順序

5、選刀的方式作為主軸頭的選擇方式,并采用具有20細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的360度旋轉(zhuǎn)平臺(tái)作為其旋轉(zhuǎn)裝置;為保證運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的安全性,在一維平臺(tái)和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)中均安放有限位開(kāi)關(guān)。
　　通過(guò)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)及其中關(guān)鍵部件的受力分析及有限元分析,保證設(shè)計(jì)方案中所設(shè)計(jì)零件以及整體結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度滿足使用要求;為保證機(jī)械手具有足夠的夾緊力和緩沖,采用氣缸作為其運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源;為保證整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中具有最小的運(yùn)動(dòng)誤差,對(duì)各個(gè)動(dòng)作之間可能產(chǎn)生的誤差進(jìn)行分析