一種沖液增強式電火花加工用多孔質(zhì)電極夾持裝置制造方法
【專利摘要】一種沖液增強式電火花加工用多孔質(zhì)電極夾持裝置，包括：電極夾具接口、電極夾具體、多孔質(zhì)電極、剛性墊圈、120°定位環(huán)、剛性擋環(huán)、彈性密封環(huán)、緊定螺釘及固定螺母，其中：電極夾具體的無內(nèi)臺階端與電極夾具接口螺紋連接，電極夾具體含內(nèi)臺階端與固定螺母螺紋連接；通過電極依次串聯(lián)剛性墊圈、120°定位環(huán)、剛性擋環(huán)及彈性密封環(huán)；通過固定螺母上的緊定螺釘對120°定位環(huán)施加徑向力對電極體定位，再通過電極夾具體和固定螺母的螺紋連接實現(xiàn)對電極的垂直夾緊、對剛性擋環(huán)及對彈性密封環(huán)的頂觸壓緊。本發(fā)明能夠方便、實用、可靠地實現(xiàn)對多孔質(zhì)電極進行夾持，而且該裝置可兼容實現(xiàn)可靠強迫沖液下多孔質(zhì)電極的穩(wěn)定電火花加工。
【專利說明】一種沖液增強式電火花加工用多孔質(zhì)電極夾持裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種電火花加工【技術(shù)領域】的裝置，具體是一種沖液增強式電火花加工用多孔質(zhì)電極夾持裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電火花加工是一種不同于傳統(tǒng)加工工藝的新型加工方法，它是基于工具和工件(正、負電極)之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余金屬，以達到零件預定尺寸、形狀及表面質(zhì)量的加工方法，具有宏觀作用力小，非接觸加工等特點，特別適合難加工材料及復雜形狀零件的加工。因而，電火花加工廣泛應用于模具、醫(yī)療器械、汽車部件、航空航天設備及能源設備等的制造。具有復雜型面的工件通常采用成形電極進行加工，現(xiàn)有的電火花成型加工方法使用的電極有如下不足:1、當加工復雜形狀的工件時，相應的成形電極形狀也很復雜，這樣不利于成型電極的批量加工制作，制作過程耗時多，所需加工設備昂貴，對加工人員的工藝水平也有較高要求；2、電極制作過程中需要去除相當一部分材料，且電極損耗到一定程度就必須更換，重復利用率低，浪費資源和能源，不符合綠色制造的趨勢；3、成型加工時需要制作多個電極用于更換，由于每個電極的制作成本高,造成電極成本占整個加工費用的一半左右；4、成型電極面積增大時，電極間的寄生電容也增大，使得每個脈沖放電能量增大，降低了加工表面的質(zhì)量；5、傳統(tǒng)電火花加工的工作液只能從電極的旁側(cè)間隙進入加工區(qū)域，需要選用適合的加工間隙及參數(shù)甚至需要經(jīng)常有抬起電極的動作以利于排屑，降低加工效率。此外成型電極面積增大時，工作液流動性不好，電蝕產(chǎn)物不容易通過工具電極和工件之間的加工間隙而被工作液帶出，容易增加短路，降低加工效率和工件表面質(zhì)量。
這些現(xiàn)有技術(shù)中的不足和缺陷充分表明，降低電火花成形加工電極的制作時間，降低成形電極制作成本及難度，實現(xiàn)成形加工電極的批量化生產(chǎn)，提高電極材料的利用率，提高加工效率和速度可以大大提高電火花加工的市場競爭力，更符合目前綠色制造的趨勢。
[0003]為此，可采用一種多孔質(zhì)電極電火花加工方法。其核心在于可內(nèi)沖液式電火花加工多孔質(zhì)成型工具電極是一種密布著孔隙的多孔材料。在這一多孔材料的內(nèi)部，通孔所占的比例應遠高于閉孔和盲孔，從而使得加工液能夠在通孔形成的流道中順暢流動。當進行電火花加工時，通過在電極一端通入一定流量的加工液，可使沖液施加于加工區(qū)域的各個部位，從而以一種類似于集束電極多孔內(nèi)沖液的方式進行加工，提高電火花加工的效率。該工具電極的制備可以降低批量電火花成形加工的電極制作時間和成本，實現(xiàn)成形加工電極的批量化生產(chǎn)，提高電極材料的利用率，提高加工效率和速度。
[0004]但是目前在多孔質(zhì)電極電火花加工方法方面并沒有提出詳細的工具電極夾持裝置，只通過簡單的，由電極夾具接口、沖液入口、夾具體、夾頭、密封圈構(gòu)成的電極夾具，無法解決電極體的徑向定位與約束等問題，當電極在放電加工時不能保障與被加工工件垂直狀態(tài)，這樣帶來的后果就是造成加工精度低、制作材料的浪費以及影響電極在加工過程中的沖液效果，進一步影響其加工性能，而這正是能否采用多孔質(zhì)電極進行穩(wěn)定、快速電火花加工并在加工過程中獲得其提高加工效率和速度等優(yōu)勢的保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對上述之不足，提供一種沖液增強式電火花加工用多孔質(zhì)電極夾持裝置，能夠方便、實用、可靠地實現(xiàn)對多孔質(zhì)電極進行夾持并定位，而且該裝置可兼容實現(xiàn)可靠強迫沖液下的多孔質(zhì)電極的穩(wěn)定電火花加工。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明包括:電極夾具接口、電極夾具體、剛性墊圈、多孔質(zhì)電極、120°定位環(huán)、剛性擋環(huán)、彈性密封環(huán)、緊定螺釘及固定螺母。其中:電極夾具體的無內(nèi)臺階端與電極夾具接口螺紋連接，電極夾具體含內(nèi)臺階端與固定螺母螺紋連接，通過對電極依次串聯(lián)剛性墊圈、120°定位環(huán)、剛性擋環(huán)及彈性密封環(huán)，通過固定螺母上的緊定螺釘對120°定位環(huán)施加徑向力對電極體定位和夾緊，再通過電極夾具體和固定螺母均設有螺紋實現(xiàn)對電極的垂直夾緊，對剛性擋環(huán)及對彈性密封環(huán)的頂觸壓緊。
[0008]所述的電極夾具接口的內(nèi)側(cè)設有中空沖液孔以壓入工作液，實現(xiàn)加工過程中的可靠的強迫內(nèi)沖液，電極夾具接口的外側(cè)一端設有螺紋結(jié)構(gòu)以連接電極夾具體的無內(nèi)臺階的一端，電極夾具接口的中間段為外六角結(jié)構(gòu)，便于扳手對電極夾具接口的旋緊，電極夾具接口的外側(cè)另一端設有與機床主軸相匹配的連接接口。
[0009]所述的電極夾具體2帶有外螺紋的一端內(nèi)側(cè)有一倒“L”形臺階，以固定剛性墊圈并通過外螺紋與固定螺母相配合壓緊多孔質(zhì)成形電極。電極夾具體無“L”形臺階的一端內(nèi)側(cè)設有與電極夾具接口相匹配的內(nèi)螺紋接口，電極夾具體外側(cè)設有外螺紋結(jié)構(gòu)以連接固定螺母以固定電極。所述的電極夾具體的外部中間為六角形結(jié)構(gòu)以便于扳手對電極夾具體的旋緊和對電極體壓力大小的控制。
[0010]所述的剛性墊圈為一中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)的剛性圓環(huán)，其外圈與電極夾具體帶“L”形的一端相吻合，嵌套在電極夾具體中，其高度的大小可以根據(jù)電極“T”形頭的厚度來調(diào)整，保證電極夾具體和電極之間有足夠的壓緊力。
[0011]所述的120°定位環(huán)其數(shù)量共三個均勻分布在電極“T”頭的外側(cè)，其外側(cè)中間有一圓形的凹坑，通過固定螺母上的三個緊定螺釘頂住凹坑來提供120°定位環(huán)的徑向夾緊力，使得電極體得以約束。
[0012]所述的緊定螺釘其數(shù)量為三個，均勻分布在固定螺母上，通過緊定螺釘來實現(xiàn)電極體的軸向定位和軸向的夾緊力，以提供電極體的約束。
[0013]所述的剛性擋環(huán)為中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)輪廓與多孔質(zhì)電極的加工輪廓相匹配，其外側(cè)輪廓為圓形結(jié)構(gòu)且大小比固定螺母的開口端大。
[0014]所述的彈性密封圈為中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)輪廓與多孔質(zhì)電極的加工輪廓相匹配，其外側(cè)輪廓為圓形。
[0015]所述的電極體是采用直徑較大的金屬顆粒，依靠高溫燒結(jié)的方式，快速制備出具有復雜三維結(jié)構(gòu)的電極。
[0016]所述的電極的徑向截面輪廓為圓形、四邊形、工字形、十字形、T形、L形或Z形輪廓中的一種。
[0017]所述的固定螺母開口端設有阻擋面以實現(xiàn)對剛性擋環(huán)的軸向限位，在丌口端相對的一側(cè)設有與電極夾具體相匹配的內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)對電極體的壓緊，以及壓緊圓形密封環(huán)來實現(xiàn)對工作液的密封，在其不帶內(nèi)螺紋的加厚壁上均勻分布有三個相同大小的小螺紋孔，以固定緊定螺釘并密封。所述的固定螺母的外部上端為六角形結(jié)構(gòu)以便于扳手對固定螺母的旋緊。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)效果包括:根據(jù)“T”形的電極體構(gòu)建了通過固定螺母周圍均勻的分布的三個緊定螺釘，緊定螺釘提供給120°定位環(huán)徑向約束，定位環(huán)120°的環(huán)狀結(jié)構(gòu)既可以固定電極體的徑向移動，同時也可以使得電極體能徑向定位，該構(gòu)件可以保證“T”形電極頭部厚度足夠薄，進而可以保證不影響電極體的沖液效果，避免了電極體在夾具里太長而影響其沖液；由于電極體的“T”形頭所以采用了更簡單、方便、快捷的夾緊方式，即通過電極夾具體和固定螺母兩者提供的軸向壓緊；彈性密封環(huán)保證了需要在強沖液條件下進行多孔質(zhì)電夾花加工時，加工中可獲得可靠的沖液效果，從而實現(xiàn)了發(fā)揮多孔質(zhì)電極三維沖液的效果，如增強間隙排屑能力、增強電極冷卻能力等優(yōu)勢。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明立體示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0021]圖3為本發(fā)明組裝示意圖。
[0022]圖4為六邊型端面多孔質(zhì)電極與剛性擋圈示意圖
[0023]圖5為圓形端面多孔質(zhì)電極與剛性擋圈示意圖
【具體實施方式】
[0024]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0025]如圖1至圖3所示，本實施例包括:電極夾具接口 1、電極夾具體2、剛性墊圈3、多孔質(zhì)電極8、120°定位環(huán)4、剛性擋環(huán)6、彈性密封環(huán)7、緊定螺釘5及固定螺母9，其中:電極夾具體2的無內(nèi)臺階端與電極夾具接口 I螺紋連接，電極夾具體2含內(nèi)臺階端與固定螺母9螺紋連接，通過對電極依次串聯(lián)剛性墊圈3、120°定位環(huán)4、剛性擋環(huán)6及彈性密封環(huán)7，通過固定螺母9上的緊定螺釘5對120°定位環(huán)施加徑向力對電極體定位和夾緊，再通過電極夾具體2和固定螺母9均設有螺紋實現(xiàn)對電極的軸向夾緊，對剛性擋環(huán)6及對彈性密封環(huán)7的頂觸壓緊。
[0026]所述的電極夾具接口 I的內(nèi)側(cè)設有中空沖液孔，機床沖液系統(tǒng)可通過該沖液孔將工作液壓入多孔質(zhì)電極，實現(xiàn)加工過程中的可靠的強迫內(nèi)沖液，電極夾具接口 I的外側(cè)一端設有螺紋結(jié)構(gòu)以連接電極夾具體2的無內(nèi)臺階的一端，電極夾具接口 I的中間段為外六角結(jié)構(gòu)，便于扳手對電極夾具接口的旋緊，電極夾具接口 I的外側(cè)另一端設有與機床主軸相匹配的連接接口，其結(jié)構(gòu)特征可視機床主軸的接口特征而定。
[0027]所述的電極夾具體2帶有外螺紋的一端內(nèi)側(cè)有一倒“L”形臺階，以固定剛性墊圈3并通過外螺紋與固定螺母9相配合壓緊多孔質(zhì)成形電極體8。電極夾具體2無“L”形臺階的一端內(nèi)側(cè)設有與電極夾具接口 I相匹配的內(nèi)螺紋接口，電極夾具體2外側(cè)設有外螺紋結(jié)構(gòu)以鏈接固定螺母9以固定電極。所述的電極夾具體2的外部中間為六角形結(jié)構(gòu)以便于扳手對電極夾具體2的旋緊和對電極體8壓力大小的控制。
[0028]所述的剛性墊圈3為一中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)的剛性圓環(huán)，其外圈與電極夾具體2帶倒“L”形的一端相匹配，嵌套在電極夾具體2中，其高度的大小可以根據(jù)電極“T”形頭的厚度宋調(diào)整，保證電極夾具體2和電極體8之間有足夠的壓緊力。
[0029]所述的120°定位環(huán)4其數(shù)量共三個均勻分布在電極“T”形頭的外側(cè)，其外側(cè)中間有一圓形的凹坑，通過固定螺母9上的三個緊定螺釘5頂住凹坑來提供120°定位環(huán)4的徑向夾緊力，使得電極體8得以約束。
[0030]所述的緊定螺釘5其數(shù)量為三個，均勻分布在固定螺母9上，通過緊定螺釘5來實現(xiàn)電極體8的軸向定位和軸向的夾緊力，以提供電極體8的約束。
[0031]所述的剛性擋環(huán)6為中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)輪廓與多孔質(zhì)電極的加工輪廓相匹配，其外側(cè)輪廓為圓形結(jié)構(gòu)且大小比固定螺母的丌口端大。
[0032]所述的彈性密封圈7由橡膠或尼龍等具有彈性密封性能的材料制成，具有中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)輪廓與多孔質(zhì)電極的加工輪廓相匹配，其外側(cè)輪廓為圓形。
[0033]所述的電極體8是采用直徑較大的金屬顆粒，依靠高溫燒結(jié)的方式，快速制備出具有復雜三維結(jié)構(gòu)的電極。
[0034]所述的電極體8的徑向截面輪廓為圓形、四邊形、工字形、十字形、T形、L形或Z形輪廓中的一種。
[0035]所述的固定螺母9開口端設有阻擋面以實現(xiàn)對剛性擋環(huán)的軸向限位，在丌口端相對的一側(cè)設有與電極夾具體2相匹配的內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)對電極體8的壓緊，以及壓緊圓形彈性密封環(huán)7來實現(xiàn)對工作液的密封，在其不帶內(nèi)螺紋的加厚壁上均勻分布有三個相同大小的小螺紋孔，以固定緊定螺釘5并密封。所述的固定螺母9的外部上端為六角形結(jié)構(gòu)以便于扳手對固定螺母的旋緊。
[0036]多孔質(zhì)電極是由大量的較大直徑的金屬顆粒經(jīng)過高溫燒結(jié)而成的，其顆粒與顆粒之間的孔隙可以保證多孔質(zhì)電極在放電加工過程中的大流量沖液并保證其穩(wěn)定放電加工，由于電極體本身的長度會影響沖液的大小和效果，所以電極體被夾具所夾持的部分應該盡可能的短，并保證沖液不受大的影響，所以采用“T”形電極頭固定電極。為了使電極體8得到徑向的約束，所以采用120°定位環(huán)4來實現(xiàn)電極體8的徑向定位和約束。再者電極體8的“T”形頭部不變，其頭部以下是可以根據(jù)加工型腔輪廓的多樣性來制定。電極體單一的輪廓是無法滿足實際加工需要的，為了適應加工型腔輪廓的多樣性，裝置了剛性擋環(huán)6，可根據(jù)實際需要加工的型腔輪廓設計剛性擋環(huán)6的內(nèi)輪廓，使用該擋環(huán)對電極體8進行軸向的限位和固定。
[0037]本裝置的實施方式如下:
[0038]首先電極體8依次串聯(lián)在剛性擋環(huán)6、彈性密封環(huán)7和固定螺母9的丌口端中，然后通過旋進固定螺母9上的的緊定螺釘5對與電極體8相接觸的120°定位環(huán)4擠壓頂觸，從而實現(xiàn)電極體8的徑向約束和固定，再者把剛性墊圈3放在電極體8的“T”形頭部，此時再把電極夾具體2旋進固定螺母9中，使得剛性墊圈3的上沿頂觸在電極夾具體2的倒“L”形臺階上，同時電極夾具體2和固定螺母9通過剛性墊圈3為電極體8 “T”形頭上端提供軸向壓緊力，而且固定螺母9通過其開口端面處剛性擋環(huán)6的約束面對電極體8 “T”形頭的下端提供軸向壓緊力，從而實現(xiàn)電極體8的整個軸向的約束，并通過剛性擋環(huán)6壓緊彈性密封環(huán)7實現(xiàn)對強迫沖液時的工作液的密封。電極夾具體2含內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)的一端與電極夾具接口 I進行螺紋連接，電極夾具I與機床主軸及機床沖液系統(tǒng)連接，在實現(xiàn)對多孔質(zhì)電極定位的同時，機床沖液系統(tǒng)可通過電極夾具接口 I的內(nèi)孔將工作液壓入多孔質(zhì)電極，實現(xiàn)加工過程中的強迫內(nèi)沖液。其中剛性墊圈3的高度、120°定位環(huán)的大小和剛性擋環(huán)6、彈性密封7的內(nèi)側(cè)輪廓可根據(jù)實際需要加工的型腔輪廓所需的電極的大小和形狀來設計。
【權(quán)利要求】
1.一種沖液增強式電火花加工用多孔質(zhì)電極夾持裝置，包括:電極夾具接口、電極夾具體、剛性墊圈、多孔質(zhì)電極、120°定位環(huán)、剛性擋環(huán)、彈性密封環(huán)、緊定螺釘及固定螺母，其中:電極夾具體的無內(nèi)臺階端與電極夾具接口螺紋連接，電極夾具體含內(nèi)臺階端與固定螺母螺紋連接，所述電極夾具接口的中間段為外六角結(jié)構(gòu)，通過對電極依次串聯(lián)剛性墊圈、120°定位環(huán)、剛性擋環(huán)及彈性密封環(huán)；所述電極夾具體和固定螺母均設有螺紋實現(xiàn)對電極的垂直夾緊、對剛性擋環(huán)及對彈性密封環(huán)的頂觸壓緊、通過固定螺母上的緊定螺釘頂住120°定位環(huán)來徑向定位固定；所述的電極夾具接口的內(nèi)側(cè)設有中空孔以壓入工作液，電極夾具接口的外側(cè)一端設有螺紋結(jié)構(gòu)以連接電極夾具體的無內(nèi)臺階端，電極夾具接口的外側(cè)另一端設有與機床主軸相匹配的連接接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖液增強式電火花加工用多孔質(zhì)電極夾持裝置，其特征是:所述的電極夾具體帶有外螺紋的一端內(nèi)側(cè)有一倒“凹”形臺階，以固定剛性墊圈并通過外螺紋與固定螺母相配合壓緊多孔質(zhì)成形電極；電極夾具體無“凹”形臺階的一端內(nèi)側(cè)設有與電極夾具接口相匹配的內(nèi)螺紋接口，電極夾具體外側(cè)設有外螺紋結(jié)構(gòu)以連接固定電極用的固定螺母。所述的電極夾具體的外部中間為六角形結(jié)構(gòu)以便于扳手對電極夾具體的旋緊和對電極體壓力大小的控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1~2所述的沖液增強式電火花加工用多孔質(zhì)電極夾持裝置，其特征是:所述的多孔質(zhì)電極是采用直徑較大的金屬顆粒依靠高溫燒結(jié)的方式，快速制備出三維結(jié)構(gòu)的多孔質(zhì)電極，被夾持的部分為“T”形頭，但其參與放電加工部分的徑向截面輪廓可為圓形、四邊形、工字形、十字形、T形、L形或Z形輪廓中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~2所述的沖液增強式電火花加工用多孔質(zhì)電極夾持裝置，其特征是:所述的剛性墊圈為一中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)的剛性圓環(huán)，其外圈與電極夾具體帶“凹”形的一端相吻合，嵌套在電極夾 具體中，其高度的大小可以根據(jù)電極“T”形頭的厚度來調(diào)整，保證電極夾具體和電極之間有足夠的壓緊力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~2所述的沖液增強式電火花加工用多孔質(zhì)電極夾持裝置，其特征是:所述的120°定位環(huán)其數(shù)量共三個均勻分布在電極“T”頭的外側(cè)，其外側(cè)中間有一圓形凹坑，通過固定螺母上三個緊定螺釘頂住凹坑來提供120°定位環(huán)的徑向夾緊力，使得電極體得以定位及徑向約束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~2所述的沖液增強式電火花加工用多孔質(zhì)電極夾持裝置，其特征是:所述的緊定螺釘其數(shù)量為三個，均勻分布在固定螺母上，通過緊定螺釘來實現(xiàn)電極體的軸向定位和軸向的夾緊力，以提供電極體的徑向定位及約束。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~2所述的沖液增強式電火花加工用多孔質(zhì)電極夾持裝置，其特征是:所述的剛性擋環(huán)為中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)輪廓與多孔質(zhì)電極的加工輪廓相匹配，其外側(cè)輪廓為圓形結(jié)構(gòu)且大小比固定螺母的丌口端大。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~2所述的沖液增強式電火花加工用多孔質(zhì)電極夾持裝置，其特征是:所述的彈性密封圈為中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)輪廓與多孔質(zhì)電極的加工輪廓相匹配，其外側(cè)輪廓為圓形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~2所述的沖液增強式電火花加工用多孔質(zhì)電極夾持裝置，其特征是:所述的固定螺母丌口端設有阻擋面以實現(xiàn)對剛性擋環(huán)的軸向限位，在丌口端相對的一側(cè)設有與電極夾具體相匹配的內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)對電極體的壓緊固定，以及壓緊圓形密封環(huán)來實現(xiàn)對工作液的密封，在其不帶內(nèi)螺紋的加厚壁上均勻分布有三個相同大小的小螺紋孔，以連接緊定螺釘 并密封；所述的固定螺母的外部上端為六角形結(jié)構(gòu)以便于扳手對固定螺母的旋緊。
【文檔編號】B23H7/26GK103934529SQ201410211690
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】孔令蕾, 蔣毅, 平雪良, 田媛 申請人:江南大學