一種用于電火花加工的無損電極的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種用于電火花加工的無損電極的技術(shù)方案，該方案包括內(nèi)管和外管，所述外管套裝在內(nèi)管的外部，所述內(nèi)管的內(nèi)部為負(fù)壓空腔，所述內(nèi)管的外壁和外管的內(nèi)壁之間構(gòu)成導(dǎo)電液空腔，該導(dǎo)電液空腔的下部設(shè)置有導(dǎo)電液吸收體，所述導(dǎo)電液吸收體的下端設(shè)有與所述負(fù)壓空腔相連通的通孔，所述導(dǎo)電液吸收體的底面不高于所述內(nèi)管和外管的底面。該方案的無損電極在加工工件過程中，其放電是在包裹著工具電極的液體與工件之間產(chǎn)生的，因而電極不會(huì)產(chǎn)生損耗，而且加工后的工件具有更高光潔度，具有通用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的特點(diǎn)。
【專利說明】—種用于電火花加工的無損電極
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)械加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種用于電火花加工的無損電極。
【背景技術(shù)】
[0002]電火花加工技術(shù)，可以加工傳統(tǒng)方式難以加工的高硬、高韌、高強(qiáng)材料，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。電火花加工是利用在放電介質(zhì)中的工具電極與工件之間的非接觸放電產(chǎn)生的熱效應(yīng)來蝕除工件材料。放電能量來自電火花電源，電火花電源一極接工具電極，另一極接工件。每次放電在工具電極與工件之間產(chǎn)生溫度高達(dá)10000k的等離子通道，等離子通道將熱量傳遞給工具電極與工件，工具電極與工件上面產(chǎn)生溫度高達(dá)10000k的微小熔化金屬池，放電結(jié)束后等離子通道消失，熔化的金屬池在溫度降低、壓力降低的作用下發(fā)生爆炸性沸騰被拋出，達(dá)到了去除材料的目的。但電火花加工在蝕除工件材料的同時(shí)，工具電極材料也在不斷被蝕除。工具電極由于被蝕除造成工具電極的變形，產(chǎn)生加工誤差。為消除工具電極的損耗，有采用提高脈沖寬度的辦法使工件被蝕除的金屬被拋出后涂覆在電極上，或利用放電介質(zhì)被分解產(chǎn)生的碳涂覆在工具電極上的方法保護(hù)工具電極，但其過程難以控制，其缺點(diǎn)是涂覆過厚產(chǎn)生電極尺寸增加或涂覆不足產(chǎn)生電極損耗；也有采用管狀電極時(shí)在管狀電極內(nèi)部通入液體，促進(jìn)冷卻以降低電極損耗，但依然無法消除電極損耗。
[0003]隨著數(shù)控電火花銑削技術(shù)的進(jìn)步，采用電火花管狀電極，應(yīng)用分層銑削、逐層進(jìn)給的方式加工零件的加工方法得到了越來越廣泛的應(yīng)用。隨之而來的問題是為提高加工精度更細(xì)的管狀電極被采用，蝕除同樣數(shù)量的材料由于管狀電極更細(xì)，其變形量也更大，加工誤差往往也更大。專利號為CN200710114894.7的“非導(dǎo)電材料電火花銑削電極頭”采用絕緣隔套連接正負(fù)電極，通過涂刷頭和內(nèi)孔將水基導(dǎo)電液涂覆在非導(dǎo)電工件的表面，正負(fù)電極通過非導(dǎo)電工件表面的水基導(dǎo)電液涂層放電，有效實(shí)現(xiàn)了非導(dǎo)電工件表面的加工，但其放電是以水基導(dǎo)電液為介質(zhì)發(fā)生在正負(fù)電極之間，正負(fù)電極存在損耗；專利號為CN200710115053.8的“非導(dǎo)電材料電火花銑削方法”采用正負(fù)管狀電極同軸安裝并通過絕緣介質(zhì)隔開，導(dǎo)電液從內(nèi)工具電極的中心孔流入，通過正負(fù)管狀電極的端部時(shí)放電發(fā)生，有效實(shí)現(xiàn)了非導(dǎo)電工件表面的加工。放電發(fā)生在正負(fù)電極之間，放電介質(zhì)是導(dǎo)電液，正負(fù)電極存在損耗。這就是現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種用于電火花加工的無損電極的技術(shù)方案，使用該無損電極在加工工件過程中，其放電是在包裹著工具電極的液體與工件之間產(chǎn)生的，因而不會(huì)造成電極的損耗。
[0005]本方案是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的:一種用于電火花加工的無損電極，包括內(nèi)管和外管，所述外管套裝在內(nèi)管的外部，所述內(nèi)管的內(nèi)部為負(fù)壓空腔，所述內(nèi)管的外壁和外管的內(nèi)壁之間構(gòu)成導(dǎo)電液空腔，該導(dǎo)電液空腔的下部設(shè)置有導(dǎo)電液吸收體，所述導(dǎo)電液吸收體的下端設(shè)有與所述負(fù)壓空腔相連通的通孔，所述導(dǎo)電液吸收體的底面不高于所述內(nèi)管和外管的底面。
[0006]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)還有，所述的內(nèi)管至少有一個(gè)，加工普通工件時(shí)，可以設(shè)置一個(gè)內(nèi)管和一個(gè)外管，進(jìn)行電火花加工，加工零件的孔時(shí)，為防止加工時(shí)工件中間部分的材料無法蝕除，可以設(shè)置一個(gè)外管和至少一個(gè)內(nèi)管。
[0007]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)還有，為適應(yīng)不同形狀的加工需要，所述內(nèi)管和外管為圓形管或四邊形管或三角形管，加工普通工件時(shí)，宜采用圓形管；加工帶有棱角的工件時(shí)，宜采用方形管，且加工時(shí)電極不旋轉(zhuǎn)。
[0008]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)還有，所述導(dǎo)電液空腔的上部設(shè)置有支撐架，該支撐架的兩端緊靠內(nèi)管的外壁和外管的內(nèi)壁，支撐架對內(nèi)管和外管起到支撐的作用，使內(nèi)管和外管之間構(gòu)成一定的導(dǎo)電液空腔，該支撐架上設(shè)置有導(dǎo)流孔，導(dǎo)流孔的作用是使導(dǎo)電液順利流至導(dǎo)電液空腔。
[0009]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)還有，為減小放電能量損失，所述導(dǎo)電液吸收體的底面與所述內(nèi)管和外管中較低底面之間的距離為0-500 μ m。
[0010]使用該無損電極時(shí)，導(dǎo)電液吸收體充分吸收導(dǎo)電液，并在下端形成一定厚度的液膜，為了更好的確保工具電極在電火花反應(yīng)時(shí)不會(huì)被消耗掉，應(yīng)使導(dǎo)電液吸收體的下端向內(nèi)延伸至內(nèi)管的內(nèi)部或者使導(dǎo)電液吸收體的下端向外延伸至外管的外部，使導(dǎo)電液吸收體將內(nèi)管或外管包裹住。
[0011]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)還有，所述內(nèi)管、外管和支撐架采用的材料為耐腐蝕性金屬，以提升其抗腐蝕性能。
[0012]本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，本實(shí)用新型包括內(nèi)管和外管，所述外管套裝在內(nèi)管的外部，所述內(nèi)管的內(nèi)部為負(fù)壓空腔，所述內(nèi)管的外壁和外管的內(nèi)壁之間構(gòu)成導(dǎo)電液空腔，該導(dǎo)電液空腔的下部設(shè)置有導(dǎo)電液吸收體，所述導(dǎo)電液吸收體的下端設(shè)有與所述負(fù)壓空腔相連通的通孔，所述導(dǎo)電液吸收體的底面不高于所述內(nèi)管和外管的底面。本實(shí)用新型利用工作時(shí)導(dǎo)電液吸收體的底端產(chǎn)生的液膜與工件之間的放電代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工具電極與工件之間的放電，通過液膜不斷地?fù)p耗并不斷的進(jìn)行補(bǔ)充來防止工具電極的損耗，做到了加工過程中電極的零損耗，提高了加工精度；因液膜表面張力的作用，液膜會(huì)保持光滑，從而降低了被加工工件表面的粗糙度。由此可見，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型第一個(gè)【具體實(shí)施方式】結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本實(shí)用新型第一個(gè)【具體實(shí)施方式】的外觀圖。
[0015]圖3為本實(shí)用新型第一個(gè)【具體實(shí)施方式】組成部分的爆炸圖。
[0016]圖4為本實(shí)用新型第二個(gè)【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5為圖4的A-A剖視圖。
[0018]圖6為本實(shí)用新型第三個(gè)【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中，I為負(fù)壓空腔,2為內(nèi)管,3為導(dǎo)電液空腔,4為外管,5為導(dǎo)電液吸收體,5.1為導(dǎo)電液吸收體的底面，6為液膜，7為支撐架，8為被加工工件，9為通孔，10為導(dǎo)流孔?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過一個(gè)【具體實(shí)施方式】，并結(jié)合其附圖，對本方案進(jìn)行闡述。
[0021]一種用于電火花加工的無損電極，包括內(nèi)管2和外管4，所述外管4套裝在內(nèi)管2的外部。使用該無損電極加工工件時(shí)，將內(nèi)管2與自吸泵連接，開啟自吸泵使負(fù)壓空腔I內(nèi)始終保持負(fù)壓。所述內(nèi)管2的外壁和外管4的內(nèi)壁之間構(gòu)成導(dǎo)電液空腔3，向?qū)щ娨嚎涨?內(nèi)通入導(dǎo)電液，該導(dǎo)電液空腔3的下部設(shè)置有導(dǎo)電液吸收體5,導(dǎo)電液吸收體5能迅速吸收導(dǎo)電液空腔3內(nèi)的導(dǎo)電液,使導(dǎo)電液吸收體5的下端產(chǎn)生液膜6。液膜6的厚度與導(dǎo)電液吸收體5的滲透性以及導(dǎo)電液空腔3內(nèi)導(dǎo)電液的壓力成正比，與負(fù)壓空腔I內(nèi)的壓力成反比。所述導(dǎo)電液空腔3的上部設(shè)置有支撐架7，該支撐架7的兩端緊靠內(nèi)管2的外壁和外管4的內(nèi)壁，用于支撐內(nèi)管2和外管4，該支撐架7上設(shè)置有導(dǎo)流孔10，導(dǎo)電液能經(jīng)過導(dǎo)流孔10進(jìn)入到導(dǎo)電液空腔3內(nèi)，并被導(dǎo)電液吸收體5吸收。所述導(dǎo)電液吸收體5的下端設(shè)有與所述負(fù)壓空腔I相連通的通孔9，負(fù)壓吸取的導(dǎo)電液、空氣及被蝕除的材料均經(jīng)過該通孔9進(jìn)入導(dǎo)電液空腔3內(nèi)。
[0022]所述導(dǎo)電液吸收體的底面5.1不高于所述內(nèi)管2和外管4的底面，內(nèi)管2和外管4的底面可以平齊，也可以一高一低。如果內(nèi)管2和外管4的底面平齊，則應(yīng)使導(dǎo)電液吸收體的底面5.1不高于內(nèi)管2或外管4的底面；如果內(nèi)管2的底面低于外管4的底面，則應(yīng)使導(dǎo)電液吸收體的底面5.1不高于內(nèi)管2的底面；如果內(nèi)管2的底面高于外管4的底面，則應(yīng)使導(dǎo)電液吸收體的底面5.1不高于外管4的底面，才能保證放電發(fā)生在工件和液膜6之間，不會(huì)產(chǎn)生電極的損耗。為減小能量損失，所述內(nèi)管2和外管4中的較低底面與導(dǎo)電液吸收體的底面5.1之間的距離盡可能小，在0-500 μ m之間即可保證放電發(fā)生在液膜6與工件之間。如果進(jìn)行微細(xì)加工，則兩者之間的距離為0-50 μ m，如果進(jìn)行普通電火花加工，可采取50 μ m以上的間隙，但不能超過500 μ m，間隙越大，越有利于采取高電壓、大電流、長脈沖的高速加工；間隙越小，越有利于采取低電壓、小電流、窄脈沖的精密加工。
[0023]內(nèi)管2、外管4及支撐架7采用的材料是耐腐蝕性金屬，如銀、紫銅、鈦合金等，為了提升其抗腐蝕性能，可以在表面鍍耐腐蝕導(dǎo)電膜，工作時(shí)，內(nèi)管2、外管4與電火花加工電源的一極相連。內(nèi)管2接自吸泵，使內(nèi)管2內(nèi)呈負(fù)壓狀態(tài)，為形成液膜6做準(zhǔn)備，自吸泵可以采用耐腐蝕性的自吸泵。導(dǎo)電液空腔3內(nèi)以一定壓力通入導(dǎo)電液，宜采用高導(dǎo)電率的液體，以降低電流流過導(dǎo)電液時(shí)產(chǎn)生損耗，也可以采用高導(dǎo)電率的電解液如甲酸、氫氧化鈉溶液等。導(dǎo)電液吸收體5應(yīng)根據(jù)所采用的導(dǎo)電液進(jìn)行選擇，可以采用高吸水性高硬樹脂，也可以采用金屬纖維加壓放電等離子燒結(jié)而成，應(yīng)多孔、使導(dǎo)電液體的滲透與吸收性好。
[0024]第一個(gè)【具體實(shí)施方式】:
[0025]如圖1、圖2和圖3所示的無損電極，適用于加工金屬、導(dǎo)電陶瓷、半導(dǎo)體等各種非絕緣材料，它包括一個(gè)內(nèi)管2和一個(gè)外管4,內(nèi)管2和外管4均為圓形管，內(nèi)管2的底面低于外管4的底面，導(dǎo)電液吸收體的底面5.1距離內(nèi)管2的底面之間的距離為200 μ m。
[0026]使用上述用于電火花加工的無損電極的過程如下所述:(I)將上述用于電火花加工的無損電極固定在加床Z軸上，內(nèi)管2接自吸泵，內(nèi)管2內(nèi)產(chǎn)生并保持一定的負(fù)壓力，導(dǎo)電液空腔3內(nèi)通入一定壓力的導(dǎo)電液，此時(shí)，導(dǎo)電液吸收體5的下端會(huì)產(chǎn)生一定厚度的液膜6 ;內(nèi)管2連接的自吸泵持續(xù)以一定的負(fù)壓力在電極下端吸取導(dǎo)電液與周圍空氣，使導(dǎo)電液吸收體5的下端產(chǎn)生的液膜6保持一定的厚度，工件上無導(dǎo)電液體的堆積。
[0027](2)加工開始，電極進(jìn)給，達(dá)到放電距離后，在液膜6與工件之間產(chǎn)生放電，放電介質(zhì)是空氣，工件材料被蝕除，液膜6受放電沖擊后被消耗掉的部分迅速被壓入的導(dǎo)電液體補(bǔ)充，工件的被蝕除材料部分噴濺到液膜6內(nèi)被負(fù)壓空腔I內(nèi)的負(fù)壓力吸走，另一部分直接被負(fù)壓空腔I內(nèi)的負(fù)壓力吸走。
[0028](3)由于液體表面張力的作用迅速復(fù)原并開始下一次放電，直至工件加工完成。
[0029]第二個(gè)【具體實(shí)施方式】:
[0030]如圖4所示無損電極的結(jié)構(gòu)形式，適合鉆孔加工。它包括一個(gè)外管4和兩個(gè)內(nèi)管
2,內(nèi)管2和外管4均為圓形管,外管4套裝在兩個(gè)內(nèi)管2的外部,導(dǎo)電液吸收體5的下端有兩個(gè)與負(fù)壓空腔I相連通的通孔9，加工過程中使該無損電極低速旋轉(zhuǎn)，這樣，就不會(huì)在鉆孔加工時(shí)產(chǎn)生中間部分無法蝕除的情況。
[0031]第三個(gè)【具體實(shí)施方式】:
[0032]如圖5所示無損電極的結(jié)構(gòu)形式，適合方形槽的加工。它包括一個(gè)外管4和一個(gè)內(nèi)管2，內(nèi)管2和外管4均為方形管，加工過程中，通過Z向進(jìn)給與X-Y的平移即可在工件上分層銑削出帶有夾角的槽。
[0033]上述雖然結(jié)合附圖對實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電火花加工的無損電極，其特征是:包括內(nèi)管和外管，所述外管套裝在內(nèi)管的外部，所述內(nèi)管的內(nèi)部為負(fù)壓空腔，所述內(nèi)管的外壁和外管的內(nèi)壁之間構(gòu)成導(dǎo)電液空腔，該導(dǎo)電液空腔的下部設(shè)置有導(dǎo)電液吸收體，所述導(dǎo)電液吸收體的下端設(shè)有與所述負(fù)壓空腔相連通的通孔，所述導(dǎo)電液吸收體的底面不高于所述內(nèi)管和外管的底面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電火花加工的無損電極，其特征是:所述的內(nèi)管至少有一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于電火花加工的無損電極，其特征是:所述內(nèi)管和外管為圓形管或四邊形管或三角形管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于電火花加工的無損電極，其特征是:所述導(dǎo)電液空腔的上部設(shè)置有支撐架，該支撐架的兩端緊靠內(nèi)管的外壁和外管的內(nèi)壁，該支撐架上設(shè)置有導(dǎo)流孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電火花加工的無損電極，其特征是:所述導(dǎo)電液吸收體的底面與所述內(nèi)管和外管中較低底面之間距離為0-500 μ mo
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的用于電火花加工的無損電極，其特征是:所述導(dǎo)電液吸收體的下端向內(nèi)延伸至內(nèi)管的內(nèi)部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的用于電火花加工的無損電極，其特征是:所述導(dǎo)電液吸收體的下端向外延伸至外管的外部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電火花加工的無損電極，其特征是:所述內(nèi)管、外管和支撐架采用的材料為耐腐蝕性金屬。
【文檔編號】B23H1/04GK203778908SQ201420165942
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】張勤河, 張敏 申請人:山東大學(xué)