本發(fā)明實施方式涉及工件加工裝置和方法，尤其涉及電火花加工裝置以及利用電極組件對工件進行加工的方法。

背景技術：

目前，電火花加工方法用于切割導電材料，例如鋼、石墨、硅和磁性材料，并且普遍用于加工金屬工件。傳統(tǒng)加工金屬工件的方法包括使用電火花加工方法或電解加工方法等來加工工件。然而，在傳統(tǒng)電火花加工方法中，電火花加工裝置采用單個電極對工件進行加工，此加工方法效率較低。特別是在加工渦輪葉盤時，由于渦輪葉盤具有數(shù)目很多的葉片且每一葉片形狀復雜，導致加工耗時巨大。

另一種傳統(tǒng)加工金屬工件的方法包括采用銑削加工方法來加工金屬工件。然而，銑削加工同樣耗時巨大。因此，這些傳統(tǒng)加工方法在一定時間內(nèi)的生產(chǎn)量非常有限。

因此，有必要提供一種改進的工件加工裝置及方法來解決上面提及的至少一個技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

現(xiàn)在歸納本發(fā)明實施方式的一個或多個方面以便于本發(fā)明實施方式的基本理解，其中該歸納并不是本發(fā)明實施方式的擴展性縱覽，且并非旨在標識本發(fā)明實施方式的某些要素，也并非旨在劃出其范圍。相反，該歸納的主要目的是在下文呈現(xiàn)更詳細的描述之前用簡化形式呈現(xiàn)本發(fā)明實施方式的一些概念。

本發(fā)明實施方式的一個方面在于提供一種利用電極組件對工件進行加工的方法，該電極組件包括具有多個電極支架的基座，該多個電極支架分別可拆卸地收容多個電極，該多個電極包括多個第一電極及多個第二電極，其特征在于：該方法包括：

將多個第一電極分別安裝于多個電極支架，利用多個第一電極以電火花加工或線切割放電加工方式對工件進行粗加工，以從工件上去除材料；

將多個第一電極分別從多個電極支架卸載并將多個第二電極分別安裝于多個電極支架；

利用多個第二電極以電火花加工方式對粗加工后的工件進行精加工，以從粗加工后的工件上去除材料。

較佳地，在上述方法中，該多個電極還包括多個第三電極，該方法包括：

將多個第二電極分別從多個電極支架卸載并將多個第三電極分別安裝于多個電極支架；

利用多個第三電極以電火花加工方式對粗加工后的工件進行精加工，以從粗加工后的工件上去除更多的材料。

較佳地，在上述方法中，還包括：

當基座被驅動以圍繞共同軸旋轉時，使多個電極也圍繞該共同軸相對于工件旋轉。

較佳地，在上述方法中，該電極組件還包括與基座組裝在一起的轉桿，該方法還包括：

當基座通過轉桿被驅動以圍繞共同軸旋轉時，使多個電極也圍繞該共同軸相對于工件旋轉；其中，該共同軸為轉桿的縱軸。

較佳地，在上述方法中，還包括：

利用多個第一電極從工件上去除材料以在工件上分別形成多個槽道；

將多個第二電極分別收容于該多個槽道內(nèi)，并利用多個第二電極分別從多個槽道的一半內(nèi)去除材料；

將多個第三電極分別收容于該多個槽道內(nèi)，并利用多個第三電極分別從多個槽道的另一半內(nèi)去除材料。

較佳地，在上述方法中，該電極組件設有流體通道，每個第一電極設有與流體通道流體相通的電極通道；該方法還包括：

提供加工液從流體通道流入，流經(jīng)每個第一電極的電極通道，最后流出至工件。

較佳地，在上述方法中，該電極組件設有流體通道，每個第二電極或每個第三電極安裝有至少一個噴嘴，該至少一個噴嘴與流體通道流體相通；該方法還包括：

提供加工液從流體通道流入，流經(jīng)每個第二電極或每個第三電極的至少一個噴嘴，最后流出至工件。

本發(fā)明實施方式的另一個方面在于提供一種電火花加工裝置，其包括：

電極組件，其包括具有多個電極支架的基座；該多個電極支架分別可拆卸地收容多個電極；該多個電極包括多個第一電極和多個第二電極；

該多個第一電極用于以電火花加工或線切割放電加工方式對工件進行粗加工，以從工件上去除材料；

該多個第二電極用于以電火花加工方式對粗加工后的工件進行精加工，以從粗加工后的工件上去除材料。

較佳地，在上述電火花加工裝置中，該多個電極還包括多個第三電極，該多個第三電極用于以電火花加工方式對粗加工后的工件進行精加工，以從粗加工后的工件上去除更多的材料。

較佳地，在上述電火花加工裝置中，多個第一電極用于對工件進行粗加工以在工件上分別形成多個槽道；

多個第二電極分別收容于該多個槽道內(nèi)，多個第二電極分別用于從多個槽道的一半內(nèi)去除材料；

該多個第三電極分別收容于該多個槽道內(nèi)，多個第三電極分別用于從多個槽道的另一半內(nèi)去除材料。

較佳地，上述電火花加工裝置還包括：

至少一個噴嘴，其安裝于每個第二電極或每個第三電極；

其中，該電極組件設有與流體供應系統(tǒng)流體相通的流體通道，該至少一個噴嘴與流體通道流體相通。

較佳地，在上述電火花加工裝置中，當基座被驅動以圍繞共同軸旋轉時，該多個電極也隨之圍繞該共同軸相對于工件旋轉。

較佳地，在上述電火花加工裝置中，該電極組件還包括與基座組裝在一起的轉桿；

當基座通過轉桿被驅動以圍繞共同軸旋轉時，該多個電極也隨之圍繞該共同軸相對于工件旋轉；其中，該共同軸為轉桿的縱軸。

較佳地，在上述電火花加工裝置中，每個第一電極包括管狀電極或線切割電極。

較佳地，上述電火花加工裝置還包括：

流體供應系統(tǒng)，用于提供加工液于工件和每個電極之間；

供電系統(tǒng)，用于提供電壓于工件和每個電極之間。

本發(fā)明實施例提供的電火花加工裝置及利用電極組件對工件進行加工的方法，由于采用多個電極(也即群電極)同時對工件進行粗加工和精加工，因此提高了加工效率。

附圖說明

當參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明實施方式的這些和其它特征、方面及優(yōu)點將變得更好理解，在附圖中，相同的元件標號在全部附圖中用于表示相同的部件，其中：

圖1為第一示范性實施例的電火花加工裝置和工件的示意圖。

圖2為圖1所示電火花加工裝置的電極組件沿a-a線的剖視圖。

圖3為第二示范性實施例的電火花加工裝置和工件的示意圖。

圖4為圖3所示電火花加工裝置的電極組件沿b-b線的剖視圖。

圖5所示為圖3所示工件的部分剖視圖。

圖6所示為圖3所示工件的部分剖視圖，其中第二電極插入槽道中。

圖7所示為圖3所示工件精加工后的部分剖視圖。

圖8為第三示范性實施例的電火花加工裝置和工件的示意圖。

圖9為圖8所示電火花加工裝置的電極組件沿c-c線的剖視圖。

具體實施方式

為幫助本領域的技術人員能夠確切地理解本發(fā)明實施方式所要求保護的主題，下面結合附圖詳細描述本發(fā)明的具體實施方式。在以下對這些具體實施方式的詳細描述中，本說明書對一些公知的功能或構造不做詳細描述以避免不必要的細節(jié)而影響到本發(fā)明實施方式的披露。

除非另作定義，本權利要求書和說明書中所使用的技術術語或者科學術語應當為本發(fā)明實施方式所屬技術領域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本說明書以及權利要求書中所使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的組成部分。“一個”或者“一”等類似詞語并不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個?！鞍ā被蛘摺熬哂小钡阮愃频脑~語意指出現(xiàn)在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在“包括”或者“具有”后面列舉的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件?！斑B接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。

圖1為第一示范性實施例的電火花加工裝置100和工件20的示意圖。工件20可以由任意適合電火花加工或線切割放電加工的導電材料制成。在本實 施例中，工件20以整體閉式葉輪(outletguidevalve,ogv)作為舉例。

電火花加工裝置100包括電極組件10和供電系統(tǒng)40。電極組件10包括具有多個電極支架110的基座11。電火花加工裝置100的多個電極包括圖1所示的多個第一電極12、后面圖3所示的多個第二電極52和后面圖8所示的多個第三電極62；電火花加工裝置100的多個電極通過適當?shù)墓潭夹g分別可拆卸地固定于多個電極支架110。作為一個非限定的例子，多個電極支架110設置了多個收容空間(未圖示)以分別容納電火花加工裝置100的多個電極，并且采用多個螺釘(未圖示)以將電火花加工裝置100的多個電極分別固定到多個電極支架110的多個收容空間中。在將多個螺釘分別從電火花加工裝置100的多個電極釋放后，電火花加工裝置100的多個電極分別由多個電極支架110釋放。

多個第一電極12用于以電火花加工或線切割放電加工方式對工件20進行粗加工，以從工件20上去除材料。在此需要說明的是，在粗加工操作中，大量的材料從工件20上除去；在后面圖3和圖8描述的精加工操作中，少量的材料從工件20上除去。

在粗加工操作中，多個第一電極12分別安裝于多個電極支架110。每個第一電極12包括電極部分13及固定部分17，固定部分17將該第一電極12可拆卸地固定于對應的電極支架110；從而方便安裝和卸載第一電極12。

具體地，多個第一電極12用于對工件20進行粗加工以在工件20上分別形成多個槽道21，同時多個分割部23中的每一者也形成于兩個相鄰槽道21之間。在本實施例中，每個第一電極12可包括管狀電極。在其它實施例中，每個第一電極12可包括線切割電極。

電極組件10還包括轉桿15，轉桿15與基座11組裝在一起。在一種實施例中，在粗加工操作中，當基座11通過轉桿15被控制系統(tǒng)(未圖示)驅動以沿預定路徑移動時，多個第一電極12也隨之沿著預定路徑移動?？刂葡到y(tǒng)以馬達作為舉例。該馬達可通過轉桿15機械耦合于基座11。

在另一種實施例中，在粗加工操作中，當基座11被控制系統(tǒng)驅動以圍繞共同軸旋轉時，多個第一電極12也隨之圍繞共同軸相對于工件20旋轉。具體地，當基座11通過轉桿15被控制系統(tǒng)驅動以圍繞共同軸旋轉時，多個第一電極12也隨之圍繞共同軸相對于工件20旋轉。在其它實施例中，多個第一電極12固定不動，工件20轉動來被多個第一電極12加工。

電火花加工裝置100還包括支撐部件30。在粗加工操作以及后面圖3和圖8描述的精加工操作中，支撐部件30支撐工件20。在一種實施例中，支撐部件30可為平板。在另一種實施例中，支撐部件30可為滾筒或其它支撐形式。在利用多個第一電極12對工件20進行粗加工操作、或利用后面圖3所示多個第二電極52對工件20進行精加工操作、或利用后面圖8所示多個第三電極62對工件20進行精加工操作時，工件20固定于支撐部件30上，以防止工件20相對于支撐部件30移動或旋轉。

轉桿15機械耦合于基座11。在粗加工操作中，基座11支撐多個第一電極12?；蛘咴诤竺鎴D3所示的精加工操作中，基座11支撐多個第二電極52。或者在后面圖8所示的精加工操作中，基座11支撐多個第三電極62。在本實施例中，基座11大體上為圓板狀。在其它實施例中，基座11可以是利于加工工件20的其它形狀。在本實施例中，轉桿15組裝于基座11的中央。在其它實施例中，轉桿15與基座11可以一體成型。

在本實施例中，多個第一電極12、后面圖3所示多個第二電極52或者后面圖8所示多個第三電極62相對于轉桿15的縱軸150對稱排布，如此可保證電極組件10平衡。在本實施例中，多個第一電極12、后面圖3所示多個第二電極52或者后面圖8所示多個第三電極62靠近且大體上面對工件20放置，以利于加工工件20。

在圖1所示粗加工操作中，供電系統(tǒng)40電耦合于每個第一電極12和工件20，并用于提供電壓于每個第一電極12和工件20之間；并且后面圖2所示的流體供應系統(tǒng)90用于提供加工液于每個第一電極12和工件20之間。在 一些實施例中，供電系統(tǒng)40集成于控制系統(tǒng)(未圖示)中。供電系統(tǒng)40包括單循環(huán)電路或多循環(huán)電路，其用于控制多個第一電極12、后面圖3所示的多個第二電極52、或者后面圖8所示的多個第三電極62相繼且周期性放電。

圖2為圖1所示電火花加工裝置100的電極組件10沿a-a線的剖視圖。如圖2所示，電火花加工裝置100還包括流體供應系統(tǒng)90。在粗加工操作中，流體供應系統(tǒng)90提供的加工液在工件20和每個第一電極12之間流動。在非限定的例子中，流體供應系統(tǒng)90包括泵，加工流體源(例如流體儲存罐)或者類似裝置，以提供流動的加工液。

在本實施例中，加工液包括電絕緣液。電絕緣液可以是電介質油，例如，煤油為基礎的電介質油。

在本實施例中，該電極組件10設有流體通道19，流體通道19與流體供應系統(tǒng)90流體相通。每個第一電極12設有電極通道121，電極通道121與流體通道19流體相通。流體供應系統(tǒng)90提供加工液從流體通道19流入，流經(jīng)每個第一電極12的電極通道121，最后流出至工件20。

具體地，流體通道19包括形成于轉桿15的入口通道151以及形成于基座11的轉換通道111。轉換通道111與入口通道151流體相通。入口通道151與流體供應系統(tǒng)90流體相通，轉換通道111還與每個第一電極12的電極通道121流體相通。

圖3為第二示范性實施例的電火花加工裝置100和工件20的示意圖。電火花加工裝置100的多個電極還包括多個第二電極52。多個第二電極52用于以電火花加工方式對粗加工后的工件20進行精加工，以從粗加工后的工件20上去除材料。在圖3所示的精加工操作中，多個第一電極12分別從多個電極支架110卸載并且多個第二電極52分別安裝于多個電極支架110。

每個第二電極52包括電極部分53及固定部分57，固定部分57將該第二電極52可拆卸地固定于對應的電極支架110；從而方便安裝和卸載第二電 極52。

固定部分57包括第一固定部572及第二固定部574，第一固定部572與電極部分53機械耦合，第二固定部574與對應的電極支架110機械耦合。第二固定部574的尺寸大于第一固定部572的尺寸。

在精加工操作中，工件20的頂面22面對第二電極52，工件20的底面24抵靠支撐部件30。多個第二電極52可以從工件20的頂面22分別進入多個槽道21，并分別從多個槽道21的一半內(nèi)去除材料。

在本實施例中，在精加工操作中，當基座11被控制系統(tǒng)(圖未示)驅動以圍繞共同軸旋轉時，多個第二電極52也隨之圍繞共同軸相對于工件20旋轉。具體地，當基座11通過轉桿15被控制系統(tǒng)驅動以圍繞共同軸旋轉時，多個第二電極52也隨之圍繞共同軸相對于工件20旋轉。在其它實施例中，多個第二電極52固定不動，工件20轉動來被多個第二電極52加工。

每個第二電極52的形狀可以根據(jù)工件20的預定形狀來設計。在圖示實施例中，每個第二電極52具有三維的結構來形成工件20復雜的外形，且每個第二電極52的形狀大體相同。在一些實施例中，一個或多個第二電極52具有三維的結構，且每個第二電極52的形狀可以不相同。

在圖3示實施例中，每個第二電極52包括第一加工面531和相對于第一加工面531的第二加工面533。第一加工面531和第二加工面533根據(jù)各自的輪廓和規(guī)格分別加工工件20。在本實施例中，第一加工面531為凹面，可在工件20上形成相應的凸面(未圖示)。第二加工面533為凸面，可在工件20上形成相應的凹面(未圖示)。

在一種實施例中，工件20可以相繼被第一加工面531和第二加工面533精加工。在另一種實施例中，工件20可以被第一加工面531或第二加工面533精加工。

在本實施例中，多個第二電極52分別在多個槽道21內(nèi)繞轉桿15的縱軸150逆時針旋轉，用多個第一加工面531精加工工件20，然后多個第二電極 52分別在多個槽道21內(nèi)繞轉桿15的縱軸150順時針旋轉，用多個第二加工面533精加工工件20。在其它實施例中，多個第二電極52分別在多個槽道21內(nèi)繞轉桿15的縱軸150順時針旋轉，用多個第一加工面531精加工工件20，然后多個第二電極52分別在多個槽道21內(nèi)繞轉桿15的縱軸150逆時針旋轉，用多個第二加工面533精加工工件20。

在圖3所示的實施例中，多個第二電極52的數(shù)量少于工件20的多個槽道21的數(shù)量。一次加工一些槽道21，然后多個第二電極52繞轉桿15的縱軸150旋轉來加工剩余槽道21中的一些槽道21，如此多次加工完所有的槽道21。一些實施例中，多個槽道21的數(shù)量是多個第二電極52數(shù)量的整數(shù)倍。在一些實施例中，多個第二電極52的數(shù)量等于多個槽道21的數(shù)量，可以一次性加工完所有的槽道21。

在圖3所示精加工操作中，供電系統(tǒng)40電耦合于每個第二電極52和工件20，并用于提供電壓于每個第二電極52和工件20之間；并且后面圖4所示的流體供應系統(tǒng)90用于提供加工液于每個第二電極52和工件20之間。

圖4為圖3所示電火花加工裝置100的電極組件10沿b-b線的剖視圖。在圖3所示精加工操作中，流體供應系統(tǒng)90提供的加工液在每個第二電極52和工件20之間流動。

在本實施例中，電火花加工裝置100還包括安裝于每個第二電極52上的兩個噴嘴520、522。兩個噴嘴520、522與電極組件10的流體通道19流體相通。因此，流體供應系統(tǒng)90提供的加工液通過每個第二電極52的兩個噴嘴520、522從流體通道19流向工件20。流體通道19包括與流體供應系統(tǒng)90流體相通的入口通道151以及與每個第二電極52的兩個噴嘴520、522流體相通的轉換通道111。轉換通道111與入口通道151流體相通。

在其它實施例中，電火花加工裝置100還包括安裝于每個第二電極52上的一個噴嘴或者多于兩個的噴嘴。

在多個第二電極52對工件20進行精加工操作過程中或者在上述精加工操作完成之后，加工液通過兩個噴嘴520、522從流體通道19流向工件20以沖洗工件20，從而清除從工件20上切割下來的金屬碎片或殘渣。

更具體地，每個第二電極52的固定部分57設有出口通道571，兩個噴嘴520、522通過該出口通道571與轉換通道111流體相通。

流體供應系統(tǒng)90提供加工液從入口通道151流入，流經(jīng)轉換通道111和每個第二電極52的出口通道571，最后通過每個第二電極52的兩個噴嘴520、522流出至工件20。

圖5所示為圖3所示工件20的部分剖視圖。槽道21包括第一側壁211和相對于第一側壁211的第二側壁213。圖6所示為圖3所示工件20的部分剖視圖，其中第二電極52插入槽道21中。第二電極52的第一加工面531靠近槽道21的第一側壁211，第二電極52的第二加工面533靠近槽道21的第二側壁213。圖7所示為圖3所示工件20精加工后的部分剖視圖。參考圖6和圖7，第二電極52的第一加工面531向槽道21的第一側壁211移動直至預定深度的材料被切除，第二電極52的第二加工面533向槽道21的第二側壁213移動直至預定深度的材料被切除，從而在槽道21內(nèi)形成精加工完成的側壁214和側壁216。在本實施例中，第一加工面531為凹面，因此精加工完成的側壁214為凸面。第二加工面533為凸面，因此精加工完成的側壁216為凹面。

圖8為第三示范性實施例的電火花加工裝置100和工件20的示意圖。電火花加工裝置100的多個電極還包括多個第三電極62。相對于圖3所示的多個第二電極52，多個第三電極62用于以電火花加工方式對粗加工后的工件20進行精加工，以從粗加工后的工件20上去除更多的材料。圖1所示的第一電極12、圖3所示的第二電極52和第三電極62各不相同。

在圖8所示的精加工操作中，多個第二電極52分別從多個電極支架110 卸載并且多個第三電極62分別安裝于多個電極支架110。

每個第三電極62包括電極部分63及固定部分67，固定部分67將該第三電極62可拆卸地固定于對應的電極支架110；從而方便安裝和卸載第三電極62。

在本實施例中，每個第三電極62包括電極部分63及固定部分67，固定部分67將該第三電極62可拆卸地固定于對應的電極支架110；從而方便安裝和卸載第三電極62。

在圖8所示的實施例中，相對于圖3所示的實施例，在精加工操作中，工件20翻轉180度，使得工件20的底面24面對第三電極62，工件20的頂面22抵靠支撐部件30。多個第三電極62可以從工件20的底面24分別進入多個槽道21，并分別從多個槽道21的另一半內(nèi)去除材料。

在本實施例中，在精加工操作中，當基座11被控制系統(tǒng)(圖未示)驅動以圍繞共同軸旋轉時，多個第三電極62也隨之圍繞共同軸相對于工件20旋轉。具體地，當基座11通過轉桿15被控制系統(tǒng)驅動以圍繞共同軸旋轉時，多個第三電極62也隨之圍繞共同軸相對于工件20旋轉。在其它實施例中，多個第三電極62固定不動，工件20轉動來被多個第三電極62加工。

與圖3所示的多個第二電極52類似，每個第三電極62包括第一加工面631和相對于第一加工面631的第二加工面633。在本實施例中，第一加工面631可為凸面，第二加工面633可為凹面。

在一種非限定的實施例中，多個第三電極62分別在多個槽道21內(nèi)繞轉桿15的縱軸150逆時針旋轉，用多個第一加工面631精加工工件20，然后多個第三電極62分別在多個槽道21內(nèi)繞轉桿15的縱軸150順時針旋轉，用多個第二加工面633精加工工件20。

在圖8所示的精加工操作中，供電系統(tǒng)40電耦合于每個第三電極62和工件20，并用于提供電壓于每個第三電極62和工件20之間；并且后面圖9所示的流體供應系統(tǒng)90用于提供加工液于每個第三電極62和工件20之間。

圖9為圖8所示電火花加工裝置100的電極組件10沿c-c線的剖視圖。在圖8所示精加工操作中，流體供應系統(tǒng)90提供的加工液在每個第三電極62和工件20之間流動。

在本實施例中，電火花加工裝置100還包括安裝于每個第三電極62上的兩個噴嘴620、622。兩個噴嘴620、622與電極組件10的流體通道19流體相通。因此，流體供應系統(tǒng)90提供的加工液通過每個第三電極62的兩個噴嘴620、622從流體通道19流向工件20。流體通道19包括與流體供應系統(tǒng)90流體相通的入口通道151以及與每個第三電極62的兩個噴嘴620、622流體相通的轉換通道111。轉換通道111與入口通道151流體相通。

在其它實施例中，電火花加工裝置100還包括安裝于每個第三電極62上的一個噴嘴或者多于兩個的噴嘴。

在多個第三電極62對工件20進行精加工操作過程中或者在上述精加工操作完成之后，加工液通過兩個噴嘴620、622從流體通道19流向工件20以沖洗工件20，從而清除從工件20上切割下來的金屬碎片或殘渣。

更具體地，每個第三電極62的固定部分67設有出口通道671，兩個噴嘴620、622通過該出口通道671與轉換通道111流體相通。

流體供應系統(tǒng)90提供加工液從入口通道151流入，流經(jīng)轉換通道111和每個第三電極62的出口通道671，最后通過每個第三電極62的兩個噴嘴620、622流出至工件20。

本發(fā)明實施例提供的電火花加工裝置100，由于采用多個電極(也即群電極)，例如多個第一電極12、多個第二電極52及多個第三電極62，同時對工件20進行粗加工和精加工，因此提高了加工效率。

雖然結合特定的具體實施方式對本發(fā)明實施方式進行了詳細說明，但本領域的技術人員可以理解，對本發(fā)明實施方式可以作出許多修改和變型。因此，要認識到，權利要求書的意圖在于覆蓋在本發(fā)明實施方式真正構思和范圍內(nèi)的所有這些修改和變型。