一种用于电火花加工的无损电极的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于电火花加工的无损电极的技术方案，该方案包括内管和外管，所述外管套装在内管的外部，所述内管的内部为负压空腔，所述内管的外壁和外管的内壁之间构成导电液空腔，该导电液空腔的下部设置有导电液吸收体，所述导电液吸收体的下端设有与所述负压空腔相连通的通孔，所述导电液吸收体的底面不高于所述内管和外管的底面。该方案的无损电极在加工工件过程中，其放电是在包裹着工具电极的液体与工件之间产生的，因而电极不会产生损耗，而且加工后的工件具有更高光洁度，具有通用性强、结构简单、成本低廉的特点。
【专利说明】—种用于电火花加工的无损电极
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械加工【技术领域】，尤其是一种用于电火花加工的无损电极。
【背景技术】
[0002]电火花加工技术，可以加工传统方式难以加工的高硬、高韧、高强材料，得到了越来越广泛的应用。电火花加工是利用在放电介质中的工具电极与工件之间的非接触放电产生的热效应来蚀除工件材料。放电能量来自电火花电源，电火花电源一极接工具电极，另一极接工件。每次放电在工具电极与工件之间产生温度高达10000k的等离子通道，等离子通道将热量传递给工具电极与工件，工具电极与工件上面产生温度高达10000k的微小熔化金属池，放电结束后等离子通道消失，熔化的金属池在温度降低、压力降低的作用下发生爆炸性沸腾被抛出，达到了去除材料的目的。但电火花加工在蚀除工件材料的同时，工具电极材料也在不断被蚀除。工具电极由于被蚀除造成工具电极的变形，产生加工误差。为消除工具电极的损耗，有采用提高脉冲宽度的办法使工件被蚀除的金属被抛出后涂覆在电极上，或利用放电介质被分解产生的碳涂覆在工具电极上的方法保护工具电极，但其过程难以控制，其缺点是涂覆过厚产生电极尺寸增加或涂覆不足产生电极损耗；也有采用管状电极时在管状电极内部通入液体，促进冷却以降低电极损耗，但依然无法消除电极损耗。
[0003]随着数控电火花铣削技术的进步，采用电火花管状电极，应用分层铣削、逐层进给的方式加工零件的加工方法得到了越来越广泛的应用。随之而来的问题是为提高加工精度更细的管状电极被采用，蚀除同样数量的材料由于管状电极更细，其变形量也更大，加工误差往往也更大。专利号为CN200710114894.7的“非导电材料电火花铣削电极头”采用绝缘隔套连接正负电极，通过涂刷头和内孔将水基导电液涂覆在非导电工件的表面，正负电极通过非导电工件表面的水基导电液涂层放电，有效实现了非导电工件表面的加工，但其放电是以水基导电液为介质发生在正负电极之间，正负电极存在损耗；专利号为CN200710115053.8的“非导电材料电火花铣削方法”采用正负管状电极同轴安装并通过绝缘介质隔开，导电液从内工具电极的中心孔流入，通过正负管状电极的端部时放电发生，有效实现了非导电工件表面的加工。放电发生在正负电极之间，放电介质是导电液，正负电极存在损耗。这就是现有技术所存在的不足之处。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种用于电火花加工的无损电极的技术方案，使用该无损电极在加工工件过程中，其放电是在包裹着工具电极的液体与工件之间产生的，因而不会造成电极的损耗。
[0005]本方案是通过如下技术措施来实现的:一种用于电火花加工的无损电极，包括内管和外管，所述外管套装在内管的外部，所述内管的内部为负压空腔，所述内管的外壁和外管的内壁之间构成导电液空腔，该导电液空腔的下部设置有导电液吸收体，所述导电液吸收体的下端设有与所述负压空腔相连通的通孔，所述导电液吸收体的底面不高于所述内管和外管的底面。
[0006]本发明的进一步改进还有，所述的内管至少有一个，加工普通工件时，可以设置一个内管和一个外管，进行电火花加工，加工零件的孔时，为防止加工时工件中间部分的材料无法蚀除，可以设置一个外管和至少一个内管。
[0007]本发明的进一步改进还有，为适应不同形状的加工需要，所述内管和外管为圆形管或四边形管或三角形管，加工普通工件时，宜采用圆形管；加工带有棱角的工件时，宜采用方形管，且加工时电极不旋转。
[0008]本发明的进一步改进还有，所述导电液空腔的上部设置有支撑架，该支撑架的两端紧靠内管的外壁和外管的内壁，支撑架对内管和外管起到支撑的作用，使内管和外管之间构成一定的导电液空腔，该支撑架上设置有导流孔，导流孔的作用是使导电液顺利流至导电液空腔。
[0009]本发明的进一步改进还有，为减小放电能量损失，所述导电液吸收体的底面与所述内管和外管中较低底面之间的距离为0-500 μ m。
[0010]使用该无损电极时，导电液吸收体充分吸收导电液，并在下端形成一定厚度的液膜，为了更好的确保工具电极在电火花反应时不会被消耗掉，应使导电液吸收体的下端向内延伸至内管的内部或者使导电液吸收体的下端向外延伸至外管的外部，使导电液吸收体将内管或外管包裹住。
[0011]本发明的进一步改进还有，所述内管、外管和支撑架采用的材料为耐腐蚀性金属，以提升其抗腐蚀性能。
[0012]本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，本发明包括内管和外管，所述外管套装在内管的外部，所述内管的内部为负压空腔，所述内管的外壁和外管的内壁之间构成导电液空腔，该导电液空腔的下部设置有导电液吸收体，所述导电液吸收体的下端设有与所述负压空腔相连通的通孔，所述导电液吸收体的底面不高于所述内管和外管的底面。本发明利用工作时导电液吸收体的底端产生的液膜与工件之间的放电代替传统的工具电极与工件之间的放电，通过液膜不断地损耗并不断的进行补充来防止工具电极的损耗，做到了加工过程中电极的零损耗，提高了加工精度；因液膜表面张力的作用，液膜会保持光滑，从而降低了被加工工件表面的粗糙度。由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明第一个【具体实施方式】结构示意图。
[0014]图2为本发明第一个【具体实施方式】的外观图。
[0015]图3为本发明第一个【具体实施方式】组成部分的爆炸图。
[0016]图4为本发明第二个【具体实施方式】的结构示意图。
[0017]图5为图4的A-A剖视图。
[0018]图6为本发明第三个【具体实施方式】的结构示意图。
[0019]图中，I为负压空腔,2为内管,3为导电液空腔,4为外管,5为导电液吸收体,5.1为导电液吸收体的底面，6为液膜，7为支撑架，8为被加工工件，9为通孔，10为导流孔。【具体实施方式】
[0020]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个【具体实施方式】，并结合其附图，对本方案进行阐述。
[0021]一种用于电火花加工的无损电极，包括内管2和外管4，所述外管4套装在内管2的外部。使用该无损电极加工工件时，将内管2与自吸泵连接，开启自吸泵使负压空腔I内始终保持负压。所述内管2的外壁和外管4的内壁之间构成导电液空腔3，向导电液空腔3内通入导电液，该导电液空腔3的下部设置有导电液吸收体5,导电液吸收体5能迅速吸收导电液空腔3内的导电液,使导电液吸收体5的下端产生液膜6。液膜6的厚度与导电液吸收体5的渗透性以及导电液空腔3内导电液的压力成正比，与负压空腔I内的压力成反比。所述导电液空腔3的上部设置有支撑架7，该支撑架7的两端紧靠内管2的外壁和外管4的内壁，用于支撑内管2和外管4，该支撑架7上设置有导流孔10，导电液能经过导流孔10进入到导电液空腔3内，并被导电液吸收体5吸收。所述导电液吸收体5的下端设有与所述负压空腔I相连通的通孔9，负压吸取的导电液、空气及被蚀除的材料均经过该通孔9进入导电液空腔3内。
[0022]所述导电液吸收体的底面5.1不高于所述内管2和外管4的底面，内管2和外管4的底面可以平齐，也可以一高一低。如果内管2和外管4的底面平齐，则应使导电液吸收体的底面5.1不高于内管2或外管4的底面；如果内管2的底面低于外管4的底面，则应使导电液吸收体的底面5.1不高于内管2的底面；如果内管2的底面高于外管4的底面，则应使导电液吸收体的底面5.1不高于外管4的底面，才能保证放电发生在工件和液膜6之间，不会产生电极的损耗。为减小能量损失，所述内管2和外管4中的较低底面与导电液吸收体的底面5.1之间的距离尽可能小，在0-500 μ m之间即可保证放电发生在液膜6与工件之间。如果进行微细加工，则两者之间的距离为0-50 μ m，如果进行普通电火花加工，可采取50 μ m以上的间隙，但不能超过500 μ m，间隙越大，越有利于采取高电压、大电流、长脉冲的高速加工；间隙越小，越有利于采取低电压、小电流、窄脉冲的精密加工。
[0023]内管2、外管4及支撑架7采用的材料是耐腐蚀性金属，如银、紫铜、钛合金等，为了提升其抗腐蚀性能，可以在表面镀耐腐蚀导电膜，工作时，内管2、外管4与电火花加工电源的一极相连。内管2接自吸泵，使内管2内呈负压状态，为形成液膜6做准备，自吸泵可以采用耐腐蚀性的自吸泵。导电液空腔3内以一定压力通入导电液，宜采用高导电率的液体，以降低电流流过导电液时产生损耗，也可以采用高导电率的电解液如甲酸、氢氧化钠溶液等。导电液吸收体5应根据所采用的导电液进行选择，可以采用高吸水性高硬树脂，也可以采用金属纤维加压放电等离子烧结而成，应多孔、使导电液体的渗透与吸收性好。
[0024]第一个【具体实施方式】:
如图1、图2和图3所示的无损电极，适用于加工金属、导电陶瓷、半导体等各种非绝缘材料，它包括一个内管2和一个外管4,内管2和外管4均为圆形管，内管2的底面低于外管4的底面，导电液吸收体的底面5.1距离内管2的底面之间的距离为200 μ m。
[0025]使用上述用于电火花加工的无损电极的过程如下所述:(I)将上述用于电火花加工的无损电极固定在加床Z轴上，内管2接自吸泵，内管2内产生并保持一定的负压力，导电液空腔3内通入一定压力的导电液，此时，导电液吸收体5的下端会产生一定厚度的液膜6 ;内管2连接的自吸泵持续以一定的负压力在电极下端吸取导电液与周围空气，使导电液吸收体5的下端产生的液膜6保持一定的厚度，工件上无导电液体的堆积。
[0026](2)加工开始，电极进给，达到放电距离后，在液膜6与工件之间产生放电，放电介质是空气，工件材料被蚀除，液膜6受放电冲击后被消耗掉的部分迅速被压入的导电液体补充，工件的被蚀除材料部分喷溅到液膜6内被负压空腔I内的负压力吸走，另一部分直接被负压空腔I内的负压力吸走。
[0027]( 3 )由于液体表面张力的作用迅速复原并开始下一次放电，直至工件加工完成。
[0028]第二个【具体实施方式】:
如图4所示无损电极的结构形式，适合钻孔加工。它包括一个外管4和两个内管2，内管2和外管4均为圆形管，外管4套装在两个内管2的外部，导电液吸收体5的下端有两个与负压空腔I相连通的通孔9，加工过程中使该无损电极低速旋转，这样，就不会在钻孔加工时产生中间部分无法蚀除的情况。
[0029]第三个【具体实施方式】:
如图5所示无损电极的结构形式，适合方形槽的加工。它包括一个外管4和一个内管2，内管2和外管4均为方形管，加工过程中，通过Z向进给与X-Y的平移即可在工件上分层铣削出带有夹角的槽。
[0030]上述虽然结合附图对发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1.一种用于电火花加工的无损电极，其特征是:包括内管和外管，所述外管套装在内管的外部，所述内管的内部为负压空腔，所述内管的外壁和外管的内壁之间构成导电液空腔，该导电液空腔的下部设置有导电液吸收体，所述导电液吸收体的下端设有与所述负压空腔相连通的通孔，所述导电液吸收体的底面不高于所述内管和外管的底面。
2.根据权利要求1所述的用于电火花加工的无损电极，其特征是:所述的内管至少有一个。
3.根据权利要求1或2所述的用于电火花加工的无损电极，其特征是:所述内管和外管为圆形管或四边形管或三角形管。
4.根据权利要求1或2所述的用于电火花加工的无损电极，其特征是:所述导电液空腔的上部设置有支撑架，该支撑架的两端紧靠内管的外壁和外管的内壁，该支撑架上设置有导流孔。
5.根据权利要求1所述的用于电火花加工的无损电极，其特征是:所述导电液吸收体的底面与所述内管和外管中较低底面之间距离为0-500 μ mo
6.根据权利要求1或5所述的用于电火花加工的无损电极，其特征是:所述导电液吸收体的下端向内延伸至内管的内部。
7.根据权利要求1或5所述的用于电火花加工的无损电极，其特征是:所述导电液吸收体的下端向外延伸至外管的外部。
8.根据权利要求1所述的用于电火花加工的无损电极，其特征是:所述内管、外管和支撑架采用的材料为耐腐蚀性金属。
【文档编号】B23H1/04GK103878456SQ201410137565
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】张勤河, 张敏 申请人:山东大学