本发明属于特种加工技术领域，具体涉及一种利用气泡辅助排屑的电火花深微孔加工方法。
背景技术：
深微孔被广泛应用在航空航天、能源动力、医疗等重要核心装备的关键零件中，由于其直径小、深径比大且多为难加工材料，深微孔的高效稳定加工是目前加工领域的一个难点。电火花加工因具有无宏观作用力、不受材料机械性能影响以及工具电极制备方便等优点而成为深微孔加工的一种有效方法。然而，当微孔的深径比较大时，电腐蚀屑排出困难而在孔底积聚会影响放电过程的稳定性，制约微孔深径比的进一步提升。
2009年6月17日，中国专利文献库公开了公告号为CN101456095A的一种在电火花加工中加速排出电腐蚀屑的方法，该方法针对微小孔及深孔加工中加工产物不易排出的难题，提出了在电火花加工深微孔的同时采用超声振动辅助的方法，通过工具电极与工件之间的相对运动，加速加工区域电腐蚀屑的排出。该方法能够在一定程度上提高微孔加工的深径比，但对深径比的提高程度有限，无法实现深径比大于100：1的微孔加工。
2013年，比利时鲁汶大学E Ferraris公开了一种利用侧壁绝缘电极进行微孔电火花加工的方法，通过电极侧壁绝缘避免二次放电现象的产生可以提高深微孔加工过程的稳定性，实现了深径比大于100：1的微孔加工。但对于这种大深径比的微孔，由于电蚀产物排出困难，加工过程已变得不稳定，微孔圆柱度较差，要实现更大深径比微孔加工已非常困难。
2014年1月1日，中国专利文献库公开了公告号为CN103480926A的一种微小孔电火花-电解异区同步复合加工方法及其专用工具，该方法利用超低浓度的中性盐溶液在高压脉冲作用下，在管电极的端面实现电火花轴向进给高速穿孔加工，在低压脉冲的作用下，对电火花加工后的孔壁进行径向电解光整加工，从而实现微小孔的高速加工，同时利用电化学作用，对加工孔壁表面进行光整加工，去除表面重铸层，从而实现电火花-电解的异区同步复合。2015年9月23日，中国专利文献库公开了公告号为CN104923869A的一种微小孔振动电极电火花电解可控复合加工方法及振动系统，该方法也是以超低浓度中性盐溶液作为工作液，在两极间施加相应的脉冲电压，电极沿进给方向作往复振动，通过对电极的振动控制，调节两极间隙大小，当电极正向振动使极间距离小于放电间隙，发生电火花放电；当电极负向振动，极间距离大于放电间隙，电火花放电逐渐转变为电解反应；当极间距离过大，电解反应结束，工作液进入消电离状态。通过振动模式的优化实现电火花和电解加工的可控复合。这两个专利均是通过电火花放电和电解加工的复合，获得了孔壁光洁度好的微孔，但未涉及能否提高微孔加工的深径比。
技术实现要素：
本发明所要解决的的技术问题是提供一种利用气泡辅助排屑的电火花深微孔加工方法。
本发明的利用气泡辅助排屑的电火花深微孔加工方法，其特点是：在电火花机床上，以弱导电溶液作为工作液，通过管电极将弱导电溶液输入至被加工区域，所述的加工方法包括以下步骤：
a.将工件安装在电火花机床的工作台上，将管电极安装在带内冲液功能的机床主轴上；
b.启动机床的工作液循环系统，采用管电极内冲液方式将弱导电溶液输送至被加工区域；
c.启动机床的脉冲电源进行加工，利用机床的控制系统控制弱导电溶液的流量及管电极的进给速度，管电极在工件上加工出深微孔，加工过程中利用电化学作用产生的气泡将电蚀产物排出；
所述的弱导电溶液为弱电解质的水溶液。
所述的弱电解质水溶液的电导率范围为100µS/cm-1000µS/cm。
所述的弱电解质水溶液为三乙醇胺水溶液、醋酸水溶液或碳酸水溶液中的一种。
所述的电火花机床为电火花成形机或电火花小孔机中的一种。
本发明的利用气泡辅助排屑的电火花深微孔加工方法以弱导电溶液作为工作液，在同一个电脉冲作用下，电火花放电和电化学过程同时进行，电火花放电负责对工件材料进行蚀除，电化学作用将弱导电溶液电解产生气体，源源不断的在管电极与工件表面形成气泡，释放至电极间隙，驱动电火花放电产生的电腐蚀屑，随弱导电溶液一起沿着放电间隙排出孔外，防止电腐蚀屑在孔底积聚，使深孔加工像浅孔加工一样，放电过程不受电蚀产物积聚的影响，始终处于稳定放电状态。由于放电过程稳定，电脉冲的能量不是用于管电极和电腐蚀屑之间的异常放电，而是用于管电极和工件之间的有效放电，即使在大深径比微孔的底部，工件材料也可以持续不断的被电火花放电蚀除，可大幅度提升微孔加工的深径比；由于微孔深度达到较大值时放电过程依然稳定进行，机床主轴不会出现频繁回退现象，提升了在固定加工周期内的实际放电时间；在实际放电时间内，放电过程稳定降低了电脉冲被用于异常放电的比例，提高了电脉冲的有效利用率，两者综合作用，可提高微孔加工速率；而且，由于电腐蚀屑能够在起泡的驱动下随着弱导电溶液及时排出，降低了管电极外壁与微孔内壁之间的二次放电频率，可避免微孔内部被二次放电扩大导致使微孔中间直径大，两端直径小的“腰鼓”现象，可提高微孔加工的圆柱度。
本发明的利用气泡辅助排屑的电火花深微孔加工方法解决了微孔电火花加工到一定深度后电腐蚀屑排出困难导致微孔加工深度有限的问题，能够提高微孔加工的深径比，改善微孔圆柱度，同时提高微孔加工速度。本发明适用于孔径小于0.3mm的大深径比微孔加工，特别适用于硬质合金和纯钨材料深微孔加工。
附图说明
图1为本发明的利用气泡辅助排屑的电火花深微孔加工方法的工作原理图；
图中，1.管电极 2.工件 3.气泡 4.电火花 5.脉冲电源 6.弱导电溶液。
具体实施方式
如图1所示，加工时，管电极1和工件2分别与脉冲电源5连接，弱导电溶液6通过压力泵从管电极1的中心孔中输入至放电加工区域，同时，管电极沿垂直向下的方向向工件2进给，在工件2上通过电火花4放电加工出深微孔。在加工过程中，利用电化学作用产生的气泡3将电腐蚀屑排出。
弱导电溶液6的配置方法是：在纯净水中加入弱电解质并充分搅拌，采用电导率测量仪对工作液的电导率进行监测。在纯净水体积确定的情况下通过弱电解质的加入量来控制工作液的电导率，使电导率介于100µS/cm-1000µS/cm之间，其具体值可根据工件材料、加工微孔的深径比进行选择。
管电极1可接正极，也可接负极，其具体极性可根据工件2材料和脉冲电源5参数进行选择。
实施例1
本实施例采用的电火花机床是电火花小孔机，弱导电溶液6为电导率600µS/cm的三乙醇胺水溶液，管电极1接脉冲电源5负极，管电极1为外径0.15mm，内径0.06mm的硬质合金管；工件2材料为纯钨，加工时间为38min，加工得到的微孔孔口直径为0.19mm，深径比为289:1。
实施例2
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于，弱导电溶液6为电导率900µS/cm的醋酸溶液，加工时间为57min，加工得到的微孔孔口直径为0.21mm，深径比为261:1。
实施例3
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于电火花机床是电火花成形机，弱导电溶液6为160µS/cm的碳酸溶液，管电极1为外径0.3mm，内径0.1mm的紫铜管，加工时间为62min，加工得到的圆孔孔口直径0.34mm，深径比为117：1。
实施例4
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于管电极1接脉冲电源5正极，工件2材料为奥氏体不锈钢，加工时间为38min，加工得到的微孔孔口直径0.28mm，深径比为75:1。
实施例5
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于工件2材料为硬质合金YG8，加工时间为40min，加工得到小孔孔口直径0.19mm，深径比为289:1。
实施例6
本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于弱导电溶液6为电导率400µS/cm的三乙醇胺水溶液，工件2材料为硬质合金YG8，加工时间为46min，加工得到的微孔孔口直径0.18mm，深径比为305:1。