用于多微细孔电火花放电同步加工的工具电极夹具的制作方法

本发明涉及一种用于多微细孔电火花放电同步加工的工具电极夹具，属于特种加工设备技术领域。

背景技术：

微细孔广泛地应用于发动机、航空航天、医疗器械、微电子、精密机械、模具等领域，常作为发动机的喷油雾化孔，喷丝板的喷丝孔，电板的冲液孔，发动机叶片、缸体的散热孔，阀体的油路孔或气路孔等。由于使用微细孔的材料多为高强度、高硬度难加工材料，如耐热钢、不锈钢、硬质合金、金刚石等，而且要求达到一定的孔深，使得微细孔加工成为孔加工中最困难的工艺之一。

电火花微放电加工法在微细孔加工方面具有一定的技术优势：(1)任何导电性材料均可加工，不受强度和硬度限制；(2)基本不存在切削力，对工具的强度和刚度要求较低；因此，在实际生产中，导电性难加工材料的微细孔加工较多采用电火花微放电加工技术。

目前，实际使用的微细孔加工专机设备只有一个工具电极，存在加工效率低的缺点。如果增加工具电极数量，实现多电极同步加工多个微细孔，则可以成倍地提高加工效率。目前由一块电极材料蚀刻而成的群电极在加工阵列微细孔研究方面取得了一定成果，但是群电极制作困难，而且存在两方面的技术缺陷：一是电极之间无法电绝缘，其中某个电极短路时集中能量放电将造成该短路微细电极的烧毁；二是群电极无法旋转，排屑效果较差，加工孔的深度有限。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于多微细孔电火花放电同步加工的工具电极夹具，实现工具电极绝缘装夹及同步旋转，工具电极可以独立放电控制，并以旋转同步方式促进排屑；通过特制的夹具盘利用本发明公开的工具电极夹具夹持多个工具电极进行多微细孔的同步加工，可数倍提高加工效率。

本发明的技术方案如下：

一种用于多微细孔电火花放电同步加工的工具电极夹具，包括：

—空心台阶轴，用于放置工具电极；

—带轮，与空心台阶轴上部连接，用于驱动空心台阶轴的旋转；

—夹头和螺帽，夹头与空心台阶轴的底部连接并通过螺帽锁紧，夹头用于固定工具电极。

优选的，所述带轮通过紧定螺钉与空心台阶轴固定连接。

优选的，所述带轮为同步带轮。此设计的好处在于，夹具盘上的多个空心台阶轴之间，可利用同步带带动带轮及空心台阶轴旋转，保证夹具盘上所有的工具电极作业时的一致性。

优选的，所述空心台阶轴包括两个轴肩，两个轴肩分别为第一轴肩、第二轴肩，带轮位于第一轴肩处。

优选的，所述工具电极夹具还包括轴承和挡圈，所述轴承设置在第二轴肩处并通过挡圈固定。此设计的好处在于，借助第二轴肩处的轴承可以使整个工具电极夹具固定在特别设计的夹具盘上。

优选的，所述轴承选用深沟球轴承。

优选的，所述空心台阶轴的空腔底部为一锥孔，所述夹头为与锥孔配合连接的圆锥体。

优选的，所述夹头选用弹簧夹头。此设计的好处在于，利用弹簧夹头(即筒夹)来夹持工具电极，安全可靠并能够根据不同工具电极的粗细调节相应的夹持力。

优选的，所述螺帽为弹簧夹头专用螺帽，螺帽与空心台阶轴的底部螺纹连接用于锁紧夹头。

优选的，所述工具电极选用钻头型电极，钻头型电极的刃部直径不小于0.1mm、柄部外圆面涂覆有电绝缘层。

本发明的有益效果在于：

1、利用本发明工具电极夹具，并借助特别设计的专用夹具盘，根据微细孔位置在专用夹具盘上加工台阶孔以安装工具电极夹具，即可实现多微细孔的多工具电极同步加工；对于因为分布距离近而造成工具电极夹具安装干涉的微细孔，可制作多个夹具盘，利用更换夹具盘的方式实现多工具电极的同步加工。

2、可以利用本发明公开的工具电极夹具批量加工单微细孔工件(如喷嘴等)：首先制作夹持多个单微细孔工件的夹具，再根据加工孔的位置制作专用夹具盘，夹具盘上对应待加工微细孔位置加工安装工具电极夹具的台阶孔，利用多个工具电极实现多个单微细孔工件的批量加工。

3、本发明的工具电极之间电绝缘，可以进行独立放电能量控制，从而避免了电极之间非绝缘方式中应该均分给全部工具电极的能量集中放电给短路电极、进而将短路电极烧毁的现象。

4、本发明中利用同步带轮实现工具电极同步旋转，钻头形式的电极采用螺旋槽排屑，进一步改善了排屑效果，可以增加加工孔的深度。

5、本发明工具电极夹具结构设计合理、制造成本低，以较小的设备成本投入，实现多微细孔的同步加工，成倍地提高加工效率，数倍地减少用工、时间成本。

附图说明

图1为本发明工具电极夹具安装在夹具盘上的结构剖面图；

图2为本发明工具电极夹具安装在夹具盘上并夹持工具电极的结构剖面图；

图3为空心台阶轴的结构剖面图；

图4为带轮的结构示意图；

图5为轴承的结构半剖视图；

图6为夹头的结构示意图；

图7为螺帽的结构半剖视图；

图8为夹具盘的一个台阶孔剖视图；

图9为工具电极的结构示意图；

其中：1为电刷、2为空心台阶轴、3为带轮、4为紧定螺钉、5为挡圈、6和8为轴承、7为夹具盘、9为螺帽、10为夹头、11为工具电极。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1至图9所示，本实施例提供一种用于多微细孔电火花放电同步加工的工具电极夹具，包括：

—空心台阶轴2，用于放置工具电极11；

—带轮3，与空心台阶轴2上部连接，用于驱动空心台阶轴2的旋转；

—夹头10和螺帽9，夹头10与空心台阶轴2的底部连接并通过螺帽9锁紧，夹头10用于固定工具电极11。

其中，空心台阶轴2为非标准件，由棒料加工而成，总长度38.5mm，最大外径为φ10.0mm，中心孔(空腔)直径φ3.3mm，如图3所示。空心台阶轴2包括两个轴肩，两个轴肩分别为第一轴肩、第二轴肩，带轮3位于第一轴肩处，带轮3通过紧定螺钉4与空心台阶轴2固定连接。本实施例中，带轮3为同步带轮，带轮3选用a型mxl20同步带轮，内径为φ6.0mm，节径φ12.73mm，挡边外径φ16mm，厚度11.0mm，节距2.032mm，配用梯形同步带，同步带的宽度6.0mm，如图4所示。

工具电极夹具还包括两个轴承6、8和挡圈5，本实施例中轴承6、8选用深沟球轴承，型号为f688，内径φ8.0mm，外径φ16.0mm，厚度为4.0mm，如图5所示。

轴承6、8安装在第二轴肩处并通过挡圈5固定。空心台阶轴2与轴承内圈过盈配合，轴承外圈与夹具盘7上的台阶孔过盈配合安装。

空心台阶轴2的空腔底部为一锥孔，夹头10为与锥孔配合连接的圆锥体。本实施例中夹头10选用标准件er8弹簧夹头，长为13.5mm，最大外径φ8.5mm，可加持工具电极11的柄部直径范围φ1.0～5.0mm，如图6所示。利用弹簧夹头(即筒夹)来夹持工具电极11，安全可靠并能够根据不同工具电极11的粗细调节相应的夹持力。

螺帽9为弹簧夹头10配套螺帽er8m，如图7所示，螺帽9与空心台阶轴2的底部螺纹连接用于锁紧夹头10。

本实施例中，工具电极11选用钨钢钻头，刃部直径≥φ0.1mm，柄部外径φ3.175mm,柄部外圆面涂覆有电绝缘层，工具电极11与夹头10、空心台阶轴2以及夹具盘7之间电绝缘，如图9所示，钻头型电极在加工时，可利用螺旋槽排屑，进而改善排屑效果，进一步增加加工孔的深度。

实施例2：

利用实施例1所述的用于多微细孔电火花放电同步加工的工具电极夹具的使用方法，该工具电极夹具使用时需配合特别设计的夹具盘，夹具盘上开设有多个容纳工具电极夹具的台阶孔，具体使用过程如下：

(1)以过盈配合方式把轴承6、8装配到夹具盘7的台阶孔中；

(2)再把空心台阶轴2的中部台阶以过盈配合方式装入处于夹具盘7台阶孔的两个轴承6、8的内圈中，然后安装轴承挡圈5；

(3)利用紧定螺钉4把带轮3固定于空心台阶轴2的上部台阶轴第一轴肩处。

接下来安装工具电极11的过程，如图2所示。

(4)把夹头10卡入螺帽9中；

(5)将涂覆绝缘层的工具电极11柄部依次插入螺帽9、夹头10，再插入空心台阶轴2的中心孔(空腔)，夹头10放入空心台阶轴2下端部的锥孔中；

(6)螺帽9稍微旋入空心台阶轴2下端部的外螺纹，让夹头10轻微夹持工具电极11，调整工具电极11的位置，使工具电极11刃部露出夹头10合适长度且柄部顶端露出空心台阶轴2，并与电刷1保持弹性接触；

(7)旋紧螺帽9，锁紧夹头10与工具电极11。

夹具盘7上的多个台阶孔可安装多个工具电极夹具，多个工具电极夹具的空心台阶轴之间，利用同步带带动带轮及空心台阶轴旋转，后续可保证夹具盘上所有的工具电极作业时的一致性。多个工具电极同时作业，提高了加工多个微细孔的工作效率。