专利名称：可内冲液式电火花加工集束成型电极的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种属于特种加工技术领域的集束成型电极，具体地说，是一种可内冲液式电火花加工集束成型电极。
背景技术：
电火花加工是一种采用热及化学等效应蚀除工件材料的加工方法，具有不受工件材料强度、硬度等机械性能的限制及无宏观切削力的优点，特别适合难加工材料及复杂形状零件的加工，在航空、航天、汽车、电子、模具、轻工等行业有较广泛的应用。具有复杂型面的工件通常采用成形电极进行加工，现有的电火花成型加工方法使用的电极有如下不足1、由于电极形状复杂，且轮廓随工件的不同而变化，不利于批量加工，制作过程需要较多的工时，加工设备昂贵，对加工人员的工艺水平也有较高要求；2、电极制作过程中需要去除相当一部分材料，且电极损耗到一定程度就必须更换，重复利用率低，浪费资源和能源，不符合绿色制造的趋势；3、成型加工时需要制作多个电极用于更换，由于每个电极制作成本高，造成电极成本占整个加工费用的一半左右；4、每个成型电极每次只能有一路电源击穿放电，加上放电脉间的存在，使其单位时间内材料去除率不高；5、成型电极面积增大时，电极间的寄生电容也增大，使得每个脉冲放电能量增大，降低了加工表面的质量；6、传统电火花加工的工作液只能从电极的旁侧间隙进入加工区域，需要选用合适的加工间隙及参数甚至需要经常有抬起电极的动作以利于排屑，降低加工效率。此外成型电极面积增大时，工作液流动性不好，电蚀产物不容易通过工具电极和工件之间的加工间隙而被工作液带出，容易增加短路，降低加工效率和工件表面质量。
在电火花加工过程中，如果采用可以快速制作、高去除率、高利用率、低成本的电极进行加工，只是在需要精加工时使用成型电极进行加工，则可大大提高电火花加工的市场竞争力，更符合目前绿色制造的趋势。
经对现有技术文献的检索，中国专利公开号CN 1526503A，
公开日2004年9月8日，发明名称为电火花加工电极，该专利自述为本发明涉及一种即使在精加工工序中可以通过改善放电生成率η、加快操作速度而适用于改善工件精加工表面质量的电火花加工电极，即使在时间宽度和放电脉冲电压被减少时也能维持放电生成率η。在一种通过在工件3和电极之间产生放电脉冲而进行电火花加工处理的电极1中，在电极上产生放电脉冲的部位包括放射性金属，或在上述部位附近的部位上包括放射性金属。被放射性金属发射出的射线对工件和存在于工件3和电极1之间的材料也就是所谓的处理液体施加影响，所述处理液体通常是纯水和油，从而促进所述物质的电解。其不足之处是1.采用放射性金属Co作为电极，对于机床本身、操作人员以及加工的工件都有很大的辐射，不仅不符合绿色制造的要求，采用时需要谨慎。2.采用的电极材料需要使用钨、钴等战略资源，成本极高。3.采用的放电间隙为1μm，需要配合精密的控制和进给系统，机床成本很高。4.只有一个放电点，加工效率低。引证文献无法实现内冲液，加工效率低。本专利采用内冲液，加工效率大大提高。5.制作成型电极成本极高，时间长，甚至需要核反应堆，对制作人员的要求极高，严重的不利于在广大无核国家和地区推广。6.适用于微细加工，对于大去除量的成型电极加工不适用。7.采用烧结方法制作，柔性差，且烧结得到的电极会有变形。8.电极部分损耗后即需抛弃处理，形成放射性废料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足和缺陷，提供一种可内冲液式电火花加工集束成型电极，使其降低电火花成形加工的电极制作时间，降低成形电极制作成本及难度，实现成形加工电极的批量化生产，提高电极材料的利用率，提高加工效率和速度。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括电极单元和电极基座，其连接方式为电极基座的底端固定、支撑电极单元的组合体。
所述的电极单元是棒状物体，其径向截面轮廓是以下其中一种圆形、四边形、工字形、十字形、T形、L形、Z形。
所述的电极单元为中空，或者电极单元的一侧开有凹槽，不同组电极单元之间绝缘。当强迫冲液，电极单元中间的缝隙作为工作液的通道，工作液从上端的电极基座输送过来。进行电极单元分组多点电火花加工时，位于各组边界的电极单元绝缘。
所述的电极基座包括电极夹具接口、基座本体、夹持模块，其连接方式为基座本体的开口端连接夹持模块。所述的电极基座或者包括电极夹具接口、基座本体、电源模块、夹持模块，其连接方式为基座本体开口端依次与电源模块和夹持模块连接。所述的电极基座或者包括电极夹具接口、基座本体、冲液模块、夹持模块，其连接方式为基座本体的开口端依次与冲液模块和夹持模块连接。所述的电极基座或者包括电极夹具接口、基座本体、电源模块、冲液模块、夹持模块，其连接方式为基座本体的开口端与电源模块、冲液模块和夹持模块连接，电源模块、冲液模块设在夹持模块的上方。上述所提到的电极夹具接口和基座本体之间的连接方式为电极夹具接口底部与基座本体为一体式，或者为可拆分式，当电极夹具接口底部与基座本体为可拆分式时，电极夹具接口与基座本体的封闭端通过螺纹连接或配合连接，电极夹具接口底部插入并固定在基座本体。
所述的电极夹具接口与电极夹具连接。
在所述的基座本体的封闭端上，设有电源接口和工作液接口。基座本体用于安装电源模块、冲液模块、夹持模块。
所述的电源模块的一端与机床的电源部分连接，电源模块的另一端与电极单元连接，对应每组电极单元的电源模块有一个脉冲电源通道。电源模块用于分多路向各组电极单元供电，使得电极加工时有多个放电点同时加工，提高加工效率。当采用分组电源供电时，每组电极单元之间绝缘。
在所述的夹持模块的开口端设有电极单元。
本发明的工作过程是电极单元是集束电极用于电火花放电加工的部分，电极单元底端用于电火花加工。集束电极通过基座本体的电源接口与外部电源连接。外部电源向电源模块提供放电脉冲，并经电源模块(或直接)向电极单元供电。同组电极单元互相接触，形成一组加工电极，不同组电极单元之间绝缘，在加工时形成多个放电通道。电极与工件之间形成足够的电场后，工作液被击穿形成等离子体放电通道。工件表面在等离子体的高温作用下迅速熔化并被抛离进入工作液中。工作液通过工作液接口与冲液模块连接，并进而与电极单元联通，经过电极单元中的空隙到达加工间隙，达到强迫冲液的效果，以把电极和工件之间的加工产物快速排出，促进放电通道恢复绝缘，减少短路几率。当不需要强迫冲液及分组电源时，可只使用夹具接口和电极单元夹持模块。
本发明的有益效果是1、把整体式成型电极离散化为由大量棒状电极单元聚合而成。使具有复杂轮廓、加工成本高的成型电极的加工简化为用可大批量、低成本生产的简单电极单元的组合而成，降低电极成本；2、电源模块实现多组电极的多点放电，可以成倍的增加蚀除率，缩短工期；3、离散化的集束电极中配有强迫冲液模块，可实现加工电极的均匀冲工作液，增强排屑能力和冷却能力，避免抬电极操作且可减少短路率，节省时间；4、使用电极基座的夹持模块，可以快速的用简单电极单元组成复杂的成型电极，减少电极准备时间，增加系统柔性；5、加工过程中可以只替换部分损耗大的电极单元，且电极单元可以重复使用，提高材料利用率，符合绿色制造的要求。
图1为本发明结构示意2为电极基座的结构示意图具体实施方式
本发明包括电极单元1和电极基座2，电极基座2的底端固定、支撑电极单元1的组合体。
所述的电极单元1是棒状物体，其径向截面轮廓是以下其中一种圆形、四边形、工字形、十字形、T形、L形、Z形。
所述的电极单元1为中空，或者电极单元1的一侧开有凹槽，不同组电极单元1之间绝缘。
所述的电极基座2包括电极夹具接口4、基座本体5、电源模块6、冲液模块7、夹持模块8，其连接方式为基座本体5的开口端与电源模块6、冲液模块7和夹持模块8连接，电源模块6、冲液模块7设在夹持模块8的上方，电极夹具接口4底部与基座本体5为可拆分式，电极夹具接口4与基座本体5的封闭端通过螺纹连接，电极夹具接口4底部插入并固定在基座本体5。
所述的电极夹具接口4与电极夹具3连接。
在所述的基座本体5的封闭端上，设有电源接口10和工作液接口11。
所述的对应每组电极单元1的电源模块6都有一个脉冲电源通道，电源模块6的一端与机床的电源部分9连接，电源模块6的另一端与电极单元1连接。
在所述的夹持模块8的开口端设有电极单元1。
权利要求
1.一种可内冲液式电火花加工集束成型电极，包括电极单元(1)和电极基座(2)，其特征在于，电极基座(2)的底端固定，并支撑电极单元(1)的组合体，所述的电极单元(1)是棒状物体，所述的电极基座(2)包括电极夹具接口(4)、基座本体(5)、夹持模块(8)，基座本体(5)的开口端连接夹持模块(8)，电极夹具接口(4)底部与基座本体(5)为一体式或者为可拆分式，当电极夹具接口(4)底部与基座本体(5)为可拆分式时，电极夹具接口(4)与基座本体(5)的封闭端通过螺纹连接或配合连接，电极夹具接口(4)底部插入并固定在基座本体(5)。
2.根据权利要求1所述的可内冲液式电火花加工集束成型电极，其特征是，所述的电极基座(2)或者包括电极夹具接口(4)、基座本体(5)、电源模块(6)、夹持模块(8)，基座本体(5)开口端依次与电源模块(6)和夹持模块(8)连接；所述的电极基座(2)或者包括电极夹具接口(4)、基座本体(5)、冲液模块(7)、夹持模块(8)，基座本体(5)的开口端依次与冲液模块(7)和夹持模块(8)连接；所述的电极基座(2)或者包括电极夹具接口(4)、基座本体(5)、电源模块(6)、冲液模块(7)、夹持模块(8)，基座本体(5)的开口端与电源模块(6)、冲液模块(7)和夹持模块(8)连接，电源模块(6)、冲液模块(7)设在夹持模块(8)的上方。
3.根据权利要求1所述的可内冲液式电火花加工集束成型电极，其特征是，所述的电极单元(1)，其径向截面外轮廓是以下其中一种圆形、四边形、工字形、十字形、T形、L形、Z形。
4.根据权利要求3所述的可内冲液式电火花加工集束成型电极，其特征是，所述的电极单元(1)为中空，或者电极单元(1)的一侧开有凹槽，不同组电极单元(1)之间绝缘。
5.根据权利要求1或者2所述的可内冲液式电火花加工集束成型电极，其特征是，所述的电极夹具接口(4)与电极夹具(3)连接。
6.根据权利要求1或者2所述的可内冲液式电火花加工集束成型电极，其特征是，在所述的基座本体(5)的封闭端上，设有电源接口(10)和工作液接口(11)。
7.根据权利要求1所述的可内冲液式电火花加工集束成型电极，其特征是，所述的电源模块(6)的一端与机床的电源部分(9)连接，电源模块(6)的另一端与电极单元(1)连接，对应每组电极单元(1)的电源模块(6)有一个脉冲电源通道。
8.根据权利要求1或者2所述的可内冲液式电火花加工集束成型电极，其特征是，在所述的夹持模块(8)的开口端设有电极单元(1)。
全文摘要
一种属于特种加工技术领域的可内冲液式电火花加工集束成型电极，本发明包括电极单元和电极基座，电极基座的底端固定，并支撑电极单元的组合体，所述的电极单元是棒状物体，所述的电极基座包括电极夹具接口、基座本体、夹持模块，基座本体的开口端连接夹持模块，电极夹具接口底部与基座本体为一体式或者为可拆分式，当电极夹具接口底部与基座本体为可拆分式时，电极夹具接口与基座本体的封闭端通过螺纹连接或配合连接，电极夹具接口底部插入并固定在基座本体。本发明降低电火花成形加工的电极制作时间，降低成形电极制作成本及难度，实现成形加工电极的批量化生产，提高电极材料的利用率，提高加工效率和速度。
文档编号B23H7/00GK1657208SQ200510024579
公开日2005年8月24日 申请日期2005年3月24日 优先权日2005年3月24日
发明者赵万生, 顾琳 申请人:上海交通大学