专利名称：集束成形电极型面快速制备装置及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于电火花加工技术领域的装置及方法，具体是一种集束成形电极型面快速制备装置及其制备方法。
背景技术：
电火花加工是一种广泛应用于航空、航天、汽车、电子、模具、轻工等行业的特种加工技术，它是基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余金属，以达到零件预定尺寸、形状及表面质量的加工方法，具有宏观作用力小，非接触加工等特点，特别适合难加工材料及复杂形状零件的加工。其中具有复杂形状型面的零件通常采用成形电极进行加工，传统成形电极存在真诸多不足，如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。这些现有技术中的不足和缺陷充分表明，降低电火花成形加工电极的制作时间， 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是大大提高电火花加工的市场竞争力的必要手段。经过对现有技术的检索发现，中国专利号为ZL2005100M579. 6，授权公告日 2007-6-13，记载了一种“可内冲液式电火花加工集束成型电极”，该专利的技术简述为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。但是该现有技术仅概念性的介绍了集束电极的结构特征，没有给出如何实现制备具有目标复杂三维端面型面集束电极的具体方法，而这正是集束电极的实际工程应用意义所在。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种集束成形电极型面快速制备装置及其制备方法，可以方便、实用、可靠地实现制备用于加工三维型面目标产品或者三维型面目标产品加工模具的集束成形电极。本发明是通过以下技术方案实现的本发明涉及一种集束成形电极型面快速制备装置，包括紧固喉箍、电极夹套、电极单元、目标形状模具和电极夹具接口，其中若干电极单元、电极夹套、紧固喉箍和电极夹具接口依次由内而外固定设置，目标形状模具正对电极单元。所述的紧固喉箍为开口环形夹套结构，在紧固喉箍的开口端设有螺栓接口和对应螺栓，实现环形夹套的径向收紧。所述的电极夹套的内侧轮廓为电极单元稳定轮廓，该电极夹套的外侧为六角形结构。所述的电极夹套的两端沿圆周方向均勻设置收缩槽，实现与电极夹具接口的固定连接。所述的电极单元为中空且一侧开槽的柱状结构，该电极单元的径向截面为中心对称图形或τ字形、L字形或Z字形，如圆形或正多边形。所述的目标形状模具包括模具体和托台，其中模具体的一侧为凸面结构或凹面结构。所述的模具体为模具硅胶、石膏、石蜡等制成的。所示的电极夹具接口是集束电极夹持装置与机床主轴的连接件，用于实现集束电极与机床主轴的可靠连接。本发明涉及上述装置的集束成形电极型面快速制备方法，包括以下步骤第一步、根据目标产品型面投影面积选择若干电极单元填充至电极夹套中，并以紧固喉箍固定于电极夹套外部加固，实现电极单元组合体的构建。第二步、电极单元的组合体依据凸面或凹面结构的模具体和托台构建出具有托台轴向深度以及模具体目标产品型面的电极端面；第三步、进一步收紧紧固喉箍使得电极单元之间紧密接触不发生位移，并由此得到由电极单元组成的具有可用于加工目标产品型面的集束电极端面，实现集束成形电极型面的快速制备。当需要制备用于加工凸面或凹面结构的目标产品的集束成形电极时，则可以以集束电极的此靠模端面为电极参与电火花加工的端面，在其非靠模端面一端对电极夹套与电极夹具接口进行连接，从而制备出可用于加工凸面或凹面结构的目标产品的集束成形电极；当需要制备用于加工凸面或凹面结构的目标产品加工模具的集束成形电极时，即当目标产品为凸面或凹面结构的时，加工目标产品的模具为该凸面或凹面结构的所对应的凹 (凸)面，用于加工该模具的集束电极应具有目标产品的凸面或凹面结构的，可通过如下方法实现，在上述靠模操作中，采用等长的电极单元，则在集束电极靠模端面形成目标产品型面对应的凹(凸)面的同时，其另一端面自然成形为可用于目标产品模具加工的凸面或凹面结构的型面，以集束电极的非靠模端面为参与电火花加工的端面，在其靠模端面一端对电极夹套与电极夹具接口进行连接，从而制备出可用于加工目标产品模具的集束成形电极。本发明充分发挥了集束电极将具有整体式复杂三维型面的成形电极离散化为由大量棒状电极单元集束而成的电极制备特点，通过大量集束的电极单元对目标产品型面对
4托台及目标型面产品的组合体进行端面靠模，方便、简洁地实现了具有一定轴向深度及目标产品型面端面的可用于加工目标产品的集束电极的快速制备过程，同时，通过采用等长电极单元的方法，在集束电极靠模端面形成可用于加工目标产品的型面的同时，方便地在其另一端面自然成形为可用于加工目标产品模具的端面型面，因此，以集束电极的这一非靠模端面为其参与电火花加工的端面，也可方便、简洁的实现可用于加工目标产品模具的集束电极的制备过程。这种靠模制备集束成形电极的方法充分展现了集束电极在降低电火花成形加工的电极制备时间，降低成形电极制作成本及制作难度方面的优势。
图1为本发明装置示意图；其中(a)为凹面模具，(b)为凸面模具。图2为实施例制备集束成形电极示意图；其中(a)为凹面模具，(b)为凸面模具。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明方法作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。本实施例将分别针对具有轮廓直径22. 5mm端面型面为半径16mm深度5mm的凸球面及凹球面的目标产品，制备出具有5mm轴向深度以及直径22. 5mm柱面加工轮廓的具有目标产品端面型面的集束成形电极。如图1(a)和图1(b)所示，本实施例包括紧固喉箍1、电极夹套2、电极单元3、凸面模具体4、凸面托台5、凹面模具体6、凹面托台7及电极夹具接口 8，其中若干电极单元 3、电极夹套2、紧固喉箍1和电极夹具接口 8依次由内而外固定设置，凸面托台5或凹面托台7正对电极单元3且凸面模具体4或凹面模具体6位于凸面托台5或凹面托台7和电极单元3之间。所述的紧固喉箍1为开口环形夹套结构，在紧固喉箍的开口端设有螺栓接口和对应螺栓，通过旋进螺栓可实现环形夹套的径向收紧，其收紧范围为Φ38πιπι-Φ30πιπι。所述的电极夹套2的内侧轮廓为边长16mm的正六边形轮廓，外侧中间段为外六角结构，便于扳手对其整体旋进，在其两端沿内轮廓六角边线对夹套夹紧端均勻开设宽度 1. 6mm、深度12mm的收缩槽，用于紧固喉箍1收紧夹套该端口以实现对电极单元3组合体的夹紧，其在收缩槽与外六角结构之间设有M36的螺纹结构，用于连接电极夹具接口 8。所述的电极单元3为1OOmm长，内径0. 5mm外径1. 5mm的中空棒状电极。所述的凸面模具体4具有轮廓直径22. 5mm端面型面为半径16mm深度5mm的凸球所述的凸面托台5为直径15mm高5mm的柱状结构。所述的凹面模具体6具有轮廓直径22. 5mm端面型面为半径16mm深度5mm的凹球 所述的凹面托台7为内径22. 5mm外径28mm高5mm的中空柱状结构。
所示的电极夹具接口 8—端内侧设有具有M36的内螺纹的开口型腔，用于与电极夹套2螺纹连接，其外侧具有正六边形轮廓，便于工具夹持，其另一端为Φ 25mm的柱面结构，用于与机床主轴连接。如图2(a)和图2(b)所示，本实施例的具体实施方式
步骤如下第一步、以凸面模具体4或凹面模具体6的型面投影面积为依据，选择合适数量的电极单元3，并辅以紧固喉箍1和电极夹套2的加紧作用构建电极单元3组合体，并保证电极单元3组合体轮廓足够覆盖凸面模具体4或凹面模具体6的端面型面区域。第二步、对于凸面型面模具体4，电极单元3的组合体依据凸面模具体4与凸面托台5的组合体靠模构建具有凸面托台5轴向深度以及凸面模具体4型面的的电极端面；对于凹面型面模具体6，电极单元3组合体依据凹面模具体6及凹面托台7的组合体靠模构建具有凹面托台7轴向深度以及凹面模具体6型面的电极端面。第三步、通过紧固喉箍1收紧电极夹套2来对构建好的具有5mm轴向深度及凸面模具体4或凹面模具体6端面型面的电极单元3组合体做最终的可靠夹紧构建集束电极， 使得集束电极靠模端面获得具有可用于加工凸面或凹面结构的模具体4(6)型面的端面。当需要制备用于加工凸面或凹面结构的模具体4(6)的集束成形电极时，则可以以集束电极的此靠模端面为电极参与电火花加工的端面，在其非靠模端面一端对电极夹套 2与电极夹具接口 8进行螺纹连接，从而制备出可用于加工凸面或凹面结构的模具体4(6) 的集束成形电极；当需要制备用于加工凸面或凹面结构的模具体加工模具的集束成形电极时，即当模具体为凸面或凹面结构的时，加工凸面模具体4或凹面模具体6的模具为该凸面或凹面结构的所对应的凹(凸)面，用于加工该模具的集束电极应具有凸面模具体4或凹面模具体6的凸面或凹面结构的，可通过如下方法实现，在上述靠模操作中，采用等长的电极单元3，则在集束电极靠模端面形成模具体4(6)型面对应的凹(凸)面的同时，其另一端面自然成形为可用于模具体4(6)模具加工的凸面或凹面结构的型面，以集束电极的非靠模端面为参与电火花加工的端面，在其靠模端面一端对电极夹套2与电极夹具接口 8进行连接，从而制备出可用于加工模具体模具的集束成形电极。
权利要求
1.一种集束成形电极型面快速制备装置，包括紧固喉箍、电极夹套、电极单元、目标形状模具和电极夹具接口，其特征在于若干电极单元、电极夹套、紧固喉箍和电极夹具接口依次由内而外固定设置，目标形状模具正对电极单元。
2.根据权利要求1所述的集束成形电极型面快速制备装置，其特征是，所述的紧固喉箍为开口环形夹套结构，紧固喉箍的开口端设有螺栓接口和对应螺栓，实现环形夹套的径向收紧。
3.根据权利要求1所述的集束成形电极型面快速制备装置，其特征是，所述的电极夹套的内侧轮廓为电极单元稳定轮廓，该电极夹套的外侧为六角形结构。
4.根据权利要求1或3所述的集束成形电极型面快速制备装置，其特征是，所述的电极夹套的两端沿圆周方向均勻设置收缩槽，实现与电极夹具接口的固定连接。
5.根据权利要求1所述的集束成形电极型面快速制备装置，其特征是，所述的电极单元为中空且一侧开槽的柱状结构，该电极单元的径向截面为中心对称图形、T字形、L字形或Z字形。
6.根据权利要求1所述的集束成形电极型面快速制备装置，其特征是，所述的目标形状模具包括模具体和托台，其中模具体的一侧为凸面结构或凹面结构。
7.一种根据上述任一权利要求所述装置的集束成形电极型面快速制备方法，其特征在于，包括以下步骤第一步、根据目标产品型面投影面积选择若干电极单元填充至电极夹套中，并以紧固喉箍固定于电极夹套外部加固，实现电极单元组合体的构建；第二步、电极单元的组合体依据凸面或凹面结构的模具体和托台构建出具有托台轴向深度以及模具体目标产品型面的的电极端面；第三步、进一步收紧紧固喉箍使得电极单元之间紧密接触不发生位移，并得到由电极单元组成的具有可用于加工目标产品型面的集束电极端面，实现集束成形电极型面的快速制备。
全文摘要
一种电火花加工技术领域的集束成形电极型面快速制备装置及其制备方法，该装置包括紧固喉箍、电极夹套、电极单元、目标形状模具和电极夹具接口，若干电极单元、电极夹套、紧固喉箍和电极夹具接口依次由内而外固定设置，目标形状模具正对电极单元。本装置通过采用单元电极组合体靠模模具体及其托台构建的组合体，可以方便、实用、可靠地实现具有一定轴向深度以及模具体或模具体加工模具的端面型面的集束成形电极。
文档编号B23H1/04GK102151922SQ20101061837
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者李磊, 赵万生, 顾琳 申请人:上海交通大学