一种电火花穿孔机电极夹持装置及夹持方法与流程

本发明涉及小孔加工领域，具体涉及一种电火花穿孔机电极夹持装置及夹持方法。

背景技术：

电火花穿孔机也称电火花打孔机、电火花小孔机、电火花细孔放电机，其工作原理是利用连续上下垂直运动动的细金属铜管(称为电极丝)作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属成型。电极与金属间放电产生高温腐蚀金属达到穿孔的目的，用于加工超硬钢材、硬质合金、铜、铝及任何可导电性物质的细孔，被广泛使用在精密模具加工中，一般被当作电火花线切割机床的配套设备，用于电火花线切割加工的穿丝孔、化纤喷丝头、喷丝板的喷丝孔、滤板、筛板的群孔、发动机叶片、缸体的散热孔、液压、气动阀体的油路、气路孔等。电火花穿孔机通常使用管电极作为工具电极，水作为工作液，通过电极和工件之间的火花放电作用加工小孔，具有加工效率高、可加工难切削加工材料等优势，在加工非高精度孔领域具有广泛的应用。对于直径小于0.2mm的电极，现有的电火花小孔机所使用的夹持装置通常采用夹头内嵌整体钨棒的结构，整体钨棒内孔稍大于电极外径，在外圆柱面上切割出舌状削边结构，如图1所示，通过舌状削边结构的舌部来固定电极。然而在实际放电加工时，电极夹头极易在使用多次后就失效，导致夹头整体报废，现有技术中始终没有找到合适的解决办法，进而导致火花小孔机的使用成本居高不下。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电火花穿孔机电极夹持装置及夹持方法，以解决现有技术中电火花穿孔机的电极夹头容易失效报废的问题，实现提高电火花穿孔机的电极夹持装置的使用寿命、降低使用成本的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种电火花穿孔机电极夹持装置，包括夹头，所述夹头内嵌设开口夹套，所述开口夹套上沿轴向设置中心孔，电极插入在所述中心孔内，所述开口夹套的开口沿径向开设，开口与中心孔相连通，还包括用于压紧所述开口的紧定螺钉。

针对现有技术中电火花穿孔机的电极夹头容易失效报废的问题，本申请的发明人对报废的电极夹头进行了大量分析研究，发现在使用多次后自行报废的电极夹头内，空心钨棒与电极间均被堵塞，进一步研究后发现，产生该堵塞的原因是在正常工作过程中，电极与空心钨棒间会发生放电现象，电极与空心钨棒间放电致使钨棒内孔堵塞，而钨棒内孔尺寸太小无法人工疏通，进而导致夹头整体报废。现有技术中还没有人发现这个缺陷，这个问题只需要增大钨棒与电极间的间隙，使得两者之间无法进行放电或放电产生的杂物无法塞满该孔隙即可，为此发明人将常规电极夹头放大十倍后进行了模拟试验，得到了与理论分析一致的验证结果。然而，由于电火花穿孔机的工作尺寸的限制，在实际使用时不可能将钨棒与电极间的间距增大，因此需要从其他角度考虑如何克服这一技术问题。在此基础上，申请人提出一种电火花穿孔机电极夹持装置，本装置使用开口夹套来替换现有技术中的夹头芯轴，开口夹套嵌设在夹头内，开口夹套上沿轴向设置中心孔，中心孔用于电极的插入，因此中心孔的孔径比电极的外径稍大即可。开口夹套，顾名思义具有开口，开口的开设方向沿着开口夹套的径向方向，同时开口与中心孔相连通。紧定螺钉用于压紧开口，即是当紧定螺钉处于紧固状态时，开口则被紧固螺钉压住，当紧固螺钉处于松卸状态时，开口则自然张开。本装置通过对电极夹头进行小小的改进，取得了十分显著的技术效果：使用本申请中夹持结构的电火花穿孔机，在连续进行常规工作两周以后，没有一个夹头是在使用多次后无故失效报废的，唯一失效报废的夹头还是由于操作失误造成机械损伤所导致的。发明人在更进一步的分析后得出，使用本申请中夹持结构的电火花穿孔机，已经完全克服了现有技术中电极夹头容易失效报废的缺陷，正常工作过程中不会造成空心钨棒与电极间被放电产物所堵塞。空心钨棒与电极间的放电虽然由于尺寸限制无法避免，但是发明人借由开口夹套上的开口，解决了放电产物堆积堵塞的问题，其原理在于：放电是一个持续的过程，在此过程中放电产物是逐渐产生并增多的，传统的钨棒舌状削边位于钨棒的外侧，其作用仅仅是为了提供形变空间便于夹持，因此没有与内侧连通，这就导致了放电产物不具有排走的通道，只能够在钨棒内壁与电极之间逐渐堆积。随着多次使用，放电产物在经历反复的高温高压、降温恢复后，逐渐在使用多次后就造成了完全的堵塞，导致电极夹头整体报废失效。而本申请中通过设置朝径向方向的开口，开口又沿轴向拉通了开口夹套，进而为电火花穿孔机工作过程中、钨棒与电极之间产生的放电产物提供了一个稳定的排泄通道，放电产物能够实时通过开口自动排出，不会堆积在钨棒与电极之间极为狭小的间隙内，因此就不会导致彻底的堵塞，从而完全避免了电极夹头的整体失效。本装置结构简单，制造与加工都极为方便，不仅不会对生产成本带来负担，反而能够极大的提高电极夹头的使用寿命、降低更换频率，显著降低使用成本。本装置使用时，电极穿过中心孔，紧定螺钉从侧面压紧开口夹套，开口夹套的开口收拢，达到夹紧电极的作用。需要更换电极时，拧松紧定螺钉，开口夹套在弹性作用下恢复开口，电极即被松开。

所述紧定螺钉插入至夹头内部并顶在开口夹套的外表面，紧定螺钉的轴线与开口所处的径向方向相互垂直。即是紧定螺钉的紧定方向，垂直于开口的开设方向，从而确保夹持装置对电极的稳定夹持，确保夹持力最大程度的施加到电极上。

所述开口沿开口夹套的轴向贯穿开口夹套。

在开口夹套的横截面上，开口的缝宽小于中心孔的直径。避免电极从开口处脱落，确保电极在工作过程中的结构稳定。

所述开口包括切开部和延伸部，所述切开部、延伸部分别位于中心孔的相对两侧。延伸部的设置能够在中心孔的两侧均为放电产物提供排泄通道，进一步避免放电产物的堆积与堵塞，提高本发明的防堵效果。

所述延伸部远离中心孔的一端连通扩径孔，所述扩径孔的直径大于中心孔的直径。中心孔不仅能够在不影响电极结构稳定的同时增大放电产物的排泄通道，更是便于开口夹套在顶紧螺钉的作用下发生有效变形，从而确保开口夹套有充足的形变量来夹紧电极。

在开口夹套的横截面上，中心孔、扩径孔的圆心均位于开口的轴线上。

所述夹头由碳钢制作而成，所述开口夹套由弹簧钢制作而成。

所述开口由细丝切割而成。

电火花穿孔机电极夹持装置的夹持方法，包括以下步骤：

(a)将电极插入至中心孔内，拧紧紧定螺钉，使开口收拢，夹住电极；

(b)当需要更换电极时，卸松紧定螺钉，开口张开复位，再取出电极。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种电火花穿孔机电极夹持装置及夹持方法，完全克服了现有技术中电极夹头容易失效报废的缺陷，正常工作过程中不会造成空心钨棒与电极间被放电产物所堵塞。通过设置朝径向方向的开口，开口又沿轴向拉通了开口夹套，进而为电火花穿孔机工作过程中、钨棒与电极之间产生的放电产物提供了一个稳定的排泄通道，放电产物能够实时通过开口自动排出，不会堆积在钨棒与电极之间极为狭小的间隙内，因此就不会导致彻底的堵塞，从而完全避免了电极夹头的整体失效。

2、本发明一种电火花穿孔机电极夹持装置及夹持方法，结构简单，制造与加工都极为方便，不仅不会对生产成本带来负担，反而能够极大的提高电极夹头的使用寿命、降低更换频率，显著降低使用成本。使用时电极穿过中心孔，紧定螺钉从侧面压紧开口夹套，开口夹套的开口收拢，达到夹紧电极的作用。需要更换电极时，拧松紧定螺钉，开口夹套在弹性作用下恢复开口，电极即被松开。

3、本发明一种电火花穿孔机电极夹持装置及夹持方法，延伸部的设置能够在中心孔的两侧均为放电产物提供排泄通道，进一步避免放电产物的堆积与堵塞，提高本发明的防堵效果。中心孔不仅能够在不影响电极结构稳定的同时增大放电产物的排泄通道，更是便于开口夹套在顶紧螺钉的作用下发生有效变形，从而确保开口夹套有充足的形变量来夹紧电极。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为现有技术中夹头芯轴的侧视图；

图2为本发明具体实施例的剖视图；

图3为本发明具体实施例中开口夹套过轴线的剖视图；

图4为本发明具体实施例1中开口夹套的截面示意图；

图5为本发明具体实施例2中开口夹套的截面示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-夹头，2-开口夹套，3-中心孔，4-电极，5-开口，501-切开部，502-延伸部，6-紧定螺钉，7-扩径孔，8-舌状削边。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图2至图4所示的一种电火花穿孔机电极夹持装置，包括夹头1，所述夹头1内嵌设开口夹套2，所述开口夹套2上沿轴向设置中心孔3，电极4插入在所述中心孔3内，所述开口夹套2的开口5沿径向开设，开口5与中心孔3相连通，还包括用于压紧所述开口5的紧定螺钉6。本实施例中开口夹套2为开口结构，中心孔径稍大于管电极外径，沿径向切割开口，整体成半开放式结构。开口夹套2与夹套之间紧配合，使用时，电极穿过开口夹套2的中心孔，紧定螺钉从侧面压紧开口夹套2，开口夹套2开口收拢，达到夹紧电极的作用。需要更换电极时，拧松紧定螺钉，开口夹套2在弹性作用下恢复开口，电极被松开。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图5所示，在开口夹套2的横截面上，开口5的缝宽小于中心孔3的直径。所述开口5包括切开部501和延伸部502，所述切开部501、延伸部502分别位于中心孔3的相对两侧。所述延伸部502远离中心孔3的一端连通扩径孔7，所述扩径孔7的直径大于中心孔3的直径。在开口夹套2的横截面上，中心孔3、扩径孔7的圆心均位于开口5的轴线上。

本实施例中开口夹套的外径20mm，开口夹套外圆与夹头内径配合，使用φ0.05mm细丝切割开口，缝宽0.08mm，中心孔3孔径φ0.17mm，缝末端设计φ0.4mm的扩径孔7，便于开口夹套在顶紧螺钉作用下发生有效变形夹紧电极。使用时，开口夹套置于夹头内孔内，顶紧螺钉作用于图5所示的a点。

实施例3：

在上述任一实施例的基础上，所述紧定螺钉6插入至夹头1内部并顶在开口夹套2的外表面，紧定螺钉6的轴线与开口5所处的径向方向相互垂直。所述开口5沿开口夹套2的轴向贯穿开口夹套2。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。