一种电熔爆异形深孔加工电极的制作方法

技术领域：

本发明涉及特种加工技术领域，尤其涉及一种电熔爆异形深孔加工电极。

背景技术：
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异形深孔孔型不规则，工艺繁琐，造成加工不易。现阶段，典型异形深孔加工技术主要有：电火花加工、电解加工、激光加工等加工方法，但在加工效率、加工适用范围和洁净加工的要求等方面具有相应的劣势，存在诸多不足；新型高强度、高硬度难加工材料零件的不断加入，无论是对异形深孔加工的质量、加工效率，还是所采用的加工方法都提出了更高的要求。基于以上现状，为提高异形深孔加工效率，降低生产成本，必须寻找新的加工方法，制作专用电极，来满足异形深孔加工的要求。

电熔爆加工技术是利用大电流、小电压瞬时脉冲放电，产生高密度电子流轰击工件表面，将金属迅速熔化或气化，进而对材料进行蚀除。具有高效、清洁、节约能源、加工范围广、操作方便和结构简单等加工优势，在对异形截面孔加工上，保证加工能够高效地进行大余量的材料去除，是任何加工方法都无可比拟的，利用电熔爆加工技术来实现对异形深孔加工会得到一定的发展。因而采用电熔爆特种加工技术，根据异形孔孔型及所加工零件材料，选择合适电极材料，设计一种专门用于电熔爆异形深孔加工的电极，制作专用电极，应用于异形深孔加工之中。

技术实现要素：
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本发明为解决现有对形状不规则异形深孔进行加工，电极制作困难，及异形深孔加工过程中粗、精加工分开导致加工时间过长的问题，提供一种电熔爆异形深孔加工电极。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种电熔爆异形深孔加工电极，其特征在于：包括刀杆连接段、电极异形孔加工段和电极圆孔加工段；所述的电极圆孔加工段、电极异形孔加工段和电极连接段从上到下通过螺纹依次连接，中心设置有从下到下贯通的排屑孔一；

所述的电极连接段为阶梯柱形，轴向中心设置有排屑孔一，电极连接段的上端内壁设置有内螺纹，下端设置有外螺纹；

所述的电极异形孔加工段的结构包括电极基体，电极基体的形状与异形孔的形状相同，上下分别一体设置有圆柱端，圆柱端上分别设置有螺纹，电极基体一侧壁上设置有排屑槽；

所述的电极圆孔加工段包括空心柱，直径与异性孔的基本圆孔直径相同，其顶部内壁设置为锥形，下部内壁设置有螺纹，空心柱的四周壁上均匀一体设置有腰型槽，槽内设置有导向条，相邻两个导向条之间的空心柱上设置有排屑孔二。

进一步，导向条设置有4根，周向相隔90°，均匀分布在电极之上，导向条为绝缘、耐磨材料。

进一步，异形深孔加工段圆周上设有绝缘层。

进一步，排屑槽为山脊型。

与现有导弹技术相比，本发明具有的优点和效果如下：

1)本发明可以在深孔加工设备及深孔加工领域中适用，尤其对于难加工材料及形状特殊的异形孔零件进行加工，可大大缩短加工时间，保证加工质量，提高加工效率；

2)本发明电极结构简单实用，通用性强，便于加工制造，且电极各段连接方便可靠，易于电极损耗后更换方便，相对降低了生产成本；

3)本发明电极的结构形状保证了异形孔加工位置的准确性，电极采用连续自动内排屑，可保证屑体的顺利排出及加工过程中的及时冷却，有效改善异形深孔加工过程面临的排屑及切屑热问题；

4)本发明采用多排导向条导向，有效防止电极的跑偏，实现孔的高质量、高精度和高效率加工；导向条采用柔性化设计，适当可根据加工底孔直径不同灵活调整更换；

5)本发明整个电极结构工艺性好、容易加工制造、装拆方便，且电极可重复利用；

6)本发明电极上设有绝缘层，可防止加工过程中的二次放电，有效保证孔的加工质量；

8)本发明电极功能多、适用范围广，既能满足规则孔型的加工，又可根据不同异形孔孔型，更换电极异形孔加工段，满足不同孔型的加工需求，适用于方孔、菱形孔等不同孔型的异形深孔仿形加工，延伸拓展了孔加工的广泛性；加工方法安全可靠，对环境无污。

附图说明：

图1为异形孔孔型示意图；

图2为电极的结构示意图；

图3为电极俯视图；

图4为电极连接段示意图；

图5为电极异形孔加工段示意图；

图6为电极圆孔加工段示意图；

图中：1、刀杆连接段；2、电极异形孔加工段；3、电极圆孔加工段；4、螺纹；5、电极基体；6、排屑孔一；7、排屑槽；8、锥形；9、导向条；10、排屑孔二。

具体实施方式：

以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。

本发明的异形孔加工电极在加工过程中有效地解决了排屑与冷却的问题，电极加工简便，通用性强，采用的电熔爆加工方法有利于加工效率的提高，降低加工成本。

实施例：

所加工的异型孔为不规则椭圆孔，如图1所示。

本实施例电熔爆异形深孔加工电极，包括刀杆连接段1、电极圆孔加工段2和电极异形孔加工段3；电极圆孔加工段3、电极异形孔加工段2和电极连接段1从上到下通过螺纹依次连接，中心设置有从下到下贯通的排屑孔一6；各段连接配合紧密可靠，如图2和3所示。

上述电极连接段1位于电极的最下部，其外壁为阶梯柱形，阶梯柱形的下端圆周面上设置有外螺纹，上部内壁圆周上设置有内螺纹，下端通过螺纹与刀杆连接，上部通过螺纹与电极异形孔加工段3连接，具有连接可靠、方便电极装卸等优点，如图6所示。

上述电极异形孔加工段2位于电极的中间，结构包括电极基体5，电极基体5的形状与异形孔的形状相同；因采用内排屑加工方式，电极异形孔加工段中间设有排屑孔一6，最终的异形孔就由这段来完成；为有效保证加工质量，电极基体5四周壁上设置有绝缘层及交错的排屑槽7，方便排屑和冷却，在加工中，可使电极异形孔加工段产生的热及时冷却，保证爆离的屑体及时的排出孔外，防止屑体堆积造成加工短路，如图5所示。

上述电极圆孔加工段3位于电极的最上部，包括圆柱形柱体，直径与异形孔的基本圆孔直径相同，为了扩大冷却和排屑的效果，其顶部内壁设置为锥形8，该段首先进行电熔爆异形深孔的加工，完成圆形底孔，为异形孔加工段起到导向定位作用。圆柱形柱体的四周壁上均匀设置有4个腰型槽，槽内设置有导向条9，导向条9设置有4根，导向条9的周向相隔90°，均匀分布在电极之上，导向条为绝缘、耐磨材料(胶木、聚四氟乙烯等)，在加工过程中可充分起到导向作用，不致电极偏离中心，保证其加工直线度，且导向条采用柔性化设计，适当可根据加工底孔直径不同灵活调整更换；同样为了使电极得到及时冷却，产生的铁屑顺利排出，相邻两个腰型槽之间的空心柱上设置有排屑孔二10，保证加工的顺利进行，如图4所示。

本发明采用电熔爆加工方法，异形深孔加工电极可实现异形深孔的一次加工完成，可缩短加工时间，大幅提升加工效率，降低生产成本。

本发明电极圆孔加工段结构上设有专门用于排屑与冷却的槽，及专门用于导向的导向条，在加工过程中，可有效防止偏斜，为钻孔提供导向作用；保证屑体及时排出、提供及时的冷却，有效地解决了深孔加工中的导向、排屑与冷却等问题。

本发明电极异形孔加工段，电极基体5的形状与异形孔的形状相同，电极异形孔加工段设有绝缘层及专门用于冷却与排屑的通道，使加工过程不产生二次放电，保证加工质量下，使屑体顺利排出及保证及时的冷却。

本发明实现了电熔爆特种加工方法与深孔加工的有机结合，并应用于异形深孔加工之中，为异形深孔加工提供了一种新方法，可一定程度上拓宽电熔爆加工技术的应用范围。

本发明电极在使用中将工件装夹在深孔机床上，采用中心架将工件固定牢固，以保证孔加工过程中的直线度要求。电极与刀杆相连接，工作时，采取电极做轴向进给运动，工件保持静止的加工方式。

通过电熔爆大电压、小电流脉冲放电的加工原理，将工件与脉冲电源的正极相连接，工具电极与负极相连接，为了保证连接的稳定性和放电的连续性，采用耐磨性好、机械强度大的集电环进行连接，可保证连接处的安全性。

工作前，机床与工件连接处设置绝缘导套，设定机床适当的进给速度；工作中，电极的上部圆孔加工段首先进行加工，待加工深度与圆孔加工电极长度一致时，便为后续异形孔加工段提供定位导向作用；当异形孔基体完全进入孔内时，即异形孔开始加工成型，异形孔加工段周围有绝缘层，使电极只有前端部放电；被加工表面在电极上聚集的高密度电子流的轰击下瞬间产生高温而熔化或气化，在高压冷却液的作用下，将爆离的微小颗粒迅速冷却并沿着排屑通道排出(冷却液压力一般为2-10mpa)，加工过程中同时伴随着清脆的噼里啪啦铁屑爆离的声音。

本发明还解决了绝缘问题和密封问题：工件与刀杆都须要与机床保持绝缘，所以工件采用胶木、聚四氟乙烯等绝缘耐磨材料与机床进行绝缘，刀杆则嵌套pvc管进行绝缘，使用高温胶粘接固定，避免机床的整体导电而产生危险；密封问题是加工的关键环节，密封效果较差会导致压力损失，致使爆离的屑体不能很好的排出，所以采用o型圈和制作专用的密封端盖等方式来保证密封效果；工件的直线度是保证质量的必要条件之一，因此，加工前必须将工件找正，同时为防止刀杆过长产生弯曲变形，在刀杆适当位置采用可调节式中心架，在其固定锁紧后可减小刀杆挠度，同时最大限度调整机床的直线度，减小误差积累。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。