一种电火花穿孔机及其电极管的制作方法

本发明涉及电火花穿孔机技术，具体涉及一种电火花穿孔机及其电极管。

背景技术：

电火花穿孔机也称电火花打孔机、电火花小孔机、电火花细孔放电机等，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。与电火花线切割机床、成型机不同的是，它的电极目前均采用空心铜棒，介质从铜棒孔中间的细孔穿过，起冷却和排屑作用。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。

穿孔机根据应用的介质不同大致分为两种，一种是液体穿孔机，由于液体加工时要通过铜棒小孔，可能堵塞铜棒小孔，所以最小可加工0.2mm的细孔，深度也只能加工20mm。是普遍应用的，另外一种是气体穿孔机，经过铜棒小孔的介质采用的是气体，所以不易被堵塞，可加工更精密的小孔。

由于电火花穿孔机的本质是放电蚀除金属成型，考虑到铜的电学特性和应用的普遍性，本领域习惯于采用铜管作电极。但是，申请人通过实践发现并认识到：电火花穿孔机长时间工作情况下，细铜管会发生微小的径向偏移或变形，导致工件上形成的孔隙相应出现变形，并进一步导致放电不均匀加剧变形，且严重影响电极使用寿命。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供一种电火花穿孔机及其电极管，能够提高穿孔质量和效率，并延长电极管的使用寿命。

本发明的技术方案如下：

一种电火花穿孔机电极管，用于垂直于待打孔工件连续上下运动；所述电极管材料为高纯钼。

进一步地，所述电极管为准直的中心为空的圆柱结构。

进一步地，所述电极管的作用端(下端)为平直的环形端面。

进一步地，所述电极管的轴向长度与径向长度的比例为300∶1。

进一步地，所述电极管的壁厚为外径的1/3。

进一步地，所述电极管的固定端还接有冷却介质管路，与电极管内腔连通。

一种电火花穿孔机，包括上述的电火花穿孔机电极管以及夹持电极旋转轴和驱动机构，夹持电极旋转轴与电极管的固定端(上端)固定连接，所述驱动机构用于驱动夹持电极旋转轴旋转并同时作上下运动。

进一步地，该电火花穿孔机的额定工作电流为30a。

本发明具有以下优点：

本发明克服了惯常思维由于钼的电阻明显大于铜的电阻，在大电流的情况下会产生较大的功率损耗以及热聚集，因此这也是人们的传统采用铜电极的原因，本发明从根本上深入分析了问题原因，解决了穿孔质量问题。采用新的电极管穿孔效率、穿孔质量可以有飞跃性改善，穿孔能力可以实现翻倍。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为传统电极管的工作实际状态示意图。

图2为本发明的电极管的工作实际状态示意图。

图3为传统电极管的工作实际状态的变形特点的示意图。

图4为本发明的电极管的工作实际状态的均匀、无变形特点的示意图。

图5为传统电极管的工作实际状态的冷却介质路径特点的示意图。

图6为本发明的电极管的工作实际状态的冷却介质路径特点的示意图。

其中的附图标记为：1-夹持电极旋转轴；2-待加工工件；3-工件孔，4-铜电极；5-钼电极。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详述。

图1为传统电极管的工作实际状态示意图；图2为本发明的电极管的工作实际状态示意图，从图1、图2的对比可知：

图1中采用传统电极管的实际工作状态图，从图中可以看出，在同样的夹持电极旋转轴1的夹持下，铜电极4有侧弯变形，使得待加工工件2上的工件孔3不规则严重；图2为本发明采用的电极管的实际工作状态图，从图中可以看出，在夹持电极旋转轴1的夹持下，钼电极5能够承受大电流不发生变形，使得待加工工件2上呈现规则的工件孔3。

钼的强度远高于铜的强度，因此在钻孔技术领域能够见到以钼或钼合金作为顶头(常见于锥形顶头)的材质。但是，在电火花穿孔机技术领域，目前仍然采用铜电极，而未见考虑采用钼电极，这主要是因为惯常认知：由于钼的电阻明显大于铜的电阻(铜在20摄氏度时电阻值为1.678×10-6ω·cm，而钼的电阻阻值为5.2×10-6ω·cm)，在大电流的情况下会产生较大的功率损耗以及热聚集，因此这也是人们的惯性思维用铜电极的原因。而本发明充分认识并考虑了以下几点因素：

1、钼的热膨胀系数是5.2，而铜的热膨胀系数是17.5，同时钼在高温下强度远高于铜，为铜的100倍以上，在较大电流情况下，铜电极容易损坏，钼电极却不易损坏；综合分析钼电极的使用寿命可达到铜电极的216.617倍。

2、对比图3、图4，可以得出钼电极打孔质量会远远好于铜电极打孔的质量。可以看出：钼的强度高不易变形，而铜的强度远远小于钼的强度，导致铜电极的变形严重。

具体地，钼电极在打孔时发电位置是很规则的，是有针对性放电，端面均匀放电打出高质量的孔。而铜电极由于变形右侧面接触放电，这样一来大大地降低针对性放电的功率，而会因侧面放电导致此次升温，使得铜电极变形加剧，且端面接触不均匀放电也不一致导致偏孔现象。

3、对比图5、图6可以看出，钼电极的打孔过程中水流由钼电极内部打出，均匀地由钼电极四周返回，这样给钼电极进行均匀冷却，端面的残渣也能被快速带走。而铜电极的打孔过程中水流由铜电极内部打出，由铜电极一侧返回，这样给铜电极的冷却是局部性冷却，端面的残渣也不能被快速带走，造成一侧滞留。

以下给出一个较佳的实施例：

电极管材料为高纯钼，电极管为准直的中心为空的圆柱结构，电极管的作用端(下端)为平直的环形端面，固定端(上端)还接有冷却介质管路，与电极管内腔连通。电极管的轴向长度与径向长度的比例为300∶1；电极管的壁厚为外径的1/3。

电火花穿孔机的夹持电极旋转轴与电极管的固定端(上端)固定连接，驱动机构可驱动夹持电极旋转轴旋转并同时作上下运动。该电火花穿孔机的额定工作电流为30a。

经综合分析并实验得出：

首先，由于钼强度高，因此使用钼的电极可以将电流放大15倍工作，而铜电极的有效做工功率是总功率的0.3倍，其中有0.1功率发热，有0.6倍功率在侧边破坏性做工。钼电极的有效做工功率是总功率的0.9倍，只有0.1倍功率发热。如此，因电阻导致的功率损耗差异相对来说也就可以忽略不计了。

其次，钼电极可以打孔深度是300倍径的深孔，而铜的电极只能达到70倍径的孔。从质量方面对比50倍径的孔：钼电极的精度可以做到0.03mm，而铜电极只能做到0.7mm。

另外，从任务用电量来看，本发明可以将同等活量的情况下每天只需要2.5小时就可完成，每天可以节约180000度电，一年下来可以节约23658.6244148吨煤。从电极材料算，一天可以为国家节约8吨铜，价值80万，全部改用钼电极一天用190公斤即可，价值5.7万。一天可以节约材料费76.3万，一年可以节约2.7468亿元。从人工角度算一天可以102.86万元，一年可以节约3.7亿元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。