高速电火花小孔加工强制抽液排屑加工装置及方法

1.本发明涉及电火花加工技术领域，特别是涉及一种高速电火花小孔加工强制抽液排屑加工装置及方法。


背景技术：

2.高速电火花小孔加工技术常用于气膜冷却孔、发动机喷油嘴等零件的微小孔类特征的加工过程，与传统机械加工方式相比，其具有不受加工材料硬度和刚度等物理性能影响、无宏观切削力、高效、低成本等特点，是一种广泛使用的小孔加工方法。
3.在该加工过程中，通常在电极和工件所处的液槽内添加去离子水或火花油，或者利用中空电极的高压内冲液以起到充当电介质、加速间隙冷却等作用。另一方面，工作液的快速流动可及时将蚀除颗粒带离放电区域，即促进排屑，保证连续放电加工过程。大量研究表明，放电产物的及时排出对于维持加工过程稳定、减少二次放电具有重要意义，因而工作液的流动形式，以及与之密切相关的排屑效果将对最终的加工效率和表面质量具有较大影响。
4.目前，电火花小孔加工通常采用内、外冲液结合的工作液流动方法，即一方面通过向中空管状电极内通入高压液体实现内冲液，另一方面则在电极外部、放电局部区域通过喷嘴实现外冲液。在此种方式下，高压工作液沿电极内部中空管道以较高速度运动至放电区域，对该区域内产生的蚀除颗粒形成较大冲击力，迫使其在工件已加工表面与电极外部侧壁所形成的狭小侧面区域内沿进给的相反方向运动，最终被排出。该方法虽然能够及时将蚀除颗粒带离放电间隙，但沿狭小侧面区域运动的蚀除颗粒却极易与工件或电极发生接触，或者悬浮在侧面间隙内，造成该区域局部位置电场强度增大，进而导致工件已加工表面和电极外部侧壁发生二次放电，影响工件表面质量并造成电极损耗，另一方面，侧面放电现象也会被误检测为端面放电而影响轴向伺服进给，进而影响加工速度。当小孔加工深度逐渐增大时，在狭小侧面区域内积聚的蚀除颗粒愈发难以在较短时间内被排出，因而二次放电现象也将明显增多，恶化了加工过程的稳定性，这在一定程度上制约了电火花小孔加工向更大深径比的尺度发展。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种高速电火花小孔加工强制抽液排屑加工装置及方法，通过抽液装置将放电区域的含有蚀除颗粒的工作液抽出，避免引起二次放电，从而提高放电稳定性。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.本发明公开了一种高速电火花小孔加工强制抽液排屑加工装置，包括电火花加工装置，所述电火花加工装置包括具有内部通孔的电极，还包括：
8.抽液装置，所述抽液装置与所述内部通孔连通，以将所述电极与工件之间的工作液向外抽出。
9.优选地，所述电火花加工装置还包括：
10.支架；
11.进给主轴，所述进给主轴安装于所述支架上且与所述电极相连，以带动所述电极靠近和远离所述工件；
12.导向器，所述导向器固定于所述支架上，以在所述电极运动时对所述电极进行导向，使所述电极沿直线运动。
13.优选地，所述电火花加工装置还包括浸液槽，所述浸液槽位于所述电极下方。
14.优选地，所述电火花加工装置还包括供液装置，所述供液装置用于为所述工件的放电区域稳定输出工作液。
15.优选地，所述抽液装置包括抽液管和抽液泵，所述抽液管的第一端与所述抽液泵的抽吸端相连，所述抽液管的第二端与所述内部通孔相连。
16.优选地，所述电极为圆管状。
17.本发明还公开了一种高速电火花小孔加工强制抽液排屑加工方法，包括如下步骤：
18.s1、将具有内部通孔的电极安装于进给主轴上，并通过导向器约束所述电极的运动方向；
19.s2、将抽液装置与所述内部通孔相连，确保所述电极与工件之间的工作液可以通过所述抽液装置从所述内部通孔内强制排出；
20.s3、将所述工件始终完全浸没于工作液内部；或者安装供液装置，使所述供液装置能够为所述工件的放电区域稳定输出工作液，开启所述供液装置和抽液装置，设定所述抽液装置的初始抽液流量，而后不断增大所述供液装置的供液流量，直至所述放电区域始终处于浸液状态；
21.s4、进行电火花小孔加工，在打孔深度逐渐增大的过程中，逐步增大所述抽液流量和所述供液流量，并始终保持；
22.s5、在加工过程中采集极间电压、电流信息，并计算火花放电率，当所述电极出现频繁短路回退现象、火花放电率大幅降低时，调整所述抽液流量和抽液压力，保证稳定放电。
23.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
24.本发明通过抽吸的方式，将电极与工件的放电间隙内的蚀除颗粒经由内部通孔排出，蚀除颗粒不会与工件已加工表面相接触，因此不会引起二次放电。放电仅发生在电极与孔底，放电稳定性显著提升。由于避免了蚀除颗粒在放电间隙以及电极外部侧壁积聚，有利于维持稳定、连续的电极端面放电过程，提高了电火花技术加工大深径比孔类零件的能力。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本实施例高速电火花小孔加工强制抽液排屑加工装置示意图；
27.图2为供液装置的位置示意图；
28.附图标记说明：1-进给主轴；2-电极；3-导向器；4-浸液槽；5-抽液管；6-抽液泵；7-放电间隙；8-蚀除颗粒；9-工作液；10-工件；11-供液装置。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.本发明的目的是提供一种高速电火花小孔加工强制抽液排屑加工装置及方法，通过抽液装置将放电区域的含有蚀除颗粒的工作液抽出，避免引起二次放电，从而提高放电稳定性。
31.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
32.参照图1～图2，本实施例提供一种高速电火花小孔加工强制抽液排屑加工装置(以下简称为加工装置)，特别适合于直径0.1-3mm的大深径比的小孔加工，包括电火花加工装置和抽液装置。电火花加工装置包括具有内部通孔的电极2，抽液装置与内部通孔连通，以将电极2与工件10之间的工作液9向外抽出。
33.该加工装置的原理如下：工件10上小孔的孔壁为已加工表面，小孔的孔底为待加工表面，电极2的一端伸入小孔内。在抽液装置的抽吸作用下，电极2与工件10的放电间隙7内的蚀除颗粒8经由内部通孔排出，不会与工件10已加工表面(即孔壁)相接触，因此不会引起二次放电，放电仅发生在电极2与孔底，放电稳定性显著提升。该加工装置可避免蚀除颗粒8在放电间隙7以及电极2外部侧壁积聚，有利于维持稳定、连续的电极2端面放电过程，提高了电火花技术加工大深径比孔类零件的能力。
34.本实施例中，电火花加工装置还包括支架、进给主轴1和导向器3，进给主轴1安装于支架上且与电极2相连，以带动电极2靠近和远离工件10。导向器3固定于支架上，且套设在电极2外侧，以在电极2运动时对电极2进行导向，使电极2沿直线运动。
35.进一步的，本实施例中，电火花加工装置还包括浸液槽4，浸液槽4位于电极2下方。浸液槽4内容纳工作液9，工件10放置在浸液槽4内，以保证工件10的放电区域始终覆盖工作液9。然而，实际实施方式不限于此。例如，本领域技术人员还可以使设置供液装置(例如喷液装置)，使供液装置能够为工件10的放电区域稳定输出工作液9。
36.本实施例中，抽液装置包括抽液管5和抽液泵6，抽液管5的第一端与抽液泵6的抽吸端相连，抽液管5的第二端与内部通孔相连。根据实际需要的不同，本领域技术人员也可选择其它类型的抽液装置，只要能够实现抽液功能即可。
37.本实施例中，电极2的形状优选为圆管状，本领域技术人员也可选择方管等其他类型的电极2形状。
38.本实施例还提供一种高速电火花小孔加工强制抽液排屑加工方法(以下简称为加工方法)，使用上述的加工装置，并包括如下步骤：
39.s1、将具有内部通孔的电极2安装于进给主轴1上，实现电极2的直线进给，并通过
将导向器3套设在电极2外侧，约束电极2的运动方向；
40.s2、将抽液装置与内部通孔相连，确保电极2与工件10之间的工作液9可以通过抽液装置从内部通孔内强制排出；
41.s3、将工件10始终完全浸没于工作液9内部；或者安装供液装置，使供液装置能够为工件10的放电区域稳定输出工作液9，开启供液装置和抽液装置，设定抽液装置的初始抽液流量，而后不断增大供液装置的供液流量，直至放电区域始终处于浸液状态；
42.s4、进行电火花小孔加工，在打孔深度逐渐增大的过程中，逐步增大抽液流量和供液流量，并始终保持；
43.s5、在加工过程中采集极间电压、电流信息，并计算火花放电率，当电极2出现频繁短路回退现象、火花放电率大幅降低时，调整抽液流量和抽液压力，保证稳定放电。
44.由于该加工方法同样通过抽液装置将工件10表面含有蚀除颗粒8的工作液9抽出，蚀除颗粒8经由内部通孔排出，不会与工件10已加工表面相接触，同样不会引起二次放电。因此，该加工方法的效果与加工装置相同，此处不再赘述。
45.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。