CN101185984A - 水气联合电介质电火花加工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水气联合电介质电火花加工的方法，它是在进行电火花加工时，同时将自然水和空气组成的电介质喷在工具电极与工件电极之间，完成电火花加工。这里的电火花加工设备是各种能进行电火花加工的机床及其配套装置，采用自然水和空气联合电介质，加工中不会产生有毒可燃气体，对人体健康无害，对环境无污染，没有起火危险，可以实现绿色制造。同时，它较现有的单一的空气电介质和单一的水基乳化剂电介质或去离子水电介质的使用范围广泛，加工速度快。

Description

水气联合电介质电火花加工的方法

技术领域

本发明属于对金属及其它导电材料进行加工的领域，具体涉及一种对金属及其它导电材料进行电火花腐蚀加工的方法。

背景技术

电火花加工的原理是：在一定成分的电介质内，基于可导电工具电极(正极或负极)与可导电工件电极(负极或正极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。电火花加工技术是先进生产制造技术的一个重要组成部分，是制造业中最广泛采用的机械切削和磨削加工等加工方法的重要补充和发展，已成为了广泛应用于各行业的一种重要加工手段，特别是在对于高硬度材料的加工和微细加工方面有着不可替代的作用。其最大特点是：工具和工件间是非接触加工，加工中没有宏观的切削力，因而可以用软的铜、石墨等材料加工任何硬度和强度的可导电难加工金属材料；可以加工非常复杂的立体成型表面；可以加工低刚度、薄壁、深孔、微细孔等特殊精密零件。

电火花加工的关键组成——电介质(工作液)是正常放电加工的基础，目前通常使用煤油、煤油基或矿物油基专用油。这些工作介质均存在成本高，污染大的缺点，电火花加工所用的煤油(基)工作液，在加工过程中会产生大量有毒可燃气体和烟雾，对人体神经系统、心血管系统、呼吸系统、视力和皮肤组织等都有危害，其自身是易燃易爆易挥发物质，在电火花引燃作用下或长时间加工温度升高后非常容易起火，无法实现无人加工，同时其废液会严重污染环境，处理难度和成本较高。

为了解决环境污染问题，有技术人员提出采用中空薄壁管状工具电极，在其内部通入空气，特别是氧气等气体进行电火花加工的方法，该方法不会产生有毒气体，但其加工速度很慢，只能用于精细加工，特别是需要专用的旋转夹持工艺装备和三维数控电加工设备，成本极高，不适用于普通电火花加工机床，电极只能是圆柱形中空管状电极，不能是其它形状，也不能是实心电极，无法满足工业生产的实际需要，而且使用氧气也增加了加工区域出现火警和爆炸等危险情况的可能性，该方法目前未能进入实用领域。

在电火花加工领域的一个分支——电火花线切割加工的应用中，目前均采用水基乳化剂(仅应用于快走丝线切割加工)或者去离子水(仅应用于慢走丝线切割加工)作为电介质。水基乳化液中含有大量的矿物油基化合物，污染环境，对工作人员皮肤有害，而去离子水则需要专用的去离子化水处理装置和相应的一次性处理药剂，其设备成本和使用过程中的水处理成本都很高，采用该类电介质的加工方法仅可用于采用丝状或线状工具电极的电火花线切割加工，不能应用于其它电火花加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水气联合电介质电火花加工的方法，以克服上述电火花加工使用电介质的缺陷。

本发明的技术方案为：水气联合电介质电火花加工的方法，它是在进行电火花加工时，同时将自然水和空气组成的电介质喷在工具电极与工件电极之间，完成电火花加工。

所述电介质的喷入采用喷水嘴和喷气嘴。

所述喷水嘴和喷气嘴分别设在两个喷头上。

所述喷水嘴和喷气嘴设在一个喷头上。

所述喷出空气的压强为0.2兆帕至0.4兆帕。

所述喷气嘴和所述喷水嘴在工具电极与工件电极的间隙的同一侧。

所述喷气嘴在喷水嘴的后上方。

这里的电火花加工设备是各种能进行电火花加工的机床及其配套装置，采用自然水和空气联合电介质，加工中不会产生有毒可燃气体，对人体健康无害，对环境无污染，没有起火危险，可以实现绿色制造。同时，它较现有的单一的空气电介质和单一的水基乳化剂电介质或去离子水电介质的使用范围广泛，加工速度快。

附图说明

图1水气联合电介质电火花加工示意图。

图2喷水嘴和喷气嘴示意图。

具体实施方式

如图1所示，使用电火花加工设备进行电火花加工时，工具电极1向工件电极2作进给运动，在工具电极1与工件电极2的间隙3的一侧，设置有喷水嘴4，喷水嘴4喷出自然水，在喷水嘴4的后上方，设置有喷气嘴5，喷气嘴5喷出空气，喷气嘴5喷气的方向沿虚线6的方向，该方向与工件表面的交点落在在喷水嘴4喷水点的后方，喷出的自然水在喷出的空气的推力作用下形成向间隙3流动的含气水膜，并在填充满间隙3后从间隙3的另一侧流出。喷水嘴4与水管及水泵连接；喷气嘴5与空气管及空压机的出气口连接联通。

采用图1的方式进行电火花加工时，可以设置1个或多个喷水嘴4和1个或多个喷气嘴5，它们均位于间隙3的同侧，位置可以调整，以保证喷气嘴5在喷水嘴4的后上方，使形成的含气水膜向间隙3流动，并从间隙3的另一侧流出。

实施例1

设备为电火花成形机床D7140A，工具电极为直径20毫米的圆柱形紫铜棒，工件电极为Cr12钢。加工时电规准参数为电流强度20安培，脉冲宽度500微秒，脉冲间隔30微秒。采用1个喷水嘴和1个喷气嘴，喷气嘴喷出空气压强为0.2兆帕至0.4兆帕。加工后数据分析结果为：加工速度(材料去除速度)16.25立方毫米每分钟，工具电极相对损耗5％，工件被加工表面粗糙度Ra8微米。

实施例2

设备为电火花成形机床，型号D7140A，工具电极为边长40毫米的正方形紫铜块，工件电极为Cr12钢。加工时电规准参数为电流强度30安培，脉冲宽度700微秒，脉冲间隔60微秒。采用2个喷水嘴和2个喷气嘴，喷气嘴喷出空气压强为0.2兆帕至0.4兆帕。加工后数据分析结果为：加工速度(材料去除速度)22.47立方毫米每分钟，工具电极相对损耗5％，工件被加工表面粗糙度Ra8微米。

通过上述实施例可知，采用自然水和空气联合电介质进行的电火花加工可以满足加工的要求，同时无需采用有害人体健康，污染环境，且有起火危险的煤油(基)工作液电介质，实现了绿色环保制造。

如图2所示，喷水嘴8和喷气嘴9可以设在一喷头10上，喷头上的两个喷水嘴和喷气嘴错位设置；喷水嘴在前，喷气嘴在后。喷水嘴8，喷气嘴9分别与水管11、空气管12连接。

喷气嘴与喷水嘴的轴线不平行，即图1中喷气嘴5喷气的方向沿虚线6的方向，喷水嘴4喷水的方向沿线7的方向，虚线6与线7不平行。

Claims (10)

1.一种水气联合电介质电火花加工的方法，它是在进行电火花加工时，同时将自然水和空气组成的电介质喷在工具电极与工件电极之间，完成电火花加工。

2.如权利要求1所述水气联合电介质电火花加工的方法，其特征在于所述电介质的喷入采用喷水嘴和喷气嘴。

3.如权利要求2所述水气联合电介质电火花加工的方法，其特征在于喷水嘴和喷气嘴分别设在两个喷头上。

4.如权利要求2所述水气联合电介质电火花加工的方法，其特征在于喷水嘴和喷气嘴设在一个喷头上。

5.如权利要求2所述水气联合电介质电火花加工的方法，其特征在于所述喷水嘴是一个或一个以上。

6.如权利要求2所述水气联合电介质电火花加工的方法，其特征在于所述喷气嘴是一个或一个以上。

7.如权利要求1～4所述水气联合电介质电火花加工的方法，其特征在于：所述喷出空气的压强为0.2兆帕至0.4兆帕。

8.如权利要求1～3所述水气联合电介质电火花加工的方法，其特征在于：所述喷气嘴和所述喷水嘴在工具电极与工件电极的间隙的同一侧。

9.如权利要求1～4或8所述水气联合电介质电火花加工的方法，其特征在于：所述喷气嘴在喷水嘴的后上方。

10.如权利要求9所述水气联合电介质电火花加工的方法，其特征在于：所述喷气嘴与喷水嘴的轴线不平行。

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