CN101890547B - 集束成形电极夹持装置 - Google Patents

Abstract

一种电火花加工技术领域的集束成形电极夹持装置，包括：电极夹具接口、电极夹头、电极单元、弹性密封环、刚性挡环及收紧螺母，其中：电极夹头的非夹紧端与电极夹具接口螺纹连接，电极夹头的夹紧端夹持电极单元，通过电极单元依次串联弹性密封环，刚性挡环及收紧螺母，所述电极夹头和收紧螺母上均设有螺纹实现对电极单元的夹紧、对弹性密封环及对刚性挡环的顶触压紧。本发明能够方便、实用、可靠地实现对集束电极的所有电极单元进行可靠夹持的装置，而且该装置可兼容实现可靠强迫冲液下的集束电极的稳定电火花加工。

Description

集束成形电极夹持装置

技术领域

本发明涉及的是一种电火花加工技术领域的装置，具体是一种集束成形电极夹持装置。

背景技术

电火花加工是一种广泛应用于航空、航天、汽车、电子、模具、轻工等行业的特种加工技术，它是基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余金属，以达到零件预定尺寸、形状及表面质量的加工方法，具有宏观作用力小，非接触加工等特点，特别适合难加工材料及复杂形状零件的加工。其中具有复杂形状型面的零件通常采用成形电极进行加工，传统成形电极存在真诸多不足，如：1、由于电极形状复杂，且轮廓随工件的不同而变化，不利于批量加工，制作过程需要较多的工时，加工设备昂贵，对加工人员的工艺水平也有较高要求；2、电极制作过程中需要去除相当一部分材料，且电极损耗到一定程度就必须更换，重复利用率低，浪费资源和能源，不符合绿色制造的趋势；3、成型加工时需要制作多个电极用于更换，由于每个电极制作成本高，造成电极成本占整个加工费用的一半左右；4、每个成型电极每次只能有一路电源击穿放电，加上放电脉间的存在，使其单位时间内材料去除率不高；5、成型电极面积增大时，电极间的寄生电容也增大，使得每个脉冲放电能量增大，降低了加工表面的质量；6、传统电火花加工的工作液只能从电极的旁侧间隙进入加工区域，需要选用合适的加工间隙及参数甚至需要经常有抬起电极的动作以利于排屑，降低加工效率。这些现有技术中的不足和缺陷充分表明，降低电火花成形加工电极的制作时间，降低成形电极制作成本及难度，实现成形加工电极的批量化生产，提高电极材料的利用率，提高加工效率和速度是大大提高电火花加工的市场竞争力的必要手段。

经过对现有技术的检索发现，中国专利号为ZL200510024579.6，授权公告日2007-6-13，记载了一种“可内冲液式电火花加工集束成型电极”，该专利的技术简述为：一种属于特种加工技术领域的可内冲液式电火花加工集束成型电极，本发明包括：电极单元和电极基座，电极基座的底端固定，并支撑电极单元的组合体，所述的电极单元是棒状物体，所述的电极基座包括：电极夹具接口、基座本体、夹持模块，基座本体的开口端连接夹持模块，电极夹具接口底部与基座本体为一体式或者为可拆分式，当电极夹具接口底部与基座本体为可拆分式时，电极夹具接口与基座本体的封闭端通过螺纹连接或配合连接，电极夹具接口底部插入并固定在基座本体。

但是该现有技术仅概念性的介绍了电极基座的电极夹具接口、基座本体、夹持模块，基座本体的开口端连接夹持模块部分，没有给出解决将大量电极单元可靠集束并实现加工过程中对强迫内冲液工作液密封问题的具体装置，而这正是能否采用集束电极进行稳定电火花加工并在加工过程中获得在“可内冲液式电火花加工集束成型电极”专利中所述其他优势的根本保证。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种集束成形电极夹持装置，能够方便、实用、可靠地实现对集束电极的所有电极单元进行可靠夹持的装置，而且该装置可兼容实现可靠强迫冲液下的集束电极的稳定电火花加工。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：电极夹具接口、电极夹头、电极单元、弹性密封环、刚性挡环及收紧螺母，其中：电极夹头的非夹紧端与电极夹具接口螺纹连接，电极夹头的夹紧端夹持电极单元，通过电极单元依次串联弹性密封环、刚性挡环及收紧螺母，所述电极夹头和收紧螺母上均设有螺纹实现对电极单元的夹紧、对弹性密封环及对刚性挡环的顶触压紧。

所述的电极夹具接口的内侧设有中空冲液孔以压入工作液，实现加工过程中的可靠的强迫内冲液，电极夹具接口的外侧一端设有螺纹结构以连接电极夹头的非夹紧端，电极夹具接口的中间段为外六角结构，便于扳手对电极夹具接口的旋紧，电极夹具接口的的外侧另一端设有与机床主轴相匹配的连接接口。

所述的电极夹头的夹紧端的外侧面设有锥面，且沿所述夹紧端面的圆周方向设有均匀分布的导向槽以实现对电极单元组合体的夹紧，电极夹头的端面与集束电极的电极单元端面相匹配以实现电极夹头对电极单元组合体的可靠夹紧，电极夹头的非夹紧端的内侧设有与电极夹具接口相匹配的内螺纹接口，电极夹头的外侧设有外螺纹结构以连接收紧螺母。

所述的电极单元为中空棒状结构或外部一侧开凹槽的棒状结构；

所述的电极单元的径向截面轮廓为圆形、四边形、工字形、十字形、T形、L形或Z形轮廓中的一种。

所述的弹性密封环为中空环状结构，其内侧轮廓与集束电极的加工轮廓相匹配，其外侧轮廓为圆形。

所述的刚性挡环为中空环状结构，其内侧轮廓与集束电极的加工轮廓相匹配以实现对电极单元的过滤，其外侧轮廓为圆形凸台结构且与收紧螺母相接触。

所述的收紧螺母的内侧为锥面结构以配合电极夹头，该收紧螺母的开口端设有阻挡面以实现对刚性挡环的轴向限位，在开口端相对的一侧设有与电极夹头相匹配的内螺纹结构以实现对电极单元的夹紧，以及压紧弹性密封环来实现对工作液的密封，所述收紧螺母的外部为六角形结构以便于扳手对收紧螺母的旋紧。

本发明的技术效果包括：1、根据构建集束电极的电极单元的端面轮廓特征设计适合的电极夹头内侧端面轮廓，柔性地实现了对大量离散电极单元的可靠、稳定集束装夹，在做到了在发挥集束电极所述优势前提下，避免了集束电极在进行加工过程中出现的因部分电极单元夹持不紧而脱落所造成的加工间隙短路使加工无法进行的问题；2、根据所需要加工型腔轮廓设计具有相同内侧轮廓的刚性挡环，通过该刚性挡环对电极单元的过滤作用，实现了具有目标轮廓特征的集束电极的制备；3、弹性密封环保证了需要在强冲液条件下进行集束电极电火花加工时，加工中可获得可靠的冲液效果，从而实现了发挥集束电极的有效多孔内冲液效果，如增强间隙排屑能力、增强电极冷却能力、避免抬电极操作等优势。

附图说明

图1为本发明立体示意图。

图2为本发明的本发明结构剖视图。

图3为本发明组装示意图。

图4为圆形端面电极单元组合体平面示意图。

图5为方形端面电极单元组合体平面示意图。

图6为圆形端面电极单元组合体示意图。

图7为方形端面电极单元组合体示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1至图3所示，本实施例包括：电极夹具接口1、电极夹头2、电极单元3、弹性密封环4、刚性挡环5及收紧螺母6，其中：电极夹头2的非夹紧端与电极夹具接口1螺纹连接，电极夹头2的夹紧端夹持电极单元3，通过电极单元3依次串联弹性密封环4，刚性挡环5及收紧螺母6，通过电极夹头2与收紧螺母6的螺纹连接实现对电极单元3的夹紧，对弹性密封环4及刚性挡环5的顶触压紧。

所述的电极夹具接口1其内侧设有中空冲液孔，机床冲液系统可通过该冲液孔将工作液压入集束电极，实现加工过程中的可靠的强迫内冲液，其外侧一端设有螺纹结构，用于连接电极夹头2的非夹紧端，中间段为外六角结构，便于扳手对电极夹具接口1的旋紧，外侧另一端为该装置与机床主轴的连接接口，其结构特征可视机床主轴的接口特征而定。

所述的电极夹头2的夹紧端的外侧面设有锥面，且沿夹紧端面圆周方向对该夹头夹紧区域进行均匀开槽，其内侧面用于对电极单元3组合体的夹紧，端面轮廓根据所选构建集束电极的电极单元3端面轮廓特征进行设计，保证在外侧锥面受到均匀夹紧力的作用时，实现电极夹头对电极单元3组合体的可靠夹紧，电极夹头2非夹紧端内侧为与电极夹具接口1外螺纹相配合的内螺纹接口，用于与电极夹具接口1的螺纹连接，电极夹头2外侧具有外螺纹结构，用于与收紧螺母的螺纹连接，同时具有便于扳手旋紧电极夹头的平台结构。

所述的电极单元3为中空棒状结构或外部一侧开凹槽的棒状结构。

所述的电极单元3其径向截面轮廓为圆形、四边形、工字形、十字形、T形、L形或Z形轮廓中的一种。

所述的弹性密封环4由橡胶或尼龙等具有弹性密封性能的材料制成，具有中空环状结构，其内侧轮廓为实际设计所需的集束电极的加工轮廓，其外侧轮廓为圆形。

所述的刚性挡环5具有中空环状结构，其内侧轮廓为实际设计所需的集束电极的加工轮廓，对电极单元3具有过滤作用，只有完全处于挡环内轮廓范围中的电极单元3才能通过挡环，进而参与集束电极加工端面的构建，从而构建出需要的集束电极加工轮廓，其外侧轮廓为圆形凸台结构，以便于与收紧螺母6顶触约束。

所述的收紧螺母6其内侧具有锥面特征，用于与电极夹头2收紧端锥面进行配合，在收紧螺母6的开口端具有阻挡面，可实现对刚性挡环5的轴向约束阻挡作用，在收紧螺母6的另一端具有和电极夹头2外螺纹相配合的内螺纹结构，通过旋进收紧螺母6，可实现电极夹头2对电极单元3组合体的可靠夹紧以及弹性密封环4的变形密封，其外部轮廓为外六角，便于扳手对收紧螺母6的旋紧。

集束电极由大量棒状电极单元3聚合而成的，且电极单元3可以选择圆形、四边形、工字形、十字形、T形、L形、Z形中的一种端面轮廓，集束电极的这一制备原理表明，必须根据电极单元3组合体的稳定构建轮廓特征设计电极夹头2的内侧夹紧端面才能对电极单元3组合体实现可靠夹持。以具有圆形和方形端面轮廓特征的电极单元3为例，如图4和图5所示，两种电极单元3组合体的稳定构建轮廓分别为六边形和方形，因此应根据此来选择设计电极夹头2的内侧夹紧端面轮廓。由于加工时型腔轮廓的多样性，电极单元组合体单一的稳定构建轮廓是无法满足实际加工需要的，为了适应加工型腔轮廓多样性，装置了刚性挡环5，可根据实际需要加工的型腔轮廓设计刚性挡环5的内轮廓，使用该挡环对电极单元3进行过滤，只有完全处于挡环5内轮廓范围中的电极单元3才能通过挡环进而参与集束电极加工端面的构建，从而构建出需要的集束电极加工轮廓，如图6和图7所示，分别为圆形端面电极单元3组合体构建的方形端面轮廓的集束电极和方形端面电极单元3组合构建的圆形端面轮廓的集束电极的示意图。

本装置的实施方式如下：

电极夹头2夹紧端端面与弹性密封环4、刚性挡环5顶触连接，其外侧面开槽锥面与收紧螺母6的内侧锥面相配合，且收紧螺母6在其螺纹端口与电极夹头2进行螺纹连接，在其另一端开口端口对刚性挡环5进行轴向挤压顶触。通过旋进收紧螺母6，收紧螺母6通过其内侧锥面对电极夹头2收紧端提供径向收紧力来实现对电极单元3组合体的可靠装夹，同时收紧螺母6通过其开口端面处刚性挡环5的约束面对刚性挡环5提供轴向压紧力，并通过刚性挡环5压紧弹性密封环4实现对强迫冲液时工作液的密封。电极夹头2的非夹紧端与电极夹具接口1进行螺母连接，电极夹具接口1与机床主轴及机床冲液系统连接，在实现对集束电极定位的同时，机床冲液系统可通过电极夹具接口1的内孔将工作液压入集束电极，实现加工过程中的可靠的强迫内冲液。其中电极夹头2的夹紧端面内轮廓根据电极单元3组合体的稳定构建轮廓特征设计，弹性密封环4及刚性挡环5的内侧轮廓根据实际需要加工的型腔轮廓设计。在不需要强迫冲液进行集束电极电火花加工时，可选择只具有电极夹具接口1电极夹头2、电极单元3、刚性挡环5及收紧螺母6的电极夹持装置。

Claims (7)

1.一种集束成形电极夹持装置，包括：电极夹具接口、电极夹头、电极单元、弹性密封环、刚性挡环及收紧螺母，其中：电极夹头的非夹紧端与电极夹具接口螺纹连接，电极夹头的夹紧端夹持电极单元，电极夹具接口的中间段为外六角结构，通过电极单元依次串联弹性密封环、刚性挡环及收紧螺母，所述电极夹头和收紧螺母上均设有螺纹实现对电极单元的夹紧、对弹性密封环及对刚性挡环的顶触压紧；所述的电极夹具接口的内侧设有中空冲液孔以压入工作液，电极夹具接口的外侧一端设有螺纹结构以连接电极夹头的非夹紧端，电极夹具接口的外侧另一端设有与机床主轴相匹配的连接接口。

2.根据权利要求1所述的集束成形电极夹持装置，其特征是，所述的电极夹头的夹紧端的外侧面设有锥面，且沿所述夹紧端面的圆周方向设有均匀分布的导向槽以实现对电极单元组合体的夹紧，电极夹头的端面与集束电极的电极单元端面相匹配以实现电极夹头对电极单元组合体的可靠夹紧，电极夹头的非夹紧端的内侧设有与电极夹具接口相匹配的内螺纹接口，电极夹头的外侧设有外螺纹结构以连接收紧螺母。

3.根据权利要求1所述的集束成形电极夹持装置，其特征是，所述的电极单元为中空棒状结构或外部一侧开凹槽的棒状结构。

4.根据权利要求1所述的集束成形电极夹持装置，其特征是，所述的电极单元的径向截面轮廓为圆形、四边形、工字形、十字形、T形、L形或Z形轮廓中的一种。

5.根据权利要求1所述的集束成形电极夹持装置，其特征是，所述的弹性密封环为中空环状结构，其内侧轮廓与集束电极的加工轮廓相匹配，其外侧轮廓为圆形。

6.根据权利要求1所述的集束成形电极夹持装置，其特征是，所述的刚性挡环为中空环状结构，其内侧轮廓与集束电极的加工轮廓相匹配以实现对电极单元的过滤，其外侧轮廓为圆形凸台结构且与收紧螺母相接触。

7.根据权利要求1所述的集束成形电极夹持装置，其特征是，所述的收紧螺母的内侧为锥面结构以配合电极夹头，该收紧螺母的开口端设有阻挡面以实现对刚性挡环的轴向限位，在开口端相对的一侧设有与电极夹头相匹配的内螺纹结构以实现变形密封，所述收紧螺母的外部为六角形结构以便于扳手对收紧螺母的旋紧。

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