CN1025595C

CN1025595C - 一种电加工设备(电熔爆机床)

Info

Publication number: CN1025595C
Application number: CN 90108920
Authority: CN
Inventors: 叶良才
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-11-07
Filing date: 1990-11-07
Publication date: 1994-08-10
Anticipated expiration: 2005-11-07
Also published as: CN1061175A

Abstract

根据本发明的电加工设备(电熔爆机床)，包括：机床、电源装置和工作液系统。工具可旋转地安装在机床上。-工件和工具与电源装置的输出端相连接。加工时，工具通过-电机驱动旋转，工作液淋喷在工具和工件上。粗加工时，工作电压和电流分别为25v～28v和1600A～3000A；精加工时，为1v～9v和1A～90A。

Description

本发明涉及一种加工各种导电材料的电加工设备，特别是用于高效率加工高硬度、高韧性、高强度和高脆性材料。

加工高硬度、高强度、高粘性、难以加工材料如：碳化钨、金属陶瓷、钛基、镍基、铁基、钼基合金、钛合金、高铬铸铁、白口铁等难加工材料，尤其是表面凹凸不平、切消量大的粗加工，一直是机加工和电加工或其它加工方法的一大难题，传统加工方法一般的生产率很低，成本高，能耗大、机床磨损快、需昂贵的力具，磨料、或劳动强度大，或加工成品率低，它成为金属加工领域的一个急待解决的一大难题。

CN87106421A公开了一种放电和机械磨削联合加工的方法及其设备，用于加工高硬度的金属材料。但由于其有限的加工效率和精度，仍不能令人满意。

本发明的目的在于提供一种加工导电材料的电加工设备，特别是用于高效率地加工高硬度、高韧性、高强度和高脆性材料。

本发明的另一目的是提供一种改进的工作液。

本发明的这些和其它目的及优点可以从下面的叙述中得以理解。

根据本发明的电加工设备（电熔爆机床），包括：机床、电源装置和工作液系统。工具可旋转地安装在机床上。一工件和工具与电源装置的输出端相连接。加工时，工具通过一电机驱动旋转，工作液系统将工作液淋喷在工具和工件上。粗加工时，工作电压和电流分别为25V-28V和1600A-3000A;精加工时，为1V-9V和1A-90A。

图1为本发明设备的结构示意图。

图2为电源装置的结构示意图。

参见图1，数字记1表示一机床，该机床可以是各种改型的常规机床、组合机床或专用机床。一工件通过常规方式安装到数字标记4-卡具上，并与电源的一个输出端-在本实施例中为输出端正极连接，数字标记3-电源装置将在下文中详细叙述。工件可以由任何高硬度、高韧性、高强度和高脆性的导电材料制成，如碳化钨、金属陶瓷、白口铁等。数字标记5表示一工具，它可旋转地安装在机床上，并与电源的另一个输出端-在本实施例中为出输端负极相连接。工具呈一圆盘形状。它可以由各种导电材料制成，最好是铜或铜合金。工具盘的厚度可以是1-40mm，最好是16-18mm，工具盘的直径可以是5-2000mm。最好是在工具盘的圆周上设有至少一个斜槽。槽宽可以是4-5mm，数字标记2表示用来使机床与工件、工具绝缘的绝缘装置。

工作液系统6用来将工作液淋喷在工件和工具上，所述的工作液为无机水溶液。该工作液同常规冷却液一样，可用来冷却工件和工具，防止热量传入工件和工具内部。另外，在本发明中，工作液还具有“促爆”作用，即在强电流的作用下，当工作区产生有大量热量时，促使工件上熔化的材料脱离工件表面以完成加工。最好是用低浓度的电解质水溶液。因为它还具有防锈和防腐作用，从而能够对工件产生良好的保护并能延长机床的使用寿命。有的低浓度电解质水溶液甚至具有更好的防锈作用，如：浓度为0.01%到5%（重量）的NaNO₂水溶液或Na₂CO₃水溶液或浓度分别为0.01%到5%，最好是1%，（重量）的NaCO₃和NaNO₂混合水溶液，由于工作液的电解作用对加工不起作用，工作液中所含溶质的成分和数量在使用后仍保持不变，因而，使用过的工作液可以由工作液系统收集，经过滤和稀释后重新使用。该工作液冈现有的电解或电解磨剂的作用有本质区别。故现有的电解或磨剂的原理不适应用于本发明作用原理。

现在参照图2说明本发明的电源装置，图中示出的是一个三相电源装置。但应理解到，电源装置并不仅限于此。六相电源装置，直流电源装置和其它类型的电源装置也是可以的。至于电源装置的整流部分，则可以使用各种各样的装置，如半波整流或全波整流装置。但三相半波整流较好，如本实施例中示出的。电源装置提供具有低频的电流，如本实施例中的每一秒150次。电源装置的最大工作电压可以达到30V，相应地，最大工作电流可以达到3000A。

如上所述该电源装置不冈于电火花加工的脉冲电源，所有现有的电火花电源却不适用于本发明的作用原理。

加工时，根据机床类型以及工件的形状和被加工表面的形状，工件可以是静止的，或是直线运动或旋转的。即原理中电加工设备（电熔爆机床），可以是外国加工、内国加工、平面加工、异型加工、齿型、切割、开槽等电熔爆机床设备。工件的线速度小于1m/s。工具可通过一电机（未示出）旋转。工具盘圆周表面上任意点的线速度应大于10m/s，最好是大于30m/s。旋转的工具产生频率为150-30000次/rpm的机械脉冲，该机械脉冲有助于加工。在非接触的加工中，工件和工具之间可以有0.01mm到0.1的间隙;或者，工件和工具可以瞬时接触，以进行机械引弧，这同样有助于加工，粗加工时，为提高加工率，可由电源装置输出高电压和大电流，如：工作电压在25V至28V之间，相应地，工作电流在1600A到3000A之间。在此条件下，每分钟可从工件上去除300克-2000克材料，从而提高加工效率两倍-10倍。精加工时，可采用1V到9V的工作电压和1A到90A的工件电流。加工精度取决于工作电压和电流的大小而非电流装置所产生的频率。粗加工的加工精度可达0.05mm，精加工可达0.01mm。

以上所述为实现本发明的最佳方式的说明。本领域的普通技术人员可在上述说明的基础上完全实施。但以不背离本发明由所附的权利要求书所限定的范围和精神以前提。对本发明的全部分作出改型和变型。

Claims

1、一种电加工设备(电熔爆机床)与现有技术如电火花加工、电解加工、电解磨剂、电子束加工等有本质的区别，即不是脉冲电源放电加工又不是电解作用；另外，与“放电机械磨削联合加工方法及设备”；并不相同。本发明的特征是：这种电加工设备(电熔爆机床)包括；机床、电源装置、工作液系统以及作导电材料制作的工具电极由电机枢动安装在机床上，工具和工件同电源装置的输出端相连接，加工时工具以≥10M/S的线速度回转，同工件之间以点或线或面瞬时接触或有001-01mm的间隙不规则的方式运动，并产生频率为150-30000次/rPM的机械脉冲电源，该工具电极即是一种特殊的机械脉冲发生器，作用在工件表面形成局部高密度电流，使工件表面局部快速电热熔化；工作液将浓度(或电离度)很低的无机盐水溶液淋喷在具和工件之间以产生气泡，使其工件被熔化的金属被气泡破裂的冲击作用破碎，并在本身的过程中受离心力作用呈球状(直径为0.1-3mm)脱离工件基体，达到工件尺寸加工的目的。粗加工时，工作电压为25V-28V，工作电流为1600A-3000A。

2、如权利要求1所述的电加工设备（电熔爆机床）其特征是：精加工时工作电压为1V-9V，工作电流为1A-9A。

3、如权利要求1所述的电加工设备（电熔爆机床）其特征是：其中，工作液的浓度分别为0.01%-5%（重量）的Na₂CO₃和NaNO₂混合水溶液。

4、如权利要求1所述的电加工设备（电熔爆机床）其特征是：其中，工具的厚度为1-40mm，周边上开有1个以上4-5mm宽的科槽，作为机械脉冲发生器以产生频率为150-30000次/rpm的机械脉冲，同时产生尖端放电效应，另外，利用斜槽的加工切除工件表面的非导电质（如沙粒、铁锈），便于工件表层导电而电热熔化。

5、如权利要求3所述的电加工设备（电熔爆机床）其特征是：其中，工作液浓度各为1%（重量）的Na₂CO₃和NaNO₃的水溶液。

6、如权利要求1所述的电加工设备（电熔爆机床），其特征是，其中，可以是外圆加工机床或内圆加工机床或平面加工机床或端面加工机床或切割机床或开槽及各种异型面加工机床以及上述机床分别同机械切削机床（磨削或刀切）组合成机-电组合粗精联合加工机床。