CN102773573A - 电火花深盲孔加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电加工技术领域，公开了一种电火花深盲孔加工装置，其包括：自定位器，与自定位器一端相连的电极，以及与自定位器另一端相连的加长接杆。本发明中自定位器为中空圆柱体，其中空腔体内设置有进电压紧弹簧，所述进电压紧弹簧两端分别与所述电极和加长接杆相接触，可以根据孔的深度，增加加长接杆的数量，从而实现深孔加工、材料去除并达到所需的形状尺寸和表面质量要求，简化加工难度，提高成品合格率。

Description

电火花深盲孔加工装置
技术领域
本发明涉及电加工技术领域，特别是涉及一种电火花深盲孔加工装置。
背景技术
目前，在石油和天然气行业、石油勘探和开发领域，人们对钻井的要求是速度越来越快、深度越来越深、质量越来越高，出油效率越来越高；这就对所使用的钻井、完井设备，井下和地面各种生产设备提出了更高、更严的要求，其主要体现在两方面：(1)零件需要具有良好的高温抗氧化和炭化性能，具有良好的耐蚀性，这类材料共同的特点是高强度、高粘度、高韧性、高耐磨性，其加工难度很大，机械加工时对刀具的材质有特殊要求，且磨损较大，机械加工的性价比较低；(2)零件结构越来越复杂，其长度越来越长，其大深径比的深孔、盲孔、台阶孔的结构形式越来越多，使得机械加工难度越来越大，甚至无法加工，成品合格率越来越低，甚至报废。
在电加工领域中，工艺上，当孔的长径比L/D≥10时，称之为深孔，深孔按其形状又分为盲孔(不通孔)和通孔。
这类零件的结构特点和加工精度描述如下：
1、工件总长度：2.5～3.5m；
2、孔径、长度和深径比：
大孔：孔径Φ7.5～10mm，长度1.8～2.5m，深径比180～333；
小孔：孔径Φ4.5～5.5mm，长度0.7～1.0m，深径比125～225；
3、两孔对接精度(圆柱度)：≤2mm，孔径公差：±0.05mm。
这类零件的材料通常为Incoloy925镍铬铁合金，CrMnN高强度无磁不锈钢等。
此类零件机械加工时大都存在的问题和难点：
1、对于Incoloy925镍铬铁合金，CrMnN无磁不锈钢等难加工材料，具有高强度、高粘度、高韧性、高耐磨性等特性，当深径比≤100时，可采用机械加工，但机械加工的性价比随着深径比的增加会越来越差，当深径比增大到一定程度时，由于孔的深度太长，小直径刀具的制作长度受到限制，使得孔只能加工到一定深度，更深的孔甚至无法加工，且机械加工较费刀具。
2、当深径比大于100时，特别是异型孔，如方形、花瓣形、三角形等，根本无法采用机械加工方法加工。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何降低Incoloy925镍铬铁合金，CrMnN无磁不锈钢等难加工材料在孔径比较大时，以及具有异型孔时的加工难度，提高其成品合格率。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电火花深盲孔加工装置，其包括：自定位器，与自定位器一端相连的电极，以及与自定位器另一端相连的加长接杆。
其中，所述自定位器为中空圆柱体，其中空腔体内设置有进电压紧弹簧，所述进电压紧弹簧两端分别与所述电极和加长接杆相接触。
其中，所述进电压紧弹簧两端分别设置有进电弹簧片。
其中，所述自定位器两端的腔体内壁上设置有螺纹，所述电极和加长接杆分别通过锁紧螺母与所述自定位器连接。
其中，所述加长接杆未与自定位器连接的一端设置有内螺纹，用于连接附加的加长接杆。
其中，所述自定位器外壁上，沿轴向开设有双螺旋导出槽。
其中，所述自定位器的外径比所述电极的外径大0.1mm-0.3mm。
其中，所述电极的材料为铜、铜钨合金或石墨。
其中，所述自定位器的材料为耐磨绝缘材料。
其中，所述进电压紧弹簧的材料为弹簧钢，所述进电弹簧片的材料为铜。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的电火花深盲孔加工装置，通过电极将电能、热能等物理能量直接施加到被加工工件上，取代现有的使用普通刀具来切削工件材料，在加工过程中不需要施加明显的机械力；并且该装置可以根据孔的深度，增加加长接杆的数量，从而实现深孔加工、材料去除并达到所需的形状尺寸和表面质量要求，简化加工难度，提高成品合格率。
附图说明
图1是本发明实施例的电火花深盲孔加工装置的结构示意图；
图2是图1的A-A视图；
图3是将本发明实施例的电火花深盲孔加工装置应用在机床上的结构示意图。
其中，1：电极；2：电极锁紧螺母；3：自定位器；4：进电弹簧片；5：进电压紧弹簧；6：加长接杆锁紧螺母；7：加长接杆；8：加长接杆内螺纹；9：双螺旋导出槽；10：伺服主轴；11：夹持夹具；12：附加加长接杆锁紧螺母；13：被加工工件；14：固定基座；15：基座台。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1示出了本发明实施例的电火花深盲孔加工装置的结构示意图，其包括自定位器3，以及连接在自定位器3两端的电极1和加长接杆7，电极1用来发出电火花，进行盲孔加工，加长接杆7与控制装置连接，实现深盲孔的加工。
本实施例中，自定位器3为中空圆柱体，其中空腔体两端的内壁上均设置有螺纹，电极1通过电极锁紧螺母2与自定位器3一端连接，加长接杆7通过加长接杆锁紧螺母6与自定位器3另一端连接，该两处连接均可拆卸，方便相关器件的更换和维修。在自定位器3的中空腔体内设置有进电压紧弹簧5，进电压紧弹簧5的两端分别与电极1和加长接杆7相接触，为了增强进电压紧弹簧5与电极1和加长接杆7之间接触的稳定性，在进电压紧弹簧5两端焊接了进电弹簧片4，使进电弹簧片4分别与电极1和加长接杆7接触，保证导电的连贯性。
因为需加工深盲孔的工件通常为难加工材料，所以自定位器3需采用不导电的耐高温耐磨绝缘材料以满足长时间电火花加工难加工材料的要求；电极1选用铜、铜钨合金或石墨；进电压紧弹簧5的材料优选弹簧钢，进电弹簧片4的材料优选铜。
在深盲孔加工过程中，会不断的产生加工蚀除物，因此，在自定位器3外壁上，沿轴向开设双螺旋导出槽9，以将加工蚀除物及时的排出。从图2所示的图1的A-A向视图可以看出，双螺旋导出槽9在剖视图上体现出来是相互对称的凹槽。此外，因电火花加工时需要放电，所以将自定位器3的外径设置为比电极1的外径大，差值在0.1mm-0.3mm之间，从而为电火花加工提供放电间隙。
加长接杆7未与自定位器3连接的一端设置有内螺纹，用于连接附加的加长接杆，以适应深盲孔加工深度的需要。
图3示出了将上述电火花深盲孔加工装置应用在机床上进行深盲孔加工的结构示意图，在对工件进行电火花加工深盲孔时，机床上具有基座台15，基座台15上设置有固定基座14，固定基座14与伺服主轴10连接，伺服主轴10用于完成电火花深盲孔加工装置的深度伺服进给，伺服主轴10一端部设置有夹持夹具11，夹持夹具11夹持加长接杆7，电极1作用在被加工工件13上，其深度导向由自定位器3和被加工工件13上已加工的孔滑动配合进行导向，导向长度约为60mm，以保证孔的直线度。通常情况下，伺服主轴10的伺服行程为100-150mm；当被加工工件13上深盲孔的加工深度超过伺服主轴10的伺服行程后，采用加长接杆7来延长伺服行程，加长接杆锁紧螺母6将加长接杆7锁紧在自定位器3上，夹持夹具11夹持加长接杆7具有加长接杆内螺纹8的一端，从而将伺服行程延长。当伺服主轴10完成第一个延长的伺服行程时，松开夹持夹具11，通过加长接杆内螺纹8接上附加加长接杆(图中未标示)，并将附加加长接杆通过附加加长接杆锁紧螺母6拧紧，以防止两节加长接杆松动，然后再将附加加长接杆重新固定在夹持夹具11内，开始第二个延长的伺服行程的加工，依此类推完成第三个......第N个伺服行程的加工，直至达到所需的深度加工。
由以上实施例可以看出，本发明实施例利用小行程的伺服主轴和自定位器完成超深度、深径比大于100的圆孔的电火花加工，如工件总长度可以超过2.5m；并且可以加工超深度、深径比大于100异型孔，如方形、花瓣形、三角形等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.电火花深盲孔加工装置，其特征在于，包括：自定位器(3)，与自定位器(3)一端相连的电极(1)，以及与自定位器(3)另一端相连的加长接杆(7)。
2.如权利要求1所述的电火花深盲孔加工装置，其特征在于，所述自定位器(3)为中空圆柱体，其中空腔体内设置有进电压紧弹簧(5)，所述进电压紧弹簧(5)两端分别与所述电极(1)和加长接杆(7)相接触。
3.如权利要求2所述的电火花深盲孔加工装置，其特征在于，所述进电压紧弹簧(5)两端分别设置有进电弹簧片(4)。
4.如权利要求2所述的电火花深盲孔加工装置，其特征在于，所述自定位器(3)两端的腔体内壁上设置有螺纹，所述电极(1)和加长接杆(7)分别通过锁紧螺母与所述自定位器(3)连接。
5.如权利要求1所述的电火花深盲孔加工装置，其特征在于，所述加长接杆(7)未与自定位器(3)连接的一端设置有内螺纹，用于连接附加的加长接杆。
6.如权利要求1-5中任一项所述的电火花深盲孔加工装置，其特征在于，所述自定位器(3)外壁上，沿轴向开设有双螺旋导出槽。
7.如权利要求6所述的电火花深盲孔加工装置，其特征在于，所述自定位器(3)的外径比所述电极(1)的外径大0.1mm-0.3mm。
8.如权利要求7所述的电火花深盲孔加工装置，其特征在于，所述电极(1)的材料为铜、铜钨合金或石墨。
9.如权利要求7所述的电火花深盲孔加工装置，其特征在于，所述自定位器(3)的材料为耐磨绝缘材料。
10.如权利要求3所述的电火花深盲孔加工装置，其特征在于，所述进电压紧弹簧(5)的材料为弹簧钢，所述进电弹簧片(4)的材料为铜。
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