CN103831489B - 提高数控小孔机加工效率的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高数控小孔机加工效率的装置和方法，所述装置包括一环形壳体，环形壳体内具有相互密封隔开的上环形内腔和下环形内腔，环形壳体上设置有与所述上环形内腔相连通的给液接头和给液缝隙，其中给液缝隙位于环形壳体的径向内侧，环形壳体上还设置有与所述下环形内腔相连通的排液接头和排液孔，其中排液孔位于环形壳体的径向内侧，所述给液接头与供液系统相连，排液接头与抽液系统相连，下环形内腔内设置有湿敏探测器，湿敏探测器通过数控系统与供液系统和抽液系统电连接。本发明能够及时获知小孔是否已被打通，有效提高数控小孔机加工效率和质量。

Description

提高数控小孔机加工效率的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种提高数控小孔机加工效率的装置及方法。

背景技术

电加工小孔机属于电火花加工机床的一种，是利用连续移动的细铜管作为电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属。小孔机的电极是空心铜管，介质（工作液）从铜管孔穿过与工件发生放电，腐蚀金属达到穿孔的目的，该设备主要用于加工超硬钢材、硬质合金等可导电性物质的微细孔。目前，在微细孔(0.2～3mm)加工中，由于加工空间窄小，排屑只能依赖工作液流动和电极旋转来实现，这种排屑方法在加工较厚工件时，经常出现因排屑不畅造成短路回退，严重影响加工效率和质量。近年来，随着自动化水平不断提升，数控小孔机已逐渐成为电加工行业的一个热点，而数控小孔机一般用于批量通孔加工，由于电极损耗受工件材料等多种因素影响，导致加工深度只能用经验补偿方法来设定（无法精准计算）。通常影响电加工因素较多，电极损耗长度不确定，加工中经常出现通孔未打穿情况，为了避免该现象出现，操作者不得不加大深度补偿，但这又造成多数孔打穿后，数控系统坐标并未达到设定深度，必须继续“空打”一段距离，这种情况一方面严重影响多孔加工效率，另一方面继续“空打”会在无介质中电腐蚀铜管的前端，严重影响下一孔的加工质量。因此，解决好上述问题对数控小孔机技术进步具有重要的意义。

发明内容

本发明目的是：针对上述问题，本发明提供一种能够提高数控小孔机加工效率、及时获知小孔是否已被打通的装置及方法。

本发明的技术方案是：一种提高数控小孔机加工效率的装置，包括一环形壳体，所述环形壳体内具有相互密封隔开的上环形内腔和下环形内腔，所述环形壳体上设置有与所述上环形内腔相连通的给液接头和给液缝隙，其中给液缝隙位于环形壳体的径向内侧，所述环形壳体上还设置有与所述下环形内腔相连通的排液接头和排液孔，其中排液孔位于环形壳体的径向内侧，所述给液接头与供液系统相连，所述排液接头与抽液系统相连，所述下环形内腔内设置有湿敏探测器，所述湿敏探测器通过数控系统与所述供液系统和抽液系统电连接。

所述环形壳体为内弧面圆环形状，且为塑料材质。

所述给液缝隙为环形。

所述给液接头和排液接头均设置在所述环形壳体的径向外侧，且给液接头和排液接头与所述环形壳体为一体结构。

所述供液系统包括通过管道顺次连接的工作液箱、液压泵、过滤器、减压阀和电磁阀，所述电磁阀的出液口通过软管与所述给液接头相连。

所述环形壳体的底部设置有液体密封条。

所述抽液系统是一台负压泵，该负压泵的进液口通过软管与所述排液接头相连，该负压泵的出液口通过管道连通至一储液池。

所述排液孔共有三个，且均匀分布在所述环形壳体径向内侧的底部。

所述给液缝隙布置在所述环形壳体径向内侧的顶部。

利用本发明这种装置来提高数控小孔机加工效率的方法包括以下步骤：

a.将待加工的工件沿X、Y轴移动，使工件上待加工通孔的部位定位到Z轴下方，然后控制铜管电极沿Z轴下降，开启抽液系统，关闭供液系统；

b.当铜管电极接触到工件后，加工开始，工作液不断从工件上加工出来的孔中溢出，同时溢出的工作液依次经排液孔、下环形内腔和排液接头被抽液系统连续抽出；

c.当在工件上加工出准通孔时，工作液全部从该准通孔的底部流出，此时湿敏探测器检测到下环形内腔中无工作液流出，并向数控系统发送信号，数控系统接收到湿敏探测器发送的信号后控制抽液系统关闭，同时控制供液系统开启向所述上环形内腔中输送工作液，供液系统输送至上环形内腔中的工作液从给液缝隙排出，并流入加工出来的准通孔中，同时从准通孔的底部流出，从而为通孔的加工提供连续不断的工作液，直至通孔加工完成。

本发明的优点是：应用本发明可以提高小孔机的排屑能力，准确地检测“准”通孔的形成，并能在“准”通孔形成后，及时为电加工建立了一个“漏斗”形给液通道，及时有效地补给了工作液，弥补了铜管电极给液通道在“准”通孔加工成通孔阶段中的失效，保证了小孔机的加工质量，有效地提高了数控小孔机加工效率和质量，具有一定的实用价值和经济效益。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例这种可提高数控小孔机加工效率的装置的结构示意图；

其中：1-环形壳体，101-给液接头，102-给液缝隙，103-排液接头，104-排液孔，2-工作液箱，3-过滤器，4-减压阀，5-电磁阀，6-压力表，7-真空泵，8-铜管电极，9-湿敏探测器，10-数控系统，11-液压泵，12-储液池。

具体实施方式

图1出示了本发明这种可提高数控小孔机加工效率的装置的一个具体实施例，该装置包括一环形壳体1，所述环形壳体1内部具有一上一下分布的两个内腔——分别称之为上环形内腔和下环形内腔（图中未示出），且所述上环形内腔和下环形内腔相互密封隔开且相互密封。环形壳体1上设置有与所述上环形内腔相连通的给液接头101和给液缝隙102，其中给液缝隙102位于环形壳体1的径向内侧（即环形壳体自身中心通孔的孔壁处）。环形壳体1上还设置有与下环形内腔相连通的排液接头103和排液孔104，其中排液孔104位于环形壳体1的径向内侧。给液接头101与供液系统相连，排液接头103与抽液系统相连。下环形内腔内设置有湿敏探测器9（为视图清晰，在绘制时特将图1中的湿敏探测器单独引出），且该湿敏探测器9通过数控系统10与所述供液系统和抽液系统电连接，即湿敏探测器9既通过数控系统10与供液系统电连接，湿敏探测器9又通过数控系统10与抽液系统电连接。

再结合图1所示，现将利用本实施例这种装置来提高数控小孔机加工效率的方法（也即本实施例这种装置的工作原理）介绍如下，该方法主要包括下述的a、b、c三个步骤：

a.将待加工的工件沿X、Y轴方向移动，使工件上待加工通孔的部位定位到Z轴下方，然后控制铜管电极8沿Z轴下降，开启抽液系统，关闭供液系统。

b.当铜管电极8接触到工件后，Z轴加工深度计数清零，加工开始，工作液不断从工件上加工出来的孔（此时该孔还未打通）中溢出，在抽液系统的抽取作用下，使得加工孔周围形成负压场，从而使溢出的工作液依次经排液孔104、下环形内腔和排液接头103被迅速抽出，这样就消除了因工作液在工件表面堆积而产生的流体阻力，提高了排屑能力。

c.当在工件上加工出准通孔（这里所说的“准通孔”，是指该孔已被打通，但是其尺寸还未完全达标，通常准通孔的底部孔径很小）时，由于惯性和重力的双重作用，工作液就会全部从该准通孔的底部流出而不会流向排液孔104。因准通孔使铜管电极中的工作液全部从准通孔孔底部流出，即此时继续将准通孔加工成成品通孔时已无工作液介质，此类加工极易造成铜管电极头损坏，严重影响下一孔的加工质量。而本发明的巧妙之处在于，当工作液全部从准通孔底部流出时，湿敏探测器9就会检测到下环形内腔中无工作液流出，湿敏探测器9间接获知准通孔已经形成，这时湿敏探测器9向数控系统10发送相应的信号，数控系统10接收到该信号后自动控制抽液系统关闭，同时控制供液系统开启而向所述上环形内腔中输送工作液。供液系统输送至上环形内腔中的工作液从给液缝隙102排入环形壳体1的中心孔区域，并最终流入加工出来的准通孔中，再从准通孔的底部流出，如同“漏斗”一样（其中环行壳体相当于上部漏斗体，加工孔相当于下部的漏斗咀），这样供液系统所提供的工作液就会全部进入加工孔中且与加工孔全面接触，利用率高无浪费，为通孔的加工提供连续不断的工作液，直至成品通孔加工完成。

而采用传统数控小控机进行多孔加工时，是无法准确计算铜管电极长度损耗的，为保证加工成通孔，一般需要将深度补偿量设定的较大（补偿小，可能会加工成盲孔），这又致使多数孔打穿后，数控系统坐标并未达到设定深度，造成不得不“空打”一段距离，这种情况一方面严重影响加工效率，另一方面在无工作液环境中继续“空打”加工的效率（无工作液介质使放电加工环境被破坏）是较低的，且此类加工极易造成铜管电极前端损坏，严重影响下一孔的加工质量。而本发明这种装置很好的克服了上述问题，其其弥补了铜管电极给液通道的缺失，巧妙、有效地补给了工作液，保证通孔最后形成阶段的加工质量。

本实施例中，所述环形壳体1为内弧面圆环形状，相对应的，所述上环形内腔和下环形内腔均为圆环形结构，所述给液缝隙102也为环形，而且给液缝隙102布置在所述环形壳体1径向内侧的顶部（即环形壳体自身中心通孔的孔壁上沿）。同时还将所述排液孔104的数量设置为三个，且这三个排液孔104均匀分布在所述环形壳体1径向内侧的底部，三个排液孔104之间的连线构成一等边三角形。如此设计的好处在于：在孔加工初期（此时孔还未打通，铜管电极中的工作液全部向上溢出），能够保证工件表面堆积的工作液深度足够小，从而使因工作液在工件表面堆积而产生的流体阻力小，最大化的提高了排屑能力；在孔加工后期（此时准通孔形成，铜管电极中液体全部从工件底部流出），能够保证供液系统提供的工作液均匀进入环形壳体1的中心孔区域和准通孔中。

本例中，所述环形壳体1为塑料材质。

为了保证给液接头101和上环形内腔之间的密封性，以及排液接头103与下环形内腔之间的密封性，本例将给液接头101和排液接头103与所述环形壳体1设置成一体结构，三者在加工时一体成型。

并且本例将所述给液接头101和排液接头103均设置在所述环形壳体1的径向外侧，以方便给液接头101与供液系统之间以及排液接头103与抽液系统之间的连接。

所述供液系统可以采用能够提供工作液的各种结构形式，在本实施例中该供液系统为如下结构：参照图1所示，它包括通过管道顺次连接的工作液箱2、液压泵11、过滤器3、减压阀4和电磁阀5，所述电磁阀5的出液口通过软管与所述给液接头101相连。为了让操作者能够直观获知供液系统中的液体压力，本例在用于连接工作液箱2和过滤器3之间的管道上还安装了压力表6。

而且本例在所述过滤器3和所述铜管电极8之间也接有输液管道，并在该输液管道中设置有减压阀4，使所述上环形内腔和所述铜管电极8共用同一套供液系统（所述供液系统也向铜管电极8提供工作液），节省了成本。

当然，所述抽液系统也可以采用能够抽取工作液的各种结构形式，在本实施例中该抽液系统为一台负压泵7，该负压泵7的进液口通过软管与所述排液接头103相连，该负压泵7的出液口通过管道连通至一储液池12。

为了使抽液系统所抽取的含有杂质的工作液能够被循环利用，我们还可以将所述储液池12与所述工作液箱2相连通，并在二者之间加装相应的除杂装置。

此外，为了保证在孔加工过程中，供液系统所提供的工作液不会从环形壳体1与工件之间的缝隙流出，本例在所述环形壳体1的底部还设置有液体密封条，使用时，该液体密封条会与工件表面密封接触，不会存在漏液缝隙。

当然，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高数控小孔机加工效率的装置，其特征在于：该装置包括一环形壳体（1），所述环形壳体（1）内具有相互密封隔开的上环形内腔和下环形内腔，所述环形壳体（1）上设置有与所述上环形内腔相连通的给液接头（101）和给液缝隙（102），其中给液缝隙（102）位于环形壳体（1）的径向内侧，所述环形壳体（1）上还设置有与所述下环形内腔相连通的排液接头（103）和排液孔（104），其中排液孔（104）位于环形壳体（1）的径向内侧，所述给液接头（101）与供液系统相连，所述排液接头（103）与抽液系统相连，所述下环形内腔内设置有湿敏探测器（9），所述湿敏探测器（9）通过数控系统（10）与所述供液系统和抽液系统电连接。

2.根据权利要求1所述的提高数控小孔机加工效率的装置，其特征在于：所述环形壳体（1）为内弧面圆环形状，且为塑料材质。

3.根据权利要求1所述的提高数控小孔机加工效率的装置，其特征在于：所述给液缝隙（102）为环形。

4.根据权利要求1所述的提高数控小孔机加工效率的装置，其特征在于：所述给液接头（101）和排液接头（103）均设置在所述环形壳体（1）的径向外侧，且给液接头（101）和排液接头（103）与所述环形壳体（1）为一体结构。

5.根据权利要求1所述的提高数控小孔机加工效率的装置，其特征在于：所述供液系统包括通过管道顺次连接的工作液箱（2）、液压泵（11）、过滤器（3）、减压阀（4）和电磁阀（5），所述电磁阀（5）的出液口通过软管与所述给液接头（101）相连。

6.根据权利要求5所述的提高数控小孔机加工效率的装置，其特征在于：所述环形壳体（1）的底部设置有液体密封条。

7.根据权利要求1所述的提高数控小孔机加工效率的装置，其特征在于：所述抽液系统是一台负压泵（7），该负压泵（7）的进液口通过软管与所述排液接头（103）相连，该负压泵（7）的出液口通过管道连通至一储液池（12）。

8.根据权利要求1所述的提高数控小孔机加工效率的装置，其特征在于：所述排液孔（104）共有三个，且均匀分布在所述环形壳体（1）径向内侧的底部。

9.根据权利要求1所述的提高数控小孔机加工效率的装置，其特征在于：所述给液缝隙（102）布置在所述环形壳体（1）径向内侧的顶部。

10.一种利用如权利要求1～9中任一所述的装置来提高数控小孔机加工效率的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

a.将待加工的工件沿X、Y轴移动，使工件上待加工通孔的部位定位到Z轴下方，然后控制铜管电极（8）沿Z轴下降，开启抽液系统，关闭供液系统；

b.当铜管电极（8）接触到工件后，加工开始，工作液不断从工件上加工出来的孔中溢出，同时溢出的工作液依次经排液孔（104）、下环形内腔和排液接头（103）被抽液系统连续抽出；

c.当在工件上加工出准通孔时，工作液全部从该准通孔的底部流出，此时湿敏探测器（9）检测到下环形内腔中无工作液流出，并向数控系统（10）发送信号，数控系统（10）接收到湿敏探测器（9）发送的信号后控制抽液系统关闭，同时控制供液系统开启向所述上环形内腔中输送工作液，供液系统输送至上环形内腔中的工作液从给液缝隙（102）排出，并流入加工出来的准通孔中，同时从准通孔的底部流出，从而为通孔的加工提供连续不断的工作液，直至通孔加工完成。