CN103878453A - 可内冲液式电火花加工多孔质成型电极 - Google Patents

Abstract

一种用于特种加工技术领域的可内冲式电火花加工多孔质成型电极。本发明包括：电极体和电极夹持装置。电极夹持装置的底端用于固定电极体，电极体由直径较大或形状各异的金属颗粒或由一定厚度的相应的金属薄片裹敷在金属颗粒外围经过高温烧结而成。电极夹持装置包括：电极夹具接口、冲液模块、电极夹头。电极夹具接口与冲液模块为一体或者为可拆分式，当二者可拆分时，通过螺纹连接或配合连接；电极夹持装置冲液模块的开口端与电极夹头为一体或者为可拆分式，当二者可拆分时，通过螺纹连接或配合连接。本发明降低批量电火花成形加工的电极制作时间和成本，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。

Description

可内冲液式电火花加工多孔质成型电极

技术领域

本发明涉及的是一种属于特种加工领域的多孔质成型电极，详细地说，是一种可内冲液式电火花加工多孔质成型电极。 

背景技术

电火花加工是一种不同于传统加工工艺的新型加工方法，其加工是一种电热转换的过程，加工中刀具和工件是非接触式的，这些特性决定其可以加工可导电材料而不需考虑材料硬度。因而，电火花加工广泛应用于模具、医疗器械、汽车部件、航空航天设备及能源设备等的制造。具有复杂型面的工件通常采用成形电极进行加工，现有的电火花成型加工方法使用的电极有如下不足：1、当加工复杂形状的工件时，相应的成形电极形状也很复杂，这样不利于成型电极的批量加工制作，制作过程耗时多，所需加工设备昂贵，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，由于每个电极的制作成本高，造成电极成本占整个加工费用的一半左右；4、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；5、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，需要选用适合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。此外成型电极面积增大时，工作液流动性不好，电蚀产物不容易通过工具电极和工件之间的加工间隙而被工作液带出，容易增加短路，降低加工效率和工件表面质量。 

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可以大大提高电火花加工的市场竞争力，更符合目前绿色制造的趋势。 

经对现有技术文献的检索，其中“Ho S K，Aspinwall D K，Voice W.Use of powder metallurgy(PM)compacted electrodes for electrical discharge surface alloying/modification of Ti-6Al-4V alloy[J].Journal of Materials Processing Technology.2007，191：123-126”，叙述了一种粉末冶金电极制备方法，是一种典型的利用点单元材料构建成型电极的方法，它将粉末材料用压结成形→烧结→再次冷压等多道工序加以处理以获得成型电极。但是，以往采用该方法制备出的电极通常为实体电极，不能实现电极内冲液加工，电极损耗较大；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技术成型电极”，该专利的技术简述为：一种属于特种加工技术领域的可内充液式电火花加工集束成型电极，这种电极把整体式成型电极离散化为可有大量管状单元电极聚合而成，使具有复杂轮廓、加工成本高的成型电极的加工简化为用大批量、低成本生产的简单电极单元的组合而成，同时还可以实现强化多孔内冲液，实现加工电极的均匀冲工作液，增强排屑能力和冷却能力，避免抬电极操作且可减少短路率，因此加大了可内冲液式电火花加工集束成型电极的材料蚀除率。其不足之处是：1、由于其三维端面是由大量微小单元截面所组成的近似曲面，其与对应的目标三维连续型面之间在理论上就存在一定误差。从而采用集束电极进行放电粗加工时，必须为后续精加工工序保留大于这一理论误差值的加工余量，这会增大零件的后续加工时间和成本。2、这种集束电极是有大量线性的单元电极组成，其冲液孔轴线为直线，无法获得轴线为曲线或具有变截面的冲液孔以对冲液效果的进一步优化。3、其夹持方式使得集束电极适合于开敞式型腔的加工，而难以实现具有半封闭型腔的工件加工。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种可内冲液式电火花加工多孔质成型电 极，使其降低电火花成形加工的电极制作时间，降低成形电极制作成本和难度，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。 

本发明是通过以下技术方案实现的，包括：电极体和电极夹持装置，其中电极夹持装置的底端固定、支撑电极体。 

所述的电极体为由直径较大或不同形状的金属颗粒或由一定厚度的相应的金属薄片裹敷在金属颗粒外围经过高温烧结而成，通过预压紧→预热→注入保护气体(或隔绝空气保护)→高温烧结→烧结保温→冷却开模的方法实现多孔质电极的快速制备。可内冲液式电火花加工多孔质成型电极的核心在于电极是一种密布着孔隙的多孔材料。在这一多孔材料的内部，通孔所占的比例远高于闭孔和盲孔，从而使得加工液能够在通孔形成的流道中顺畅流动。当进行电火花加工时，通过在电极一端通入一定流量的加工液，可使冲液施加于加工区域的各个部位，从而以一种类似于集束电极多孔内冲液的方式进行加工。 

所述的夹持装置包括：电极夹具接口(1)、冲液模块(2)、电极夹头(4)、收紧螺母(5)、电源接口(6)；电极夹具接口(1)与冲液模块(2)为一体或者为可拆分式，当电极夹具接口(1)与冲液模块(2)为可拆分式时，电极夹具接口与冲液模块的封闭端通过螺纹或配合连接；同样，电极夹具冲液模块(2)的开口端与电极夹头(4)为一体或者为可拆分式，当电极夹具冲液模块(2)的开口端与电极夹头(4)为可拆分式时，电极夹具冲液模块与电极夹头的非夹紧端通过螺纹连接或配合连接。 

本发明的工作过程是：电极体是多孔质电极用于电火花放电加工的部分，电极体底端用于电火花加工。多孔质电极通过电极夹持装置上的电源接口与外部电源连接。外部电源通过电极夹持装置外侧向电极体供电。电极与工件之间形成足够的电场后，工作液被击穿形成等离子放电通道。工件表面在等离子体的高温作用下迅速融化并被抛离进入工作液中。工作液通过工作液接口与冲夜模块连接，并进而与电极体联通，经过电极体内中的通孔孔隙到达加工间隙，达到强迫冲夜的效果，以把电极和工件之间的加工产物快速的排除，促进放电通道恢复绝缘，减少短路儿率。当不需要强迫冲夜时，可只使用电极夹具接口和电极体加持装置。 

所述的电极夹具接口(1)与电极夹具(9)连接。 

本发明的有益效果是： 

(1)高温烧结制备多孔质电极。采用直径较大的金属颗粒，依靠高温烧结的方式，快速制备出具有复杂三维结构的电极；通过对烧结过程的控制，使金属颗粒在紧密粘连的同时，保有较高比例的通孔，形成多孔结构，保证多孔质电极的冲液。 

(2)内冲液加工方式。利用电极多孔结构形成的流道，采用内冲液方式进行粗加工。依靠多孔内冲液强制排出蚀除产物，增强其排屑能力和冷却能力，避免抬电极操作且可减少短路率，有利于提高加工的稳定性，从而能够采用大峰值电流进行加工，提高加工效率。 

(3)侧部冲液增效。利用多孔质电极的冲液出口密布于整个电极表面的优势，将内冲液变成三维全向的多孔内冲液，从而在需要依靠电极侧部进行放电的复杂型腔的加工场合，使冲液直接作用于放电区域，改善加工的稳定性，提高加工效率。这一特征能够解决集束电极只能实现一维方向冲液的问题。 

(4)被夹持在电极夹具装置中的电极体经过去污处理后可以继续重复利用，提高材料的利用率。此外金属颗粒的大小和形状是控制加工工件表面质量的保证，通过控制金属颗粒的大小和形状及冲液大小可以有效的去除工件多余的材料和工件表面质量。 

附图说明

图1为本发明结构示意图 

图2为电极夹持装置的结构示意图 

具体实施方式

本发明包括：电极夹具接口(1)、冲液模块(2)、电极夹头(4)、收紧螺母(5)、电源接口(6)、电极体(7)； 

所述的电极体(7)由直径较大或不同形状的金属颗粒或由一定厚度的相应的金属薄片裹敷在金属颗粒外围经过高温烧结而成。 

所述的夹持装置包括：电极夹具接口(1)、冲液模块(2)、电极夹头(4)、收紧螺母(5)、电源接口(6)；电极夹具接口(1)与冲液模块(2)为一体或者为可拆分式，当电极夹具接 口(1)与冲液模块(2)为可拆分式时，电极夹具接口与冲液模块的封闭端通过螺纹或配合连接；同样，电极夹具冲液模块(2)的开口端与电极夹头(4)为一体或者为可拆分式，当电极夹具冲液模块(2)的开口端与电极夹头(4)为可拆分式时，电极夹具冲液模块与电极夹头的非夹紧端通过螺纹连接或配合连接。 

所述的冲液模块(2)其封闭顶端或侧面与工作液接口(3)连接。 

所述的电极夹具接口(1)与电极夹具(9)连接。 

所述的电源接口(6)可以与收紧螺母(5)或冲夜模块(2)连接。 

Claims (7)

1.一种可内冲液式电火花加工多孔质成型电极，包括：电极体(7)和电极夹持装置(8)，其特征在于，电极夹持装置(8)的夹紧部分固定，并夹紧电极体(7)的本体，所述的电极体(7)是由直径较大的金属颗粒或由一定厚度的相应的金属薄片裹敷在金属颗粒外围经过高温烧结而成，所述的夹持装置(8)包括：电极夹具接口(1)、冲液模块(2)、电极夹头(4)、收紧螺母(5)、电源接口(6)；电极夹具接口(1)与冲液模块(2)为一体或者为可拆分式，当电极夹具接口(1)与冲液模块(2)为可拆分式时，电极夹具接口与冲液模块的封闭端通过螺纹或配合连接；同样，电极夹具冲液模块(2)的开口端与电极夹头(4)为一体或者为可拆分式，当电极夹具冲液模块(2)的开口端与电极夹头(4)为可拆分式时，电极夹具冲液模块与电极夹头的非夹紧端通过螺纹连接或配合连接。 

2.根据权利要求1所述的可内冲液式电火花加工多孔质成型电极，其特征是，所述的电极夹持装置包括：电极夹具接口(1)、冲液模块(2)、电极夹头(4)、收紧螺母(5)、电源接口(6)，其中电极夹头(4)的开口端与冲液模块(2)、电极夹具接口(1)依次连接。 

所述的电极夹持装置包括：电极夹具接口(1)、冲液模块(2)、电极夹头(4)、收紧螺母(5)、电源接口(6)，其中电极夹头(4)的开口端与收紧螺母(5)连接。 

所述的电极夹持装置包括：电极夹具接口(1)、冲液模块(2)、电极夹头(4)、收紧螺母(5)、电源接口(6)，其中电源接口(6)连接在收紧螺母(5)或是冲液模块(2)上等。 

所述的冲液模块(2)的侧壁或封闭端的上端，设有工作液接口(3)或电源接口(6)。 

3.根据权利要求1所述的可内冲液式电火花加工多孔质成型电极，其特征是，所述电极体(7)，其径向界面外轮廓是以下其中的一种：圆形、四边形、工字形、十字形、T形、L形、Z形。 

4.根据权利要求3所述的可内冲液式多孔质成型电极，其特征是，所述的电极体(7)含有贯通的孔隙，该孔隙是由直径较大的圆球体或不同形状的金属颗粒之间的孔隙组成。 

5.根据权利要求1或者2所述的可内冲液式电火花加工多孔质成型电极，其特征是，所述的电极夹具接口(1)与电极夹具(9)连接。 

6.根据权利要求1或者2所述的可内冲液式电火花加工多孔质成型电极，其特征是，电极夹头(4)与收紧螺母(5)相连接为密封连接，保证冲液不侧漏。 

7.根据权利要求1或者2所述的可内冲液式电火花加工多孔质成型电极，其特征是，在所述的收紧螺母(5)的开口端设有电极体(7)。 

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