CN104259599B - 一种电火花加工方法 - Google Patents

Abstract

一种电火花加工方法，其使用一种电火花加工头装置（10），所述电火花加工头装置（10）包括：下机架（3）、上机架（6）和内机架（1），所述上机架（6）在所述下机架（3）的上方，内机架（1）位于由下机架（3）和上机架（6）组成的腔室内，并且能够上下滑动。

Description

一种电火花加工方法

技术领域

本发明涉及电火花加工领域，尤其涉及一种电火花加工方法。

背景技术

电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工。

进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。　在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。

紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。

工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。

工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质，如煤油、去离子水和乳化液等。

按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方式分为五类：利用成型工具电极，相对工件作简单进给运动的电火花成形加工；利用轴向移动的金属丝作工具电极，工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以切割导电材料的电火花线切割加工；利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极，进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削；用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工；小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。

电火花加工能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件；加工时无切削力；不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷；工具电极材料无须比工件材料硬；直接使用电能加工，便于实现自动化；加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除；工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。

电火花加工的主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；加工各种硬、脆材料，如硬质合金和淬火钢等；加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。

对于成型工件电极类型，不同的工件电极通常用于加工不同类型的型腔。但是对于对型腔结构有着组合的、复杂的结构要求的工件，需要频繁更换成型工具电极，造成制作过程延长、工艺繁琐以及增加成本的缺点。

发明内容

本发明的目的在于根据上述的缺陷，提供一种电火花加工方法，其能够容易地更换成型工具电极，在对于不同结构要求的情况下快速更换电极，并且能够在单工具电极和双工具电极之间切换。

本发明采用的方案为：一种电火花加工方法，其使用一种电火花加工头装置，所述电火花加工头装置包括：下机架、上机架和内机架，所述上机架在所述下机架的上方，内机架位于由下机架和上机架组成的腔室内，并且能够上下滑动；

其中，所述上机架的上部内侧与所述内机架的上侧分别设置有耦合的电磁线圈与磁体，以驱动内机架的滑动；所述下机架的两个侧壁下部对称地在每个侧壁中均设置有上楔面定位销和下楔面定位销，内机架的两侧下部均分别对应地对称设置有上下两个销槽，当内机架处于上工作位态时，上楔面定位销与上销槽配合，下楔面定位销与下销槽配合，当内机架在电磁力的驱动下向下滑动时，进入下工作位态，此时，下楔面定位销与上销槽配合；

所述内机架上设置有转动轮，转动轮通过在圆心位置的枢轴而铰接在所述内机架上，枢轴与转动轮电机联接；转动轮在直径方向上相对的位置处分别与左连杆和右连杆的上端相铰接，左连杆和右连杆的下端分别与左电极杆件和右电极杆件的上端铰接，

所述内机架的下部分别设置有竖直方向的左导向槽装置和右导向槽装置，分别用于在竖直方向上对左电极杆件和右电极杆件导向，所述内机架的下边缘设置有电流传输板，电流传输板上分别设置有与左导向槽装置和右导向槽装置相对应的左供电孔和右供电孔，左供电孔和右供电孔分别用于供左电极杆件和右电极杆件穿过，并且与其电连通而为其供电；

所述内机架上还设置有两个锁定弧形条，所述两个锁定弧形条关于转动轮的竖直直径对称地设置在转动轮的两侧，并且所述两个锁定弧形条的内侧弧面与转动轮的圆周面转动地配合，所述两个锁定弧形条中设置有三组转动轮位置锁定销：右电极杆件伸出状态锁定销组、两电极杆件回收状态锁定销组和左电极杆件伸出状态锁定销组，

右电极杆件伸出状态锁定销组、两电极杆件回收状态锁定销组和左电极杆件伸出状态锁定销组中的每个锁定销组均包括在直径上相对的两个锁定销，转动轮上设置有在直径上相对的一对锁定销孔用于分别在不同状态下与相应的所述相对的两个锁定销配合：当转动轮转动成使得右电极杆件伸出时，转动轮上的所述一对锁定销孔与右电极杆件伸出状态锁定销组的两个锁定销配合，当转动轮转动成使得左电极杆件伸出时，转动轮上的所述一对锁定销孔与左电极杆件伸出状态锁定销组的两个锁定销配合，当转动轮转动成使得左电极杆件和右电极杆件均回收时，转动轮上的所述一对锁定销孔与两电极杆件回收状态锁定销组的两个锁定销配合，此时，转动轮上的所述一对锁定销孔在水平方向的直径上相对，并且左电极杆件和右电极杆件的加工头部均伸出于所述电流传输板；

所述两个锁定弧形条中的每个所述锁定销均能够可控制地伸出与缩回；

其中，所述左电极杆件和右电极杆件分别用于加工不同形状的结构，在所述电磁线圈使得所述内机架处在所述上工作状态的情况中：在所述左电极杆件和右电极杆件分别地伸出时，其用以分别加工不同形状的结构，当所述左电极杆件和右电极杆件均缩回时，所述左电极杆件和右电极杆件的加工头部处于所述下机架的下边缘上方，从而避免加工头部接触工件，由此使得所述电火花加工头处于非加工状态；在所述电磁线圈使得所述内机架处在所述下工作状态的情况中：左电极杆件和右电极杆件的加工头部均露出于所述下机架的下边缘，从而能够同时进行加工不同形状的结构；

其中，所述两个锁定弧形条中的每个所述锁定销均位于安装孔中，并且与弹性元件的外端连接，弹性元件的内端与电磁驱动装置连接，每个所述锁定销均为铁质，由此每个所述锁定销能够在电磁驱动装置的驱动控制下缩回所述安装孔中和从所述安装孔中伸出；

所述方法包括如下步骤：

A根据需要选择电极杆件的伸出状态，在仅需要一个电极杆件工作的情况下，使得所述加工头处于上工作位态，并且使得左电极杆件或右电极杆件伸出；在需要两个电极杆件同时工作的情况下，首先使得左电极杆件和右电极杆件同时伸出，然后使得所述加工头转换到下工作位态；

B在所述电极杆件与工件的加工表面距离进入加工距离范围之内时，所述电流传输板对所述电极杆件施加电能；

C加工完成后，首先关闭对所述电极杆件所施加的电能，之后将电极杆件与工件远离；

D更换下批次工件，循环至步骤A，直至所有批次工件加工完成；

E将左电极杆件和右电极杆件同时缩回，并且使得所述加工头处返回所述上工作位态，从而使得所述电火花加工头处于非工作状态。

通过上述方案，左右两个工具电极杆能够交替应用于工件，无需频繁更换工具电极；而且，在能够同时应用两种形状的工具电极时，通过推出机构能够使得两个工具电极同时应用于工件电极，由此充分利用电极资源，提高加工效率。而且，每个加工状态中，都使用对置的锁定销进行位置锁定，使得加工过程电极受力稳固，在上下工作状态的切换过程中，使用电磁装置进行，切换过程快速，而且与弹性锁定装置配合，在弹性锁定销与锁定槽配合后，其电磁力大小能够调节成不破坏该锁定状态；当需要解除锁定状态时，仅需控制加大电磁力即可。

附图说明

图1是本发明的加工头在转动轮转动成使得左电极杆和右电极杆件均回收时的结构图；

图2是本发明的加工头在当转动轮转动成使得左电极杆件伸出时的结构图；

图3是本发明的加工头在当转动轮转动成使得右电极杆件伸出时的结构图；

图4本发明的每个锁定销的伸出缩回结构示意图。

具体实施方式

下面参照图1-4，对本发明进行详细描述。

一种电火花加工方法，其使用一种电火花加工头装置10，所述电火花加工头装置10包括：下机架3、上机架6和内机架1，所述上机架6在所述下机架3的上方，内机架1位于由下机架3和上机架6组成的腔室内，并且能够上下滑动；

其中，所述上机架6的上部内侧与所述内机架1的上侧分别设置有耦合的电磁线圈62与磁体63，以驱动内机架1的滑动；所述下机架的两个侧壁下部对称地在每个侧壁中均设置有上楔面定位销31和下楔面定位销32，内机架1的两侧下部均分别对应地对称设置有上下两个销槽，当内机架1处于上工作位态时，上楔面定位销31与上销槽配合，下楔面定位销32与下销槽配合，当内机架1在电磁力的驱动下向下滑动时，进入下工作位态，此时，下楔面定位销32与上销槽配合；

所述内机架1上设置有转动轮2，转动轮2通过在圆心位置的枢轴21而铰接在所述内机架1上，枢轴21与转动轮电机联接；转动轮2在直径方向上相对的位置处分别与左连杆42和右连杆52的上端相铰接，左连杆42和右连杆52的下端分别与左电极杆件4和右电极杆件5的上端铰接，

所述内机架1的下部分别设置有竖直方向的左导向槽装置41和右导向槽装置51，分别用于在竖直方向上对左电极杆件4和右电极杆件5导向，所述内机架1的下边缘设置有电流传输板7，电流传输板7上分别设置有与左导向槽装置41和右导向槽装置51相对应的左供电孔和右供电孔，左供电孔和右供电孔分别用于供左电极杆件4和右电极杆件5穿过，并且与其电连通而为其供电；

所述内机架1上还设置有两个锁定弧形条8，所述两个锁定弧形条8关于转动轮2的竖直直径对称地设置在转动轮2的两侧，并且所述两个锁定弧形条8的内侧弧面与转动轮2的圆周面转动地配合，所述两个锁定弧形条8中设置有三组转动轮位置锁定销：右电极杆件伸出状态锁定销组81、两电极杆件回收状态锁定销组82和左电极杆件伸出状态锁定销组83，

右电极杆件伸出状态锁定销组81、两电极杆件回收状态锁定销组82和左电极杆件伸出状态锁定销组83中的每个锁定销组均包括在直径上相对的两个锁定销，转动轮2上设置有在直径上相对的一对锁定销孔22用于分别在不同状态下与相应的所述相对的两个锁定销配合：当转动轮2转动成使得右电极杆件伸出如图3时，转动轮2上的所述一对锁定销孔22与右电极杆件伸出状态锁定销组81的两个锁定销配合，当转动轮2转动成使得左电极杆件伸出如图2时，转动轮2上的所述一对锁定销孔22与左电极杆件伸出状态锁定销组81的两个锁定销配合，当转动轮2转动成使得左电极杆件和右电极杆件均回收时如图1，转动轮2上的所述一对锁定销孔22与两电极杆件回收状态锁定销组82的两个锁定销配合，此时，转动轮2上的所述一对锁定销孔22在水平方向的直径上相对，并且左电极杆件和右电极杆件的加工头部均伸出于所述电流传输板7；

所述两个锁定弧形条8中的每个所述锁定销9均能够可控制地伸出与缩回；

其中，所述左电极杆件4和右电极杆件5分别用于加工不同形状的结构，在所述电磁线圈62使得所述内机架处在所述上工作状态的情况中：在所述左电极杆件4和右电极杆件5分别地伸出时，其用以分别加工不同形状的结构，当所述左电极杆件4和右电极杆件5均缩回时，所述左电极杆件4和右电极杆件5的加工头部处于所述下机架3的下边缘上方，从而避免加工头部接触工件，由此使得所述电火花加工头处于非加工状态；在所述电磁线圈62使得所述内机架处在所述下工作状态的情况中：左电极杆件4和右电极杆件5的加工头部均露出于所述下机架3的下边缘，从而能够同时进行加工不同形状的结构；

其中，所述两个锁定弧形条8中的每个所述锁定销9均位于安装孔中，并且与弹性元件91的外端连接，弹性元件91的内端与电磁驱动装置92连接，每个所述锁定销9均为铁质，由此每个所述锁定销9能够在电磁驱动装置92的驱动控制下缩回所述安装孔中和从所述安装孔中伸出；

所述方法包括如下步骤：

A根据需要选择电极杆件的伸出状态，在仅需要一个电极杆件工作的情况下，使得所述加工头处于上工作位态，并且使得左电极杆件或右电极杆件伸出；在需要两个电极杆件同时工作的情况下，首先使得左电极杆件和右电极杆件同时伸出，然后使得所述加工头转换到下工作位态；

B在所述电极杆件与工件的加工表面距离进入加工距离范围之内时，所述电流传输板7对所述电极杆件施加电能；

C加工完成后，首先关闭对所述电极杆件所施加的电能，之后将电极杆件与工件远离；

D更换下批次工件，循环至步骤A，直至所有批次工件加工完成；

E将左电极杆件和右电极杆件同时缩回，并且使得所述加工头处返回所述上工作位态，从而使得所述电火花加工头处于非工作状态。

Claims (1)

1.一种电火花加工方法，其使用一种电火花加工头装置（10），所述电火花加工头装置（10）包括：下机架（3）、上机架（6）和内机架（1），所述上机架（6）在所述下机架（3）的上方，内机架（1）位于由下机架（3）和上机架（6）组成的腔室内，并且能够上下滑动；

其中，所述上机架（6）的上部内侧与所述内机架（1）的上侧分别设置有耦合的电磁线圈（62）与磁体（63），以驱动内机架（1）的滑动；所述下机架的两个侧壁下部对称地在每个侧壁中均设置有上楔面定位销（31）和下楔面定位销（32），内机架（1）的两侧下部均分别对应地对称设置有上下两个销槽，当内机架（1）处于上工作位态时，上楔面定位销（31）与上销槽配合，下楔面定位销（32）与下销槽配合，当内机架（1）在电磁力的驱动下向下滑动时，进入下工作位态，此时，下楔面定位销（32）与上销槽配合；

所述内机架（1）上设置有转动轮（2），转动轮（2）通过在圆心位置的枢轴（21）而铰接在所述内机架（1）上，枢轴（21）与转动轮电机联接；转动轮（2）在直径方向上相对的位置处分别与左连杆（42）和右连杆（52）的上端相铰接，左连杆（42）和右连杆（52）的下端分别与左电极杆件（4）和右电极杆件（5）的上端铰接，

所述内机架（1）的下部分别设置有竖直方向的左导向槽装置（41）和右导向槽装置（51），分别用于在竖直方向上对左电极杆件（4）和右电极杆件（5）导向，所述内机架（1）的下边缘设置有电流传输板（7），电流传输板（7）上分别设置有与左导向槽装置（41）和右导向槽装置（51）相对应的左供电孔和右供电孔，左供电孔和右供电孔分别用于供左电极杆件（4）和右电极杆件（5）穿过，并且与其电连通而为其供电；

所述内机架（1）上还设置有两个锁定弧形条（8），所述两个锁定弧形条（8）关于转动轮（2）的竖直直径对称地设置在转动轮（2）的两侧，并且所述两个锁定弧形条（8）的内侧弧面与转动轮（2）的圆周面转动地配合，所述两个锁定弧形条（8）中设置有三组转动轮位置锁定销：右电极杆件伸出状态锁定销组（81）、两电极杆件回收状态锁定销组（82）和左电极杆件伸出状态锁定销组（83），

右电极杆件伸出状态锁定销组（81）、两电极杆件回收状态锁定销组（82）和左电极杆件伸出状态锁定销组（83）中的每个锁定销组均包括在直径上相对的两个锁定销，转动轮（2）上设置有在直径上相对的一对锁定销孔（22）用于分别在不同状态下与相应的所述相对的两个锁定销配合：当转动轮（2）转动成使得右电极杆件伸出时，转动轮（2）上的所述一对锁定销孔（22）与右电极杆件伸出状态锁定销组（81）的两个锁定销配合，当转动轮（2）转动成使得左电极杆件伸出时，转动轮（2）上的所述一对锁定销孔（22）与左电极杆件伸出状态锁定销组（81）的两个锁定销配合，当转动轮（2）转动成使得左电极杆件和右电极杆件均回收时，转动轮（2）上的所述一对锁定销孔（22）与两电极杆件回收状态锁定销组（82）的两个锁定销配合，此时，转动轮（2）上的所述一对锁定销孔（22）在水平方向的直径上相对，并且左电极杆件和右电极杆件的加工头部均伸出于所述电流传输板（7）；

所述两个锁定弧形条（8）中的每个所述锁定销（9）均能够可控制地伸出与缩回；

其中，所述左电极杆件（4）和右电极杆件（5）分别用于加工不同形状的结构，在所述电磁线圈（62）使得所述内机架处在所述上工作状态的情况中：在所述左电极杆件（4）和右电极杆件（5）分别地伸出时，其用以分别加工不同形状的结构，当所述左电极杆件（4）和右电极杆件（5）均缩回时，所述左电极杆件（4）和右电极杆件（5）的加工头部处于所述下机架（3）的下边缘上方，从而避免加工头部接触工件，由此使得所述电火花加工头处于非加工状态；在所述电磁线圈（62）使得所述内机架处在所述下工作状态的情况中：左电极杆件（4）和右电极杆件（5）的加工头部均露出于所述下机架（3）的下边缘，从而能够同时进行加工不同形状的结构；

其中，所述两个锁定弧形条（8）中的每个所述锁定销（9）均位于安装孔中，并且与弹性元件（91）的外端连接，弹性元件（91）的内端与电磁驱动装置（92）连接，每个所述锁定销（9）均为铁质，由此每个所述锁定销（9）能够在电磁驱动装置（92）的驱动控制下缩回所述安装孔中和从所述安装孔中伸出；

所述方法包括如下步骤：

A根据需要选择电极杆件的伸出状态，在仅需要一个电极杆件工作的情况下，使得所述加工头处于上工作位态，并且使得左电极杆件或右电极杆件伸出；在需要两个电极杆件同时工作的情况下，首先使得左电极杆件和右电极杆件同时伸出，然后使得所述加工头转换到下工作位态；

B在所述电极杆件与工件的加工表面距离进入加工距离范围之内时，所述电流传输板（7）对所述电极杆件施加电能；

C加工完成后，首先关闭对所述电极杆件所施加的电能，之后将电极杆件与工件远离；

D更换下批次工件，循环至步骤A，直至所有批次工件加工完成；

E将左电极杆件和右电极杆件同时缩回，并且使得所述加工头处返回所述上工作位态，从而使得所述电火花加工头处于非工作状态。