CN106077855B - 定向内冲液式高速电弧放电加工的旋转电极 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轮盘式定向内冲液高速电弧加工装置，通过内置的定向喷嘴、开有导液槽的旋转轮盘电极，实现了定向内冲液功能，通过旋转的轮盘实现放电加工时的有效断弧，保障高速电弧放电加工的进行。本发明弥补了外冲液式高速电弧磨削时进入放电间隙的冲液流速低、断弧效果差的不足，实现了定向内冲液的电弧放电加工，可提高加工效率，减小电极损耗。

Description

定向内冲液式高速电弧放电加工的旋转电极
技术领域
本发明涉及一种电弧放电加工的电极装置，具体地说，是一种实现定向内冲液的高速电弧放电加工的旋转电极。
背景技术
据专利检索可知，叶良才在专利CN87106421A中阐述了放电机械磨削联合加工方法和设备，该专利主要提出了一种放电磨削和机械磨削组合对金属材料进行加工方法及其设备；其中，电极是实体圆柱或圆盘电极，不具备实现电极内冲液功能，并且其工作液是由外部喷嘴对工具电极和工件实施淋喷。同样，叶良才在专利CN1061175A中提出了一种电加工设备，该专利中设计的工具电极也不具备实现电极内冲液功能，其冲液方式为将加工液淋喷在工具电极和工件上。这两种现有加工方法虽然能实现对难加工材料的放电磨削加工，然而由于在放电磨削加工过程中，工具电极和工件的间隙往往很小(通常小于1mm)，但其采取的是淋喷冲液方式，限制了加工间隙中冲液效果的提高，使得放电间隙的冲液流速低，蚀除产物排出和加工区域冷却效果差，从而影响放电磨削加工的材料去除率和表面质量。
据专利检索可知，上海交通大学的赵万生、顾琳等在专利CN102091839A中阐述了成型电极沉入式的高效放电加工方法，赵万生等人在CN104772535A阐述了开放式三维流道高速电弧放电层扫加工方法，以及顾琳等人在CN201510397039.6公开的基于复合断弧和高效排屑的电弧轮廓切割放电加工方法，这些专利中都涉及了电极内冲液形式和流体动力断弧机制，但是上述方法中涉及到的工具电极不适合应用到高速放电磨削加工方法中。
发明内容
为了解决高速电弧放电磨削加工这一特殊的加工方式中存在的电极内冲液的难题，本发明提出了一种定向内冲液的高速电弧放电加工的旋转电极，可以在高速电弧放电磨削加工时，圆盘电极旋转的情况下对加工间隙区域实施定向内冲液，从而实现高速电弧磨削加工的流体动力断弧和机械断弧复合断弧机制。该装置能有利于加工电蚀产物的排除和工件的冷却，提高加工效率和改善工件表面质量，减小电极损耗，同时降低工件的热影响。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种定向内冲液式高速电弧放电加工的旋转电极，包括外转轮盘、内置定向喷嘴轴和进液基座，外转轮盘通过轴承配合安装在内置定向喷嘴轴上，内置定向喷嘴轴通过轴承配合安装在进液基座上；
所述的内置定向喷嘴轴由内部定向喷嘴和空心轴组成，所述的空心轴为中空管状结构，该所述的空心轴的一端为封闭端，另一端为开口端，开口端与所述的内部定向喷嘴的固定连接，封闭端设有进液口，所述的内部定向喷嘴为空腔圆盘状结构，且圆周面上开有导流槽；
所述的进液基座由进液基架和端部锁紧环及密封板组成，所述的进液基架的上部分为空腔圆柱状结构、下部分为安装支撑板，该空腔圆柱状结构的一侧经所述的密封板密封，另一侧供空心轴的封闭端进入，且该空腔圆柱状结构靠近空心轴的圆周方向上设有进液口；端部锁紧环连接固定在空心轴上，且能限制空心轴的绕轴运动，通过松开端部锁紧环可以转动空心轴从而实现自由调节内部定向喷嘴的开口方向，调节完毕之后再拧紧端部锁紧环即可；
所述的外转轮盘包括端部密封盖板、开孔轮盘电极和可旋转轮盘基体，所述的开孔轮盘电极和可旋转轮盘基体的圆周上均开有冲液孔，且冲液孔的位置对应，所述的端部密封盖板经开孔轮盘电极与所述的可旋转轮盘基体相连，该可旋转轮盘基体通过轴承配合安装到空心轴上，实现绕空心轴高速旋转。
所述的开孔轮盘电极为更换部件，是整体轮式电极、叠片轮盘式电极或者轮片式电极。
所述的可旋转轮盘基体为旋转结构，通过电机配合传动部件带动外轮盘旋转或内置线圈绕组实现受控旋转。
所述的开孔轮盘电极和可旋转轮盘基体的圆周方向上均布冲液孔在安装固定时对应的冲液孔需要对齐。
所述的内部定向喷嘴为外直径与所述的开孔轮盘电极的内圈直径相同的空腔圆盘，且沿径向方向开有冲液出口，冲液出口的方向的调节通过调节端部锁紧环来控制空心轴转动，进而带动内部定向喷嘴。
所述的进液基座固定在机床床身或者机床工作轴上。
工作液由进液基架上的进液口流入，进入进液基架内腔，再流经空心轴，进入内部定向喷嘴内腔，进而通过内部定向喷嘴流入可旋转轮盘基体冲液孔，最后由开孔轮盘电极的冲液孔喷出。
所述的开孔轮盘电极能加载大电流，实现电弧放电。
还包括第一轴承、第二轴承、密封圈和轴承端盖，所述的可旋转轮盘基体通过第一轴承和第二和轴承配合安装在空心轴上，实现绕轴线高速转动；所述的密封圈和轴承端盖固定安装到可旋转轮盘基体上，实现密封作用；所述的端部密封盖板和开孔轮盘电极分别固定安装在可旋转轮盘基体上。
本发明的有益效果是：1、通过使用本发明装置能实现内冲液式高速电弧加工，使得加工间隙间的冲液流速和冲液效果得到极大的提高；2、通过电极内冲液可实现流体动力断弧机制，进而有利于加工电蚀产物的排除和工件的冷却，并且减小电极损耗，提高加工效率和改善工件表面质量；3、电极内冲液可定向，避免内冲液沿其他非加工区域方向喷出，保证了电极与工件间隙间的高冲液压力与速度，提高了改善了加工区域冲液效果。4、开孔轮盘电极为可以更换部件，可以是整体轮式电极、为叠片轮盘式电极或者轮片式电极。5、仅通过改变电极的形状，可得到多种磨轮电极，适应多种加工任务。
附图说明
图1为采用定向内冲液式旋转电极实施高速电弧放电加工的示意图
图2为定向内冲液式旋转电极拆分结构的示意图
图3为定向内冲液式旋转电极的剖视图。
图4为定向内冲液式旋转电极整体结构图
图中：端部密封盖板1、开孔轮盘电极2、内部定向喷嘴3、空心轴4、可旋转轮盘基体5、第一轴承6、第二轴承7、密封圈8、轴承端盖9、进液基架10、端部锁紧环11及密封板。
具体实施方式
结合说明附图1、图2和图3分别对本发明技术方案做进一步说明，给出了具体的实施方案和操作过程，但本发明的保护范围不仅限于下述的实施案例。
本发明通过在圆周方向上开有冲液孔的外轮盘以实现电弧放电加工，同时配合内置的定向喷嘴，可在加工时实现定向内冲液，从而在高速电弧加工中同时实现流体动力断弧和机械断弧。
本发明包括：外转轮盘、内部定向喷嘴轴和进液基座。进液基座用于将外部工作液通过管路联通至旋转电极内部空间；内部定向喷嘴轴通过轴承配合安装到进液基座上，外轮盘通过轴承配合安装到内部定向喷嘴轴上。
如图2和图3所示本发明包括：外轮盘、内部定向喷嘴轴和进液基座。具体包括:端部密封盖板1、开孔轮盘电极2、内部定向喷嘴3、空心轴4、可旋转轮盘基体5、第一轴承6、第二轴承7、密封圈8、轴承端盖9、进液基架10、端部锁紧环11及密封板。外轮盘包括:端部密封盖板1、开孔轮盘电极2和可旋转轮盘基体5；端部密封盖板1和开孔轮盘电极2分别于可旋转轮盘基体固定连接，可旋转轮盘基体通过轴承配合安装到内部定向喷嘴轴上，可实现绕内部定向喷嘴轴高速旋转。内置定向喷嘴轴包括：内部定向喷嘴3和空心轴4；空心轴4开口端与内部定向喷嘴3固定连接，并且相互连通；内置定向喷嘴轴通过轴承配合安装到进液基座上，可实现在圆周上控制内部定向喷嘴的开口方向。进液基座包括：进液基架10和端部锁紧环11及密封板；进液基架底部固定，支撑整个旋转电极。
如附图1所示，本发明实施过程如下：在高速电弧放电磨削加工时，由电机驱动定向内冲液式旋转电极的定向冲液外轮盘旋转，然后工作液由进液基座上的进液口流入，进入进液基座内腔，再流经空心轴，进入内部定向喷嘴内腔，进而通过内部定向喷嘴流入可旋转轮盘基体冲液孔，最后由开孔轮盘电极冲液孔喷出旋转电极，实现高速电弧磨削加工的电极内冲液。
实施例1
结合说明附图1阐述本发明的工作过程是：高速电弧磨削加工时，由电机驱动电极旋转(工件可以旋转，也可以处于静止状态)，将电极与放电电源的负极或正极连接，工件与放电电源的正极或负极连接，通过机床伺服运动控制电极与工件间形成加工所需要的放电间隙，由放电电源、电极、放电间隙和工件构成电流回路，放电电源为放电间隙提供脉冲直流。工作液由进液基座上的进液口流入，进入进液基座内腔，再流经空心轴，进入内部定向喷嘴内腔，进而通过内部定向喷嘴流入可旋转轮盘基体冲液孔，最后由开孔轮盘电极冲液孔喷出旋转电极，进入电极与工件之间的间隙，实现加工区域的电极内冲液。当加工间隙中的工作介质被击穿后，在电极与工件间形成电弧放电蚀除工件材料，再由高速电极内冲液的工作液实施流体动力断弧和将蚀除产物高效排出，从而完成高速电弧放电磨削加工。
经试验表明，本发明提出的一种定向内冲液式高速电弧放电加工的旋转电极可实现加工区域的电极内冲液形式，可以使放电间隙的冲液流速得到显著提高，极大的改善放电间隙间蚀除产物排出和加工区域冷却效果，同时高速内冲液也能实现流体动力断弧机制，从而提高放电磨削加工的材料去除率和改善表面质量。能很好地解决了现有外冲液式高速电弧磨削加工中存在的无法实现电极内冲液形式、放电间隙的冲液流速低、蚀除产物排出效率低和加工区域冷却效果差等难题。

Claims (9)

1.一种定向内冲液式高速电弧放电加工的旋转电极，其特征在于，包括外转轮盘、内置定向喷嘴轴和进液基座，外转轮盘通过轴承配合安装在内置定向喷嘴轴上，内置定向喷嘴轴通过轴承配合安装在进液基座上；
所述的内置定向喷嘴轴由内部定向喷嘴(3)和空心轴(4)组成，所述的空心轴(4)为中空管状结构，该所述的空心轴(4)的一端为封闭端，另一端为开口端，开口端与所述的内部定向喷嘴(3)固定连接，封闭端设有进液口，所述的内部定向喷嘴(3)为空腔圆盘状结构，且圆周面上开有导流槽；
所述的进液基座由进液基架(10)和端部锁紧环(11)及密封板组成，所述的进液基架(10)的上部分为空腔圆柱状结构、下部分为安装支撑板，该空腔圆柱状结构的一侧经所述的密封板密封，另一侧供空心轴(4)的封闭端进入，且该空腔圆柱状结构靠近空心轴(4)的圆周方向上设有进液口；端部锁紧环(11)连接固定在空心轴(4)上，且能限制空心轴(4)的绕轴运动；
所述的外转轮盘包括端部密封盖板(1)、开孔轮盘电极(2)和可旋转轮盘基体(5)，所述的开孔轮盘电极(2)和可旋转轮盘基体(5)的圆周上均开有冲液孔，且冲液孔的位置对应，所述的端部密封盖板(1)经开孔轮盘电极(2)与所述的可旋转轮盘基体(5)相连，该可旋转轮盘基体(5)通过轴承配合安装到空心轴(4)上，实现绕空心轴(4)高速旋转。
2.根据权利要求1所述的定向内冲液式高速电弧放电加工的旋转电极,其特征是:所述的开孔轮盘电极(2)为更换部件，是整体轮式电极或者叠片轮盘式电极。
3.根据权利要求1所述的定向内冲液式高速电弧放电加工的旋转电极,其特征是:所述的可旋转轮盘基体(5)为旋转结构，通过电机配合传动部件带动外转轮盘旋转或内置线圈绕组实现受控旋转。
4.根据权利要求1所述的定向内冲液式高速电弧放电加工的旋转电极,其特征是:所述的开孔轮盘电极(2)和可旋转轮盘基体(5)的圆周方向上均布冲液孔在安装固定时对应的冲液孔需要对齐。
5.根据权利要求1所述的定向内冲液式高速电弧放电加工的旋转电极,其特征是:所述的内部定向喷嘴(3)为外直径与所述的开孔轮盘电极(2)的内圈直径相同的空腔圆盘，且沿径向方向开有冲液出口，冲液出口的方向的调节通过调节端部锁紧环(11)来控制空心轴(4)转动，进而带动内部定向喷嘴(3)。
6.根据权利要求1所述的定向内冲液式高速电弧放电加工的旋转电极,其特征是:所述的进液基座固定在机床床身或者机床工作轴上。
7.根据权利要求1所述的定向内冲液式高速电弧放电加工的旋转电极,其特征是:工作液由进液基架(10)上的进液口流入，进入进液基架(10)内腔，再流经空心轴(4)，进入内部定向喷嘴(3)内腔，进而通过内部定向喷嘴(3)流入可旋转轮盘基体(5)冲液孔，最后由开孔轮盘电极(2)的冲液孔喷出。
8.根据权利要求1所述的定向内冲液式高速电弧放电加工的旋转电极,其特征是:所述的开孔轮盘电极(2)能加载大电流，实现电弧放电。
9.根据权利要求1所述的定向内冲液式高速电弧放电加工的旋转电极,其特征是:还包括第一轴承(6)、第二轴承(7)、密封圈(8)和轴承端盖(9)，所述的可旋转轮盘基体(5)通过第一轴承(6)和第二轴承(7)配合安装在空心轴(4)上，实现绕轴线高速转动；所述的密封圈(8)和轴承端盖(9)固定安装到可旋转轮盘基体(5)上，实现密封作用；所述的端部密封盖板(1)和开孔轮盘电极(2)分别固定安装在可旋转轮盘基体(5)上。
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