CN106392217A - 一种微小孔加工方法及设备 - Google Patents

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黄绍服
张建翔
李君�
张茜熙
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23H5/00—Combined machining
    • B23H5/02—Electrical discharge machining combined with electrochemical machining

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Abstract

本发明提供了一种微小孔加工方法及设备，属于特种加工微小孔技术领域。在管电极与加工工件两端连接电火花加工电源及电解加工电源双电源，通过控制电火花加工电源及电解加工电源的加工参数实现微小孔电解及电火花复合可控加工。可以去除单一电火花加工微小孔产生的再铸层、毛刺以及提高单一电解加工微小孔时的效率及加工精度。本发明可以获得较好的微小孔加工表面质量、较高的加工效率及加工精度。

Description

一种微小孔加工方法及设备
技术领域
本发明涉及一种微小孔加工方法及设备，属于特种加工微小孔技术领域。
背景技术
随着高性能材料微小孔加工方法及设备的不断创新与深化，使得微小孔加工在生产运用方面得到了很大的改善。目前，对于微小孔加工方法如电火花加工微小孔方法，其加工微小孔表面产生再铸层而影响微小孔加工表面质量；电解加工微小孔方法，其加工微小孔表面质量较好，但加工效率及加工精度相对较低。为了避免微小孔加工再铸层的产生、提高微小孔加工效率及加工精度等，故需在原有单一微小孔加工方法的基础上，通过复合加工微小孔方法的实现，来提高微小孔加工表面质量、加工效率及加工精度。
2014年6月4日，公开号为CN104001999A的中国专利公开了一种射流引导激光-电火花-电解组合加工装置，通过激光发生装置与加工模块同轴设置，保证产生的激光束加工与电火花加工同轴，再利用射流引导激光加工与电火花加工，实现以激光加工与电火花加工为主及电解加工为辅的微小孔加工。该方法加工速度快、克服以往单一微小孔加工方式的弊端，但该装置对于激光束加工与电火花加工同轴要求高，并且工作液对激光具有干扰作用，影响微小孔加工的尺寸精度。
2006年1月11日，授权号为CN100434217C的中国专利公开了一种大量微小孔的群电极电火花加工工艺方法和装置，通过在V型槽定位库上加工的许多V型槽中分别安装单个电极且V型槽定位库安装于螺旋调整方槽型结构上，形成群孔加工所需群电极及群电极的调整方法，群电极的另一端连接机床主轴，实现微小孔的批量化加工及减轻工作量等，但该方法对于群孔加工时，部分电极的损坏，影响群孔加工的质量。
2014年6月11日，公开号为CN103846640A的中国专利公开了一种微小孔等离子体放电加工装置及加工方法，利用微小直径电极与待加工微小孔孔壁间形成的等离子体放电空间进行微小孔的加工，但该方法采用的四氟化碳气体遇高温后存储容器易于爆炸以及其造成温室效应的作用是二氧化碳的数千倍，给操作安全及环境带来不利。
2013年1月9日，授权号为CN102861956B的中国专利公开了一种航空发动机涡轮叶片无再熔层气膜孔的加工方法，利用微小直径管电极对加工材料进行内冲液电火花加工，然后将管电极停留在电火花加工的微小孔中，借助外冲液的电解液的作用进行电解加工。该发明通过组合加工的方式解决了微小孔加工再熔层、微裂纹的产生，但该方法复合加工相比，降低了加工效率。
发明内容
本发明的目的是针对现有单一电火花、电解加工微小孔等方法的不足，提供一种改善微小孔加工表面质量、加工效率及加工精度的一种微小孔加工方法及设备。
本发明所采用的技术方案是：以极低浓度的中性盐溶液为工作液，在管电极与加工工件两端连接电火花加工电源及电解加工电源双电源，通过控制电火花加工电源及电解加工电源的加工参数实现微小孔电解及电火花复合可控加工。
采用上述一种微小孔加工方法及设备，包括：
①所述的电源包括：电火花加工电源、电解加工电源，其中电解加工电源可以是直流电源也可以是脉冲电源。
②所述的参数优化调节包括:电火花加工电源的电压、电流、脉冲宽度及脉冲间距、电解加工电源的电流、电压或脉冲宽度、脉冲间距中的一种或几种调节。
③所述的工作液为极低浓度的盐溶液NaCl、NaClO3、NaNO3溶液中的一种或者是几种混合溶液。
④本发明还提供了一种实现微小孔加工方法及设备，包括电解电火花复合加工控制平台；其中电解电火花复合加工控制平台包括电火花加工电源连接电极夹头与加工工件，电极夹头安装于主轴系统上，下端夹持管电极，管电极末端连接导向器；电解加工电源连接电极夹头与加工工件，加工工件固定于工作液槽中，工作液槽固定于工作台上。
本发明与现有微小孔加工技术相比，有益效果在于：
①本发明实现了微小孔电解加工与电火花加工的复合加工；
②本发明避免了微小孔电火花作用产生的再铸层以及提高了微小孔电解加工的效率，从而实现无再铸层及高效率的微小孔加工；
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为本发明电解电火花复合加工示意图。
图中：1床身、2电火花加工直流电源、3立柱、4主轴系统、5工作液进液方向、6压力泵、7过滤器、8工作液、9工作液槽、10电解加工直流电源、11工作液进液方向、12固定块、13管电极、14导向器、15加工工件、16工作液、17工作液槽、18工作台、19电极夹头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种微小孔加工方法及设备，包括：床身1、电火花加工直流电源2、立柱3、主轴系统4、工作液进液方向5、压力泵6、过滤器7、工作液8、工作液槽9、电解加工直流电源10、工作液回流方向11、固定块12、管电极13、导向器14、加工工件15、工作液16、工作液槽17、工作台18、电极夹头19。其中所述电火花加工电源2阴极连接电极夹头19，阳极连接加工工件15，并安装于立柱3上，电极夹头19安装于主轴系统4上，下端夹持管电极13，管电极13末端连接导向器14；所述电解加工电源10阴极连接管电极13，阳极连接加工工件15，加工工件15安装于固定块12上并浸没于工作液16中，工作液槽17固定于工作台18上；所述压力泵6出液口连接主轴系统4进液口，压力泵6进液口连接过滤器7接入工作液槽9中。
如图1、2所示，所述电火花加工电源2与电解加工电源10阴极连接电极夹头19，阳极连接加工工件15，加工工件15浸没于工作液16中，当管电极13浸没与工作液16中，同时开启电火花加工电源2与电解加工电源10及控制加工电流、电压等加工参数的优化调节，从而实现电解电火花复合可控加工。
如图1所示，所示压力泵6进液口连接过滤器7接入工作液槽9中，压力泵6出液口连接主轴系统4进液口，主轴系统4下端安装电极夹头19，电极夹头19夹持管电极13，当压力泵6工作时，工作液8经管电极13末端喷射于加工区域并流入工作液槽17中，工作液槽17连接工作液槽9，实现工作液8的循环利用及微小孔加工排屑。
综合图1、2，本发明所述一种微小孔加工方法为：以极低浓度的中性盐溶液为工作液8，在压力泵6的作用下，工作液8经工作液循环系统，沿工作液进液方向5由管电极13内孔喷射入工件15加工区域，在管电极13与加工工件15两端分别连接双电源电火花加工电源2、电解加工电源10的阴极与阳极，管电极13上端经电极夹头19安装于主轴系统4，下端浸没于工作液16中，当接通电火花加工电源2及电解加工电源10时，管电极(15)与工件(17)间同时进行电火花加工及电解加工，通过对电火花加工电源2及电解加工电源的闭合与切断的先后顺序控制及加工电流、加工电压等加工参数的优化调节，完成微小孔电解和电火花复合可控加工。

Claims (5)

1.一种微小孔加工方法及设备，以管电极(13)对加工工件(15)进行微小孔加工，加工工件(15)浸没于工作液(16)液面下，在管电极(13)与加工工件(15)间连接电火花加工电源(2)及电解加工电源(10)，其特征在于：当接通电火花加工电源(2)及电解加工电源(10)时，管电极(13)与加工工件(15)间同时进行电火花加工及电解加工，通过对电火花加工电源(2)及电解加工电源(10)的闭合与切断的先后顺序控制及加工电流、加工电压等加工参数的优化调节，完成微小孔电解和电火花复合可控加工。
2.根据权利要求1所述的一种微小孔加工方法及设备，其特征在于：所述的电源包括：电火花加工电源(2)、电解加工电源(10)，其中电解加工电源(2)可以是直流电源也可以是脉冲电源。
3.根据权利要求1所述的一种微小孔加工方法及设备，其特征在于：所述的参数优化调节包括:电火花加工电源(2)的电压、电流、脉冲宽度及脉冲间距、电解加工电源(10)的电流、电压或脉冲宽度、脉冲间距中的一种或几种调节。
4.根据权利要求1所述的一种微小孔加工方法及设备，其特征在于：所述的工作液(16)为极低浓度的盐溶液NaCl、NaClO3、NaNO3溶液中的一种或者是几种混合溶液。
5.根据权利要求1所述的一种微小孔加工方法及设备，其特征在于：
包括电解电火花复合加工控制平台；
电解电火花复合加工控制平台包括电火花加工电源(2)连接电极夹头(19)与加工工件(15)，电极夹头(19)安装于主轴系统(4)上，下端夹持管电极(13)，管电极(13)末端连接导向器(14)；电解加工电源(10)连接电极夹头(19)与加工工件(15)，加工工件(15)固定于工作液槽(17)中，工作液槽(17)固定于工作台(18)上。
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