CN109175551B - 电火花加工电蚀产物排出方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于特种加工技术领域，具体涉及电火花加工电蚀产物排出方法，用于及时排除深孔、深槽、窄缝等结构电火花加工过程的电蚀产物。本发明包括液力排出装备，该装备由液力箱、外锥体、内锥体、环形缝隙构成。具有压力的液体流入液力箱，从环形缝隙流出；环形缝隙与电极轴线形成的夹角A为锐角；液力排出装备可以是一套、两套或多套。其电蚀产物排出方法的步骤包括：第一步，加工电极和液力排出装备；第二步，安装电极、工件、液力排出装备；第三步，电火花放电加工、具有压力的液体流入和流出电蚀产物排出装备。本发明通过外加流动液体的方法，及时排除加工系统电蚀产物，防止堵塞，保证加工的尺寸精度和形状位置精度，提高加工效率。

Description

电火花加工电蚀产物排出方法

技术领域

本发明属于特种加工技术领域，具体涉及一种电火花加工电蚀产物排出方法。

背景技术

电火花加工中工件和工具之间脉冲性地火花放电，靠电火花局部、瞬时产生的高温把金属蚀除下来。因此，电火花加工也被称为“电蚀加工”。电火花加工在机械产品制造领域的实际应用日益广泛，例如可将其用于淬火钢或难加工材料钻圆柱孔、四方孔、六角型孔、窄缝等。

电火花加工技术因其具有非接触、无宏观切削力、对工具的强度和刚度要求低、材料适用范围广的特点，有着特殊的优越性。但是这种方法存在自身的弊端，这种弊端在加工深孔、深槽、窄缝等结构时更为突出。电火花方法被用于孔的加工时，所用的电极常常是带有内孔的圆管。工作液从电极内孔流入，流过放电部位后，又从电极与所加工深孔内壁的微细间隙流出，流出时带走电蚀产物。电火花加工深孔时，如果孔的深度与孔的直径比值大于10，电蚀产物排除困难。电蚀产物堆积在加工间隙内容易造成短路并且极易产生二次放电的现象，使加工稳定性大大降低，不仅影响加工效率，降低加工精度，还会使电极的损耗大大增加。

在现有研究中，有些技术人员通过调整工作液粘度控制电火花加工电蚀产物的抛出量；南京航空航天大学机电学院在分析电火花加工电蚀产物稳定性理论的基础上，结合脉冲超声聚焦技术，提出了激波压力扰动辅助电火花加工方法，设计了激励电源和激波发生器试验装置，测试了相应的电功率和声功率，该方法可在一定程度上促进电蚀产物的排除，改善加工稳定性，提高加工精度。

大连交通大学机械工程学院针对电火花加工中电蚀产物排出困难、加工效率低、电极损耗严重等问题，研究了外加磁场对铁磁性材料电火花小孔加工的影响，分析了铁磁性电蚀微粒在加工区域受外加磁场磁力作用的影响规律，通过实验获得了在不同电极材质条件下外加磁场对电火花加工及其电蚀产物的影响规律。

上海交通大学机械与动力工程学院使电极做周期性抬刀运动，降低加工区域内的电蚀产物浓度，进而提高有效放电率和加工稳定性。

太原理工大学研究人员认为：在电火花小孔加工中，排屑困难一直是困扰加工速度的一个重要问题。该校对工具电极进行改进，用螺旋电极进行电火花小孔加工，改变加工过程中间隙流场的流动状态以及电蚀产物的受力，增强小孔加工过程中的排屑能力，进而提高加工速度。该校还利用Gambit软件建立仿真模型，应用Fluent对小孔加工过程中的排屑进行仿真，对其压力场和速度场进行分析；在D703F高速电火花小孔加工机床上进行了试验研究。结果表明电火花加工小孔时，采用螺旋电极，其加工速度有所提高。

尽管有不少研究成果，现有技术尚未完全解决电蚀产物排除的问题，在深孔、深槽、窄缝等结构的电火花加工中，这一问题还比较突出。

发明内容

本发明的目的：针对深孔、深槽、窄缝电火花加工过程电蚀产物排除困难的问题，设计电火花加工电蚀产物排出方法，提高加工效率和质量。本发明所阐述的技术方法也适用于其它产品结构的电火花加工过程，提高其电蚀产物的排出效率。

电火花加工电蚀产物排出方法包括电蚀产物排出装备，该装备利用流体能量守恒定律和流体运动所产生的负压原理而工作。本发明通过以下方案实现。

电火花加工电蚀产物排出方法包括液力排出装备，如说明书附图所示。工件1需要加工深孔，电极2是深孔加工工具。工作液从电极内孔3流入。电极与已加工的深孔、深槽的内壁之间存在微细间隙，工作液流过放电部位后，从电极与深孔内壁的间隙流出。工作液流出的同时带走电蚀产物。为提高排除电蚀产物的能力，设置了液力箱4，有压液体从液力箱的进液口5流入液力箱。液力箱分别与外锥体6、内锥体7固定连接。外锥部分置于内锥部分以内，两锥面形成环形缝隙8。液力箱内具有液力的液体充满压力箱后，从环形缝隙8流出。环形缝隙与电极轴线形成的夹角A为锐角。定义液体在两锥面所形成环形缝隙内的流动方向为方向一，同时定义液体在圆柱电极与深孔内壁之间流动的方向为方向二。则在本发明中，方向一与方向二所形成的夹角为锐角。具体数量根据孔的深度及排除电蚀产物的需要而决定。为了取得更好的排除电蚀产物的能力，可以采用现有技术调整环形缝隙8的间隙大小和几何形状。

以下简介本发明的工作原理：由于环形缝隙过流面积较小，当液力箱内具有压力的液体从环形缝隙8流出时，液体流速较大。根据液体能量守恒定律，如果液体动能增大，则其压力能下降。因此，在环形缝隙出口处，液体压力较低，大气压力驱动电蚀产物排出，防止堵塞，电火花加工的连续性得到保证。

上述液力箱4、进液口5、外锥体6、内锥体7、环形缝隙8构成液力排出装备。液力排出装备可以是一套、两套或多套。

本发明电火花加工步骤与现有电火花加工步骤有较多相同之处，其特征在于：第一步，制作电极和液力排出装备。本发明所用电极的长度大于现有技术所用电极，需要事先制作；第二步，安装电极、工件、液力排出装备；第三步，电火花放电加工、具有压力的液体流入和流出液力排出装备。采用上述方法，还可以根据实际需要，采用现有技术方法调整环形缝隙8的间隙大小和几何形状，更好地排除电蚀产物。

综上所述，本发明具有以下创新点：

1.电火花加工电蚀产物排出方法，包括液力排出装备，其特征在于：所述的液力排出装备包括液力箱4、外锥体6、内锥体7、环形缝隙8；工作液从电极2的内孔3流入，从电极与孔或槽内壁的间隙流出；具有压力的液体从液力箱4的进液口5流入液力箱；液力箱、外锥体6、内锥体7使液体半封闭；外锥部分置于内锥部分以内，两锥面形成环形缝隙8；液力箱内具有压力的液体从环形缝隙8流出；环形缝隙与电极轴线形成的夹角A为锐角；液力箱、外锥体、内锥体固定连接或被制作为一体；环形缝隙8的间隙大小和几何形状可调整；其电蚀产物排出方法的步骤包括：第一步，加工电极和液力排出装备；第二步，安装电极、工件、液力排出装备；第三步，电火花放电加工、具有压力的液体流入和流出电蚀产物排出装备。

2.电火花加工电蚀产物排出方法，其特征在于所述的液力排出装备可以是一套、两套或多套。

本发明的有益效果：以电火花方法加工孔、槽，当电蚀产物难以排除时，通过外加流动液体的方法，及时排除电蚀产物；保证电火花加工过程的稳定性，防止短路、避免电极进给停滞等不良现象；通过提高加工系统排除电蚀产物的能力，保证孔、槽、窄缝等加工尺寸精度，防止偏斜，并提高生产效率。

附图说明

图1为电火花加工电蚀产物排出方法示意图。图中：1-工件，2电极，3-电极内孔，4-液力箱，5-进液口，6-外锥体，7-内锥体，8-环形缝隙。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施方式作进一步说明，具体实施方式不对本发明做任何限制。

实施方式一：在加工过程开始时，即向液力箱4内输入具有压力的液体，使其充满半封闭的空间，该液体从环形缝隙8内流出，与工作液混合，带走电蚀产物。

实施方式二：在加工过程开始时，不向液力箱4内输入具有压力的液体。当加工过程中出现电蚀产物排出困难时，向液力箱4内输入具有压力的液体，利用附加的这一流体帮助排出电蚀产物。

Claims (2)

1.电火花加工电蚀产物排出方法，包括液力排出装备，其特征在于：所述的液力排出装备包括液力箱(4)、外锥体(6)、内锥体(7)、环形缝隙(8)；工作液从电极(2)的内孔(3)流入，从电极与孔或槽内壁的间隙流出；具有压力的液体从液力箱(4)的进液口(5)流入液力箱，液力箱位于工件上方；液力箱、外锥体(6)、内锥体(7)使液体半封闭；内锥体位于外锥体的上方，外锥部分置于内锥部分以内，两锥面形成环形缝隙(8)；液力箱内具有压力的液体从环形缝隙(8)流出；环形缝隙与电极轴线形成的夹角A为锐角；液力箱、外锥体、内锥体固定连接或被制作为一体；环形缝隙(8)的间隙大小和几何形状可调整；其电蚀产物排出方法的步骤包括：第一步，加工电极和液力排出装备；第二步，安装电极、工件、液力排出装备；第三步，电火花放电加工、具有压力的液体流入和流出电蚀产物排出装备。

2.根据权利要求1所述的电火花加工电蚀产物排出方法，其特征在于所述的液力排出装备可以是一套、两套或多套。

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