CN109570660A - 一种具有柔性支撑功能的管电极及自纠偏深小孔电加工方法 - Google Patents

一种具有柔性支撑功能的管电极及自纠偏深小孔电加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有柔性支撑功能的管电极及自纠偏深小孔电加工方法。具有柔性支撑功能的管电极结构为在管电极端面附近与端面平行的横截面或多个横截面的侧面上开有孔或孔的阵列，同时，这些孔或者孔的阵列在每个横截面上环形均匀分布，这些孔的中心线与管电极中心线垂直。加工时，部分工作液从管电极侧面孔或侧面孔阵列喷出，侧面孔或侧面孔阵列喷出的工作液束流与微小孔内壁发生作用，对管电极下端面的形成约束或阵列约束，从而对管电极下端面构成柔性支撑，并能在加工过程中对管电极进行自动纠偏。

Description

一种具有柔性支撑功能的管电极及自纠偏深小孔电加工方法
技术领域
本发明涉及一种具有柔性支撑功能的管电极及自纠偏深小孔电加工方法，属于特种加工领域。
背景技术
深小孔结构在航空航天、精密仪器及机械设备等领域的核心零部件上有着广泛的应用，如：航空发动机叶片气膜冷却孔、金属拉丝模的拉模孔、轮胎模具上的细深群孔及发动机喷油嘴针阀偶件等，都需要进行深小孔加工。这些深小孔孔径小，深径比大，所用零件材料一般多为高强度、高硬度及韧性强的难加工材料，而且有些深小孔要求孔内壁无微裂纹、无重铸层，因此，深小孔加工一直是技术难点，特别是大深径比、高精度、高品质深小孔的加工更是尤其困难。
在深小孔电加工过程中，管电极是一端夹持，另一端处于自由状态。当受到各种因素扰动时，管电极有可能出现弯曲、轴线偏斜，与所加工孔内壁接触短路，直接导致所加工孔的精度下降，孔轴线偏斜，以及管电极损耗增加，而且加工稳定性变差。
因此，可以降低管电极电加工时各种扰动的影响、提高加工稳定性及孔加工精度的加工方法，有着重要意义。
发明内容
本专利针对深小孔存在的问题，提出了一种具有柔性支撑功能的管电极及自纠偏深小孔电加工方法，应用在管电极端面附近横截面的侧面具有孔或孔阵列的管电极进行电加工，这些孔或孔阵列能够有效的对管电极下端面构成柔性支撑，实现深小孔自动纠偏加工，能够提高所加工孔的直线度,同时增大管电极电加工过程中的刚度，减少加工过程中管电极与所加工孔内壁的接触短路次数，降低管电极加工过程中的损耗，并提高加工稳定性。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：在管电极端面附近的横截面侧面进行打孔。
所述管电极端面附近的侧面多个横截面上的孔的中心线与管电极中心线垂直。
所述管电极端面附近的侧面横截面上多个孔要环形对称分布排列。
所述管电极端面附近的侧面横截面上开有奇数个或者偶数个孔。
所述管电极端面附近的侧面多个横截面打孔。
所述管电极端面附近的侧面横截面上孔的形状可以为圆形、方形、三角形、菱形等任意形状及其组合。
一种具有柔性支撑功能的管电极及自纠偏深小孔电加工方法，其特征在于：应用在端面附近横截面上打有微小孔的管电极进行电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔。
将管电极安装在相应的电加工机床上，并进行电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔，加工时，工作液在管电极中向下流动，从管电极下端面出口向外喷出，进行相应的电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔。部分工作液从管电极侧面孔或侧面孔阵列喷出，侧面孔或侧面孔阵列喷出的工作液束流与微小孔内壁发生撞击。当管电极轴线与所加工的孔轴线同轴时，管电极外壁与所加工的孔内壁各处距离基本相等。当由于加工过程中各种扰动因素的作用，管电极轴线与所加工的孔轴线不同轴时，管电极侧面上的孔或孔的阵列与所加工的孔的内壁距离就会发生变化，当管电极侧壁上的微小孔的外端面与所加工的孔的内壁距离变小时，根据流体力学小孔与狭缝之间的原理，管电极就会到更大的反作用力，在这些作用力的综合作用下，管电极中心轴线恢复到与所加工的孔的轴线同轴，实现深小孔自动纠偏加工，提高了所加工孔的直线度。
将管电极安装在相应的电加工机床上，并进行电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔，加工时，工作液在管电极中向下流动，从管电极下端面出口向外喷出，进行相应的电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔。部分工作液从管电极侧面孔或侧面孔阵列喷出，侧面孔或侧面孔阵列喷出的工作液束流与微小孔内壁发生作用，对管电极下端面的形成约束或阵列约束，从而对管电极下端面构成柔性支撑。
管电极上端面夹持部位与下端面柔性支撑同时作用，能够增大管电极电加工过程中的刚度，减少加工过程中管电极与所加工孔内壁的接触短路次数，降低管电极加工过程中的损耗，并提高加工稳定性，保证稳定加工。
本发明的优点效果如下：
1.在此种结构的管电极进行电加工时，工作液在管电极中向下流动，从管电极下端面出口向外喷出，进行相应的电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔。部分工作液从管电极侧面孔或侧面孔阵列喷出，侧面孔或侧面孔阵列喷出的工作液束流与微小孔内壁发生撞击。当管电极轴线与所加工的孔轴线同轴时，管电极外壁与所加工的孔内壁各处距离基本相等。当由于加工过程中各种扰动因素的作用，管电极轴线与所加工的孔轴线不同轴时，管电极侧面上的孔或孔的阵列与所加工的孔的内壁距离就会发生变化，当管电极侧壁上的微小孔的外端面与所加工的孔的内壁距离变小时，根据流体力学小孔与狭缝之间的原理，管电极就会到更大的反作用力，在这些作用力的综合作用下，管电极中心轴线恢复到与所加工的孔的轴线同轴，实现深小孔自动纠偏加工，提高了所加工孔的直线度。
2.在端面附近横截面上打有微小孔的管电极加工时，工作液在管电极中向下流动，从管电极下端面出口向外喷出，进行相应的电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔。部分工作液从管电极侧面孔或侧面孔阵列喷出，侧面孔或侧面孔阵列喷出的工作液束流与微小孔内壁发生作用，对管电极下端面的形成约束或阵列约束，从而对管电极下端面构成柔性支撑。
3.管电极上端面夹持部位与下端面柔性支撑同时作用，能够增大管电极电加工过程中的刚度，减少加工过程中管电极与所加工孔内壁的接触短路次数，降低管电极加工过程中的损耗，并提高加工稳定性，保证稳定加工。
附图说明
图1为加工端无孔管电极示意图；
图2为加工端有偶数孔管电极示意图；
图3为加工端有奇数孔管电极示意图；
图4为偶数孔多截面阵列管电极示意图；
图5为奇数孔多截面阵列管电极示意图；
图6为加工端通孔横截面为矩形孔的管电极示意图；
图7为加工端有孔管电极的加工状态示意图，其中(1)为管电极；(2)为工件；(3)为经打孔处理后的孔；(4)为管电极下端出口处喷出的工作液束流；(5)为管电极侧面处孔喷出的工作液束流；
图8为有孔管电极中心位置示意图；
图9为加工端通孔横截面不同形状的示意图。
具体实施方式
如图1所示为不同结构类型的管电极结构示意图和图2所示为加工端有孔管电极的加工状态示意图，其中包括：侧面经打孔处理的管电极1；工件2；经打孔处理后的孔3；管电极下端出口处喷出的工作液束流4；管电极侧面处孔喷出的工作液束流5。
如图3所示是有孔管电极中心位置示意图。其中o1,o2分别为被加工孔和管电极加工端的圆心位置。x1,x2分别为管电极与被加工孔水平方向上的左右间距，y1,y2分别为管电极与被加工孔竖直方向上的上下间距。当x1＝x2,y1＝y2时，如(a)所示，管电极中心位置和被加工孔中心重合，处于平衡状态；当x1>x2,y1＝y2时，如(b)所示，o2相对o1向右偏移，此时管电极处于非稳定状态，由管电极右侧通孔喷出的工作液作用于被加工孔内壁，x2增大，x1减小，使得o2回到与o1重合的位置；当x1<x2,y1>y2时，如(c)所示，o2相对于o1向任意方向偏移，图例为向左下方偏移的情况。此时管电极处于非稳定状态，由管电极右侧和下侧，通孔喷出的工作液作用于被加工孔内壁，x1和y2增大，y1和x2减小，使得o2回到与o1重合的位置。
如图4所示的是加工端通孔横截面不同形状的示意图，其中包括圆形，方形，三角形，菱形等其他任意图形及其组合。
在进行电加工前，采用打孔工艺技术对管电极侧面进行打孔处理，打孔的区域为在端面附近横截面区域或者管电极端面附近横截面的侧面多个横截面，打孔的角度为环形阵列微小孔的中心线与管电极的中心线互相垂直，打孔的数量为奇数或者偶数个环形对称分布的孔，打孔的形状为圆形，方形，三角形，菱形等其他任意图形及其组合。管电极安装在相应的电加工机床上，并进行电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔，加工时，工作液在管电极中向下流动，从管电极下端面出口向外喷出，进行相应的电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔。部分工作液从管电极侧面孔或侧面孔阵列喷出，侧面孔或侧面孔阵列喷出的工作液束流与微小孔内壁发生撞击。当管电极轴线与所加工的孔轴线同轴时，管电极外壁与所加工的孔内壁各处距离基本相等。管电极安装在相应的电加工机床上，并进行电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔，加工时，工作液在管电极中向下流动，从管电极下端面出口向外喷出，进行相应的电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔。部分工作液从管电极侧面孔或侧面孔阵列喷出，侧面孔或侧面孔阵列喷出的工作液束流与微小孔内壁发生作用，对管电极下端面的形成约束或阵列约束，从而对管电极下端面构成柔性支撑。管电极上端面夹持部位与下端面柔性支撑同时作用，能够增大管电极电加工过程中的刚度，减少加工过程中管电极与所加工孔内壁的接触短路次数，降低管电极加工过程中的损耗，并提高加工稳定性，保证稳定加工。

Claims (10)

1.一种具有柔性支撑功能的管电极及自纠偏深小孔电加工方法，其特征在于：在管电极端面附近横截面侧面上进行打孔。
2.根据权利要求1,其特征在于所述管电极在一个或多个平行于端面的横截面上的侧面上打孔。
3.根据权利要求1,其特征在于所述管电极在一个或多个平行于端面的横截面上的侧面上所打孔的中心线与管电极中心线垂直。
4.根据权利要求1,其特征在于所述管电极端面附近的横截面侧面上开有奇数个或者偶数个孔。
5.根据权利要求1,其特征在于所述管电极每个横截面上的多个孔按照环形均匀分布排列。
6.根据权利要求1,其特征在于所述管电极端面附近的横截面侧面上孔的形状可以为圆形、方形、三角形、菱形等任意形状或者任意形状的组合。
7.一种具有柔性支撑功能的管电极及自纠偏深小孔电加工方法，其特征在于：应用在端面附近横截面侧面上打有微小孔的管电极进行电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔。
8.根据权利要求7，其特征在于将管电极安装在相应的电加工机床上，并进行电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔。加工时，工作液在管电极中向下流动，从管电极下端面出口向外喷出，进行相应的电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔。同时部分工作液从管电极侧面孔或侧面孔阵列喷出，侧面孔或侧面孔阵列喷出的工作液束流与微小孔内壁发生冲击。当管电极轴线与所加工的孔轴线同轴时，管电极外壁与所加工的孔内壁各处距离基本相等；当由于受到加工过程中各种扰动因素的影响，管电极轴线与所加工的孔轴线不同轴时，管电极侧面上的孔或孔的阵列与所加工的孔的内壁距离就会发生变化。当管电极侧壁上的微小孔或孔阵列的外端面与所加工的孔的内壁距离发生变化时，根据流体力学小孔与狭缝之间作用原理，当管电极侧壁上的微小孔或孔阵列的外端面与所加工的孔的内壁距离变小时，与之对应的管电极外壁受到的流体的反作用力增大；当管电极侧壁上的微小孔或孔阵列的外端面与所加工的孔的内壁距离变大时，与之对应的管电极外壁受到的流体的反作用力减小，在这些作用力的综合作用下，管电极中心轴线会恢复到与所加工的孔的轴线同轴状态，从而实现深小孔自动纠偏加工，可以提高所加工孔的直线度。
9.根据权利要求7，其特征在于根据权利要求7，其特征在于将管电极安装在相应的电加工机床上，并进行电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔，加工时，工作液在管电极中向下流动，从管电极下端面出口向外喷出，进行相应的电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔。部分工作液从管电极侧面孔或侧面孔阵列喷出，侧面孔或侧面孔阵列喷出的工作液束流与微小孔内壁发生作用，对管电极下端面的形成约束或阵列约束，从而对管电极下端面构成柔性支撑。
10.根据权利要求9，管电极上端面夹持部位与下端面柔性支撑同时作用，能够增大管电极电加工过程中的刚度，减少加工过程中管电极与所加工孔内壁的接触碰撞次数，降低管电极加工过程中的损耗，提高了加工稳定性。
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