CN109591284A - 3d打印电火花打孔导向结构、制造方法以及打孔工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了3D打印电火花打孔导向结构、制造方法以及打孔工艺，该3D打印电火花打孔导向结构，由3D打印而成，包括与待打孔工件的待打孔面贴合的导向面，以及与待打孔匹配的导向孔，所述导向孔的大小、轴线方向与待打孔匹配。其优点在于，利用3D打印技术制造带有与待打孔工件的待打孔面贴合的导向面和与待打孔对应匹配的导向孔的导向件，利用导向孔定位电极，实现打孔，提高电火花打孔的准确度和效率。

Description

3D打印电火花打孔导向结构、制造方法以及打孔工艺
技术领域
本发明涉及电火花打孔技术领域，尤其涉及一种3D打印电火花打孔导向结构及其制造方法。
背景技术
电火花打孔机的工作原理是利用连续上下垂直运动的细金属铜管作电极，对不锈钢、淬火钢、硬质合金、铜、铝等金属工件进行脉冲火花放电蚀除成型。细孔穿孔机可用于加工发动机中的冷却散热孔、筛板的群孔、液压气动元件的油路孔、油嘴油泵喷油孔、化织喷丝板的喷丝孔、线切割的穿丝孔等各种传统加工方法难于加工的深小孔。
现有的电火花打孔机是由四大部分相互配合完成打孔过程。首先将材料移动到自动打孔机摄像头扫描区域，摄像头扫描到图像之后进行处理并给控制部分信号，控制部分收到信号之后，进一步的处理并控制传动部分动作，使冲头在平面上的X轴，Y轴走位，完成走位动作之后气动部分开始工作，电磁阀控制气缸进行冲孔动作。而为了解决在复杂三维曲面上打孔的问题，需要多轴联动电火花打孔机，成本高昂、使用复杂。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种3D打印电火花打孔导向结构、制造方法以及打孔工艺，利用3D打印技术制造带有与待打孔工件的待打孔面贴合的导向面和与待打孔对应匹配的导向孔的导向件，利用导向孔定位电极，实现打孔，提高电火花打孔的准确度和效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种3D打印电火花打孔导向结构的制造方法，包括如下步骤：
获取步骤：对待打孔工件进行三维数据扫描或绘制待打孔工件的三维模型，获取待打孔工件的三维数据；
建模步骤：基于待打孔工件的三维数据，建立具有一定厚度的导向结构的数字模型，并在数字模型上设置与待打孔对应的用于放置电极的导向孔；
打印步骤：通过3D打印技术将导向结构的数字模型打印成3D打印电火花打孔导向件；
其中，数字模型上的导向孔的大小、轴线方向与待打孔匹配，导向件的导向面与待打孔工件的待打孔面贴合。
进一步地，所述建模步骤还包括：
设置一实体数字模型，将待打孔工件的三维模型放置在实体数字模型中，进行布尔运算，在实体数字模型内部形成一空腔，而后在实体数字模型上设置与待打孔对应的导向孔，从而建立导向结构的数字模型。
进一步地，所述打印步骤还包括：
将带有空腔的实体数字模型通过3D打印技术打印成型，分切空腔，获得带有导向孔的导向件。
进一步地，所述建模步骤还包括：设置一实体数字模型，将待打孔工件的三维模型与实体数字模型干涉，使待打孔工件的待打孔面位于实体数字模型中，进行布尔运算，在实体数字模型上形成缺口，缺口的表面为与待打孔面匹配的导向面，而后在实体数字模型上设置与待打孔对应的导向孔，从而建立导向结构的数字模型。
进一步地，所述建模步骤中设置的导向孔的深度不低于所用电极的直径的 10倍。
进一步地，所述建模步骤中设置的导向孔的精度相对于所用电极的直径尺寸为正公差。
为了实现上述目的，本发明还采用如下的另一技术方案：
一种电火花打孔工艺，包括如下步骤：
获取步骤：对待打孔工件进行三维数据扫描或绘制待打孔工件的三维模型，获取待打孔工件的三维数据；
建模步骤：基于待打孔工件的三维数据，建立具有一定厚度的导向结构的数字模型，并在数字模型上设置与待打孔对应的用于放置电极的导向孔；
打印步骤：通过3D打印技术将导向结构的数字模型打印成3D打印电火花打孔导向件；
安装步骤：将导向件的导向面与待打孔工件的待打孔面贴合，并固定导向件；
打孔步骤：将电极放入导向孔中，与待打孔工件接触，开始打孔；
其中，数字模型上的导向孔的大小、轴线方向与待打孔匹配，导向件的导向面与待打孔工件的待打孔面贴合。
进一步地，所述打孔步骤还包括，同时将多个电极分别放入导向孔中，同时打孔。
为了实现上述目的，本发明还采用如下的另一技术方案：
一种3D打印电火花打孔导向结构，由3D打印而成，包括与待打孔工件的待打孔面贴合的导向面，以及与待打孔匹配的导向孔，所述导向孔的大小、轴线方向与待打孔匹配。
进一步地，所述导向孔的深度不低于所用电极的直径的10倍。
本发明的上述以及其它目的、特征、优点将通过下面的具体实施方式以及附图进一步明确。
附图说明
图1为本发明实施例2的导向结构的结构示意图；
图2为本发明实施例3的导向结构的结构示意图；
图3为本发明实施例的导向件的使用状态示意图；
图中：10、导向件；11、空腔；12、导向面；20、导向孔；30、待打孔工件；31、待打孔；40、电极。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
结合附图，根据本发明的实施例的3D打印电火花打孔导向结构、制造方法以及打孔工艺将在接下来的描述中被阐明，其中由3D打印而成的与待打孔工件贴合的导向件解决了电火花电极的定位问题，无需多轴定位装置，利用导向件上的导向孔就可以实现电火花的精准定位，方便快捷，操作简单。
实施例1
本3D打印电火花打孔导向结构的制造方法，包括如下步骤：
获取步骤：对待打孔工件30进行三维数据扫描或绘制待打孔工件30的三维模型，获取待打孔工件30的三维数据；
建模步骤：基于待打孔工件30的三维数据，建立具有一定厚度的导向结构的数字模型，并在数字模型上设置与待打孔对应的用于放置电极40的导向孔20；
打印步骤：通过3D打印技术将导向结构的数字模型打印成3D打印电火花打孔导向件10；
其中，数字模型上的导向孔20的大小、轴线方向与待打孔31匹配，导向件10的导向面12与待打孔工件30的待打孔面贴合。
本实施例中的待打孔工件30的三维数据可以为对待打孔工件30进行三维扫描后获得的三维数据，而后可利用三维数据重建精准的三维模型；由于工业设计的需要，很多企业的工件都有三维模型或者三维模具模型，可以将该三维模型或三维模具模型转化成本实施例中所需的三维模型。
在建模步骤中，对于导向结构不与待打孔工件30接触的形状可不被限定，只要保证导向结构的导向面12与待打孔工件30的待打孔面贴合，其上的导向孔20的大小、轴线方向与待打孔31匹配即可。
实施例2
作为上述实施例的优选实施例，本实施例的所述建模步骤还包括：
设置一实体数字模型，将待打孔工件30的三维模型放置在实体数字模型中，进行布尔运算，在实体数字模型内部形成一空腔11，而后在实体数字模型上设置与待打孔31对应的导向孔20，从而建立导向结构的数字模型。
更具体地说，为了使导向结构的数字模型上的导向面12与待打孔工件30 完全贴合，在三维制图软件中，建立一体积大于待打孔工件30的实体数字模型，而后将待打孔工件30的三维模型放置在实体数字模型中，进行布尔出料运算，在实体数字模型内部形成一与待打孔工件30完全一致的空腔11，空腔11的壁即为导向面12，而后在形成空腔11的实体数字模型上设置导向孔20。
而后，由于该形成的空腔11为密闭的，采用3D打印技术形成实体内也设有空腔11，为了方便导向件10与待打孔工件30安装贴合，所述打印步骤还包括：
将带有空腔11的实体数字模型通过3D打印技术打印成型，分切空腔11，获得带有导向孔20的导向件10。
实施例3
作为实施例1的优选实施例，本实施例的所述建模步骤还包括：设置一实体数字模型，将待打孔工件30的三维模型与实体数字模型干涉，使待打孔工件 30的待打孔面位于实体数字模型中，进行布尔运算，在实体数字模型上形成缺口，缺口的表面为与待打孔面匹配的导向面12，而后在实体数字模型上设置与待打孔31对应的导向孔20，从而建立导向结构的数字模型。
更具体地说，为了使导向结构的数字模型上的导向面12与待打孔工件30 完全贴合，在三维制图软件中，设置一实体数字模型，而后将待打孔工件30的三维模型待打印面与实体数字模型干涉，而后进行布尔除料运算，在实体数字模型数据模型上形成一缺口，该缺口的表面即为导向面12，导向面12与待打孔面完全贴合，而后在其上设置与待打孔31对应的导向孔20，形成所需的导向结构的数字模型，而后利用3D打印技术将导向件10打印成型，由于此时导向件 10非封闭结构，只需在导向件10固定在待打孔工件30上即可使用。
实施例4
作为上述实施例1、2、3的优选实施例，由于采用电极40为细金属铜管，质地较软，为了更好地引导电极40，使其与导向孔20的轴线方向一致，所述建模步骤中设置的导向孔20的深度不低于所用电极40的直径的10倍。
实施例5
作为优选实施例，所述建模步骤中设置的导向孔20的精度相对于所用电极 40的直径尺寸为正公差，即导向孔20与电极40实现间隙配合，配合精度是多少，根据具体使用场景设计，定位精度高的公差就小一点，反之就大一点。
实施例6
一种电火花打孔工艺，包括如下步骤：
获取步骤：对待打孔工件30进行三维数据扫描或绘制待打孔工件30的三维模型，获取待打孔工件30的三维数据；
建模步骤：基于待打孔工件30的三维数据，建立具有一定厚度的导向结构的数字模型，并在数字模型上设置与待打孔31对应的用于放置电极40的导向孔20；
打印步骤：通过3D打印技术将导向结构的数字模型打印成3D打印电火花打孔导向件10；
安装步骤：将导向件10的导向面12与待打孔工件30的待打孔面贴合，并固定导向件10；
打孔步骤：将电极40放入导向孔20中，与待打孔工件30接触，开始打孔；
其中，数字模型上的导向孔20的大小、轴线方向与待打孔31匹配，导向件10的导向面12与待打孔工件30的待打孔面贴合。
本实施例中的获取步骤、建模步骤、打印步骤可以参考实施例1、实施例2、
实施例3、实施例4和实施例5，再次不在赘述。安装步骤的，导向件10与待打孔工件30的固定方式可以为粘贴、焊接或另采用夹持压紧导向件10与待打孔工件30的固定装置，使导向面12与待打孔工件30的待打孔面贴合即可。
如附图3所示，导向件10上设置有多个待打孔，打孔步骤中，操作人员可每次在一导向孔20中放置一电极40，逐一打孔；若待打孔工件30较大，工位充足，各电极40彼此互不影响，也可每次在多个导向孔20中分别放置一电极，同时打通多个孔，提高工作效率。
值得注意的是，在附图3示出的具体示例中，以导向孔20的数量为两个，各插有一电极40为例来阐述和揭露本优选实施例的打孔工艺的实现方法的内容和特征，但导向孔20的数量为2并不能被视为对本优选实施例的打孔工艺的实现方法的内容和范围的限制，导向孔20的数量、直径以及轴线方向均可根据实际需要在导向结构的建模步骤中实际设计。
实施例7
一种3D打印电火花打孔导向结构，由3D打印而成，包括与待打孔工件30 的待打孔面贴合的导向面12，以及与待打孔匹配的导向孔20，所述导向孔20 的大小、轴线方向与待打孔匹配。
由于采用电极40为细金属铜管，质地较软，为了更好地引导电极40，使其与导向孔20的轴线方向一致，所述导向孔20的深度不低于所用电极40的直径的10倍，且导向孔20的精度相对于所用电极40的直径尺寸为正公差，即导向孔20与电极40实现间隙配合，根据具体使用场景设计配合精度，定位精度高的公差就小一点，反之就大一点。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种3D打印电火花打孔导向结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取步骤：对待打孔工件进行三维数据扫描或绘制待打孔工件的三维模型，获取待打孔工件的三维数据；
建模步骤：基于待打孔工件的三维数据，建立具有一定厚度的导向结构的数字模型，并在数字模型上设置与待打孔对应的用于放置电极的导向孔；
打印步骤：通过3D打印技术将导向结构的数字模型打印成3D打印电火花打孔导向件；
其中，数字模型上的导向孔的大小、轴线方向与待打孔匹配，导向件的导向面与待打孔工件的待打孔面贴合。
2.如权利要求1所述的3D打印电火花打孔导向结构的制造方法，其特征在于，所述建模步骤还包括：
设置一实体数字模型，将待打孔工件的三维模型放置在实体数字模型中，进行布尔运算，在实体数字模型内部形成一空腔，而后在实体数字模型上设置与待打孔对应的导向孔，从而建立导向结构的数字模型。
3.如权利要求2所述的3D打印电火花打孔导向结构的制造方法，其特征在于，所述打印步骤还包括：
将带有空腔的实体数字模型通过3D打印技术打印成型，分切空腔，获得带有导向孔的导向件。
4.如权利要求1所述的3D打印电火花打孔导向结构的制造方法，其特征在于，所述建模步骤还包括：设置一实体数字模型，将待打孔工件的三维模型与实体数字模型干涉，使待打孔工件的待打孔面位于实体数字模型中，进行布尔运算，在实体数字模型上形成缺口，缺口的表面为与待打孔面匹配的导向面，而后在实体数字模型上设置与待打孔对应的导向孔，从而建立导向结构的数字模型。
5.如权利要求1至4任一所述的3D打印电火花打孔导向结构的制造方法，其特征在于，所述建模步骤中设置的导向孔的深度不低于所用电极的直径的10倍。
6.如权利要求1至4任一所述的3D打印电火花打孔导向结构的制造方法，其特征在于，所述建模步骤中设置的导向孔的精度相对于所用电极的直径尺寸为正公差。
7.一种电火花打孔工艺，其特征在于，包括如下步骤：
获取步骤：对待打孔工件进行三维数据扫描或绘制待打孔工件的三维模型，获取待打孔工件的三维数据；
建模步骤：基于待打孔工件的三维数据，建立具有一定厚度的导向结构的数字模型，并在数字模型上设置与待打孔对应的用于放置电极的导向孔；
打印步骤：通过3D打印技术将导向结构的数字模型打印成3D打印电火花打孔导向件；
安装步骤：将导向件的导向面与待打孔工件的待打孔面贴合，并固定导向件；
打孔步骤：将电极放入导向孔中，与待打孔工件接触，开始打孔；
其中，数字模型上的导向孔的大小、轴线方向与待打孔匹配，导向件的导向面与待打孔工件的待打孔面贴合。
8.如权利要求7所述的电火花打孔工艺，其特征在于，所述打孔步骤还包括，同时将多个电极分别放入导向孔中，同时打孔。
9.一种3D打印电火花打孔导向结构，其特征在于，由3D打印而成，包括与待打孔工件的待打孔面贴合的导向面，以及与待打孔匹配的导向孔，所述导向孔的大小、轴线方向与待打孔匹配。
10.如权利要求9所述的3D打印电火花打孔导向结构，其特征在于，所述导向孔的深度不低于所用电极的直径的10倍。
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