CN110524070A - 一种工具电极结构及电火花加工装置 - Google Patents

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岳晓明
张勤河
张建华
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种工具电极结构及电火花加工装置，通过在工具电极内部设置磁性元件，工具电极内部磁芯所产生的磁力可以将电火花加工过程中的游离在介质中的铁磁性蚀除屑吸附于工具电极表面，降低了游离在介质中的蚀除屑的浓度，改善了其极间的放电状态，并且有效降低了工具电极损耗。

Description

一种工具电极结构及电火花加工装置
技术领域
本申请涉及电火花加工领域，具体的说是一种工具电极结构及电火花加工装置。
背景技术
电火花加工方法通过在工具电极和工件电极之间施加脉冲电压来将工具电极和工件电极表面间某一相对间隙最小处或绝缘强度最低处的工作液介质电击穿，从而使工具电极和工件电极之间不断产生脉冲性的火花放电，火花放电所形成的等离子体通道温度高达5000K-7000K，足以将金属材料熔化汽化而蚀除，因此每次放电都会在工具电极和工件电极上形成一个很小的放电凹坑。
发明人发现，由于脉冲电源的频率极高，通过连续不断的脉冲放电会将工件电极不断蚀除，工具电极通过机床伺服进给系统不断地向工件电极进给，就可以将工具电极的形状复制在工件电极上，加工出所需要的零件；但是，电火花加工过程中，工件电极材料被蚀除的同时，工具电极材料也会被蚀除掉，从而导致工具电极产生损耗，最终会影响电火花加工精度，并且游离在工具电极和工件电极之间的蚀除屑还会对放电过程发生干扰，从而无法实现精确的加工。
发明内容
本申请的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种工具电极结构及电火花加工装置，通过在工具电极内部设置磁性元件，工具电极内部磁芯所产生的磁力可以将电火花加工过程中的游离在介质中的铁磁性蚀除屑吸附于工具电极表面，降低了游离在介质中的蚀除屑的浓度，改善了其极间的放电状态，并且有效降低了工具电极损耗。
本申请的第一目的是提供一种工具电极结构，采用如下技术方案：
包括外壳和内芯，所述外壳包括空腔，所述内芯位于所述空腔内，所述内芯具有磁性，用于吸附电火花加工中产生的铁磁性蚀除屑并使其附着在外壳的外表面上。
进一步的，所述外壳由导电材料制成，用于配合待加工工件形成电火花对工件进行蚀除。
进一步的，所述外壳的空腔具有一个开口，所述内芯通过开口插入空腔内。
进一步的，所述内芯的结构与空腔的结构相匹配，内芯能够将整个空腔填充。
进一步的，所述的内芯由磁铁制成，其磁力能够穿过外壳作用到外壳的外部区域。
进一步的，所述外壳的外表面与内芯的对应位置的外表面平行，用于保证磁力的均匀穿过外壳。
本申请的第二发明目的是提供一种电火花加工装置，采用如下技术方案：
包括输出端和如上所述的工具电极结构，所述输出端包括两个端子，分别用于连接工具电极结构的外壳和待加工工件，所述内芯用于吸附电火花加工过程中游离在待加工工件所浸泡的介质中的蚀除屑并使蚀除屑附着在外壳的外表面上。
进一步的，当待加工工件为非铁磁性材料时，所述工具电极外壳选用铁磁性材料制成。
进一步的，当待加工工件为铁磁性材料时，所述工具电极外壳选用铁磁性材料和/或非铁磁性材料制成。
与现有技术相比，本申请具有的优点和积极效果是：
(1)通过带有磁性的内芯插入到工具电极外壳的空腔内，外壳内部的内芯所产生的磁力来将电火花加工过程中的铁磁性蚀除屑吸附在工具电极表面，从而将蚀除掉游离在介质中的蚀除屑重新吸附到工具电极外壳的表面上，吸附于工具电极表面的蚀除屑达到降低工具电极损耗的效果；
(2)带有磁性的工具电极可以将电火花加工过程中位于工具电极和工件电极之间的铁磁性蚀除屑快速地吸附于工具电极表面，从而降低极间介质中游离的蚀除屑浓度，避免了因蚀除屑大量干扰形成电火花蚀除不精准的问题，达到改善极间放电状态，并提高放电稳定性，最终提高电火花加工速度的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本申请实施例1的工具电极的结构示意图；
图2为本申请实施例1的工具电极工作原理示意图。
其中：1、外壳，2、内芯，3、工件，4、介质，5、蚀除屑。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
正如背景技术中所介绍的，现有技术电火花加工过程中，工件电极材料被蚀除的同时，工具电极材料也会被蚀除掉，从而导致工具电极产生损耗，最终会影响电火花加工精度，并且游离在工具电极和工件电极之间的蚀除屑还会对放电过程发生干扰，从而无法实现精确的加工，针对上述技术问题，本申请提出了一种工具电极结构及电火花加工装置。
实施例1
本申请的一种典型的实施方式中，如图1、图2所示，提出了一种工具电极结构。
包括外壳1和内芯2，所述外壳为导电材料，用于配合待加工工件3形成电火花对工件进行蚀除，外壳内部具有一个空腔，所述内芯位于空腔内，所述内芯具有磁性，用于吸附电火花加工中产生的铁磁性蚀除屑5并使其附着在外壳的外表面上。
通过带有磁性的内芯插入到工具电极外壳的空腔内，外壳内部的内芯所产生的磁力来将电火花加工过程中的铁磁性蚀除屑吸附在工具电极表面，从而将蚀除掉游离在介质中的蚀除屑重新吸附到工具电极外壳的表面上，吸附于工具电极表面的蚀除屑达到降低工具电极损耗的效果。
所述外壳的空腔具有一个开口，所述内芯通过开口插入空腔内；所述内芯的结构与空腔的结构相匹配，内芯能够将整个空腔填充；所述内芯用于吸附电火花加工过程中游离在待加工工件所浸泡的介质4中的蚀除屑并使蚀除屑附着在外壳的外表面上。
将内芯结构和空腔的结构设置为相匹配的结构，使得内芯的外表面紧贴空腔的内表面，使得内芯的磁力能够更好地穿过外壳作用到外部游离的铁磁性蚀除屑，并吸引其向外壳方向移动附着在外壳上。
优选的，所述外壳的外表面与内芯的对应位置的外表面平行，用于保证磁力的均匀穿过外壳；使其能够更为均匀的对蚀除损伤的外壳表面进行损耗的补充，达到了降低工具电极损耗的效果。
当然，可以理解的是，将空腔配置一个开口，使得磁体内芯能够插入开口和空腔进行配合，不仅便于内芯和外壳的配合安装，而且在外壳大量蚀除损耗，无法满足使用需求后，内芯并没有损耗，从而能够将内芯抽出，与其他相同结构的外壳进行匹配，达到循环使用的目的。
所述工具电极结构的外壳为导电材料制成，选用但不限于纯铜、黄铜、铝、钢、石墨；工具电极内芯材料为磁铁。
当被加工工件材料为非铁磁性材料时，如铜质材料，磁性工具电极的外壳选择钢等铁磁类材料，在电火花加工过程中，工具电极外壳的铁磁性材料被蚀除到极间后再次被吸附到工具电极结构外壳的表面，从而实现降低工具电极结构损耗的效果。
当被加工工件材料为铁磁性材料时，磁性工具电极的外壳可以选择任意导电材料，比如铁磁性材料和/或非铁磁性材料，电火花加工过程中，工件上被蚀除的铁磁性蚀除屑能够被吸附在工具电极结构外壳的表面，从而实现降低工具电极损耗的功能。
带有磁性的工具电极可以将电火花加工过程中位于工具电极和工件电极之间的铁磁性蚀除屑快速地吸附于工具电极表面，从而降低极间介质中游离的蚀除屑浓度，避免了因蚀除屑大量干扰形成电火花蚀除不精准的问题，达到改善极间放电状态，并提高放电稳定性，最终提高电火花加工速度的效果。
实施例2
本申请的另一典型实施例，公开了一种利用实施例1中工具电极结构的电火花加工装置。
包括输出端，所述输出端包括两个端子，分别用于连接工具电极结构的外壳和待加工工件，所述电火花加工装置对工件进行加工，所述的工件浸泡于工作液介质中，输出端分别对两个端子供电，从而在工具电极和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，火花放电所形成的高温等离子体通道将金属材料的工件熔化汽化而蚀除，蚀除产生的蚀除屑在介质中处于游离状态，随着连续不断的脉冲放电会将工件电极不断蚀除，工件电极材料被蚀除的同时，工具电极材料也会被蚀除掉，从而导致工具电极产生损耗；
而本申请通过内芯吸附电火花加工过程中游离在待加工工件所浸泡的介质中的蚀除屑并使蚀除屑附着在外壳的外表面上，对损耗部分进行补充，从而放缓了工具电极的形态变化速度，降低损耗，延长工具电极的使用寿命。
需要指出的是，在本申请中所公开的铁磁性材料指的是被磁铁所吸引的材料，即常见的铁、钴、镍及其合金。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工具电极结构，其特征在于，包括外壳和内芯，所述外壳包括空腔，所述内芯位于所述空腔内，所述内芯具有磁性，用于吸附电火花加工中产生的铁磁性蚀除屑并使其附着在外壳的外表面上。
2.如权利要求1所述的工具电极结构，其特征在于，所述外壳由导电材料制成，用于配合待加工工件形成电火花对工件进行蚀除。
3.如权利要求2所述的工具电极结构，其特征在于，所述外壳的空腔具有一个开口，所述内芯通过开口插入空腔内。
4.如权利要求1所述的工具电极结构，其特征在于，所述内芯的结构与空腔的结构相匹配，内芯能够将整个空腔填充。
5.如权利要求1所述的工具电极结构，其特征在于，所述的内芯由磁铁制成，其磁力能够穿过外壳作用到外壳的外部区域。
6.如权利要求1所述的工具电极结构，其特征在于，所述外壳的外表面与内芯的对应位置的外表面平行，用于保证磁力的均匀穿过外壳。
7.一种电火花加工装置，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的工具电极结构。
8.如权利要求7所述的电火花加工装置，其特征在于，还包括输出端，所述输出端包括两个端子，分别用于连接工具电极结构的外壳和待加工工件，所述内芯用于吸附电火花加工过程中游离在待加工工件所浸泡的介质中的蚀除屑并使蚀除屑附着在外壳的外表面上。
9.如权利要求8所述的电火花加工装置，其特征在于，当待加工工件为非铁磁性材料时，所述工具电极外壳选用铁磁性材料制成。
10.如权利要求8所述的电火花加工装置，其特征在于，当待加工工件为铁磁性材料时，所述工具电极外壳选用铁磁性材料和/或非铁磁性材料制成。
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