CN110860747A - 一种深小孔电火花成型加工用电极夹具及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深小孔电火花成型加工用电极夹具及加工方法。电极夹具包括电极夹具本体、锁紧密封塞、锁紧套、定位过渡套和空心电极；锁紧密封塞、锁紧套和定位过渡套上均设有同轴的电极导向通道；电极夹具本体的一端设有凹槽结构，锁紧密封塞塞入凹槽结构内，电极夹具本体的另一端与电火花成型加工设备连接，所述电极夹具本体的内腔中设有冲油通道；所述定位过渡套与所述电极夹具本体位于凹槽的一端连接，所述定位过渡套与所述锁紧套连接；所述空心电极依次穿过所述定位过渡套、所述锁紧套、所述锁紧密封塞的极导向通道后延伸至所述电极夹具本体的冲油通道内。本发明解决了电极缺乏冲油，导致排屑困难以及电极不易更换影响加工效率的难题。

Description

一种深小孔电火花成型加工用电极夹具及加工方法

技术领域

本发明涉及电火花加工技术领域，特别是涉及一种深小孔电火花成型加工用电极夹具及加工方法。

背景技术

电火花加工是特种加工技术中的一种，主要利用工具和工件(正、负电极)之间非接触式脉冲性电火花放电时产生的高温烧蚀现象来去除工件上多余的金属而达到加工成型的目的，广泛应用于各种难切削材料和复杂特征结构的加工。目前，大量军、民用零部件都采用密集分布深小孔结构设计，例如航空发动机燃烧室火焰筒、涡轮叶片等零部件，深小孔密集分布在复杂空间型面上，数量多，位置度和尺寸精度要求高，部分深小孔还涉及位置干涉，常规工艺方法无法加工，因此需要采用电火花加工技术予以解决。

针对深小孔结构的电火花加工，目前常见的技术方法有两种：一是高速小孔加工方法，二是电火花成型加工方法。

高速小孔加工方法采用穿过导丝嘴的空心铜电极，电极高速旋转并沿轴向进给，配合中心冲油，达到制孔的目的，加工效率高，但该技术存在以下不足：(1)目前国内高速小孔机的制孔精度相对较差，而且孔越深精度越差；(2)再铸层较厚，表面粗糙度较差，容易产生不规则微裂纹；(3)电极损耗大，成本高；(4)相比于电火花成型加工，高速小孔加工方法工艺参数摸索难度较大，而且难以加工干涉孔，适用范围有限。

而电火花成型加工一般采用无旋转实心电极，通过单轴或者多轴联动进给制孔，具有精度和稳定性高、表面质量好、成本低、适合干涉孔及成组孔同步加工等诸多技术优势，弥补了高速小孔加工技术的不足，具有良好的应用前景，但同时存在以下不足：(1)电极装夹方式较为简单，通常只采用电极一端装夹在主轴或者其他安装座的方式，电极使用长度固定，而且考虑到电极属弱刚性，不能使用长电极，但如果电极长度较短，又会频繁更换电极，影响加工效率和一致性，因此电极使用存在诸多限制条件，不利于实现高效、高精度、高稳定性制孔的目的；(2)电极装夹中缺乏有效冲油方式，导致排屑困难，特别是对于深小孔，导致二次放电等异常放电比例大幅增加，降低加工效率，容易产生锥孔等缺陷，表面质量差。

综上所述，基于电火花成型加工技术的传统制孔电极装夹方式存在难以解决的问题，不适用于密集群孔结构的加工，因此，如何提供一种新的电极夹具机加工方法以解决以上技术难题是本领域技术人员需要亟需解决的技术难题。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例第一方面提供了一种深小孔电火花成型加工用电极夹具。在锁紧密封塞、所述锁紧套、所述定位过渡套上均设有同轴的电极导向通道，并在电极夹具本体内设有冲油通道，解决了现有技术中电极装夹中缺乏有效冲油方式，导致排屑困难以及电极装夹不易更换，影响加工效率和结果一致性的难题。

本发明实施例第二方面提供了一种深小孔电火花成型加工方法。通过采用本发明实施例第一方面的电极夹具，简化了加工流程，提高了效率。

(2)技术方案

第一方面，本发明的实施例提出了一种深小孔电火花成型加工用电极夹具，包括：电极夹具本体、锁紧密封塞、锁紧套、定位过渡套和空心电极；所述锁紧密封塞、所述锁紧套、所述定位过渡套上均设有同轴的电极导向通道；所述电极夹具本体的一端设有凹槽结构，所述锁紧密封塞塞入所述凹槽结构内，所述电极夹具本体的另一端与电火花成型加工设备连接，所述电极夹具本体的内腔中设有冲油通道；所述定位过渡套与所述电极夹具本体位于凹槽的一端连接，所述定位过渡套与所述锁紧套连接；所述空心电极依次穿过所述定位过渡套、所述锁紧套、所述锁紧密封塞的极导向通道后延伸至所述电极夹具本体的冲油通道内。

进一步地，所述电极夹具本体上还设有油管接口，所述油管接口与所述电火花成型加工设备的冲油管连接。

进一步地，所述油管接口为内螺纹结构。

进一步地，所述锁紧密封塞为耐油橡胶材质。

进一步地，所述锁紧密封塞为锥形结构，锥形结构的尖端塞入所述电极夹具本体的凹槽内；锥形结构的底面端抵在所述锁紧套上。

进一步地，所述锁紧套与所述电极夹具本体通过螺纹连接。

进一步地，所述定位过渡套上设有用于所述空心电极定位的外凸定位块结构。

进一步地，还包括电极固紧块，所述电极固紧块与所述定位过渡套通过螺钉连接，用于固定所述空心电极。

第二方面，提供了一种深小孔电火花成型加工方法，包括：

步骤一、将所述空心电极依次穿过所述的电极导向通道并延伸至所述电极夹具本体的冲油通道内，并将所述电极夹具本体装夹在电火花成型加工设备上，将冲油管与所述电极夹具本体的冲油通道连通；

步骤二、将所述空心电极通过所述定位过渡套精准定位至加工位置，调取设置电火花成型加工设备的加工程序和参数，同时设置冲油管的冲油压力，打开冲油管的冲油阀门，开启电火花成型加工设备实现对空心电极的中心冲油的成型加工；

步骤三、当所述空心电极的长度损耗较大时，沿所述导向通道长度方向拉动空心电极至指定伸出长度，重复步骤二继续加工。

进一步地，拉动空心电极至指定伸出长度前应松开连接在定位过渡套一端的电极固紧块；在拉动空心电极至指定伸出长度后应紧固电极固紧块。

(3)有益效果

综上，本发明在电极夹具本体中设置有冲油通道，并将该冲油通道与冲油管连接，由冲油通道引入空心电极实现中心冲油，能够将加工过程中的灰屑及时地随着油带出，解决了现有技术中深小孔电火花成型加工过程中的排屑不良的“顽疾”，从而大幅降低因灰屑存在发生二次放电等异常放电的概率，提高深小孔加工的效率，改善加工质量；

同时，本发明在锁紧密封塞、锁紧套、定位过渡套上依次设置了电极导向通道，能够实现空心电极的快速换装、灵活调整和移动，通过空心电极位置沿加工方向的适应性调整，在多孔加工过程中可以始终保持空心电极合理的工作长度，实现对空心电极加工过程中损耗的补偿，从而降低空心电极更换频率、节省生产准备时间、提高生产效率；

除此之外，由于减少了更换空心电极的次数，使得因更换空心电极带来的误差大大降低，得到的加工结果的一致性更好；最后，由于锁紧密封塞、锁紧套、定位过渡套上的电极导向通道同轴设计，保证了可以对空心电极1的中心精准冲油，避免侧向不稳定冲油干扰空心电极中心冲油的排屑过程，能进一步提高加工效果。

除此之外，本发明提出的深小孔电火花成型加工方法，具有方法简单、易行、加工效率高和加工结果一致性好的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一方面一实施例的电极夹具的结构示意图。

图2是本发明第一方面一种深小孔电火花成型加工方法的流程图。

图中：空心电极1、电极固紧块2、定位过渡套3、锁紧套4、锁紧密封塞5、电极夹具体6。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图1-附图2并结合实施例来详细说明本申请。

本发明实施例第一方面的一种深小孔电火花成型加工用电极夹具，参阅附图1所示，包括电极夹具本体6、锁紧密封塞5、锁紧套4、定位过渡套3和空心电极1。其中锁紧密封塞5、锁紧套4、定位过渡套3上均设有同轴的电极导向通道；电极夹具本体6的一端设有凹槽结构，锁紧密封塞5塞入所述凹槽结构内，电极夹具本体6的另一端与电火花成型加工设备连接，电极夹具本体6的内腔中设有冲油通道；定位过渡套3与电极夹具本体6靠近凹槽的一端连接，定位过渡套3与锁紧套4连接；空心电极1依次穿过定位过渡套3、锁紧套4、锁紧密封塞5的极导向通道后延伸至电极夹具本体6的冲油通道内。

在本发明实施例中，电极夹具体6的一端安装在电火花成型加工设备上，具体地，如附图1所示，电极夹具体6的右端连接在电火花成型加工设备的主轴上；而电极夹具体6的左端设有凹槽结构，该凹槽结构主要是为了实现锁紧密封塞5的塞入，由锁紧密封塞5堵住冲油通道，避免电极夹具体6内腔中的油溢出；本发明实施例中设计了锁紧套4与电极夹具体6连接，在锁紧套4与电极夹具体6连接过程中，锁紧套4便会将锁紧密封塞5塞入到凹槽结构内，实现对冲油通道堵住的目的，且在锁紧套4的一侧设置有定位过渡套3，定位过渡套3提供空心电极1伸入到电极导向通道的定位位置，避免空心电极1伸入位置过长或过短，使得伸入长度做到统一，有利于电火花成型加工。

由于在定位过渡套3、锁紧套4、锁紧密封塞5的长度方向上设置了同轴的电极导向通道，空心电极1依次穿过过渡套3、锁紧套4、锁紧密封塞5的电极导向通道后伸入到电极夹具本体6的冲油通道内。因此，电极导向通道的同轴设计，可以确保空心电极1能依次穿过定位过渡套3、锁紧套4和锁紧密封塞5，避免定位过渡套3、锁紧套4以及锁紧密封塞5上的电极导向通道不同轴时无法顺利穿过。同时本发明实施例中的定位过渡套3、锁紧套4和锁紧密封塞5将空心电极1包覆住，还可以对空心电极1起到一定的固定作用。

实际使用前，先将空心电极1依次穿过定位过渡套3、锁紧套4、锁紧密封塞5并伸入在电极夹具体6的冲油通道内，并保证空心电极1在冲油通道内有适宜的长度。随后紧固锁紧套4，通过锁紧套4可以将锁紧密封塞5牢牢塞入到电极夹具体6的凹槽内，确保工作过程中冲油通道内的油不会从凹槽内溢出，而且，塞紧的锁紧密封塞5还能起到一定的固定空心电极1的目的。随后，当空心电极1在冲油通道内的长度调整好以后，将定位过渡套3与锁紧套4连接牢固。在此需要说明的是，空心电极1长度的调节到定位过渡套3上的加工位置时，此时空心电极1在冲油通道内的长度较适宜，适合电火花成型加工作业。最后，将电极夹具体6的右端与电火花成型加工设备连接，将冲油管连接至电极夹具体6的冲油通道。

实际工作时，首先调取设置电火花成型加工设备的加工程序和参数，同时设置冲油管的冲油压力，打开冲油管的冲油阀门，开启电火花成型加工设备实现空心电极1的中心冲油的成型加工作业；在加工作业过程中，当空心电极1的长度损耗较大时，沿导向通道长度方向拉动空心电极1至指定伸出长度，再开启电火花成型加工设备继续加工即可。

本发明实施例在电极夹具本体6中设置有冲油通道，并将该冲油通道与冲油管连接，由冲油通道引入空心电极1实现中心冲油，能够将加工过程中的灰屑及时地随着油带出，解决了现有技术中深小孔电火花成型加工过程中的排屑不良的“顽疾”，从而大幅降低因灰屑存在发生二次放电等异常放电的概率，提高深小孔加工的效率，改善加工质量；同时，本发明实施例在锁紧密封塞5、锁紧套4、定位过渡套3上依次设置了电极导向通道，能够实现空心电极1的快速换装、灵活调整和移动，通过空心电极1位置沿加工方向的适应性调整，在多孔加工过程中可以始终保持空心电极1合理的工作长度，实现对空心电极1加工过程中损耗的补偿，从而降低空心电极1更换频率、节省生产准备时间、提高生产效率；除此之外，由于减少了更换空心电极1的次数，使得因更换空心电极1带来的误差大大降低，得到的加工结果的一致性更好；最后，由于锁紧密封塞5、锁紧套4、定位过渡套3上的电极导向通道同轴设计，保证了可以对空心电极1的中心精准冲油，避免侧向不稳定冲油干扰空心电极1中心冲油的排屑过程，能进一步提高加工效果。

作为本发明第一方面实施例的一种优选的实施方式，参阅附图1所示，电极夹具本体6上还可以设有油管接口，油管接口与电火花成型加工设备的冲油管连接。实际使用中，冲油管一般需要通过接口与冲油通道连接，因此本发明实施例中油管接口的设计便于冲油管与冲油通道的连接，简化了连接过程。

具体地，油管接口为可以内螺纹结构。一般冲油管与油管接口连接的一端为外螺纹结构，将油管接口设计为内螺纹结构，通过螺纹连接方式可以方便冲油管与油管接口的安装和拆卸，且连接的密封性也能得到保证。

作为本发明第一方面实施例的又一种优选的实施方式，锁紧密封塞5可以为耐油橡胶材质，由于锁紧密封塞5的一端需要与冲油通道中的油接触，耐油材质可以提高锁紧密封塞5的使用寿命；同时，锁紧密封塞5采用橡胶，在锁紧套4锁紧时，其与锁紧套4、电极夹具本体6柔性连接，密封效果更好；且柔性连接可以避免与锁紧套4、电极夹具本体6接触时产生的变形，有利于提高本发明实施例所示电极夹具的使用寿命；最后，采用橡胶材质时，当空心电极1穿过其内部的电极导向通道后，锁紧密封塞5在锁紧套4锁紧变形过程中可以对空心电极1施加一定的紧固作用力。

具体地，锁紧密封塞5为锥形结构，锥形结构的尖端塞入电极夹具本体6的凹槽内；锥形结构的底面端抵在锁紧套4上。锥形结构与电极夹具本体6的凹槽连接的接触面大，在锁紧套4抵压力作用下，锥形结构可以与电极夹具本体6的凹槽牢牢连接在一起，且锥形结构的尖端可以直接插入到凹槽的前端，也就是冲油通道，由此可以保证了冲油管对空心电极1的中心精准冲油，避免侧向不稳定冲油干扰空心电极1中心冲油的排屑过程，能进一步提高加工效果。

具体地，如附图2所示，锁紧套4与电极夹具本体6通过螺纹连接。通过螺纹连接方式可以方便锁紧套4与电极夹具本体6的安装和拆卸，锁紧套4与电极夹具本体6之间也能保持平行状态，当锁紧套4与电极夹具本体6保持平行时，锁紧密封塞5可以垂直塞入到凹槽结构，能确保锁紧密封塞5中的电极导向通道与锁紧套4、定位过渡套3中的电极导向通道同轴，进而便于空心电极1的移动。

作为本发明第一方面实施例的另一种优选的实施方式，定位过渡套3上可以设有用于空心电极1定位的外凸定位块结构。在定位过渡套3上设有外凸定位块结构可以在插入空心电极1时知道插入的深度，便于统一位置，有利于加工结果的一致性。

作为本发明第一方面实施例的另一种优选的实施方式，参阅附图1所示，本发明实施例所示电极夹具还包括电极固紧块2，电极固紧块2可以与定位过渡套3连接，用于固定空心电极1。在本发明实施例中锁紧密封塞5、锁紧套4和定位过渡套3固定空心电极1的作用力很弱，因此，空心电极1在加工过程中容易受外力作用而滑动、脱落，所以，在定位过渡套3的一端设有电极固紧块2可以牢固可靠地固定住空心电极1，当定位过渡套3定位准确后，电极固紧块2可以固定住空心电极1；当需要调整位置时，可以调松电极固紧块2，便于空心电极1调整。

具体地，电极固紧块2与定位过渡套3可以通过螺钉连接。通过螺纹连接方式可以方便电极固紧块2与定位过渡套3的安装和拆卸，便于空心电极1位置的调整。

本发明实施例第二方面的一种深小孔电火花成型加工方法，包括本发明实施例第一方面任一项所述的电极夹具，加工方法的流程示意图参阅附图2所示，加工方法包括：

步骤一、将空心电极1依次穿过电极导向通道并延伸至电极夹具本体6的冲油通道内，并将电极夹具本体6装夹在电火花成型加工设备上，将冲油管与电极夹具本体6的冲油通道连通；

步骤二、将空心电极1通过定位过渡套3精准定位至加工位置，调取设置电火花成型加工设备的加工程序和参数，同时设置冲油管的冲油压力，打开冲油管的冲油阀门，开启电火花成型加工设备实现对空心电极1的中心冲油的成型加工；

步骤三、当空心电极1的长度损耗较大时，沿导向通道长度方向拉动空心电极1至指定伸出长度，重复步骤二继续加工。

本发明实施例在电极夹具本体6中设置有冲油通道，并将该冲油通道与冲油管连接，由冲油通道引入空心电极1实现中心冲油，能够将加工过程中的灰屑及时地随着油带出，解决了现有技术中深小孔电火花成型加工过程中的排屑不良的“顽疾”，从而大幅降低因灰屑存在发生二次放电等异常放电的概率，提高深小孔加工的效率，改善加工质量；同时，本发明实施例在锁紧密封塞5、锁紧套4、定位过渡套3上依次设置了电极导向通道，能够实现空心电极1的快速换装、灵活调整和移动，通过空心电极1位置沿加工方向的适应性调整，在多孔加工过程中可以始终保持空心电极1合理的工作长度，实现对空心电极1加工过程中损耗的补偿，从而降低空心电极1更换频率、节省生产准备时间、提高生产效率；除此之外，由于减少了更换空心电极1的次数，使得因更换空心电极1带来的误差大大降低，得到的加工结果的一致性更好；最后，由于锁紧密封塞5、锁紧套4、定位过渡套3上的电极导向通道同轴设计，保证了可以对空心电极1的中心精准冲油，避免侧向不稳定冲油干扰空心电极1中心冲油的排屑过程，能进一步提高加工效果。

具体地，拉动空心电极1至指定伸出长度前应松开连接在定位过渡套3一端的电极固紧块2；在拉动空心电极1至指定伸出长度后应紧固电极固紧块2。在本发明实施例中锁紧密封塞5、锁紧套4和定位过渡套3固定空心电极1的作用力很弱，因此，空心电极1在加工过程中容易受外力作用而滑动、脱落。所以，在定位过渡套3的一端设有电极固紧块2可以牢固可靠地固定住空心电极1，当定位过渡套3定位准确后，电极固紧块2可以固定住空心电极1；当需要调整位置时，可以调松电极固紧块2，便于空心电极1调整，由此可以彻底解决空心电极1易滑动的难题。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理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权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种深小孔电火花成型加工用电极夹具，其特征在于，包括：电极夹具本体、锁紧密封塞、锁紧套、定位过渡套和空心电极；所述锁紧密封塞、所述锁紧套、所述定位过渡套上均设有同轴的电极导向通道；所述电极夹具本体的一端设有凹槽结构，所述锁紧密封塞塞入所述凹槽结构内，所述电极夹具本体的另一端与电火花成型加工设备连接，所述电极夹具本体的内腔中设有冲油通道；所述定位过渡套与所述电极夹具本体位于凹槽的一端连接，所述定位过渡套与所述锁紧套连接；所述空心电极依次穿过所述定位过渡套、所述锁紧套、所述锁紧密封塞的极导向通道后延伸至所述电极夹具本体的冲油通道内。

2.根据权利要求1所述的一种深小孔电火花成型加工用电极夹具，其特征在于，所述电极夹具本体上还设有油管接口，所述油管接口与所述电火花成型加工设备的冲油管连接。

3.根据权利要求2所述的一种深小孔电火花成型加工用电极夹具，其特征在于，所述油管接口为内螺纹结构。

4.根据权利要求1所述的一种深小孔电火花成型加工用电极夹具，其特征在于，所述锁紧密封塞为耐油橡胶材质。

5.根据权利要求1或4所述的一种深小孔电火花成型加工用电极夹具，其特征在于，所述锁紧密封塞为锥形结构，锥形结构的尖端塞入所述电极夹具本体的凹槽内；锥形结构的底面端抵在所述锁紧套上。

6.根据权利要求1所述的一种深小孔电火花成型加工用电极夹具，其特征在于，所述锁紧套与所述电极夹具本体通过螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的一种深小孔电火花成型加工用电极夹具，其特征在于，所述定位过渡套上设有用于所述空心电极定位的外凸定位块结构。

8.根据权利要求1所述的一种深小孔电火花成型加工用电极夹具，其特征在于，还包括电极固紧块，所述电极固紧块与所述定位过渡套通过螺钉连接，用于固定所述空心电极。

9.一种应用权利要求1-8任一项所述电极夹具的深小孔电火花成型加工方法，其特征在于，包括：

步骤一、将所述空心电极依次穿过所述的电极导向通道并延伸至所述电极夹具本体的冲油通道内，并将所述电极夹具本体装夹在电火花成型加工设备上，将冲油管与所述电极夹具本体的冲油通道连通；

步骤二、将所述空心电极通过所述定位过渡套精准定位至加工位置，调取设置电火花成型加工设备的加工程序和参数，同时设置冲油管的冲油压力，打开冲油管的冲油阀门，开启电火花成型加工设备实现对空心电极的中心冲油的成型加工；

步骤三、当所述空心电极的长度损耗较大时，沿所述导向通道长度方向拉动空心电极至指定伸出长度，重复步骤二继续加工。

10.根据权利要求9所述的一种深小孔电火花成型加工方法，其特征在于，拉动空心电极至指定伸出长度前应松开连接在定位过渡套一端的电极固紧块；在拉动空心电极至指定伸出长度后应紧固电极固紧块。

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