CN1489502A - 电火花腐蚀加工机床的电极引导装置及工件的电火花腐蚀加工法 - Google Patents

电火花腐蚀加工机床的电极引导装置及工件的电火花腐蚀加工法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电极引导装置和工件的电火花腐蚀加工法。该电极引导装置(1)通过一个由两个部分(2，3)构成的并具有一预紧机构(6)的棱柱形导向机构而产生电极(4)的无间隙导向移动，由此一来，可以精度高达1微米地加工出孔。此外，设有一个用于使电极引导装置转动的回转装置(10)和一个使电极引导装置(1)平行移动的校准装置(14)，这样一来，可以加工出锥形孔。

Description

电火花腐蚀加工机床的电极引导装置及工件的电火花腐蚀加工法
技术领域
本发明涉及电火花腐蚀加工机床的电极引导装置及工件的电火花腐蚀加工法。
背景技术
在现有技术中，电火花腐蚀加工机床以各种各样的实施形式为人所知。这种设备例如被用于加工孔。在这里，例如陶瓷细管被用作电极引导装置，或者使用了具有侧夹紧机构的硬质金属夹钳。在这种已知的电极引导装置中，电极夹紧位置距转动轴线的容许公差为5微米，因此，这样的容许公差对生产微孔来说是相当不精确的。
除了加工微孔外，尤其是加工具有精确规定的前阔口和后阔口的锥形微孔是非常成问题的。迄今为止，在成批生产中还无法按照1微米的容许公差获得这样的微孔。尤其是，锥形微孔只能有条件地通过调节腐蚀加工的参数来形成。例如，锥形孔是通过随着孔深度增加而提高蚀除量而产生的，或者随着孔深度增加而促使一根转动的线电极振动，以便描绘出一个呈锥套形的轨迹。可是，借助这样的方法，只能获得尺寸不精确的且具有超过5微米的较大公差的孔。但是，例如在制造用于喷油阀的微孔时，人们希望1微米左右的公差。因而，人们需要能够获得1微米公差的电极引导装置和电火花腐蚀加工方法。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种电极引导装置和一种电火花腐蚀加工方法，该电极引导装置在结构简单且可以简单并成本低廉地生产的情况下无间隙地导向移动，以便加工出具有尽可能小的公差的孔或空腔。
通过具有权利要求1或权利要求18的特征的电极引导装置或方法来完成该任务。有利的改进方案分别是从属权利要求的主题。
因此，根据本发明，提供一种用于一电火花腐蚀加工机床的一电极的电极引导装置，其中该电极引导装置包括一个由一固定部和一压紧部构成的棱柱形导向机构。在这里，该电极被安置在该压紧部和该固定部之间并且导向移动。在该固定部或该压紧部中形成一个槽形空腔，该压紧部借助一个预紧机构被压紧到该固定部上。因而，根据本发明，即便在电极前移时，在整个电火花腐蚀加工过程中，也能以小于或等于1微米的公差确保电极的规定位置，这是因为，电极在电极引导装置中无间隙地导向移动。此外，尤其是在转动电极的情况下，可以精确地保持±1微米的径向振摆程度。因此，例如可以精度最高地加工出微孔。由于槽形空腔或是成形于固定部里，或是成形于压紧部里，所以，根据本发明，可以在电极和电极引导装置中达到最少的接触点。在这里，尤其有利的是设置三个接触点。
最好既在该固定部中，也在该压紧部中，形成一个槽形空腔。
为在电极和电极引导装置之间精确地得到三个接触点，该槽形空腔的截面优选地成V形，或者只在固定部或只在压紧部里形成该空腔。
为了在电极引导装置中提供可靠而连续的电极引导作用，该压紧部借助一弹簧件或一配重被紧压到固定部上。因而，确保了精确的引导。
为了为粗细不同的电极提供各自最佳的压紧力，该压紧部的压紧力是可以调整的。例如，在借助一配重提供压紧力时，该配重可以通过一杠杆臂移动地设置着并且与其位置有关地将不同的力施加到压紧部上。为了能够实现精密调节，该配重最好可通过一螺纹来调节。此外，例如可以作为弹簧件地设置一簧片，簧片的弹力可通过可调的止挡来调定。压紧力分别是如此选择的，即电火花腐蚀加工可以顺利地进行。
最好该电极引导装置是转动设置的。
特别有利的是，该电极是转动设置的。如果电极引导装置也是转动设置的，则电极最好以与电极引导装置一样的速度转动。
为了使电极引导装置转动，设有另一个回转装置。在这里，电极引导装置最好绕一轴线在前进方向上转动±2°的转角，其中在该前进方向上设置着线电极。此外，在转动电极的情况下，前进方向的轴线和转动轴线重合。通过该回转装置，电极引导装置可以被调节出与转动轴线成一个角度。这样一来，尤其是可以加工出带锥度的孔，其中不仅可以加工出从电极引入那侧起呈锥形缩小的孔(有前阔口的孔)，也可以加工出从电极引入那侧起呈锥形扩大的孔(有后阔口的孔)。此外，可以加工出具有平滑外形轮廓线的锥形孔。因此，根据本发明，尤其是可以以最高精度加工出用于燃油喷油阀的喷油嘴孔。
另外，为了也能使该电极引导装置在前进方向上平行于轴线地或平行于转动轴线地移动，最好设有一个校准装置。
特别优选的是，该校准装置被安置在一个回转头中。在这里，校准装置例如可以如此构成，即它具有四个安置在回转头里的螺钉，这些螺钉分别从电极引导装置的另一侧安放并且电极引导装置在它们之间对中。这样一来，电极引导装置的位置可以在任意的径向方向上平行于电极转动轴线地移动。
该压紧部有利地在其中央区域内朝向电极地形成有另一个空腔。由此一来，电极只通过压紧部的两个区域被紧压到固定部上并导向移动。换句话说，电极只在压紧部的两端上被压在固定部上。
特别优选的是，该电极引导装置被安置在回转头中，该回转头支撑在一桥形架里。此外，为了支承回转头，采用了精密轴承。
该桥形架最好通过无间隙的球导向装置可以沿轴向移动地支撑在该电火花腐蚀加工机床的一主轴里。
电极引导装置最好沿轴向位于主轴和该要加工工件之间。
为了限制该桥形架前移，有利地设有一个止挡。
该止挡最好可调节地设置。
为了能够获得回转头的简单结构，该回转头最好通过一夹头由该主轴驱动。
有利的是，该电极引导装置由三氧化二铝陶瓷或硬质金属或钢制成。
根据本发明的在工件中电火花腐蚀加工出空腔且特别是微孔的方法，电极引导装置包括一固定部和一压紧部，其中在该固定部和/或该压紧部中设有一个槽形空腔。一个电极被安置在该固定部和该压紧部之间。该压紧部借助一预紧机构被紧压到固定部上。此外，该电极转动设置着，其中为进行电火花腐蚀加工，只使该电极前移，该电极引导装置在前移方向上仍保持与工件有一规定距离。因此，根据本发明，可以按照±1微米的公差加工出孔。
本发明的方法中，该电极引导装置最好转动设置着。
该电极引导装置最好借助一个回转装置能够转动起来，从而该电极引导装置和进而从该电极引导装置中伸出电极可被调整成相对转动轴线倾斜。这样一来，在转动的电极引导装置的情况下，尤其是不仅可以加工出具有前阔口的锥形孔，而且可以加工出具有后阔口的锥形孔。为了加工出具有后阔口的孔，使电极引导装置平行于电极转动轴线地移动，确切地说使它如此移动，即可借助回转装置被调成是倾斜的电极伸入工件的入口点准确地位于电极引导装置的转动轴线上。如果现在使电极前移，则转动电极描绘出锥套运动，从而加工出具有后阔口的锥形孔，其中所形成的孔的中心轴线位于电极引导装置的转动轴线上。如果要加工出具有前阔口的锥形孔，则如此使电极引导装置平行于转动轴线地移动，即电极伸入工件的入口点位于要加工孔的大口径区。因此，根据本发明，例如可以孔深达到1毫米地加工出具有0-100微米的后阔口的并具有笔直的外形轮廓线的锥形孔。要注意的是，电极引导装置的平行移动或转动也可以通过自动控制装置来进行，并且也可以在加工过程中有所变化。
附图说明
以下，根据优选实施例并结合附图来描述本发明，其中：
图1是一电火花腐蚀加工机床的示意截面图，它具有根据本发明第一实施例的本发明电极引导装置；
图2是图1所示的本发明电极引导装置的放大截面图；
图3是根据第一实施例的电极引导装置的放大侧视图；
图4是在制造一具有后阔口的孔时的本发明电极引导装置的示意图；
图5是在制造一具有前阔口的孔时的本发明电极引导装置的示意图；
图6是根据本发明第二实施例的一电极引导装置的放大侧视图；
图7是根据本发明第三实施例的一电极引导装置的放大侧视图；
图8是根据本发明第四实施例的一本发明电极引导装置的俯视图；
具体实施方式
以下，参见图1-图3来描述根据第一实施例的本发明电极引导装置。
如图1所示，本发明的电极引导装置1包括一个固定部2和一个压紧部3。压紧部3通过一预紧机构6被紧压在固定部2上。在固定部和压紧部之间，一个成线形状的转动电极导向移动。电极4通过一个电极转轴18被驱动。
在压紧部3中，设有一个空腔25(见图3)，从而电极只在两端上贴靠在压紧部3上。如图2所示，固定部2具有一个槽形空腔5，该空腔的截面成V形并且该空腔部分容纳着电极4。因此，在电极引导装置1和电极4之间，精确地设置三个接触点。
如图3所示，预紧机构6包括一个弹簧件7，弹簧件的弹力通过一固定机构9作用在压紧部3上。这样一来，电极4可靠地在电极引导装置1里导向移动，而不可能在电极引导装置1里出现电极4间隙。弹力大小可以通过一调节螺钉28来调节。一个螺钉29用来固定该弹簧件。
如图3所示，还设有一个回转装置10。回转装置10包括一个第一螺钉12和一个第二螺钉13。通过借助这些螺钉进行调节，可以使电极引导装置1绕一个转动中心11转动。这样一来，电极引导装置1相对电极4的转动轴线X-X倾斜一定角度。
另外，设有一个校准装置14，该装置可以通过四个调节螺钉24调节。出于简化视图考虑，在图1中只示出了一个调节螺钉24。通过校准装置14，电极引导装置1可以平行于转动轴线X-X移动。
电极引导装置1通过该校准装置14被安置在一个回转头15中。回转头15借助精密轴承16支撑在一个桥形架17内。桥形架17通过两个导杆并借助无间隙的球导向机构20如此支撑在电火花腐蚀加工机床的主轴中，即它可以沿轴向向上弹动。此外，电火花腐蚀加工机床主轴18通过一个夹头19驱动回转轴15。因此，电极引导装置1也以与电极4一样的转速转动。电极4可以借助一个电极夹23被夹住并由此一来分步地或连续地移动到电极引导装置1外，以便在一工件26中电火花加工出一个孔。
为了进行电火花腐蚀加工，桥形架17顶碰在一个可调的止挡21上，该止挡安置在一个机床工作台22上。这样一来，电极4距工件26的距离可以按照电火花腐蚀加工工艺的要求无级调整。为了进行电火花腐蚀加工，现在，借助电极夹23使转动电极4前移。同时，也转动的电极引导装置1仍保持与工件26有规定间距A(见图1)。当电极前移时，电极夹23未影响到电极相对转动轴线X-X的位置，从而可以通过电极引导装置1精确地将电极4径向振摆保持在小于或等于1微米的范围里。由于借助夹头19来驱动，所以在电火花加工过程中没有出现脱开的电火花腐蚀加工机床主轴18对电极位置的影响。因此，尤其是可以最高精度地制造出微孔。通过转动电极4，电极4的或许存在的最小形状误差也未被传递给孔形，这是因为电极是转动的并由此改善了孔的圆形。应注意的是，本发明的电极引导装置1也适用于固定不动的电极，因此，例如可以借助异型电极加工出不同的孔形或空腔。
此外，借助本发明电极引导装置1和本发明方法，也可以加工出锥形孔，尤其是具有后阔口的锥形孔。在具有后阔口的锥形孔的情况下，如此形成孔，即孔径随着孔深度增大而增大。这种具有后阔口的孔27例如如图4所示。
为了加工出如图4所示的具有后阔口孔，首先，借助回转装置10的螺钉12、13使电极引导装置1绕转动之中心1转动。在这里，转动范围与所需锥度的类型有关。通常，使电极引导装置1以一个为0°到约2°的角度α转动。由此一来，线电极略微弯曲。随后，电极引导装置1借助校准装置14而平行于转动轴线X-X移动。同时，一直使电极移动装置1平行于转动轴线X-X移动，直到电极4伸入工件26的入口点精确地位于初始转动轴线X-X上(见图4)。因此，电极引导装置1绕转动轴线X-X转动，其中其尖头在转动轴线附近。如果使转动电极4前移，则它表现为在锥套上的运动，由此一来，加工出具有后阔口的一锥形孔27。
在图5中，示出了加工一个具有前阔口的孔的过程。如在制造有后阔口的孔时那样，使电极引导装置1转动一个角度α并且随后使它平行于转动轴线X-X移动。但在这里，电极引导装置1的平行移动是这样进行的，即电极4伸入工件26的入口点在孔27的大直径区上。由此一来，电极引导装置1以一定距离绕转动轴线X-X转动并描绘出在倒立锥套上的运动(见图5)。在加工出孔27后，在电火花腐蚀加工中前移的电极4则准确地位于转动轴线X-X上。
因为电极4在制造锥形孔时也总是通过本发明的电极引导装置1来导向移动，所以，可以快速简单地且精度达到1微米地加工出这些孔，这用迄今为止在现有技术中已知的方法是无法实现的，现有技术中的方法随着孔深度增加而增大或减小蚀除率，或者随着孔深度增大而使电极震动起来。因此，本发明提供了一个用于借助电火花腐蚀加工法合理加工孔且尤其是微孔的特殊的改善方案。
在图6中，示出了根据第二实施例的一电极引导装置1。在这里，相同部件或功能一样的部件用与第一实施例中一样的标记来表示。
与第一实施例不同，在第二实施例中，预紧机构6由一个配重8构成。配重8通过一杠杆臂和一固定机构9作用于压紧部3，以便将它压到固定部2上(见图6)。在这里，配重8成有一内通孔的圆柱体的形式。在通孔中攻制出螺纹，配重可以通过该螺纹进行调节，从而杠杆臂的有效长度可以改变，由此可以调节压紧部3的压紧力。为了不防碍电极引导装置1的转动，预紧机构成铰接形式(见图6)。在其它方面，第二实施例的电极引导装置1和第一实施例的电极引导装置是相同的，因而，可以放弃对其继续说明。
在图7中，示出了根据第三实施例的一电极引导装置1。相同的部件或功能一样的部件用与第一和第二实施例中一样的标记表示。
与前述实施例不同，在第三实施例中，借助一个调节螺钉30实现了被预紧固到由两个半壳2、3构成的电极引导装置1上。电极引导装置包括多个前后连续的圆柱体，它们分别具有一个比在先圆柱体小的直径。电极引导装置最好由两个呈圆柱形降低的(分级)半壳构成。电极引导装置尤其是被用于制造圆柱形微孔。在其它方面，第三实施例的电极引导装置1与第一实施例的电极引导装置是相同的，因此，可以放弃进一步说明。
在图8中，示出了根据第四实施例的一电极引导装置1。相同的部件或功能一样的部件用与前述实施例一样的标记来表示。
与电极引导装置1具有圆柱形外形的前述实施例不同(见图7)，这个实施例的电极引导装置1具有矩形外形。请注意，与要制造的空腔有关地，也可以设想到其它的外形，例如三角形外形。
总之，本发明涉及电极引导装置1或工件的电火花腐蚀加工方法。电极引导装置1通过一个由两部分2、3构成的并具有一预紧机构6的棱柱形导向机构保证了电极4的无间隙引导，由此一来，可以精度达到1微米地加工出孔。另外，设有一个用于使电极引导装置1转动的回转装置10和一个用于使电极引导装置1平行移动的校准装置14，这样，可以加工出锥形孔。
以上对本发明实施例的描述只用于示范说明的目的，而不是要限制本发明。在本发明的范围里，可以设想到各种改动和变化，而又没有离开本发明及其等同物的范围。

Claims (23)

1、用于一电火花腐蚀加工机床的一电极(4)的电极引导装置，其中电极引导装置(1)包括一固定部(2)和一压紧部(3)，在该固定部(2)或该压紧部(3)中形成有一个槽形空腔(5)，该压紧部(3)借助一个预紧机构(6)被预紧固到该固定部(2)上，该电极(4)被安置在该压紧部(3)和该固定部(2)之间并且无间隙地导向移动。
2、如权利要求1所述的电极引导装置，其特征在于，在该固定部(2)和该压紧部(3)中形成有一个槽形空腔(5)。
3、如权利要求1或2所述的电极引导装置，其特征在于，该槽形空腔(5)的截面成V形。
4、如权利要求1-3之一所述的电极引导装置，其特征在于，用于将该压紧部(3)紧压到该固定部(2)上的预紧机构(6)成弹簧件(7)或配重(8)的形式。
5、如权利要求1-4之一所述的电极引导装置，其特征在于，该压紧部(3)的压紧力可以调整。
6、如权利要求1-5之一所述的电极引导装置，其特征在于，该电极引导装置(1)转动设置。
7、如权利要求1-6之一所述的电极引导装置，其特征在于，该电极(4)转动设置着。
8、如权利要求1-7之一所述的电极引导装置，其特征在于，该电极引导装置(1)具有另一个回转装置(10)，以使该电极引导装置转动。
9、如权利要求1-8之一所述的电极引导装置，其特征在于，设有一个校准装置(14)，以使该电极引导装置(1)平行于一转动轴线(X-X)移动。
10、如权利要求9所述的电极引导装置，其特征在于，校准装置(14)被设置在一个回转头(15)中。
11、如权利要求1-10之一所述的电极引导装置，其特征在于，该压紧部(3)在其中央区域内朝向电极(4)地形成有另一个空腔(25)。
12、如权利要求1-11之一所述的电极引导装置，其特征在于，该电极引导装置设置在回转头(15)中，该回转头支撑在一桥形架(17)里。
13、如权利要求12所述的电极引导装置，其特征在于，该桥形架(17)通过无间隙的球导向装置(20)可以沿轴向(X-X)移动地支撑在该电火花腐蚀加工机床的一主轴(18)里。
14、如权利要求12或13所述的电极引导装置，其特征在于，设有一个用于限制该桥形架(17)前移的止挡(21)。
15、如权利要求14所述的电极引导装置，其特征在于，该止挡(21)可调节地设置。
16、如权利要求10-15之一所述的电极引导装置，其特征在于，该回转头(15)通过一夹头(19)被该主轴(18)驱动。
17、如权利要求1-16之一所述的电极引导装置，其特征在于，该电极引导装置(1)由三氧化二铝陶瓷或硬质金属或钢制成。
18、如权利要求1-17之一所述的电极引导装置，其特征在于，该电极引导装置沿轴向被安置在主轴(18)和要加工工件(26)之间。
19、在工件(26)中电火花腐蚀加工出空腔(27)且特别是微孔的方法，其特征在于，设置一个包括一固定部(2)和一压紧部(3)的电极引导装置(1)，其中在该固定部(2)和/或该压紧部(3)中设置一个槽形空腔(5)，一个电极(4)被安置在该固定部(3)和该压紧部(3)之间并且无间隙地导向移动，该电极(4)转动设置，该压紧部(3)借助一预紧机构(6)被紧压到固定部(2)上，为进行电火花腐蚀加工，只使该电极(4)前移，该电极引导装置(1)在前移方向上与工件(26)保持一定距离。
20、如权利要求19所述的方法，其特征在于，该电极引导装置(1)转动设置。
21、如权利要求19或20所述的方法，其特征在于，该电极引导装置(1)沿轴向安置在一主轴(18)和该工件(26)之间。
22、如权利要求19-21之一所述的方法，其特征在于，借助一个回转装置(20)使电极引导装置(1)转动，从而该电极引导装置被调整成相对转动轴线(X-X)倾斜。
23、如权利要求19-22之一所述的方法，其特征在于，为了加工锥形孔，该电极引导装置(1)可以在平行于转动轴线(X-X)的方向上移动，从而该电极(4)伸入该工件(26)的入口位置位于转动轴线(X-X)与工件(26)相交的交点上或者在要加工孔(27)的大口径处。
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