CN103934529A - 一种冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置 - Google Patents

Abstract

一种冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置，包括：电极夹具接口、电极夹具体、多孔质电极、刚性垫圈、120°定位环、刚性挡环、弹性密封环、紧定螺钉及固定螺母，其中：电极夹具体的无内台阶端与电极夹具接口螺纹连接，电极夹具体含内台阶端与固定螺母螺纹连接；通过电极依次串联刚性垫圈、120°定位环、刚性挡环及弹性密封环；通过固定螺母上的紧定螺钉对120°定位环施加径向力对电极体定位，再通过电极夹具体和固定螺母的螺纹连接实现对电极的垂直夹紧、对刚性挡环及对弹性密封环的顶触压紧。本发明能够方便、实用、可靠地实现对多孔质电极进行夹持，而且该装置可兼容实现可靠强迫冲液下多孔质电极的稳定电火花加工。

Description

一种冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置

技术领域

本发明涉及的是一种电火花加工技术领域的装置，具体是一种冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置。

背景技术

电火花加工是一种不同于传统加工工艺的新型加工方法，它是基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余金属，以达到零件预定尺寸、形状及表面质量的加工方法，具有宏观作用力小，非接触加工等特点，特别适合难加工材料及复杂形状零件的加工。因而，电火花加工广泛应用于模具、医疗器械、汽车部件、航空航天设备及能源设备等的制造。具有复杂型面的工件通常采用成形电极进行加工，现有的电火花成型加工方法使用的电极有如下不足：1、当加工复杂形状的工件时，相应的成形电极形状也很复杂，这样不利于成型电极的批量加工制作，制作过程耗时多，所需加工设备昂贵，对加工人员的工艺水平也有较高要求；2、电极制作过程中需要去除相当一部分材料，且电极损耗到一定程度就必须更换，重复利用率低，浪费资源和能源，不符合绿色制造的趋势；3、成型加工时需要制作多个电极用于更换，由于每个电极的制作成本高，造成电极成本占整个加工费用的一半左右；4、成型电极面积增大时，电极间的寄生电容也增大，使得每个脉冲放电能量增大，降低了加工表面的质量；5、传统电火花加工的工作液只能从电极的旁侧间隙进入加工区域，需要选用适合的加工间隙及参数甚至需要经常有抬起电极的动作以利于排屑，降低加工效率。此外成型电极面积增大时，工作液流动性不好，电蚀产物不容易通过工具电极和工件之间的加工间隙而被工作液带出，容易增加短路，降低加工效率和工件表面质量。

这些现有技术中的不足和缺陷充分表明，降低电火花成形加工电极的制作时间，降低成形电极制作成本及难度，实现成形加工电极的批量化生产，提高电极材料的利用率，提高加工效率和速度可以大大提高电火花加工的市场竞争力，更符合目前绿色制造的趋势。

为此，可采用一种多孔质电极电火花加工方法。其核心在于可内冲液式电火花加工多孔质成型工具电极是一种密布着孔隙的多孔材料。在这一多孔材料的内部，通孔所占的比例应远高于闭孔和盲孔，从而使得加工液能够在通孔形成的流道中顺畅流动。当进行电火花加工时，通过在电极一端通入一定流量的加工液，可使冲液施加于加工区域的各个部位，从而以一种类似于集束电极多孔内冲液的方式进行加工，提高电火花加工的效率。该工具电极的制备可以降低批量电火花成形加工的电极制作时间和成本，实现成形加工电极的批量化生产，提高电极材料的利用率，提高加工效率和速度。

但是目前在多孔质电极电火花加工方法方面并没有提出详细的工具电极夹持装置，只通过简单的，由电极夹具接口、冲液入口、夹具体、夹头、密封圈构成的电极夹具，无法解决电极体的径向定位与约束等问题，当电极在放电加工时不能保障与被加工工件垂直状态，这样带来的后果就是造成加工精度低、制作材料的浪费以及影响电极在加工过程中的冲液效果，进一步影响其加工性能，而这正是能否采用多孔质电极进行稳定、快速电火花加工并在加工过程中获得其提高加工效率和速度等优势的保证。

发明内容

本发明针对上述之不足，提供一种冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置，能够方便、实用、可靠地实现对多孔质电极进行夹持并定位，而且该装置可兼容实现可靠强迫冲液下的多孔质电极的稳定电火花加工。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：电极夹具接口、电极夹具体、刚性垫圈、多孔质电极、120°定位环、刚性挡环、弹性密封环、紧定螺钉及固定螺母。其中：电极夹具体的无内台阶端与电极夹具接口螺纹连接，电极夹具体含内台阶端与固定螺母螺纹连接，通过对电极依次串联刚性垫圈、120°定位环、刚性挡环及弹性密封环，通过固定螺母上的紧定螺钉对120°定位环施加径向力对电极体定位和夹紧，再通过电极夹具体和固定螺母均设有螺纹实现对电极的垂直夹紧，对刚性挡环及对弹性密封环的顶触压紧。

所述的电极夹具接口的内侧设有中空冲液孔以压入工作液，实现加工过程中的可靠的强迫内冲液，电极夹具接口的外侧一端设有螺纹结构以连接电极夹具体的无内台阶的一端，电极夹具接口的中间段为外六角结构，便于扳手对电极夹具接口的旋紧，电极夹具接口的外侧另一端设有与机床主轴相匹配的连接接口。

所述的电极夹具体2带有外螺纹的一端内侧有一倒“L”形台阶，以固定刚性垫圈并通过外螺纹与固定螺母相配合压紧多孔质成形电极。电极夹具体无“L”形台阶的一端内侧设有与电极夹具接口相匹配的内螺纹接口，电极夹具体外侧设有外螺纹结构以连接固定螺母以固定电极。所述的电极夹具体的外部中间为六角形结构以便于扳手对电极夹具体的旋紧和对电极体压力大小的控制。

所述的刚性垫圈为一中空环状结构的刚性圆环，其外圈与电极夹具体带“L”形的一端相吻合，嵌套在电极夹具体中，其高度的大小可以根据电极“T”形头的厚度来调整，保证电极夹具体和电极之间有足够的压紧力。

所述的120°定位环其数量共三个均匀分布在电极“T”头的外侧，其外侧中间有一圆形的凹坑，通过固定螺母上的三个紧定螺钉顶住凹坑来提供120°定位环的径向夹紧力，使得电极体得以约束。

所述的紧定螺钉其数量为三个，均匀分布在固定螺母上，通过紧定螺钉来实现电极体的轴向定位和轴向的夹紧力，以提供电极体的约束。

所述的刚性挡环为中空环状结构，其内侧轮廓与多孔质电极的加工轮廓相匹配，其外侧轮廓为圆形结构且大小比固定螺母的开口端大。

所述的弹性密封圈为中空环状结构，其内侧轮廓与多孔质电极的加工轮廓相匹配，其外侧轮廓为圆形。

所述的电极体是采用直径较大的金属颗粒，依靠高温烧结的方式，快速制备出具有复杂三维结构的电极。

所述的电极的径向截面轮廓为圆形、四边形、工字形、十字形、T形、L形或Z形轮廓中的一种。

所述的固定螺母开口端设有阻挡面以实现对刚性挡环的轴向限位，在丌口端相对的一侧设有与电极夹具体相匹配的内螺纹结构以实现对电极体的压紧，以及压紧圆形密封环来实现对工作液的密封，在其不带内螺纹的加厚壁上均匀分布有三个相同大小的小螺纹孔，以固定紧定螺钉并密封。所述的固定螺母的外部上端为六角形结构以便于扳手对固定螺母的旋紧。

本发明的技术效果包括：根据“T”形的电极体构建了通过固定螺母周围均匀的分布的三个紧定螺钉，紧定螺钉提供给120°定位环径向约束，定位环120°的环状结构既可以固定电极体的径向移动，同时也可以使得电极体能径向定位，该构件可以保证“T”形电极头部厚度足够薄，进而可以保证不影响电极体的冲液效果，避免了电极体在夹具里太长而影响其冲液；由于电极体的“T”形头所以采用了更简单、方便、快捷的夹紧方式，即通过电极夹具体和固定螺母两者提供的轴向压紧；弹性密封环保证了需要在强冲液条件下进行多孔质电夹花加工时，加工中可获得可靠的冲液效果，从而实现了发挥多孔质电极三维冲液的效果，如增强间隙排屑能力、增强电极冷却能力等优势。

附图说明

图1为本发明立体示意图。

图2为本发明的结构剖视图。

图3为本发明组装示意图。

图4为六边型端面多孔质电极与刚性挡圈示意图

图5为圆形端面多孔质电极与刚性挡圈示意图

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1至图3所示，本实施例包括：电极夹具接口1、电极夹具体2、刚性垫圈3、多孔质电极8、120°定位环4、刚性挡环6、弹性密封环7、紧定螺钉5及固定螺母9，其中：电极夹具体2的无内台阶端与电极夹具接口1螺纹连接，电极夹具体2含内台阶端与固定螺母9螺纹连接，通过对电极依次串联刚性垫圈3、120°定位环4、刚性挡环6及弹性密封环7，通过固定螺母9上的紧定螺钉5对120°定位环施加径向力对电极体定位和夹紧，再通过电极夹具体2和固定螺母9均设有螺纹实现对电极的轴向夹紧，对刚性挡环6及对弹性密封环7的顶触压紧。

所述的电极夹具接口1的内侧设有中空冲液孔，机床冲液***可通过该冲液孔将工作液压入多孔质电极，实现加工过程中的可靠的强迫内冲液，电极夹具接口1的外侧一端设有螺纹结构以连接电极夹具体2的无内台阶的一端，电极夹具接口1的中间段为外六角结构，便于扳手对电极夹具接口的旋紧，电极夹具接口1的外侧另一端设有与机床主轴相匹配的连接接口，其结构特征可视机床主轴的接口特征而定。

所述的电极夹具体2带有外螺纹的一端内侧有一倒“L”形台阶，以固定刚性垫圈3并通过外螺纹与固定螺母9相配合压紧多孔质成形电极体8。电极夹具体2无“L”形台阶的一端内侧设有与电极夹具接口1相匹配的内螺纹接口，电极夹具体2外侧设有外螺纹结构以链接固定螺母9以固定电极。所述的电极夹具体2的外部中间为六角形结构以便于扳手对电极夹具体2的旋紧和对电极体8压力大小的控制。

所述的刚性垫圈3为一中空环状结构的刚性圆环，其外圈与电极夹具体2带倒“L”形的一端相匹配，嵌套在电极夹具体2中，其高度的大小可以根据电极“T”形头的厚度宋调整，保证电极夹具体2和电极体8之间有足够的压紧力。

所述的120°定位环4其数量共三个均匀分布在电极“T”形头的外侧，其外侧中间有一圆形的凹坑，通过固定螺母9上的三个紧定螺钉5顶住凹坑来提供120°定位环4的径向夹紧力，使得电极体8得以约束。

所述的紧定螺钉5其数量为三个，均匀分布在固定螺母9上，通过紧定螺钉5来实现电极体8的轴向定位和轴向的夹紧力，以提供电极体8的约束。

所述的刚性挡环6为中空环状结构，其内侧轮廓与多孔质电极的加工轮廓相匹配，其外侧轮廓为圆形结构且大小比固定螺母的丌口端大。

所述的弹性密封圈7由橡胶或尼龙等具有弹性密封性能的材料制成，具有中空环状结构，其内侧轮廓与多孔质电极的加工轮廓相匹配，其外侧轮廓为圆形。

所述的电极体8是采用直径较大的金属颗粒，依靠高温烧结的方式，快速制备出具有复杂三维结构的电极。

所述的电极体8的径向截面轮廓为圆形、四边形、工字形、十字形、T形、L形或Z形轮廓中的一种。

所述的固定螺母9开口端设有阻挡面以实现对刚性挡环的轴向限位，在丌口端相对的一侧设有与电极夹具体2相匹配的内螺纹结构以实现对电极体8的压紧，以及压紧圆形弹性密封环7来实现对工作液的密封，在其不带内螺纹的加厚壁上均匀分布有三个相同大小的小螺纹孔，以固定紧定螺钉5并密封。所述的固定螺母9的外部上端为六角形结构以便于扳手对固定螺母的旋紧。

多孔质电极是由大量的较大直径的金属颗粒经过高温烧结而成的，其颗粒与颗粒之间的孔隙可以保证多孔质电极在放电加工过程中的大流量冲液并保证其稳定放电加工，由于电极体本身的长度会影响冲液的大小和效果，所以电极体被夹具所夹持的部分应该尽可能的短，并保证冲液不受大的影响，所以采用“T”形电极头固定电极。为了使电极体8得到径向的约束，所以采用120°定位环4来实现电极体8的径向定位和约束。再者电极体8的“T”形头部不变，其头部以下是可以根据加工型腔轮廓的多样性来制定。电极体单一的轮廓是无法满足实际加工需要的，为了适应加工型腔轮廓的多样性，装置了刚性挡环6，可根据实际需要加工的型腔轮廓设计刚性挡环6的内轮廓，使用该挡环对电极体8进行轴向的限位和固定。

本装置的实施方式如下：

首先电极体8依次串联在刚性挡环6、弹性密封环7和固定螺母9的丌口端中，然后通过旋进固定螺母9上的的紧定螺钉5对与电极体8相接触的120°定位环4挤压顶触，从而实现电极体8的径向约束和固定，再者把刚性垫圈3放在电极体8的“T”形头部，此时再把电极夹具体2旋进固定螺母9中，使得刚性垫圈3的上沿顶触在电极夹具体2的倒“L”形台阶上，同时电极夹具体2和固定螺母9通过刚性垫圈3为电极体8“T”形头上端提供轴向压紧力，而且固定螺母9通过其开口端面处刚性挡环6的约束面对电极体8“T”形头的下端提供轴向压紧力，从而实现电极体8的整个轴向的约束，并通过刚性挡环6压紧弹性密封环7实现对强迫冲液时的工作液的密封。电极夹具体2含内螺纹结构的一端与电极夹具接口1进行螺纹连接，电极夹具1与机床主轴及机床冲液***连接，在实现对多孔质电极定位的同时，机床冲液***可通过电极夹具接口1的内孔将工作液压入多孔质电极，实现加工过程中的强迫内冲液。其中刚性垫圈3的高度、120°定位环的大小和刚性挡环6、弹性密封7的内侧轮廓可根据实际需要加工的型腔轮廓所需的电极的大小和形状来设计。

Claims (9)

1.一种冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置，包括：电极夹具接口、电极夹具体、刚性垫圈、多孔质电极、120°定位环、刚性挡环、弹性密封环、紧定螺钉及固定螺母，其中：电极夹具体的无内台阶端与电极夹具接口螺纹连接，电极夹具体含内台阶端与固定螺母螺纹连接，所述电极夹具接口的中间段为外六角结构，通过对电极依次串联刚性垫圈、120°定位环、刚性挡环及弹性密封环；所述电极夹具体和固定螺母均设有螺纹实现对电极的垂直夹紧、对刚性挡环及对弹性密封环的顶触压紧、通过固定螺母上的紧定螺钉顶住120°定位环来径向定位固定；所述的电极夹具接口的内侧设有中空孔以压入工作液，电极夹具接口的外侧一端设有螺纹结构以连接电极夹具体的无内台阶端，电极夹具接口的外侧另一端设有与机床主轴相匹配的连接接口。

2.根据权利要求1所述的冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置，其特征是：所述的电极夹具体带有外螺纹的一端内侧有一倒“凹”形台阶，以固定刚性垫圈并通过外螺纹与固定螺母相配合压紧多孔质成形电极；电极夹具体无“凹”形台阶的一端内侧设有与电极夹具接口相匹配的内螺纹接口，电极夹具体外侧设有外螺纹结构以连接固定电极用的固定螺母。所述的电极夹具体的外部中间为六角形结构以便于扳手对电极夹具体的旋紧和对电极体压力大小的控制。

3.根据权利要求1～2所述的冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置，其特征是：所述的多孔质电极是采用直径较大的金属颗粒依靠高温烧结的方式，快速制备出三维结构的多孔质电极，被夹持的部分为“T”形头，但其参与放电加工部分的径向截面轮廓可为圆形、四边形、工字形、十字形、T形、L形或Z形轮廓中的一种。

4.根据权利要求1～2所述的冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置，其特征是：所述的刚性垫圈为一中空环状结构的刚性圆环，其外圈与电极夹具体带“凹”形的一端相吻合，嵌套在电极夹具体中，其高度的大小可以根据电极“T”形头的厚度来调整，保证电极夹具体和电极之间有足够的压紧力。

5.根据权利要求1～2所述的冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置，其特征是：所述的120°定位环其数量共三个均匀分布在电极“T”头的外侧，其外侧中间有一圆形凹坑，通过固定螺母上三个紧定螺钉顶住凹坑来提供120°定位环的径向夹紧力，使得电极体得以定位及径向约束。

6.根据权利要求1～2所述的冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置，其特征是：所述的紧定螺钉其数量为三个，均匀分布在固定螺母上，通过紧定螺钉来实现电极体的轴向定位和轴向的夹紧力，以提供电极体的径向定位及约束。

7.根据权利要求1～2所述的冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置，其特征是：所述的刚性挡环为中空环状结构，其内侧轮廓与多孔质电极的加工轮廓相匹配，其外侧轮廓为圆形结构且大小比固定螺母的丌口端大。

8.根据权利要求1～2所述的冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置，其特征是：所述的弹性密封圈为中空环状结构，其内侧轮廓与多孔质电极的加工轮廓相匹配，其外侧轮廓为圆形。

9.根据权利要求1～2所述的冲液增强式电火花加工用多孔质电极夹持装置，其特征是：所述的固定螺母丌口端设有阻挡面以实现对刚性挡环的轴向限位，在丌口端相对的一侧设有与电极夹具体相匹配的内螺纹结构以实现对电极体的压紧固定，以及压紧圆形密封环来实现对工作液的密封，在其不带内螺纹的加厚壁上均匀分布有三个相同大小的小螺纹孔，以连接紧定螺钉并密封；所述的固定螺母的外部上端为六角形结构以便于扳手对固定螺母的旋紧。