CN105772880A - 一种高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法 - Google Patents

一种高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105772880A
CN105772880A CN201610269380.8A CN201610269380A CN105772880A CN 105772880 A CN105772880 A CN 105772880A CN 201610269380 A CN201610269380 A CN 201610269380A CN 105772880 A CN105772880 A CN 105772880A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water nozzle
electrode
abrasive water
processing
hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610269380.8A
Other languages
English (en)
Inventor
张凤莲
朱静
阎晓琳
廖青梅
李娇
曹雪芝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Jiaotong University
Original Assignee
Dalian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Jiaotong University filed Critical Dalian Jiaotong University
Priority to CN201610269380.8A priority Critical patent/CN105772880A/zh
Publication of CN105772880A publication Critical patent/CN105772880A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/14—Making holes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法，其特征在于包括如下步骤：将磨料水喷嘴工件放入机床工作台的卡盘上固定；将电极通过电极夹具夹装固定在旋转头上，旋转头固定在主轴滑块上，机床的主轴头下端设有用来调整电极与磨料水喷嘴工件垂直度的垂直调整机构，垂直调整机构前端设有用于保持电极同轴度的导向器；工作液通过离子交换器进入水箱，再通过高压泵经调压稳压器与电极的中空孔相通；启动电源，电机作高速回转运动对磨料水喷嘴工件进行加工，高压流动的工作液在小孔孔壁按螺旋线轨迹迅速将电蚀产物排出孔外，直至加工完毕，切断电源。本发明采用高速电火花加工，提高加工速度、降低电极损耗、确保磨料水喷嘴内孔的精加工要求。

Description

一种高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法
技术领域
本发明属于深小孔加工领域，具体地说是一种高速电火花加工磨料水喷嘴内孔方法。特指切割用磨料水喷嘴的内孔加工，使用该喷嘴进行加工的磨料水射流是经济有效的非传统加工技术，它没有热、电和化学反应过程，在工件内不产生冶金、化学或物理特性的变化。
背景技术
磨料水喷嘴是高压磨料水射流设备的关键部件之一。它的切割性能和使用寿命对高压磨料水射流的切割效率和经济效益影响很大。长期以来高压磨料水射流喷嘴一直困扰着我国的水射流界，至今为止，切割用磨料水喷嘴的设计及使用寿命仍未达到满意的程度。尤其它的内孔属于在硬脆材料上进行深小孔的加工。
在磨料水射流切割过程中，喷嘴起着重要的作用。根据加工需要可以把高压变成高速，这种转换过程的效率和切割自身质量倚赖于磨料水喷嘴深小孔的的设计。它的使用性能和使用寿命对高压磨料水射流的切割效率、切割质量和经济效益影响很大。目前，国内一些企业所用的磨料水喷嘴主要是从国外进口的。大多数磨料水射流切割加工中最常用的磨料水喷嘴直径是0.7～1.2mm，长度是55～75mm。进口的磨料水喷嘴价格昂贵，根据牌子不同，典型的磨料水喷嘴，其价格在200到400美元。而从国外公开资料显示，只表明喷嘴的材质为硬质合金，但具体成分和喷嘴成型的加工过程从未提及。
在国内对磨料水喷嘴的现有研究。例如：中国发明专利申请号CN102363285A公开了一种磨料水射流切割喷头装置；中国发明专利申请号CN1765582A公开了一种高压磨料水射流切割头装置及混合管；中国发明专利申请号CN102225535A公开了一种磨料水射流用准矩形磨料水喷嘴；中国发明专利申请号CN104070461公开了一种磨料水射流切割喷嘴等等。但上述的研究主要集中在优化磨料水喷嘴的结构；减少磨损；改进安装方法，防止射流堵塞等方面。
目前磨料水喷嘴内孔的加工方法有很多，按原理分为机械加工和特种加工两大类。
采用机械方法加工，要求主轴转速每分钟2万转，进给速度200mm/min，需用金刚石钻头。只能加工深径比小于10的孔。此外，机械加工方法排屑条件十分恶劣，容易发生排屑不畅。同时，很难将切削液送入孔的深处和刀具切削刃上。
电火花加工是一种直接利用电能和热能进行交换加工的特种加工工艺。它的原理是基于工具和工件(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的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。
用普通电火花机床加工小孔，其深径比通常小于20。而随着加工深度增加，其加工速度急剧下降，加工条件迅速变差，以至于难以加工到预定深度。采用其它加工方法容易造成孔径扩散，且加工的深径比受到限制。而该喷嘴深径比大于60，且材料硬度高，加工精度要求高，采用传统加工方法或一般电火花加工方法很难达到加工要求。
另外，在喷嘴孔加工过程中，电蚀产物和热量不宜排除，采用一般的冲液方式无法解决这个问题。随着加工深度的增加，导致加工稳定性变差，而且加工速度迅速下降。此外，大量蚀除的硬质合金颗粒沉积在孔的底部，工具电极与金属沉积层之间放电，使电极损耗增加。
发明内容
根据上述提出的磨料水喷嘴内孔加工中遇到的排屑不畅、电蚀、难以加工到预定深度等技术问题，而提供一种高速电火花加工磨料水喷嘴内孔方法。本发明主要利用高速电火花加工，并配合机床定位，从而保证水喷嘴加工精度的要求。
本发明采用的技术手段如下：
一种高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、将磨料水喷嘴工件放入机床工作台上的卡盘上固定；
S2、将电极通过电极夹具夹装固定在旋转头上，所述旋转头固定在主轴滑块上，所述机床的主轴头下端设有用来调整电极与磨料水喷嘴工件垂直度的垂直调整机构，所述垂直调整机构前端设有用于保持所述电极同轴度的导向器；
S3、工作液通过离子交换器进入水箱，再通过高压泵经调压稳压器与所述电极的中空孔相通；
S4、启动电源，所述电机作高速回转运动对所述磨料水喷嘴工件进行加工，高压流动的所述工作液在小孔孔壁按螺旋线轨迹迅速将电蚀产物排出孔外，直至加工完毕，切断电源。
进一步地，所述旋转头和所述主轴滑块之间设有绝缘板。
进一步地，所述电极为直径0.3mm-3mm的单孔紫铜空心电极管，所述电极管中通入5Mpa-8MPa的高压工作液。本发明用空心紫铜管作为打孔的工作电极，用去离子水以高压泵打进电极管的中空孔中，流入加工区域，强制排除加工产物，从而保证放电过程稳定地进行。高速电火花穿孔电极损耗很大，为保证达到足够的穿孔深度，选择长度为200mm的电极管。
进一步地，所述电极的中空孔与所述导向器上的导向孔及所述磨料水喷嘴工件的加工孔在同一直线上，所述电极与所述导向器为过盈配合。由于电极刚性比较差，为防止加工过程中电极变形和振动而影响加工精度，必须采用导向器，把它安装在靠近被加工工件的表面。电极管穿过导向器上的导向孔，采用过盈配合，以保证加工精度。此外，为了提高磨料水喷嘴工件的加工孔的圆度和改善加工条件，机床主轴以每分钟数百转的速度作旋转运动。
进一步地，所述导向器采用红宝石材质制成。导向器装在垂直调整机构上，采用不同直径的电极管时，需要更换相应规格的导向器，导向器用红宝石材质做成，精度要求较高。
如图2所示，磨料水喷嘴它是水射流技术应用中获得高能量利用率的关键部件之一，对射流质量有明显的影响。喷嘴内孔直径d较小，喷嘴长度L一般在55mm-75mm，喷嘴尾部为长度为Ls的角度为α的扩孔。要保证喷嘴孔正常加工，一方面要不断用流动的工作液将蚀除产物从间隙中排除，另一方面要保持以高电流密度连续正常放电。
较现有技术相比，本发明中高速电火花磨料水喷嘴内孔加工的方法中有以下3个要点：
1、采用中空的紫铜管电极，紫铜的熔点虽然较低，但纯度高，组织细密，含氧量极低，导电性能佳，因此损耗也较少。本发明用直径为0.3mm-3mm的单孔紫铜空心电极管。电极随主轴旋转头作高速回转运动，电极中通入5MPa-8MPa的高压工作液，高压流动的工作液在小孔孔壁按螺旋线轨迹迅速将电蚀产物排出，且能强化火花放电的蚀除作用；电极管中通高压工作液冲走加工屑；加工时电极作回转运动，可使端面损耗均匀，不致受高压、高速工作液的反作用力而偏斜，同时，高压流动的工作液在小孔孔壁按螺旋线轨迹流出孔外，使工具电极管“悬浮”在孔心，不易产生短路，可加工出直线度和圆柱度很好的深小孔。因为有以上的加工特点，深小孔加工不能用一般的电火花机床，而要用专门机床，机床结构如图1所示。
2、电极的装夹与定位
电极通过电极夹具安装在主轴头的旋转头上，旋转头固定在主轴滑块上，它们之间用绝缘板绝缘。主轴头下面装有垂直调整机构，用来调整电极管与工件的垂直度；导向器装在调整机构上，采用不同直径的电极管时，需要更换相应规格的导向器，导向器用红宝石材质做成，精度要求较高。
3、工作液的选择
加工磨料水喷嘴内孔时采用去离子水作为工作液进行冷却排屑。
本发明采用空心紫铜管作为打孔的工作电极，用去离子水以高压泵打进电极管的中空孔中，流入加工区域，强制排除加工产物，从而保证放电过程稳定地进行。高精度的磨料水喷嘴可以加工出优质高效具有特殊性能的新型工程陶瓷产品。使其广泛应用于机械、电子、航空航天、国防工业、生物工程等领域。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的工作原理图。
图2是本发明磨料水喷嘴结构示意图。
图中：1、磨料水喷嘴工件2、机床21、卡盘22、旋转头23、主轴滑块24、垂直调整机构3、电极4、导向器5、电源6、工作液7、离子交换器8、水箱9、高压泵10、调压稳压器。
具体实施方式
如图1所示，一种高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法，包括如下步骤：
将磨料水喷嘴工件1放入机床2工作台上的卡盘21上固定；
本发明采用直径为1mm的空心紫铜管作为打孔的工作电极3，由于高速电火花穿孔电极损耗很大，为保证达到足够的穿孔深度，选择长度为200mm的电极管。将电极3通过电极夹具夹装固定在旋转头22上，所述旋转头22固定在主轴滑块23上，所述旋转头22和所述主轴滑块23之间设有绝缘板。所述机床2的主轴头下端设有用来调整电极3与磨料水喷嘴工件1垂直度的垂直调整机构24，所述垂直调整机构24前端设有用于保持所述电极3同轴度的导向器4；所述导向器4采用红宝石材质制成。所述电极3的中空孔与所述导向器4上的导向孔及所述磨料水喷嘴工件1的加工孔在同一直线上，所述电极3与所述导向器4为过盈配合。所述电极3为直径0.3mm-3mm的单孔紫铜空心电极管，所述电极管中通入5Mpa-8MPa的高压工作液6。由于电极3刚性比较差，为防止加工过程中电极3变形和振动而影响加工精度，必须采用导向器4，把它安装在靠近被加工磨料水喷嘴工件1的表面。电极3管穿过导向器4上的导向孔，采用过盈配合，以保证加工精度。此外，为了提高喷嘴孔的圆度和改善加工条件，机床主轴以每分钟数百转的速度作旋转运动。
工作液6通过离子交换器7进入水箱8，为了使工作液6能高速通过电极3中空孔输送到加工区域，加工设备配有QTZ-310小流量的高压泵9，压力范围为0-10MPa，再经调压稳压器10与所述电极3的中空孔相通，流入加工区域，强制排除加工产物，从而保证放电过程稳定地进行。
加工磨料水喷嘴工件1采用新型电火花加工工作液进行冷却排屑，喷嘴深孔加工的脉冲电源5的电参数要求选择合适。实验表明，较大的放电间隙对于改善加工稳定性，提高加工速度和降低电极损耗都是有利的。
启动电源5，所述电机3作高速回转运动对所述磨料水喷嘴工件1进行加工，高压流动的所述工作液6在小孔孔壁按螺旋线轨迹迅速将电蚀产物排出孔外，直至加工完毕，切断电源。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、将磨料水喷嘴工件(1)放入机床(2)工作台上的卡盘(21)上固定；
S2、将电极(3)通过电极夹具夹装固定在旋转头(22)上，所述旋转头(22)固定在主轴滑块(23)上，所述机床(2)的主轴头下端设有用来调整电极(3)与磨料水喷嘴工件(1)垂直度的垂直调整机构(24)，所述垂直调整机构(24)前端设有用于保持所述电极(3)同轴度的导向器(4)；
S3、工作液(6)通过离子交换器(7)进入水箱(8)，再通过高压泵(9)经调压稳压器(10)与所述电极(3)的中空孔相通；
S4、启动电源(5)，所述电机(3)作高速回转运动对所述磨料水喷嘴工件(1)进行加工，高压流动的所述工作液(6)在小孔孔壁按螺旋线轨迹迅速将电蚀产物排出孔外，直至加工完毕，切断电源。
2.根据权利要求1所述的高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法，其特征在于：所述旋转头(22)和所述主轴滑块(23)之间设有绝缘板。
3.根据权利要求1所述的高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法，其特征在于：所述电极(3)为直径0.3mm-3mm的单孔紫铜空心电极管，所述电极管中通入5Mpa-8MPa的高压工作液(6)。
4.根据权利要求1所述的高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法，其特征在于：所述电极(3)的中空孔与所述导向器(4)上的导向孔及所述磨料水喷嘴工件(1)的加工孔在同一直线上，所述电极(3)与所述导向器(4)为过盈配合。
5.根据权利要求1所述的高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法，其特征在于：所述导向器(4)采用红宝石材质制成。
CN201610269380.8A 2016-04-27 2016-04-27 一种高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法 Pending CN105772880A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610269380.8A CN105772880A (zh) 2016-04-27 2016-04-27 一种高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610269380.8A CN105772880A (zh) 2016-04-27 2016-04-27 一种高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105772880A true CN105772880A (zh) 2016-07-20

Family

ID=56399293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610269380.8A Pending CN105772880A (zh) 2016-04-27 2016-04-27 一种高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105772880A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108340035A (zh) * 2017-01-25 2018-07-31 北京阿奇夏米尔工业电子有限公司 孔深确定方法及计算控制***、电极加工装置
CN108746892A (zh) * 2018-08-10 2018-11-06 大连交通大学 一种复合脉冲电火花加工喷爆电源、***及方法
CN110181134A (zh) * 2019-06-14 2019-08-30 安徽理工大学 一种深小孔电加工装置与方法
CN110524077A (zh) * 2019-06-14 2019-12-03 成都和鸿科技有限公司 一种中心喷嘴旋流器电火花加工辅助装置及加工方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2264631Y (zh) * 1996-08-29 1997-10-15 苏州沙迪克三光机电有限公司 电火花穿孔机进给机构垂直度调节装置
JP2003311541A (ja) * 2002-04-22 2003-11-05 Seibu Electric & Mach Co Ltd ワイヤ放電加工機に着脱可能な細穴放電加工装置
CN2593944Y (zh) * 2003-01-03 2003-12-24 苏州中特机电科技有限公司 一种带反向冲液装置的高速电火花小孔加工机
CN2732409Y (zh) * 2004-10-27 2005-10-12 苏州普光机电有限公司 自穿孔电火花线切割机
CN202684254U (zh) * 2012-08-16 2013-01-23 乐清市颖隆精密机械有限公司 微细电火花穿孔机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2264631Y (zh) * 1996-08-29 1997-10-15 苏州沙迪克三光机电有限公司 电火花穿孔机进给机构垂直度调节装置
JP2003311541A (ja) * 2002-04-22 2003-11-05 Seibu Electric & Mach Co Ltd ワイヤ放電加工機に着脱可能な細穴放電加工装置
CN2593944Y (zh) * 2003-01-03 2003-12-24 苏州中特机电科技有限公司 一种带反向冲液装置的高速电火花小孔加工机
CN2732409Y (zh) * 2004-10-27 2005-10-12 苏州普光机电有限公司 自穿孔电火花线切割机
CN202684254U (zh) * 2012-08-16 2013-01-23 乐清市颖隆精密机械有限公司 微细电火花穿孔机

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张凤莲: "《水射流设备中关键部件加工技术的研究》", 《石材》 *
张凤莲: "《磨料水射流切割工程陶瓷机理及关键技术的研究》", 《大连交通大学工学博士学位论文》 *
张凤莲等: "《深小孔的加工》", 《机械设计》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108340035A (zh) * 2017-01-25 2018-07-31 北京阿奇夏米尔工业电子有限公司 孔深确定方法及计算控制***、电极加工装置
CN108340035B (zh) * 2017-01-25 2021-03-30 北京阿奇夏米尔工业电子有限公司 孔深确定方法及计算控制***、电极加工装置
CN108746892A (zh) * 2018-08-10 2018-11-06 大连交通大学 一种复合脉冲电火花加工喷爆电源、***及方法
CN108746892B (zh) * 2018-08-10 2024-02-09 大连交通大学 一种复合脉冲电火花加工喷爆电源、***及方法
CN110181134A (zh) * 2019-06-14 2019-08-30 安徽理工大学 一种深小孔电加工装置与方法
CN110524077A (zh) * 2019-06-14 2019-12-03 成都和鸿科技有限公司 一种中心喷嘴旋流器电火花加工辅助装置及加工方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105772880A (zh) 一种高速电火花加工磨料水喷嘴内孔的方法
CN105750843B (zh) 一种钼合金薄壁长管的内孔加工方法
CN201091948Y (zh) 自导向复合材料管电极及其电火花深小孔加工装置
CN102069209B (zh) 一种铝合金、铜合金零件的微孔钻削加工方法
WO2008000072A1 (en) Abrasion assisted wire electrical discharge machining process
Gupta et al. Hybrid machining processes: perspectives on machining and finishing
CN102059417A (zh) 内圆孔电火花成型与弹性珩磨复合加工专用电极及机床
CN101664835B (zh) 一种提高电火花小孔加工速度和质量的方法
CN211727522U (zh) 一种磁场辅助下的车削加工装置
CN108284258A (zh) 一种完全浸没式微细电解线切割加工夹具以及径向冲液方法
CN111250746A (zh) 电磁声多场复合辅助钻削微小深孔的方法及装置
CN110181134A (zh) 一种深小孔电加工装置与方法
CN108941807A (zh) 一种电解加工锥形小孔机床及其电解加工方法
CN102350528A (zh) 定向冷却铣刀
CN107030579A (zh) 一种硬脆材料小孔超精密加工方法
CN108356373B (zh) 曲型盲孔加工装置及曲型盲孔加工方法
CN114700568B (zh) 一种带式电极电火花电解复合加工沟槽结构的方法及装置
Zhang et al. Process characteristics of electrochemical discharge machining and hybrid methods: a review
CN104801799A (zh) 数控线切割给液方法及给液装置
CN103084680A (zh) 采用多介质改善电火花线切割加工质量的方法
CN204621278U (zh) 数控线切割给液装置
CN105798407A (zh) 一种线切割机床多介质用喷嘴
CN111113040A (zh) 电弧微爆与切削的复合加工装置及其冲液控制方法
CN111451538A (zh) 一种自动排屑深孔精密成孔***
CN108284259A (zh) 一种半浸没式微细电解线切割加工夹具以及径向冲液方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160720