非導電材料電火花銑削電極頭的製作方法

2023-05-09 01:19:56 3

專利名稱：非導電材料電火花銑削電極頭的製作方法
技術領域：
本發明屬於機械加工領域，涉及一種非導電材料電火花銑削電極頭。
背景技術：
目前，國內外學者研究較多的非導電材料電加工方法主要有高壓電火花加工、輔助電 極加工、電解電火花複合加工等。
高壓電火花加工是在尖電極與平板電極間放入絕緣的工件，兩極間加以直流或工頻交流 高電壓，使尖電極附近的空氣被擊穿，發生輝光放電蝕除。由於兩極間存在寄生電容，把電
源變為高頻或脈衝性，可以流過較大的輝光電流。它所使用的高壓高頻電源的電壓為5000 6000伏，最高電壓為12000伏，頻率為數十千Hz到數十兆Hz。該種加工方法僅可用於淺孔 的加工，且所加工孔的表面較粗糙。
輔助電極電火花加工法把一個金屬片或金屬網預先放置在非導電材料的表面上作為輔助 電極，當工具電極放電打穿輔助電極後，在非導電材料表面上形成一層碳化導電層，使工件 表面具有導電性，工具電極與新形成的導電層之間產生放電，在蝕除舊導電層的同時，形成 新的導電層，從而實現對非導電材料的電火花加工；此後，人們又採用在非導電材料的表面 上鍍敷金屬、塗敷導電塗料等來形成導電層的方法，實現了非導電材料的電火花加工，但其 加工效率和精度均較低。
非導電材料電火花加工技術的研究與開發是當今電加工技術領域的一個研究熱點。目前， 國內外學者多集中於研究非導電材料電解電火花複合加工技術，該種加工技術是利用電解液
中的火花放電作用進行加工的，加工時工具電極接脈衝電源的負極，輔助電極接脈衝電源的 正極，當兩極間加上脈衝電壓時，由電化學作用，在工具電極表面產生氣泡，通過此氣泡使 工具電極表面與電解液間形成高的電位梯度，引起火花放電，由放電時產生的瞬時高溫及衝 擊波等作用來達到蝕除非導電材料的目的。該種加工方法存在效率低、能耗大、加工精度低、 表面質量差，同時加工過程中還排出有害電解氣體，加工環境較差等問題。針對通常的非導 電材料電解電火花複合加工技術存在效率低、能耗大等問題，劉永紅提出了非導電材料充氣 電解電火花複合加工技術，該加工技術採用充氣的方法來形成電解液火花放電所需要的非導 電相，其加工生產率雖有較大的提高，但應用於實際生產仍顯較低，且加工精度和表面質量 都較差，同時加工過程中還排出有害電解氣體，加工環境較差。

發明內容
本發明的目的在於提供一種非導電材料電火花銑削電極頭，開發新的非導電材料電火花 加工設備，提高非導電難加工材料的加工效率、降低其加工成本。
本發明的原理所發明的非導電材料電火花銑削電極頭主要由刷塗頭1、正工具電極2、 絕緣隔套3、負工具電極4、彈簧夾頭5、電磁振蕩器6、主軸系統7、主軸頭8、注液管9、 絕緣夾套IO、彈簧夾頭鎖緊螺母ll、負工具電極電刷12、正工具電極電刷13、水基導電液
14等組成。電火花銑削加工時，正工具電極2和負工具電極4分別與脈衝電源的正、負極相 連，正、負工具電極通過絕緣隔套3被連接在一起，負工具電極4通過彈簧夾頭5與電磁振 蕩器6相連，在電磁振蕩器6的帶動下，正、負工具電極做上下振動，此外，正、負工具電 極還在主軸頭8的帶動下做旋轉運動和Z方向的移動，水基導電液14通過負工具電極4的內 孔和刷塗頭1被刷塗在非導電材料工件的表面上，當電磁振蕩器6帶動正、負工具電極向上 提起時，吸附導電液沿非導電材料工件的表面向四周擴散，使工具電極下方的工件表面導電， 正、負工具電極的端面間通過導電液在非導電材料工件的表面上產生火花放電，由放電時產 生的瞬時高溫、高壓作用來蝕除加工非導電材料。被加工的非導電材料工件安裝在X、 Y方 向移動工作檯上，在X、 Y方向移動工作檯的帶動下做X、 Y方向的移動，由工作檯和主軸 頭間的聯動來實現對複雜形狀非導電材料工件的電火花銑削加工。 本發明具有如下優點
1. 利用流經正、負工具電極端面的導電液在非導電材料表面上引起的火花放電作用產生 的瞬時高溫、高壓來蝕除加工非導電材料，可以加工各種難加工的非導電材料；採用多軸聯 動的方法，可以實現對複雜結構形狀非導電材料工件的電火花銑削。
2. 通過調整火花放電參數，可以在同一臺工具機上實現對非導電材料的粗、中、精加工。
3. 在非導電材料電火花銑削過程中，正、負工具電極與工件間的宏觀作用力很小，可以 方便地實現對複雜低剛度非導電材料零件的加工。
4. 以導電石墨粉為介質來配製水基導電液，加工過程不產生電解作用，避免了電解電火 花複合加工方法存在的加工環境差、易鏽蝕工具機的問題。
5. 結構簡單、工作可靠。


附圖為依據本發明所設計出的非導電材料電火花銑削電極頭的結構示意圖。
具體實施例方式
參見附圖。本發明的非導電材料電火花銑削電極頭包括刷塗頭l、正工具電極2、絕緣隔 套3、負工具電極4、彈簧夾頭5、電磁振蕩器6、主軸系統7、主軸頭8、注液管9、絕緣夾 套10、彈簧夾頭鎖緊螺母11、負工具電極電刷12、正工具電極電刷13和水基導電液14。刷 塗頭1把負工具電極4內孔中的導電掖刷塗在非導電材料工件的表面上，形成工件表面導電 的條件；正工具電極2通過正工具電極電刷13與脈衝電源的TH極相連；絕緣隔套3用於隔離 正、負工具電極，並使它們固結在一起；負工具電極4通過彈簧夾頭5與電磁振蕩器6相連， 通過負工具電極電刷I2與脈衝電源的負極相連，其內孔為水基導電液的通路，內孔的下端裝 有刷塗頭l;彈簧夾頭5用於裝夾負工具電極4;電磁振蕩器6用於帶動正、負工具電極在加 工過程中做上下振動，當其帶動正、負工具電極向上提起時，吸附導電液沿非導電材料工件 的表面向四周擴散，使工具電極下方的工件表面導電，正、負工具電極的端面間通過導電液 在非導電材料工件的表面上產生火花放電，由放電時產生的瞬時高溫、高壓作用來蝕除加工 非導電材料，當其向下運動使正、負工具電極的端面壓在非導電材料工件的表面上時，正、
負工具電極端面正對著的工件表面上的導電液被擠走，火花放電停止；主軸系統7上裝有主 軸頭、可驅動主軸頭做Z方向移動的直流伺服電動機和可驅動主軸做旋轉運動的直流電動機， 在伺服控制系統的控制下，主軸頭帶動正、負工具電極做旋轉運動和Z方向的移動；注液管
9為一絕緣管，從主軸的中心通過，其下端插入負工具電極4的內孔中，用於向負工具電極4 的內孔提供導電液；絕緣夾套10用於隔離彈簧夾頭5和負工具電極4;彈簧夾頭鎖緊螺母ll 安裝在彈簧夾頭5上，通過旋轉彈簧夾頭鎖緊螺母11可以使彈簧夾頭5夾緊或鬆開負工具電 極4;負工具電極電刷12用於連接負工具電極4和脈衝電源的負極，提供電火花銑削加工時 的電流通路；正工具電極電刷13用於連接正工具電極2和脈衝電源的正極，提供電火花銑削 加工時的電流通路；水基導電液14是以石墨粉為導電介質配製而成的，主要用於形成非導電 材料工件表面的導電層。加工時，負工具電極中心孔中的導電液通過刷塗頭被刷塗在非導電 工件材料工件的表面上，在電磁振蕩器帶動正、負工具電極向上提起時，使導電液沿非導電 材料表面向四周擴散，當導電液流經正、負工具電極的端部時，將引起火花放電，由放電時 產生的瞬時高溫、高壓作用來蝕除加工非導電材料，當正、負工具電極的端部壓在非導電材 料工件的表面上時，火花放電停止，此後正、負工具電極再上提，又引起火花放電，如此往 復地進行下去，就可以實現對非導電材料的電火花加工，藉助於本發明所設計的電火花銑削 電極頭與工作檯間的聯動作用，便可以實現對複雜形狀非導電材料工件的電火花銑削。
權利要求
1.一種非導電材料電火花銑削電極頭，它包括刷塗頭(1)、正工具電極(2)、絕緣隔套(3)、負工具電極(4)、彈簧夾頭(5)、電磁振蕩器(6)、主軸系統(7)、主軸頭(8)、注液管(9)、絕緣夾套(10)、彈簧夾頭鎖緊螺母(11)、負工具電極電刷(12)、正工具電極電刷(13)、水基導電液(14)，其特徵在於正工具電極(2)通過電刷(13)與電火花脈衝電源的正極相連，負工具電極(4)通過電刷(12)與電火花脈衝電源的負極相連，水基導電液(14)通過負工具電極(4)的內孔和刷塗頭(1)被刷塗在非導電材料工件的表面上，當電磁振蕩器(6)帶動正、負工具電極向上提起時吸附導電液向四周擴散，使工具電極下方的工件表面導電，正、負工具電極的端面間通過導電液在非導電材料工件的表面上產生火花放電蝕除加工。
2. 如權利要求l所述的非導電材料電火花銑削電極頭，其特徵在於正工具電極(2)通過 絕緣隔套(3)安裝在負工具電極(4)上，負工具電極(4)通過彈簧夾頭(5)與電磁振蕩器(6)相連， 在電磁振蕩器(6)的作用下，正、負工具電極做上下振動，此外，正、負工具電極在主軸頭的 帶動下做旋轉運動和Z方向的移動。
全文摘要
本發明涉及一種非導電材料電火花銑削電極頭，屬於機械加工領域。它包括刷塗頭(1)、正工具電極(2)、絕緣隔套(3)、負工具電極(4)、彈簧夾頭(5)、電磁振蕩器(6)、主軸系統(7)、主軸頭(8)、注液管(9)、絕緣夾套(10)、彈簧夾頭鎖緊螺母(11)、負工具電極電刷(12)、正工具電極電刷(13)和水基導電液(14)。加工時，水基導電液(14)由刷塗頭(1)刷塗在非導電材料工件的表面上，當電磁振蕩器(6)帶動正、負工具電極向上提起時，吸附導電液沿非導電工件的表面流向兩電極的下端，引起兩極端部在非導電工件的表面上產生火花放電，進行電火花銑削加工，本發明具有結構簡單、效率高、成本低等優點。
文檔編號B23H1/04GK101176936SQ20071011489
公開日2008年5月14日 申請日期2007年11月27日 優先權日2007年11月27日
發明者劉永紅, 李小朋, 李慶雲, 王大偉, 紀仁傑, 蔡寶平 申請人:中國石油大學(華東)