一种准干式高速电火花加工装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种准干式高速电火花加工装置，属于机械加工及工具领域。准干式高速电火花加工装置包括电火花加工机床、大气压冷等离子体射流发生装置、同轴喷雾射流发生装置和超声振动装置。加工前，将工件、工具电极与脉冲电源的对应极性相连，调整混合介质发生组件的位置，使工具电极的端部、工件的待加工区域，完全浸没在混合介质中。本实用新型专利技术提出了一种大气压冷等离子体射流中高速电火花加工方法，可在相同加工能量下，以低廉的成本获得远高于纯大气压冷等离子体射流中、大气压冷等离子体射流与同轴高速空气射流混合介质中的材料去除率。

A quasi dry high speed EDM device

【技术实现步骤摘要】
一种准干式高速电火花加工装置
本技术涉及一种准干式高速电火花加工装置，属于机械加工及工具

技术介绍
电火花加工介质直接影响着该种加工工艺的效率、精度、表面质量以及环保等指标。工业上常用的电火花加工介质主要包括油基工作液与水基工作液。油基工作液加工精度高，但存在火灾隐患，加工过程中会释放出有害气体，加工过程中析出的碳会影响加工稳定性和效率；水基工作液不存在火灾隐患，但是加工中存在电解腐蚀，会严重影响加工精度，并且可能锈蚀机床。国枝正典等在1997年提出了气中电火花加工，即以压缩气体作为加工介质，其优点在于电极损耗率低。但加工中短路率非常高(KUNIEDAM,YOSHIDAM,TANIGUCHIN1997.ElectricalDischargeMachininginGas.CIRPAnnals-ManufacturingTechnology[J],46:143-146.)。并且，气中电火花加工的所用工具电极多为管状电极。但在加工微细结构或特征时，工具电极的直径通常在100μm以下，一般需要在线制作，在线制造出外径低于100μm的管状电极非常困难，即使可以在线制备，由于微小孔的节流效应，也难以通过直径低于100μm的微孔向加工间隙中通入足够加工所用的气流，这使得利用内喷气的方式进行气中电火花微细结构加工较难实现。其后，虽有学者采用外部通气的方式，进行气中电火花微孔加工研究，但效果欠佳，加工中短路率高，电极损耗严重(超过30％)(LILQ,ZHUGZ2011.InvestigateonMicro-EDMinAir(dryMEDM)byExternalBlowingModeBasedonRCPulseGenerator[J]AdvancedMaterialsResearch317-319:334-340.)。将大气压冷等离子体射流喷至电极与工件之间作为加工介质，可以获得与液中、气中电火花加工均不同的加工效果。专利号为201610874299.2的专利介绍了一种基于冷等离子体射流的电火花加工方法，使用该方法加工时，极间状态、加工效率与工作气体流量息息相关，要获得较好的极间状态和较高的加工效率需要使用较大流量的高纯气体以去除加工中产生的电蚀产物，但若仅仅依靠用以产生冷等离子体射流的高纯气体，则成本甚高。专利201710023496.8提出了添加同轴高速空气射流的方式来提高大气压冷等离子体射流中的电火花加工效率，但是提高有限，未超过2倍。因此，必须采取其他辅助措施进一步提高大气压等离子体射流中的加工效率，而关于这方面的相关研究，至今未见报道。
技术实现思路
本技术旨在提出一种准干式高速电火花加工装置，该设备简单、成本低廉、对环境没损害，是一种可持续制造方法。一种准干式高速电火花加工装置在利用同轴喷雾射流与专利201610874299.2提出的大气压冷等离子体射流组成的混合介质作为电火花加工介质，并同时对工件施加超声振动。同轴喷雾射流的引入可以提高熔融电蚀产物的冷却速度，而超声振动的加入则可以提高电蚀产物的抛出效率，从而获得远高于专利201610874299.2和201710023496.8中所提出加工方法的放电加工稳定性与加工效率。本技术的技术方案：一种准干式高速电火花加工装置，所述的准干式高速电火花加工装置包括电火花加工机床、大气压冷等离子体射流发生装置、同轴喷雾射流发生装置和超声振动装置。所述的电火花加工机床包括：机床基座1、控制计算机2、数据采集卡3、加工状态检测装置4、XYZ三轴联动运动平台5、脉冲电源6、旋转主轴7、工具电极8、工件10、工件夹持装置11和万向固定支架21；所述的大气压冷等离子体射流发生装置包括：端盖9-3、喷嘴中筒9-4、针电极9-5、放电喷嘴9-7、气体质量流量控制仪12、调压阀13、高纯工作气源14、等离子体发生电源16；本技术新增同轴喷雾射流发生装置包括同轴喷雾喷嘴9-1、过渡柱体9-2、防水绝缘喷嘴9-6和喷雾射流发生组件15；喷雾射流发生组件15包括风扇15-1、雾滴收集罩15-2、工作水源15-4、超声雾化片15-5、风扇支架15-6和蓄水箱15-7；本技术新增的超声振动装置包括：超声波发生器17和超声波换能器18。高纯工作气源14依次经过调压阀13和气体质量流量控制仪12进入混合介质发生组件9，再利用等离子体发生电源16对混合介质发生组件9施加电压即可生成冷等离子体射流20；喷雾射流发生组件15产生的喷雾介质施加到混合介质发生组件9中与冷等离子体射流20即可生成冷等离子体射流与同轴喷雾射流的混合介质19；通过万向固定支架21将混合介质发生组件9固定至机床基座1上，并利用其调节位置；与此同时，保持超声波发生器17打开，即可将超声振动施加到工件10上。同轴喷雾喷嘴9-1、过渡柱体9-2、防水绝缘喷嘴9-6均为中空回转类零件。过渡柱体9-2前后均设有内螺纹，通过后端的内螺纹与端盖9-3上的外螺纹连接；前部的内螺纹则用于安装固定防水绝缘喷嘴9-6。防水绝缘喷嘴9-6的外侧设有从头部开始的外螺纹，与同轴喷雾喷嘴9-1上的内螺纹连接。为了防止雾滴进入放电区域带来安全隐患，防水绝缘喷嘴9-6与过渡柱体9-2的连接部位必须处于防水绝缘喷嘴9-6与同轴喷雾喷嘴9-1连接部位之外。为保证持续的高绝缘性，防水绝缘喷嘴9-6应采用绝缘强度高且吸水率低的材料，比如：PEEK、聚四氟乙烯等。同轴喷雾喷嘴9-1和过渡柱体9-2对材料无特殊要求，采用成本低、自重轻、可加工性好的材料即可，一般选用聚四氟乙烯、PP、ABS、PMMA、尼龙等常见非金属材料。超声雾化片15-5直接平置于蓄水箱15-7的底部，风扇15-1通过向风扇支架15-6与蓄水箱15-7相连，雾滴收集罩15-2置于蓄水箱15-7上方即可。为了减少电解反应的发生，同轴高速射流的工作水源15-4最好选取去离子水、蒸馏水等高纯度水。超声波换能器18尾部设有通孔，通过螺栓固定至工件夹持装置11上，前段则通过专用夹具固定工件10。超声波发生器17平置于工作台或者地面即可，通过配套电缆与超声波换能器18连接。一种准干式高速电火花加工方法，利用大气压冷等离子体射流与本技术提出的同轴喷雾射流组成的混合物作为电火花加工介质，同时对工件施加超声振动；工作时，将工具电极接脉冲电源的负极，工件连接脉冲电源的正极，将冷等离子体射流和同轴喷雾射流组成的混合介质施加到工具电极和工件之间，调整喷嘴位置确保待加工区域完全淹没在混合介质中，并且在加工中不会与机床发生干涉。通过控制计算机将运动指令传递给机床运动平台，并根据加工反馈信号及时调整进给速度等。加工完成后关闭冷等离子体射流与同轴喷雾射流混合介质发生装置和电火花加工机床。本技术的有益效果：本技术中所用混合介质由大气压冷等离子体射流与同轴喷雾射流组成。同轴喷雾射流的引入可以大幅提高熔融电蚀产物的冷却速度，有效地防止其重新粘附到加工表面或工具电极端部，与此同时超声振动的加入可以将冷却凝固之后的电蚀产物迅速从极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种准干式高速电火花加工装置，其特征在于，所述的准干式高速电火花加工装置包括电火花加工机床、大气压冷等离子体射流发生装置、同轴喷雾射流发生装置和超声振动装置；/n所述的电火花加工机床包括：机床基座(1)、控制计算机(2)、数据采集卡(3)、加工状态检测装置(4)、XYZ三轴联动运动平台(5)、脉冲电源(6)、旋转主轴(7)、工具电极(8)、工件(10)、工件夹持装置(11)和万向固定支架(21)；/n所述的大气压冷等离子体射流发生装置包括：端盖(9-3)、喷嘴中筒(9-4)、针电极(9-5)、放电喷嘴(9-7)、气体质量流量控制仪(12)、调压阀(13)、高纯工作气源(14)、等离子体发生电源(16)；/n所述的同轴喷雾射流发生装置包括同轴喷雾喷嘴(9-1)、过渡柱体(9-2)、防水绝缘喷嘴(9-6)和喷雾射流发生组件(15)；喷雾射流发生组件(15)包括风扇(15-1)、雾滴收集罩(15-2)、工作水源(15-4)、超声雾化片(15-5)、风扇支架(15-6)和蓄水箱(15-7)；所述的过渡柱体(9-2)前后均设有内螺纹，通过后端的内螺纹与混合介质发生组件(9)中端盖(9-3)上的外螺纹连接；防水绝缘喷嘴(9-6)和过渡柱体(9-2)之间螺纹连接，同轴喷雾喷嘴(9-1)套装于防水绝缘喷嘴(9-6)外部，与防水绝缘喷嘴(9-6)之间螺纹连接，再利用过渡柱体(9-2)尾部的内螺纹与大气压冷等离子体射流发生装置的端盖(9-3)相连；超声雾化片(15-5)直接平置于蓄水箱(15-7)底部，风扇(15-1)通过向风扇支架(15-6)与蓄水箱(15-7)相连，向蓄水箱(15-7)内注入工作水源(15-4)，雾滴收集罩(15-2)置于蓄水箱(15-7)上方即可；/n所述的超声振动装置包括超声波发生器(17)和超声波换能器(18)；超声波换能器(18)尾部设有通孔，通过螺栓固定至工件夹持装置(11)上，前段则通过夹具固定工件(10)固定；超声波发生器(17)平置于工作台或地面即可，通过配套电缆与超声波换能器(18)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种准干式高速电火花加工装置，其特征在于，所述的准干式高速电火花加工装置包括电火花加工机床、大气压冷等离子体射流发生装置、同轴喷雾射流发生装置和超声振动装置；
所述的电火花加工机床包括：机床基座(1)、控制计算机(2)、数据采集卡(3)、加工状态检测装置(4)、XYZ三轴联动运动平台(5)、脉冲电源(6)、旋转主轴(7)、工具电极(8)、工件(10)、工件夹持装置(11)和万向固定支架(21)；
所述的大气压冷等离子体射流发生装置包括：端盖(9-3)、喷嘴中筒(9-4)、针电极(9-5)、放电喷嘴(9-7)、气体质量流量控制仪(12)、调压阀(13)、高纯工作气源(14)、等离子体发生电源(16)；
所述的同轴喷雾射流发生装置包括同轴喷雾喷嘴(9-1)、过渡柱体(9-2)、防水绝缘喷嘴(9-6)和喷雾射流发生组件(15)；喷雾射流发生组件(15)包括风扇(15-1)、雾滴收集罩(15-2)、工作水源(15-4)、超声雾化片(15-5)、风扇支架(15-6)和蓄水箱(15-7)；所述的过渡柱体(9-2)前后均设有内螺纹，通过后端的内螺纹与混合介质发生组件(9)中端盖(9-...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹日貌，余祖元，张从阳，李剑中，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21