一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统及加工方法技术方案

本发明专利技术公开一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统及加工方法；系统包括：多孔质工具电极、加工槽、辅助加工系统、电极夹持装置、辅助气体供给系统、运动控制系统以及工作电源；加工槽中设置有用于固定待加工工件的工件夹具、辅助电极和电解液；多孔质工具电极的一端固定于电极夹持装置上，另一端延伸至靠近待加工工件处，且与电解液接触，电极夹持装置可带动多孔质工具电极转动；辅助加工系统用于为多孔质工具电极供给电解液；辅助气体供给系统用于为多孔质工具电极供给气体；运动控制系统用于控制多孔质工具电极朝向待加工工件运动；工作电源的正极与辅助电极连接，负极与多孔质工具电极连接。方法：该加工方法采用了该加工系统进行加工。加工系统进行加工。加工系统进行加工。

【技术实现步骤摘要】
一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统及加工方法


[0001]本专利技术涉及绝缘硬脆材料的特种加工领域，具体涉及一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统及加工方法。

技术介绍

[0002]进入21世纪以来，现代高科技产品发展的重要方向是朝着微型化和精密化发展。从产品尺度特征来划分，通常将1
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1000μm的系统称为微系统，近年来又将尺度介于微、宏之间(100μm－10mm)的系统称之为Meso Scale系统。Micro/Meso系统是高科技产品最密切相关的尺度领域，相对应的Micro/Meso加工技术已成为各工业发达国家广泛关注和重点投入的研究热点。金属与半导体材料在Micro/Meso系统中的应用已为人们所熟知，高性能陶瓷和玻璃等绝缘硬脆材料的应用也越来越广泛。
[0003]绝大部分陶瓷材料和耐热玻璃属于脆性材料，加工难度大，加工精度、表面质量和损伤层深度将对陶瓷器件的性能产生影响。由于其本身是典型的硬脆材料，故非导电陶瓷、玻璃材料构成的Micro/Meso系统微细切削技术方法很难胜任，而常用的微细电火花加工和微细电化学加工等特种加工方法适于导电材料。对非导电陶瓷、耐热玻璃等材料的加工极其困难。微细超声加工方法虽然可以加工非导电陶瓷和耐热玻璃，也可以达到较好的精度，但其加工效率十分低下，很难实现高效加工。
[0004]电解电火花复合加工基于电火花和电解加工二者的优点，利用工具电极对周围电解液放电产生的局部高温及化学反应蚀除工件材料，加工效率相对较高、柔性好、成本低，是绝缘硬脆材料加工的一种兼顾加工质量和效率的放电加工技术。但随着加工深度的增加，电解液更新困难，气膜会越来越不稳定，火花放电也变得不可预测，使得加工质量和加工效率大大降低；另外，由于孔入口处的电解反应时间长于出口，加工出的孔往往存在一定的锥度，这些都影响了电解电火花加工的质量。
[0005]2019年6月17日，申请号为201910522547.0的中国专利公布了一种气流辅助提高电火花电解复合穿孔加工质量的方法及装置，高压气体从进气壳上的进气口中吹入，吹向工件，利用气流吹散非加工区域电解液，在工件表面形成均匀气膜。气流辅助的目的是加快加工废液的排出，提高加工的效率。但是该方法不利于电解液的循环，不易加工深孔。
[0006]2020年6月5日，申请号为202010505030.3的中国专利公布了一种螺纹管电极匹配内外充液电火花
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电解组合制孔方法，在电火花高速制孔加工阶段，接入电火花脉冲电源，采用内冲液方式通入去离子水，螺纹旋转扰动和螺纹槽使电蚀固体小颗粒快速向上排出。当工件被击穿后保持电极工位不变，接入电解电源并换为外冲电解液，螺纹管电极逆向旋转使电解液进入狭小间隙，电解絮状物在螺纹槽挤压下快速向下排出。既保证微小孔制造的高精度、高效率，又实现孔壁无微裂纹、无重铸层的加工要求。
[0007]2020年8月12日，申请号为202010806838.5的中国专利公布了一种具有液体背衬的电火花
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电解复合加工微小孔方法，在工件空心内部或工件背面垂直于加工方向通入辅助液体，形成液体背衬，实现无重铸层、小锥度、高精度、高稳定性的微小孔加工。此方法的
装置设计与本申请区别很大，该方法针对含中空、平面、曲面工件，在空心内部或工件背面垂直于加工方向通入辅助液体，采用外冲液方式，与本申请存在较大的差异。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于：针对非导电材料的现有加工方法存在的不足，而提供了一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统及加工方法，本申请的方案通过采用具有微米尺寸特征的相互连通的孔隙的多孔材料作为工具电极，将辅助气体或电解液通过孔隙通道送入放电加工区域，改善气膜质量与成型速率，提高加工精度，减小小孔锥度，有效提高了加工小孔的质量。
[0009]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0010]一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统，其特征在于，该系统包括：多孔质工具电极、加工槽、辅助加工系统、电极夹持装置、辅助气体供给系统、运动控制系统以及工作电源；所述的加工槽中设置有用于固定待加工工件的工件夹具、辅助电极和电解液；所述多孔质工具电极的一端固定于所述电极夹持装置上，另一端延伸至靠近所述待加工工件处，且与所述电解液接触，所述的电极夹持装置可带动所述多孔质工具电极转动；所述的辅助加工系统用于为所述多孔质工具电极供给所述电解液；所述的辅助气体供给系统用于为所述多孔质工具电极供给气体；所述的运动控制系统用于控制所述多孔质工具电极朝向所述待加工工件运动；所述的工作电源的正极与所述辅助电极连接，负极与所述多孔质工具电极连接。
[0011]进一步的，一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统：所述的辅助加工系统包括：辅助加工槽、第一耐压管道和微量泵；所述的辅助加工槽中设置有所述电解液；所述的第一耐压管道上设置有所述微量泵；通过所述的第一耐压管道和所述微量泵将所述辅助加工槽中的所述电解液供给至所述多孔质工具电极。
[0012]进一步的，一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统：所述的辅助加工系统还包括：过滤器和第一压力表；所述的过滤器和第一压力表均连接于所述第一耐压管道上。具体的，所述的过滤器连接于所述第一耐压管道的端部，且所述的过滤器浸没于电解液中。
[0013]进一步的，一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统：所述的辅助加工槽与所述加工槽连通，且通路上设置有阀门。
[0014]进一步的，一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统：所述的辅助气体供给系统包括：辅助气体供给装置、第二耐压管道和气体微量调节阀；所述的气体微量调节阀设置于所述第二耐压管道上，通过所述第二耐压管道和所述气体微量调节阀将所述辅助气体供给装置中的气体供给至所述多孔质工具电极。
[0015]进一步的，一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统：所述的辅助气体供给系统还包括：第二压力表；所述的第二压力表连接于所述第二耐压管道上。
[0016]进一步的，一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统：所述多孔质工具电极的转动速度为0
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10000rpm；所述的多孔质工具电极中孔隙的直径为5
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200μm；所述的多孔质工具电极的材质选自紫铜、铜钨合金、碳化钨、不锈钢或模具钢中的一种。
[0017]具体的，所述的多孔质工具电极是一种孔隙直径为5
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200μm的相互连通的多孔导电金属材料。所述的多孔质工具电极可根据实际加工对象需要进行电极表面的局部绝缘封
堵，只保留放电加工区域，如电极底部或电极侧面。
[0018]进一步的，一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统：所述的辅助气体供给系统向所述多孔质工具电极供给的气体为空气、氢气、氧气、氩气、氦气或上述气体组成的混合气体，且供气流量为0
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10.0L/min。
[0019]进一步的，一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统：所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统，其特征在于，该系统包括：多孔质工具电极(1)、加工槽(2)、辅助加工系统(3)、电极夹持装置(4)、辅助气体供给系统(5)、运动控制系统(6)以及工作电源(7)；所述的加工槽(2)中设置有用于固定待加工工件(8)的工件夹具(9)、辅助电极(10)和电解液(11)；所述多孔质工具电极(1)的一端固定于所述电极夹持装置(4)上，另一端延伸至靠近所述待加工工件(8)处，且与所述电解液(11)接触，所述的电极夹持装置(4)可带动所述多孔质工具电极(1)转动；所述的辅助加工系统(3)用于为所述多孔质工具电极(1)供给所述电解液(11)；所述的辅助气体供给系统(5)用于为所述多孔质工具电极(1)供给气体；所述的运动控制系统(6)用于控制所述多孔质工具电极(1)朝向所述待加工工件(8)运动；所述的工作电源(7)的正极与所述辅助电极(10)连接，负极与所述多孔质工具电极(1)连接。2.根据权利要求1所述的一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统，其特征在于，所述的辅助加工系统(3)包括：辅助加工槽(3
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1)、第一耐压管道(3
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2)和微量泵(3
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3)；所述的辅助加工槽(3
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1)中设置有所述电解液(11)；所述的第一耐压管道(3
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2)上设置有所述微量泵(3
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3)；通过所述的第一耐压管道(3
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2)和所述微量泵(3
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3)将所述辅助加工槽(3
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1)中的所述电解液(11)供给至所述多孔质工具电极(1)。3.根据权利要求2所述的一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统，其特征在于，所述的辅助加工系统(3)还包括：过滤器(3
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4)和第一压力表(3
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5)；所述的过滤器(3
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4)和第一压力表(3
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5)均连接于所述第一耐压管道(3
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2)上。4.根据权利要求2所述的一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统，其特征在于，所述的辅助加工槽(3
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1)与所述加工槽(2)连通，且通路上设置有阀门。5.根据权利要求1所述的一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统，其特征在于，所述的辅助气体供给系统(5)包括：辅助气体供给装置(5
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1)、第二耐压管道(5
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2)和气体微量调节阀(5
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3)；所述的气体微量调节阀(5
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3)设置于所述第二耐压管道(5
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2)上；通过所述第二耐压管道(5
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2)和所述气体微量调节阀(5
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3)将所述辅助气体供给装置(5
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1)中的气体供给至所述多孔质工具电极(1)。6.根据权利要求5所述的一种可控气膜多孔质电极电解电火花加工系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令蕾，张磊，雷卫宁，蒋毅，丁凯，李奇林，何斌，韩锦锦，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：