CN114654033B - 一种链式薄片电极的电火花切割加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种链式薄片电极的电火花切割加工装置及方法，该装置包括链式薄片电极结构、脉冲电源、用于喷洒工作液的工作液喷洒机构以及用于驱动所述链式薄片电极结构进行循环运动的驱动机构，其中，所述链式薄片电极结构包括链条以及设置在所述链条上的多个薄片电极，相邻的两个薄片电极之间具有间隙；所述脉冲电源的正极通过导线与待加工的工件连接，负极通过导线与所述薄片电极连接。该装置的电极不仅具有承载电流大、不易断裂的优点，还具备高速运动加工的优点，从而有利于将加工区域内的蚀除产物排出，保证了加工的稳定性和高效性。

Description

一种链式薄片电极的电火花切割加工装置及方法

技术领域

本发明涉及电火花加工技术领域，具体涉及一种链式薄片电极的电火花切割加工装置及方法。

背景技术

电火花加工是将工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、汽化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。

某些应用场合中，需要在导电材料表面加工出浅窄槽（如汽车连杆的裂解槽），电火花放电切割技术为常用技术手段之一，主要包括电火花线切割技术、薄片电火花切割技术；其中，电火花线切割加工技术是利用运动的电极丝对工件进行脉冲式火花放电，局部高温导致工件熔化或汽化，电极丝把工作液带进加工区域，进而带走蚀除产物，使极间保持良好的绝缘环境，避免短路。而薄片电火花切割技术是利用金属薄片代替电极丝，如铜片、钼片等，其材料蚀除机理与电火花线切割一致，均为放电蚀除。金属薄片作为工具电极，对工件进行极间脉冲式放电加工，从而在工件表面形成切槽。

在现有技术中，电火花线切割技术中的电极丝采用的是细长金属丝，材质一般为钼丝、钨丝、黄铜丝等，直径一般为0.1-0.2mm。由于直径小，电极丝承载极限电流较小。加工效率与加工电流成正比，小加工电流意味着低加工效率；另外，放电过程中电极丝也存在损耗，当电极丝损耗到一定程度后，在张紧力作用下机床发生断丝，影响工件的加工。为了解决上述问题，现有技术中采用薄片电火花切割技术，该技术虽然具有大承载电流、不易断裂等优点，但是，在加工时，工具电极为单个金属薄片电极，加工过程中薄片电极静止不动，或者采用低速往复直线运动（如电磁式、机械式、电机驱动式等），导致加工区域内的蚀除产物不易排出，容易发生短路，导致加工效率低下。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种链式薄片电极的电火花切割加工装置，该装置的电极不仅具有承载电流大、不易断裂的优点，还具备高速运动加工的优点，从而有利于将加工区域内的蚀除产物排出，保证了加工的稳定性和高效性。

本发明的另一个目的在于提供一种链式薄片电极的电火花切割加工方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种链式薄片电极的电火花切割加工装置，包括链式薄片电极结构、脉冲电源、用于喷洒工作液的工作液喷洒机构以及用于驱动所述链式薄片电极结构进行循环运动的驱动机构，其中，

所述链式薄片电极结构包括链条以及设置在所述链条上的多个薄片电极，相邻的两个薄片电极之间具有间隙；所述脉冲电源的正极通过导线与待加工的工件连接，负极通过导线与所述薄片电极连接。

上述电火花切割加工装置的工作原理是：

工作时，首先通过夹具对工件进行装夹，工作液喷洒机构将工作液喷洒在加工区域中，接着驱动机构驱动链条进行高速循环运动，并带动链条上的多个薄片电极进行高速循环运动，高速运动的薄片电极可以将工作液带入加工区域中并高速流动；随后工件逐渐靠近薄片电极的端部，薄片电极与工件之间的极间间隙不断减小；当极间间隙达到合适范围时（一般10~150μm），薄片电极与工件之间产生脉冲式火花放电，工件材料被高温熔化甚至汽化；放电爆炸力把熔融金属液滴抛出在加工区域中，经过工作液冷却的小金属液滴形成蚀除产物；通过高速流动的工作液冲洗并带走蚀除产物，避免蚀除产物搭接引发的短路；最后不断对工件进行进给，直到将工件加工完成，停止放电，夹具复位，取下工件，并准备下一个工件加工。

本发明的一个优选方案，其中，所述驱动机构包括动力源、主动链轮以及从动链轮；其中，所述动力源与所述主动链轮连接；所述链条设置在所述主动链轮与所述从动链轮之间，所述链条的一端与所述主动链轮配合连接，另一端与所述从动链轮配合连接。通过设置上述结构，动力源带动主动链轮转动，在从动链轮的配合下，使得链条发生循环旋转运动，从而带动多个薄片电极进行循环运动，从而实现对工件的加工。

优选地，所述链条由多个链接单元依次串接构成，多个所述薄片电极分别设置在每个链接单元上，多个所述链接单元与多个所述薄片电极一一对应。采用上述结构，一方面可以提高对工件的加工效率，另一方面也可以保证每个薄片电极之间相互独立，便于将工作液带入加工区域，从而将加工区域内的蚀除产物排出。

优选地，所述主动链轮与从动链轮呈上下分布，所述工作液喷洒机构将工作液从加工区域上方进行喷淋，靠近工件一端的薄片电极所运动的方向与重力方向相同。其目的在于，当链条在高速运动时，工作液从加工区域上方进行喷淋可以更加充分将工作液带入加工区域，由于靠近工件一端的薄片电极所运动的方向与重力方向相同，在自身重力的作用下，工作液也能快速向下流动，蚀除产物也会向下掉落，在薄片电极的带动下，更加有利于蚀除产物的排出。

优选地，所述链接单元包括内链节和铰接在所述内链节上的外链节，所述内链节包括内链板、销轴以及轴套，所述外链节包括外链板；所述薄片电极固定在外链板上。采用上述结构，能够更好地将薄片电极固定在链条上，使得结构也变得更加紧凑。

优选地，所述脉冲电源负极上的导线的一端与所述主动链轮或者从动链轮连接。其目的在于，通过主动链轮或者从动链轮的传导，可以使得薄片电极与脉冲电源负极接通。

优选地，所述薄片电极的形状为矩形、T形、斜T形、圆角T形或者梯形其中任意一种。

优选地，所述薄片电极的材质为铜片、钼片、钨片、石墨片、钢片或者镍片其中任意一种。

一种链式薄片电极的电火花切割加工方法，包括以下步骤：

（1）通过夹具对待加工的工件进行装夹，工作液喷洒机构将工作液从上方喷洒在加工区域的顶部，分别对工件以及薄片电极接通脉冲电源；

（2）驱动机构驱动链条由上到下进行高速循环运动，并带动链条上的多个薄片电极进行高速循环运动，相邻的两个薄片电极之间具有间隙，高速运动的薄片电极可以携带工作液进入加工区域；

（3）工件不断靠近薄片电极的端部，薄片电极与工件之间的极间间隙不断减小，当极间间隙达到加工范围时，薄片电极对工件进行电火花加工；

（4）当达到设定的加工深度后，停止放电，夹具复位，取下已完成加工的工件，并准备下一个工件加工。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明中的链式薄片电极的电火花切割加工装置，通过薄片电极对工件进行加工，薄片电极可以承载的电流更加大，在放电过程中不易发生断裂，可以实现更高更稳定的加工效率。

2、本发明中的链式薄片电极的电火花切割加工装置，通过设置链式薄片电极结构，驱动机构驱动链条进行高速循环运动，并带动链条上的多个薄片电极进行高速循环运动，能够更有利于携带工作液进入加工区域，同时也能加快工作液在加工区域中流动，从而能够及时带走加工区域中的蚀除产物，同时也避免了蚀除产物搭接引发的短路。

3、本发明中的链式薄片电极的电火花切割加工装置，相邻的两个薄片电极之间具有间隙，该间隙有利于携带更充分的工作液进去加工区域中，对加工区域进行冲洗，从而能够及时带走加工区域中的蚀除产物，更加有利于蚀除产物的排出。

附图说明

图1为本发明中的一种链式薄片电极的电火花切割加工装置的第一种具体实施方式的结构示意图。

图2为本发明中的驱动机构的立体结构示意图。

图3为本发明中的链接单元的立体结构示意图。

图4为本发明中的薄片电极不同形状的结构示意图。

图5为本发明中的电火花切割加工装置的第二种具体实施方式的结构示意图。

图6为本发明中的电火花切割加工装置的第三种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1

参见图1，本实施例公开一种链式薄片电极的电火花切割加工装置，包括链式薄片电极结构、脉冲电源2、用于喷洒工作液的工作液喷洒机构12以及用于驱动所述链式薄片电极结构进行循环运动的驱动机构，其中，所述链式薄片电极结构包括链条6以及设置在所述链条6上的多个薄片电极1，相邻的两个薄片电极1之间具有间隙；所述脉冲电源2的正极通过导线3与待加工的工件10连接，负极通过导线3与所述薄片电极1连接。

参见图1，本实施例中的链式薄片电极的电火花切割加工装置，通过薄片电极1对工件10进行加工，薄片电极1可以承载的电流更加大，在放电过程中不易发生断裂，可以实现更高更稳定的加工效率；通过设置多个薄片电极1，驱动机构驱动链条6进行高速循环运动，并带动链条6上的多个薄片电极1进行高速循环运动，能够更有利于携带工作液进入加工区域，同时也能加快工作液在加工区域中流动，从而能够及时带走加工区域中的蚀除产物，同时也避免了蚀除产物搭接引发的短路；另外，由于相邻的两个薄片电极1之间具有间隙，该间隙有利于携带更充分的工作液进去加工区域中，对加工区域进行冲洗，从而能够及时带走加工区域中的蚀除产物，更加有利于蚀除产物的排出。

参见图1-图2，所述驱动机构包括动力源、主动链轮4以及从动链轮5；其中，所述动力源与所述主动链轮4连接；所述链条6设置在所述主动链轮4与所述从动链轮5之间，所述链条6的一端与所述主动链轮4配合连接，另一端与所述从动链轮5配合连接；所述多个薄片电极1分别设置在所述链条6上。通过设置上述结构，动力源带动主动链轮4转动，在从动链轮5的配合下，使得链条6发生循环旋转运动，从而带动多个薄片电极1进行循环运动，从而实现对工件10的加工。

参见图2-图3，所述链条6由多个链接单元6-1依次串接构成，多个所述薄片电极1分别设置在每个链接单元6-1上，多个所述链接单元6-1与多个所述薄片电极1一一对应。采用上述结构，一方面可以提高对工件10的加工效率，另一方面也可以保证每个薄片电极1之间相互独立，便于将工作液带入加工区域，从而将加工区域内的蚀除产物排出。

参见图1，所述主动链轮4与从动链轮5呈上下分布，所述工作液喷洒机构12包括喷嘴，所述喷嘴设置在加工区域的上方，所述喷嘴将工作液从加工区域上方向下进行喷淋，靠近工件10一端的薄片电极1所运动的方向与重力方向相同。其目的在于，当链条6在高速运动时，工作液从加工区域上方进行喷淋可以更加充分将工作液带入加工区域，由于靠近工件10一端的薄片电极1所运动的方向与重力方向相同，在自身重力的作用下，工作液也能快速向下流动，蚀除产物也会向下掉落，在薄片电极1的带动下，更加有利于蚀除产物的排出。

参见图1，所述加工区域为薄片电极1与工件10发生放电的区域，即为切割加工的区域。

参见图3，所述链接单元6-1包括内链节和铰接在所述内链节上的外链节，所述内链节包括内链板6-11、销轴6-12以及轴套6-13，所述内链板6-11、销轴6-12以及轴套6-13均为两个，两个轴套6-13设置在两个内链板6-11之间，所述销轴6-12穿过所述内链板6-11与轴套6-13；所述外链节包括两个外链板6-14，该外链板6-14通过所述销轴6-12铰接在所述内链板6-11上；所述薄片电极1固定在外链板6-14上。采用上述结构，能够更好地将薄片电极1固定在链条6上，使得结构也变得更加紧凑。

参见图1，所述脉冲电源2负极上的导线3的一端与所述主动链轮4或者从动链轮5连接。其目的在于，通过主动链轮4或者从动链轮5的传导，可以使得薄片电极1与脉冲电源2负极接通。

参见图4，所述薄片电极1的形状为矩形、T形、斜T形、梯形或者圆角T形其中任意一种。

参见图1，所述薄片电极1材质为金属材料和其他的导电材料，如铜片、钼片、钨片、石墨片、钢片或者镍片其中任意一种。

参见图1，上述电火花切割加工装置的工作原理是：

工作时，首先通过夹具对工件10进行装夹，工作液喷洒机构12将工作液喷洒在加工区域中，接着驱动机构驱动链条6由上到下进行高速循环运动，并带动链条6上的多个薄片电极1进行高速循环运动，高速运动的薄片电极1可以将工作液带入加工区域中并高速流动；随后工件10逐渐靠近薄片电极1的端部，薄片电极1与工件10之间的极间间隙不断减小；当极间间隙达到加工范围时（一般10~150μm），薄片电极1与工件10之间产生脉冲式火花放电，工件10材料被高温熔化甚至汽化；放电爆炸力把熔融金属液滴抛出在加工区域中，经过工作液冷却的小金属液滴形成蚀除产物；通过高速流动的工作液冲洗并带走蚀除产物，避免蚀除产物搭接引发的短路；最后不断对工件10进行进给，直到将工件10加工完成，停止放电，夹具复位，取下工件10，并准备下一个工件10加工。

具体地，所述动力源可以为电机。

参见图1，本实施例还公开了一种链式薄片电极的电火花切割加工方法，包括以下步骤：

（1）通过夹具对待加工的工件10进行装夹，并将工件10装夹在薄片电极1的右侧，工作液喷洒机构12将工作液从上方喷洒在加工区域的顶部，分别对工件10以及薄片电极1接通脉冲电源2，该脉冲电源2的正极、负极通过导线3分别连接在工件10、电极薄片上。

（2）驱动机构驱动链条6由上到下进行高速循环运动，并带动链条6上的多个薄片电极1进行高速循环运动，相邻的两个薄片电极1之间具有间隙，高速运动的薄片电极1可以携带工作液进入加工区域。

具体地，动力源带动主动链轮4转动，在从动链轮5的配合下，使得链条6发生循环旋转运动，从而带动多个薄片电极1进行高速循环运动，高速运动的薄片电极1可以携带充足的工作液进入加工区域中。薄片电极1之间的间隙有利于携带工作液，冲洗加工区域。

（3）工件10进给，不断靠近薄片电极1的端部，薄片电极1与工件10之间的极间间隙不断减小，当极间间隙达到合适的加工范围时（一般10~150μm），薄片电极1与工件10之间产生脉冲式火花放电，工件10材料被高温熔化甚至汽化；放电爆炸力把熔融金属液滴抛出在加工区域中或者加工区域外，冷却的小金属液滴形成蚀除产物；高速流动的工作液冲洗并及时带走蚀除产物，避免蚀除产物搭接引发的短路。高流速的工作液有利于极间消电离，为下一次放电做准备。

（4）连续放电在工件10表面加工出窄槽，当达到设定的加工深度后，停止放电，夹具复位，取下已完成加工的工件10，并准备下一个工件10加工。

实施例2

参见图5，本实施例中的其它结构与实施例1相同，不同之处在于，所述驱动机构为带式驱动机构，包括驱动源、主动带轮7、从动带轮8以及设置在所述主动带轮7与所述从动带轮8之间的皮带9；其中，所述驱动源与所述主动带轮7连接；所述皮带9的一端与所述主动带轮7配合连接，另一端与所述从动带轮8配合连接；所述多个薄片电极1分别设置在所述皮带9上，所述驱动源为电机。通过设置上述结构，驱动源带动主动带轮7转动，在从动带轮8的配合下，使得皮带9发生循环旋转运动，从而带动多个薄片电极1进行循环运动，从而实现对工件10的加工。

所述主动带轮7、从动带轮8以及皮带9均为导电材质。

实施例3

参见图6，本实施例中的其它结构与实施例1相同，不同之处在于，所述主动链轮4与所述从动链轮5呈水平分布，工件10直接浸入在工作液中，喷嘴设置在加工区域端部，加速工作液的流动，薄片电极1位于工件10的上方，薄片电极1的运动方向为沿着水平方向循环运动，当链条6在高速运动时，薄片电极1也会带动工作液在加工区域中流动，从而将蚀除产物的排出。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种链式薄片电极的电火花切割加工装置，其特征在于，包括链式薄片电极结构、脉冲电源、用于喷洒工作液的工作液喷洒机构以及用于驱动所述链式薄片电极结构进行循环运动的驱动机构，其中，

所述链式薄片电极结构包括链条以及设置在所述链条上的多个薄片电极，相邻的两个薄片电极之间具有间隙；所述脉冲电源的正极通过导线与待加工的工件连接，负极通过导线与所述薄片电极连接；

所述驱动机构包括动力源、主动链轮以及从动链轮；其中，所述动力源与所述主动链轮连接；所述链条设置在所述主动链轮与所述从动链轮之间，所述链条的一端与所述主动链轮配合连接，另一端与所述从动链轮配合连接；

所述主动链轮与从动链轮呈上下分布，所述工作液喷洒机构将工作液从加工区域上方进行喷淋，靠近工件一端的薄片电极所运动的方向与重力方向相同；

所述薄片电极的形状为矩形、T形、斜T形、圆角T形或者梯形其中任意一种；

所述链条由多个链接单元依次串接构成，多个所述薄片电极分别设置在每个链接单元上，多个所述链接单元与多个所述薄片电极一一对应。

2.根据权利要求1所述的一种链式薄片电极的电火花切割加工装置，其特征在于，所述链接单元包括内链节和铰接在所述内链节上的外链节，所述内链节包括内链板、销轴以及轴套，所述外链节包括外链板；所述薄片电极固定在外链板上。

3.根据权利要求1所述的一种链式薄片电极的电火花切割加工装置，其特征在于，所述脉冲电源负极上的导线的一端与所述主动链轮或者从动链轮连接。

4.根据权利要求1所述的一种链式薄片电极的电火花切割加工装置，其特征在于，所述薄片电极的材质为铜片、钼片、钨片、石墨片、钢片或者镍片其中任意一种。

5.一种链式薄片电极的电火花切割加工方法，其特征在于，所述电火花切割加工方法应用如权利要求2-4任一项所述的电火花切割加工装置实现，包括以下步骤：

（1）通过夹具对待加工的工件进行装夹，工作液喷洒机构将工作液从上方喷洒在加工区域的顶部，分别对工件以及薄片电极接通脉冲电源；

（2）驱动机构驱动链条由上到下进行高速循环运动，并带动链条上的多个薄片电极进行高速循环运动，相邻的两个薄片电极之间具有间隙，高速运动的薄片电极可以携带工作液进入加工区域；

（3）工件不断靠近薄片电极的端部，薄片电极与工件之间的极间间隙不断减小，当极间间隙达到加工范围时，薄片电极对工件进行电火花加工；

（4）当达到设定的加工深度后，停止放电，夹具复位，取下已完成加工的工件，并准备下一个工件加工。