專利名稱：高速電弧放電銑削加工用沖液系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種高速電弧放電銑削加工用沖液系統，屬于機械加工領域。該沖液系統可根據加工軌跡的變化，通過控制單元和流量分配執行單元自動調整各噴嘴出口處的工作液液流特性，達到提高加工效率，保證加工精度的目的。
背景技術：
目前，實現對具有高硬度、高強度、高韌性以及高脆性材料的高速、高效加工一直是材料加工領域的努力目標。傳統的加工方法很難對其進行高效加工，且加工成本普遍較高。放電加工為以上材料的加工提供了一種有效的方法，相對于昂貴的高速銑削加工設備以及加工成本，電加工方法體現了其良好的經濟性。電火花加工是一種通過電極與被加工工件之間的連續火花放電來去除材料的加工方法。由于工具電極與工件之間沒有直接接觸，所以電火花加工具有宏觀作用力小，對機床剛性要求低以及容易實現精密加工等優點。但是目前的電加工設備普遍存在材料去除效率低的缺點。目前，隨著人們對電弧放電特性的掌控，電弧加工受到了越來越多的關注。相對于火花放電，電弧放電可以傳導更大的電流，放電通道內具有更高的能量密度。因此，電弧放電加工具有更強的材料去除能力。電弧放電的時間通常比火花放電要長很多，如果不加控制，電弧放電可以一直持續不斷。電弧放電加工時，如果電弧長時間作用于一點，很容易導致工件表面局部燒傷，不利于加工精度的提聞。另一方面，不同于火花放電，電弧放電可以發生在很大的空間距離上，這對提高電弧放電加工的加工精度也是非常不利的。電火花放電加工時，其放電間隙很小，通常不超過幾百微米；而電弧放電時，工具電極和待加工工件之間的距離可以達到幾個毫米，甚至更大。所以，當采用電弧加工時，對電弧在時間上以及空間上的控制對于提高加工效率，保證加工精度具有很大的實際意義。中國專利文獻號CN 1657208A中記載了一種用于電火花加工的可實現大流量內沖液的集束電極。集束電極的有益效果在于，把整體式成形電極離散化為可由大量管狀或棒狀單元電極聚合而成，使得帶有復雜輪廓、加工成本較高的成形電極的加工被簡化為利用可大批量、低成本生產的簡單管狀或棒狀單元電極的組合集束而成，因此大幅度降低電極成本，縮短制作時間。中國專利文獻號CN 102091839 A中進一步公開了集束電極高速放電加工方法，上述加工方法采用集束電極實現強化高壓、大流量多孔內沖液，運用流體動力斷弧機制來保證電弧放電加工。本發明人通過實驗發現當進行電弧放電銑削加工時，沖液方式對加工效果有很大的影響。采用合適的沖液方式可以在很大程度上提高材料去除效率和加工精度。

發明內容
本發明提供一種“高速電弧放電銑削加工用沖液系統”，該沖液系統可根據加工軌跡的變化，通過控制單元和流量分配執行單元自動調整流過各噴嘴的工作液液流特性，達到提高材料去除效率和保證加工精度的目的。所述的工作液供給單元提供的工作液壓力變化范圍為O. Γ10 MPa，流量變化范圍為 10 100 L/min。所述的控制單元可根據當前的加工軌跡，自動生成控制指令，并將其發送給流量分配執行單元。所述的流量控制執行單元是指由多個比例閥并聯組成的工作液分配裝置，其中的一個比例閥與含有內沖液功能的機床主軸相連接，控制流過工具電極內部流道的工作液液流特性，其余的比例閥控制外沖液多路噴嘴出口處的液流特性，且比例閥與外沖液噴嘴
--對應。所述的外沖液多路噴嘴是指由8 16個噴嘴在圓周方向上均勻分布，每個噴嘴都可以獨立向放電間隙的不同位置提供具有不同液流特性的工作液。本發明的有益效果在于利用布置在工具電極的圓周方向上的外沖液多路噴嘴向放電間隙的不同位置提供不同液流特性的工作液，使放電電弧得到有效的控制，提高了加工效率和加工精度。


圖1是高速電弧放電銑削加工用沖液系統結構示意圖。圖2是高速電弧放電銑削加工鍵槽沖液示意圖。
具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。首先控制單元3根據當前的加工軌跡，輸出適當的控制信號給流量分配執行單元2，流量分配執行單元2根據該控制信號，調節各比例閥的開關度，將由工作液供給單元I提供的工作液7分配到具有內沖液功能的機床主軸42和安裝在工具電極上部的并聯噴嘴41，達到控制各噴嘴工作液液流特性的目的；工作液經含有內部流道的工具電極5和并聯噴嘴41被送達由工具電極5和待處理工件6組成的放電間隙中，由于并聯噴嘴中的各個噴嘴所提供的工作液液流特性不同，所以會造成工具電極周圍工作液的沖刷強度不同。工作液的沖刷作用會導致電弧放電時間上的斷續性，同時在空間上，電弧的長度也會受到限制，工作液的沖刷作用越強，電弧受到的這種時間上和空間上的限制作用也就越大，加工精度就越好。相反，在工作液沖刷作用較弱的區域，電弧在時間上和空間上受到的限制作用較弱，容易形成長電弧放電，長電弧放電增大了放電間隙，降低了加工精度。本發明人通過實驗發現，由于工作液沖刷強度較弱的一側其放電間隙較大，從工件表面蝕除的碎屑往往在這一側排出。所以本發明充分利用了電弧加工的這一特性，利用在工具電極周圍施加不同液流特性的工作液，一方面提高加工精度，另一方面提高加工碎屑的排出效果，提高加工效率。下面結合實施例，具體說明實施方式和操作過程。
實施例1
利用具有三軸自動伺服進給及回退功能的機床，主軸轉速3000 r/min，工具電極中心含有一個直徑為4 mm的內沖液孔，工具電極的直徑為10 mm，其材料為石墨，待處理工件2材料為模具鋼8407，并聯噴嘴由8個噴嘴組成，利用直流電源，峰值電壓為80V、峰值電流為600A電源參數進行電弧加工，并在待處理工件上加工出一鍵槽結構，深度4 mm，長度為50mm。如圖2所示，在加工初始時刻，使處于進給方向上的兩個噴嘴的出口壓力為O. 15 Mpa,其余各噴嘴的出口壓力O. 5 Mpa,內沖液壓力為O. 3 Mpa，使沖刷強度在工件電極的進給方向上最弱，從而使加工碎屑主要經這一側拋出；在中間階段，將處于進給方向的反方向上的兩個噴嘴的出口壓力降為O. 2 Mpa，此時工作液主要經兩側的4個噴嘴和內沖液流道送達放電間隙，加工碎屑在進給方向和進給反方向兩個方向拋出；在臨近結束階段，將處于進給方向兩個噴嘴的出口壓力增大到O. 5 Mpa，使加工碎屑主要由進給方向的反方向拋出。在以上的加工條件和加工工藝下，所獲得的模具鋼8407的材料去除率為10213 mm3/min，鍵槽上部的圓角半徑為O. 2 mm,底部的圓角半徑為O. 4 mm。實施例2
變換加工形狀，以充分驗證高速電弧放電銑削加工沖液系統的普遍適用性，保持實施例I中其他加工條件不變，將加工形狀改為直徑16 mm，深度5 mm沉孔。加工過程中，使處于加工軌跡最外側的噴嘴出液量最大(最大出口壓力O. 5 Mpa)，處于加工軌跡最內側的噴嘴出液量最小(最小出口壓力O. 2 Mpa),所獲得的模具鋼8407的材料去除率為9837 mm3/min,加工形狀其上部的圓角半徑為0.2 mm,底部的圓角半徑為0.4 mm。
權利要求
1.一種高速電弧放電銑削加工用沖液系統，其特征在于它由工作液供給單元、流量分配執行單元、控制單元和多路噴嘴組成。
2.根據權利要求1所述的高速電弧放電銑削加工用沖液裝置，其特征在于所述的控制單元可根據加工軌跡的變化，及時通過流量分配執行單元調整由工作液供給單元提供的工作液在各噴嘴出口處的液流特性，提高加工效率，保證加工的精度。
3.根據權利要求1所述的高速電弧放電銑削加工用沖液裝置，其特征在于所述的工作液供給單元提供的是水基工作液，可提供的工作液流量范圍為1(T100 L/min，壓力范圍為 0.1 10 Mpa0
4.根據權利要求1所述的高速電弧放電銑削加工用沖液裝置，其特征在于所述的流量分配執行單元由多個并聯的比例閥組成，可根據控制單元發來的指令，通過調節各比例閥的開關度，從而控制流過各噴嘴的工作液液流特性。
5.根據權利要求1所述的高速電弧放電銑削加工用沖液裝置，其特征在于所述的流量分配執行單元中其中的一個比例閥控制流過工具電極內部流道的工作液液流特性。
6.根據權利要求1所述的高速電弧放電銑削加工用沖液裝置，其特征在于所述的多路噴嘴安裝在工具電極上部，每一路都通過管線與流量分配執行單元中的不同的比例閥相連，每一路的噴液方向都正對放電加工區域。
全文摘要
一種高速電弧放電銑削加工用沖液系統，屬于機械加工技術領域。該沖液系統主要由工作液供給單元、流量分配執行單元、控制單元和多路噴嘴組成。該沖液裝置可根據加工軌跡的變化，通過控制單元和流量分配執行單元自動調整布置在工具電極圓周方向上的多路噴嘴每一路噴嘴所提供工作液的液流特性，使放電電弧得到有效的控制，達到提高加工效率和加工精度的目的。
文檔編號B23H5/14GK102990172SQ20121053074
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者劉永紅, 張彥振, 王飛, 唐澤民, 申泱, 紀仁杰, 蔡寶平 申請人:中國石油大學(華東)