一种非均匀扰动电火花微小孔加工装置的制作方法

本发明属于金属加工技术领域，尤其涉及电火花微小孔加工领域。

背景技术：

现有技术中，微小孔加工有两种方法：一种方法是传统的钻削方法，钻削方法在经济和精度方面具有一定的优势，不足是：微细钻头结构复杂，工具制造困难、钻头排屑槽小，排屑不畅，不适于对难加工材料加工；另一种方法是电火花加工，电火花加工存在的不足是：加工深径比较大的微细孔时，工具电极电蚀产物很难排除，加工稳定性难以保持，影响小孔加工深度，甚至加工难以进行。为此研究一种能够有效排除电蚀产物的装置，改善微细小孔加工深径比是一个尚待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可以有效排除电火花加工电蚀产物的装置，解决微细电火花小孔加工中电蚀产物难以排除的问题，提高微细小孔加工深径比。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是：一种非均匀扰动电火花微小孔加工装置，包括电火花加工设备，电火花加工设备的工具电极在加工过程中具有转动和振动的复合运动，其特征在于；所述工具电极上按装有一个非均匀扰动执行件，所述非均匀扰动执行件是一个带缺口的圆盘，圆盘中心处开有与工具电极相配合的孔，圆盘中心孔通过橡胶圈安装在工具电极上，非均匀扰动执行件位于被加工工件上方，非均匀扰动执行件边缘与工件上表面之间的间隙为m，0mm≤m≥工具电极的振幅。

本发明所述一种非均匀扰动电火花微小孔加工装置，其特征在于；所述非均匀扰动执行件的圆盘上的缺口的圆心角为α，30°≤α≥145°。

本发明所述一种非均匀扰动电火花微小孔加工装置，其特征在于；所述非均匀扰动执行件的圆盘上的缺口为一个以上。

本发明的工作过程是：在工具电极振动的下行阶段，工具电极带动非均匀扰动执行件向下运动，在非均匀扰动执行件的实体区域，非均匀扰动执行件作用面带动加工间隙内工作液向下运动，使加工间隙底部的工作液压力升高而向作用面缺口一侧流动，即向右侧流动，流动的工作液带动电蚀产物沿缺口方向的加工间隙向上运动。

当工具电极振动进入上行阶段时，由工具电极旋转带动的非均匀扰动执行件的缺口转到了电极的另一侧，即左侧，此时非均匀作用面的实体区由于负压作用将带动加工间隙工作液整体向下运动，左侧缺口处由于压差作用，大量清澈工作液涌入加工间隙，原本被带到一定高度的电蚀产物受到液流作用会有所下降，但由于缺口已经运动到左侧，右侧工作液的流动较为缓慢，其电蚀产物下降幅度相比之前的上升幅度是很小的，因此一个周期内电蚀产物总体运动是由内向外定向输运的。

当下一振动周期到来时，工具电极振动进入下行阶段而非均匀扰动执行件的缺口再次转到右侧时，非均匀扰动形成的压力差将继续推动右侧工作液上行，进而带动电蚀产物向上运动。

由于非均匀扰动执行件与工具电极间是过盈配合，非均匀扰动执行件通过橡胶圈安装在工具电极上，橡胶圈有一定弹性，在电极向下进给的时候，非均匀扰动执行件圆盘边接触到被加工工件上表面时，非均匀扰动执行件将自行向上滑动，使非均匀扰动执行件能自适应的调节与被加工工件之间的间隙。

与现有技术的电火花微小孔加工排屑方式相比，非均匀扰动电火花微小孔加工具有如下优点：

(1)作用直接。扰动作用直接作用于间隙流场的竖直方向，可有效到达加工间隙底部。

(2)作用区域广。非均匀扰动执行件产生间隙流场压力差，可促进间隙内流体的水平运动，电蚀产物排出无死角，同时非均匀扰动执行件作用面与缺口面积比，可对流体运动起到加速作用。

(3)单向流动。通过振动与旋转复合运动，由于振动周期内非均匀扰动执行件同时作旋转运动，旋转运动的角度差，能防止排出的电蚀产物回流，并同时将清澈工作液引入加工间隙，实现间隙流场内电蚀产物的单向排出。

(4)可实现多通道输运。非均匀扰动执行件拥有多个缺口，在保证严格的频率-转速匹配关系的基础上，通过改变频率和旋速的倍数关系，可实现间隙圆周上电蚀产物的多通道排出，防止电蚀产物拥堵及非均匀侧壁放电。

(5)工作液流动量大。对于高频振动和高速旋转的电火花加工装置，可提供足够的工作液流动量。

附图说明

图1为非均匀扰动电火花微小孔加工装置结构示意图；

图2为图1的俯视示意图；

图3为三个缺口的非均匀扰动执行件结构示意图；

图4为电极向下运动非均匀扰动执行件缺口在右侧时电蚀产物流向示意图；

图5为电极向下运动非均匀扰动执行件缺口在左侧时电蚀产物流向示意图。

附图中。1、非均匀扰动执行件，2、工具电极，3、被加工工件，4、加工间隙，5、缺口。

具体实施方式

下面结合附图3及具体实施方式对本发明作进一步说明：

非均匀扰动电火花微小孔加工装置包括电火花加工设备，电火花加工设备的工具电极2在加工过程中具有转动和振动的复合运动，工具电极2上按装有一个非均匀扰动执行件1，非均匀扰动执行件1是一个带缺口的圆盘，缺口为一个以上，缺口的圆心角为α，30°≤α≥145°，圆盘中心处开有与工具电极2相配合的孔，圆盘中心孔通过橡胶圈安装在工具电极2上，位于被加工工件3上方，非均匀扰动执行件1边缘与工件上表面之间的间隙为m，0mm≤m≥工具电极2的振幅。

本发明的工作过程是：在工具电极2振动的下行阶段，工具电极2带动非均匀扰动执行件1向下运动，在非均匀扰动执行件1的实体区域，非均匀扰动执行件1作用面带动加工间隙4内工作液向下运动，使加工间隙4底部的工作液压力升高而向作用面缺口5一侧流动，即向右侧流动，如图4所示，流动的工作液带动电蚀产物沿缺口方向的加工间隙4向上运动。

当工具电极2振动进入上行阶段时，由工具电极2旋转带动的非均匀扰动执行件1的缺口5转到了电极的另一侧，即左侧，此时非均匀作用面的实体区由于负压作用将带动加工间隙4工作液整体向下运动，左侧缺口处由于压差作用，大量清澈工作液涌入加工间隙4，加工间隙4内工作液的运动方向如图5所示，原本被带到一定高度的电蚀产物受到液流作用会有所下降，但由于缺口5已经运动到左侧，右侧工作液的流动较为缓慢，其电蚀产物下降幅度相比之前的上升幅度是很小的，由此可见一个周期内电蚀产物由内向外定向输运的距离是大的。

当下一振动周期到来时，工具电极2振动进入下行阶段而非均匀扰动执行件1的缺口5再次转到右侧时，非均匀扰动形成的压力差将继续推动右侧工作液上行，进而带动电蚀产物向上运动。

电蚀产物将通过多个周期的间歇式定向运动，最终由右侧缺口排出加工区域。

对于高频振动和高速旋转的电火花加工装置，本方法能提供需要的工作液单向流动。

技术特征：

技术总结
一种非均匀扰动电火花微小孔加工装置，包括电火花加工设备，电火花加工设备的工具电极上安装有一个带缺口的圆盘型非均匀扰动执行件，圆盘中心孔通过橡胶圈安装在工具电极上，位于被加工工件上方，与工件上表面之间的间隙为m，0mm≤m≥工具电极的振幅。本发明的优点是：扰动作用直接作用于间隙流场的竖直方向，可有效到达加工间隙底部；电蚀产物排出无死角，对流体运动加速；能防止排出的电蚀产物回流，实现电蚀产物单向排出；电蚀产物可多通道排出，防止电蚀产物拥堵及非均匀侧壁放电；工作液流动量大。

技术研发人员：张生芳;张文超;刘宇;马付建;沙智华;阎长罡;宿崇;栾安科
受保护的技术使用者：大连交通大学
技术研发日：2017.07.21
技术公布日：2017.09.19