一种深小孔电加工装置与方法与流程

本发明涉及一种深小孔电加工装置与方法，属于特种加工领域。

背景技术：

深小孔是在航空航天、精密仪器及机械设备等领域的核心零部件上有着广泛应用的重要结构，如航空发动机叶片气膜冷却孔、金属拉丝模的拉模孔、轮胎模具上的细深群孔及发动机喷油嘴，都是深小孔结构。这些深小孔结构孔径小(φ0.3～2mm)，深径比大(40～150)，所用零件材料一般多为高强度、高硬度及韧性强的难加工材料。

深小孔加工一直是技术难题，特别是大深径比、高精度和高品质深小孔的加工尤其困难。深小孔电加工存在以下难点：加工过程在相对封闭的空间内进行，加工过程中加工间隙内产生的热量及加工产物排出较为困难；由于所加工孔深径比大，加工所使用的大长径比管电极刚性差，容易产生振动，所加工深小孔容易偏斜。

因此对于解决大深径比深小孔加工技术难题，实现大深径比深小孔高精度、高品质加工具有重要的理论意义和实用价值。

技术实现要素：

本发明旨在通过重力场和流场的综合调控作用，促使加工产物迅速排出，从而提高深小孔电加工的加工质量和精度，提出了一种深小孔电加工装置。

一种深小孔电加工装置，其特征在于机床立柱安装于机床底座上，旋转分度装置安装于机床立柱上，连接板安装于旋转分度装置上，进给装置与工件旋转驱动与夹持装置安装于连接板上；管电极夹持与驱动装置与导向装置安装与进给装置上；管电极安装于管电极夹持与驱动装置上；工件安装于工件旋转驱动与夹持装置上。控制系统可以实现管电极旋转及进给、工作液循环系统的启停及加工电源的开关；进给装置带动管电极实现加工进给；进给装置之上的导向装置的数量可以是一个或者若干个，管电极通过导向装置中的导向孔，进一步提高管电极加工过程稳定性。

一种深小孔电加工装置，其特征在于通过改变旋转分度装置的角度，调整管电极及工件与水平面之间的夹角，实现加工过程中的重力场调控，促进加工间隙内加工产物从加工间隙内排出。

一种深小孔电加工装置，其特征在于所用加工电源，可以根据加工需求，可以为电火花加工电源，也可以为电解加工电源，或者电火花加工电源及电解加工电源组合而成的双电源。进行加工时，即可以通过工件旋转驱动与夹持装置带动工件旋转，也可以通过管电极夹持与驱动装置带动管电极旋转，还可以实现工件旋转驱动与夹持装置带动工件旋转与管电极夹持与驱动装置带动管电极同时旋转，还可以实现工件旋转、管电极不旋转，或者工件不旋转、管电极旋转。工件与管电极可以同向旋转，也可以进行工件与管电极逆向旋转，或者工件与管电极都不旋转。

本发明的优点效果如下：

1.因为使用的是加工端侧壁还有微孔结构的管电极进行深小孔电加工，加工端侧壁微孔喷出的工作液与加工间隙侧面加工间隙发生相互作用，对加工端进行流场调控，构成管电极加工端的柔性支撑，提高管电极刚度，保证加工稳定进行。

2.进行电加工时，可以通过工件旋转驱动与夹持装置带动工件旋转，也可以通过管电极夹持与驱动装置带动管电极旋转，还可以实现工件旋转驱动与夹持装置带动工件旋转与管电极夹持与驱动装置带动管电极同时旋转，还可以实现工件旋转、管电极不旋转，或者工件不旋转、管电极旋转。工件与管电极可以同向旋转，也可以进行工件与管电极逆向旋转，或者工件与管电极都不旋转。

3.通过改变旋转分度装置的角度，调整管电极及工件与水平面之间的夹角，实现加工过程中的重力场调控，促进加工间隙内加工产物从加工间隙内排出。

附图说明

图1为一种深小孔电加工装置示意，(1)机床底座；(2)机床立柱；(3)旋转分度装置；(4)连接板；(5)进给装置；(6)管电极夹持与驱动装置；(7)导向装置；(8)管电极；(9)工件；(10)工件旋转驱动与夹持装置；(11)控制系统；(12)工作液循环系统；(13)加工电源。

图2为侧面开孔管电极的示意图。

图3为管电极和工件在不同角度时的加工状态示意图，其中(a)和(b)为管电极处于竖直方向时加工状态图；(c)为管电极处于水平方向时加工状态图；(d)为管电极处于倾斜角度时的加工状态图。

具体实施方式

如图1所示为一种深小孔电加工装置示意图，所述管电极夹持与驱动装置(6)安装于进给装置(5)上，进给装置(5)与控制系统(11)相连，负责管电极(8)的进给运动，并且管电极(8)安装于管电极夹持与驱动装置(6)上，这样，通过进给装置(5)和管电极夹持与驱动装置(6)可以实现管电极(8)的旋转或者进给，或者管电极(8)的旋转和进给运动同时进行。管电极夹持与驱动装置(6)同工作液循环系统(12)以及控制系统(11)相连，工作液循环系统(12)提供高压工作液，保证工作液和加工产物能够顺利的流出工件(9)加工端口。从而进一步保证所述管电极(8)进给过程中的稳定性。其中安装的一个或多个导向装置(7)，可以进一步保证管电极(8)在实现进给的过程中的直线度，对管电极(8)加工稳定性起到重要的作用。加工时，管电极(8)在不断进行深小孔电加工的同时，通过调节旋转分度装置(3)固定在某一角度时，安装在连接板(4)上的其他装置也会随着旋转分度装置(3)转动而发生转动，通过研究旋转分度装置(3)旋转到不同角度时，利用重力场的作用，连接板(4)旋转到不同角度时工作液就会更加易于从管电极(8)与工件(9)的间隙中排出，从而达到更加易于排屑的目的。因此，所述一种深小孔电加工装置不仅可以实现对工件(9)的深小孔电加工的目的，同时还能起到管电极(8)加工时促进排屑的目的。进行加工时，即可以通过工件旋转驱动与夹持装置带动工件旋转，也可以通过管电极夹持与驱动装置带动管电极旋转，还可以实现工件旋转驱动与夹持装置带动工件旋转与管电极夹持与驱动装置带动管电极同时旋转，还可以实现工件旋转、管电极不旋转，或者工件不旋转、管电极旋转。工件与管电极可以同向旋转，也可以进行工件与管电极逆向旋转，或者工件与管电极都不旋转。

如图2所示，加工端侧壁还有微孔结构的管电极进行深小孔电加工时，工作液在管电极中向下流动，从管电极下端面出口向外喷出，进行相应的电解加工、电火花加工及电解电火花复合加工微小孔。加工端侧壁微孔喷出的工作液与加工间隙侧面加工间隙发生相互作用，对加工端进行流场调控，构成管电极加工端的柔性支撑，保证了直线度、提高管电极刚度、保证加工稳定进行。

如图3所示，所述工件及工件旋转驱动与夹持装置在随所述旋转分度装置的转动而转动时，管电极和工件会管电极和工件在不同角度时的加工状态示意图。在端面附近横截面上打有微小孔的管电极加工时，工作液在管电极中向下流动，从管电极下端面出口向外喷出，部分工作液从管电极侧面孔或侧面孔阵列喷出，侧面孔或侧面孔阵列喷出的工作液束流与微小孔内壁发生作用，对管电极下端面的形成约束，从而对管电极下端面构成柔性支撑。管电极上端面夹持部位与下端面柔性支撑同时作用，能够增大管电极电加工过程中的刚度，减少加工过程中管电极与所加工孔内壁的接触短路次数，降低管电极加工过程中的损耗，并提高加工稳定性，保证稳定加工。管电极处于(a)图时，为正常电加工状态时的状态，工作液重力的作用对加工排屑有一定的阻碍影响；当管电极处于(b)图时，工作液自身受到的重力作用会对电加工排屑起到最大的作用，这样可以极大的提高电加工的排屑能力，更有效的冲走加工屑以及保证所述加工过程的形位精度、表面质量、加工的稳定性；当管电极处于(c)图时，工作液重力的作用基本不会对加工排屑产生什么影响；当管电极处(d)图时，由于受到工作液重力的作用，会帮助工作液更加容易电加工排屑。