阅读说明：本技术 一种用于电火花大深径比小微孔高效加工的装置 (Device for efficiently machining electric spark large-depth-diameter-ratio small micropores ) 是由 宫虎 倪皓 孙艺嘉 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于电火花大深径比小微孔高效加工的装置,包括电极及固定电极的中心轴,在中心轴的底端制有用于安装换能器的空腔,在中心轴内制有用于放置换能器引线的连通孔,连通孔与空腔连通,在中心轴上部同轴套装绝缘套筒、在绝缘套筒外同轴套装用于给换能器供电的导电滑环,在导电滑环外同轴套装第一套筒,在第一套筒外侧套装外壳,在外壳、第一套筒、绝缘套筒上均制有换能器引线导出孔,换能器引线从外壳引出后与超声波电源连接。本发明在超声电火花复合加工中,将电极振动、电极旋转和电极中心内出水进行复合,能在一定的加工条件下提高大深径比小微孔加工的效率,加工表面质量和加工的深度。并适用于各种结构和尺寸的导电材料的加工。(The invention relates to a device for efficiently processing an electric spark large-depth-diameter-ratio small micropore, which comprises an electrode and a central shaft for fixing the electrode, wherein a cavity for installing a transducer is formed at the bottom end of the central shaft, a communication hole for placing a lead of the transducer is formed in the central shaft, the communication hole is communicated with the cavity, an insulating sleeve is coaxially sleeved at the upper part of the central shaft, a conductive sliding ring for supplying power to the transducer is coaxially sleeved outside the insulating sleeve, a first sleeve is coaxially sleeved outside the conductive sliding ring, a shell is sleeved outside the first sleeve, transducer lead leading-out holes are formed in the shell, the first sleeve and the insulating sleeve, and the transducer lead is connected with an ultrasonic power supply after being led out from the shell. In the ultrasonic electric spark combined machining, the electrode vibration, the electrode rotation and the water outlet in the electrode center are combined, so that the machining efficiency of the micro-hole with the large depth-diameter ratio and the small micro-hole with the small depth-diameter ratio, the machining surface quality and the machining depth can be improved under certain machining conditions. And is suitable for processing conductive materials with various structures and sizes.)

一种用于电火花大深径比小微孔高效加工的装置

技术领域

本发明属于特种加工技术领域，涉及电火花加工技术和超声加工技术，尤其是一种用于电火花大深径比小微孔高效加工的装置。

背景技术

现有的电火花加工技术虽然能用于各种导电材料的加工，但其主要的技术问题是加工效率相对较低。通过提高放电的能量能在一定程度上提高加工效率，但又会降低加工表面的完整性。尤其是在大深径比小微孔的电火花加工中，随着加工深度的增加，放电产物越发难以排除，进而产生不正常的放电，导致加工速度降低，甚至停滞。为了改善大深径比小微孔电火花加工中的这一技术问题，目前在该领域多采用电极中心内出水的工作液供给方式，或者通过电极的旋转运动，促进放电产物的排除，改善放电条件，这在一定程度上提高了加工的深度。

超声电火花复合加工技术，是对现有的电火花加工技术的改进和提高，在一定的加工条件下，能有效地提高材料去除率，同时改善加工表面完整性，并促进放电产物的排除等等。

但是，在超声复合电火花加工的研究中，多在工件材料上施加超声振动，如CN110052679A一种基于中心轴内冲液的深微孔超声辅助电火花加工系统，这种振动施加方式结构简单，便于实现，但不适用于复杂结构的工件和大尺寸、大质量的工件，导致其在实际的工业应用中难以推广。而在电极上施加超声振动，能够避免工件结构的影响，具备工业应用推广的可行性。但电极上施加超声振动，设备结构相对复杂。

根据以上的技术背景，本专利将采用超声复合电火花加工技术，并结合传统电火花加工技术中常采用的电极旋转和电极中心内出水的辅助方法，针对大深径比小微孔的加工，设计出同时具有电极超声振动、电极旋转和电极中心内出水功能的一种用于电火花大深径比小微孔高效加工的装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种集电极的回转、电极中心出水、电极超声振动为一体的用于电火花大深径比小微孔高效加工的装置。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种用于电火花大深径比小微孔高效加工的装置，包括电极及固定电极的中心轴，在中心轴的底端制有用于安装换能器的空腔，在中心轴内制有用于放置换能器引线的连通孔，连通孔与空腔连通，在中心轴上部同轴套装绝缘套筒、在绝缘套筒外同轴套装用于给换能器供电的导电滑环，在导电滑环外同轴套装第一套筒，导电滑环的非转动部分与第一套筒配合，在第一套筒外侧套装外壳，在外壳、第一套筒、绝缘套筒上均制有换能器引线导出孔，换能器引线从外壳引出后与超声波电源连接。

而且，在中心轴的中心同轴穿装用于导通工作液的内冷管，该内冷管顶端通过旋转接头连接水管，该内冷管的底端与电极内部的通孔连通连接，所述换能器套装在内冷管的下部。

而且，所述的换能器为夹心式换能器，包括后盖板、四个压电陶瓷片、两组铜片、双头螺柱、传振杆、弹性套筒，在内冷管的下部套装双头螺柱、在双头螺柱的上端啮合套装后盖板，在双头螺柱的下端啮合套装传振杆，在后盖板与传振杆之间的双头螺柱上套装四个压电陶瓷片，在压电陶瓷片上安装两组铜片，铜片与换能器的引线连接，所述传振杆的上部外壁通过一体制出的凸台与中心轴的底端固装连接，传振杆的下部通过弹性套筒和螺母固定电极。

而且，超声波电源的输出有两级，一级通过导电滑环传递到换能器，另一级通过外壳上安装的电极片、外壳内的轴承以及中心轴传递给换能器。

而且，在轴心轴的下部安装电极转动装置。

而且，所述的电极转动装置包括电机及皮带传动模组，在中心轴的下部外壁连接皮带传动模组，电机通过皮带传动模组带动中心轴转动，使得电极在加工过程中转动。

而且，电火花加工用的脉冲电源的一级通过安装在外壳上的电极片接到外壳上，再通过与外壳相连的内部金属配件与电极导通，脉冲电源的另一级接到待加工的工件上。

而且，在外壳的顶部同轴盖装中心轴后盖，在外壳的底部同轴封装密封盖。在外壳内中心轴上套装轴支撑件。

而且，中心轴后盖与中心轴通过密封圈密封，在中心轴后盖与导电滑环之间安装挡板。

本发明的优点和积极效果是：

本发明在超声电火花复合加工中，将电极振动、电极旋转和电极中心内出水的进行复合，可以方便的与电火花高速穿孔机集成，能在一定的加工条件下，提高大深径比小微孔加工的效率，加工表面质量和加工的深度。并适用于各种结构和尺寸的导电材料的加工。

附图说明

图1为本加工装置的结构图。

图中：1.水管、2.旋转接头、3.中心轴、4.密封圈、5.中心轴后盖、6.挡板、7.第一套筒、8.外壳、9.绝缘套筒、10.螺钉、11.电极片、12.第二套筒13.轴承、14.垫圈、15.密封盖、16.第一带轮、17.卡簧、18.电极铜片、19.压电陶瓷片、20.电极、21.弹性套筒、22.传振杆、23.压电陶瓷片、24.压电陶瓷片、25.压电陶瓷片、26.电极铜片、27.后盖板、28.同步带、29.第二带轮、30.电机、31.轴承、32.导电滑环、33.内冷管、34.超声波电源、35.脉冲电源、36.工件、37.螺母、38.双头螺柱

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种用于电火花大深径比小微孔高效加工的装置，包括外壳单元及置于外壳单元内的中心轴3。在中心轴的中心同轴穿装用于导通工作液的内冷管33，该内冷管顶端通过旋转接头2连接水管1，中心轴顶端制有用于连接旋转接头的螺纹，该内冷管的底端与电极20内部的通孔连通连接。用于电火花加工的绝缘介质(去离子水、煤油等)通过水管，流经旋转接头，内冷管，最后通过电极内部通孔流到放电加工区域。

在中心轴的底端制有用于安装换能器的空腔，在中心轴内制有用于放置换能器引线的连通孔，引线连通孔与空腔连通。在中心轴上部同轴套装绝缘套筒9、在绝缘套筒外同轴套装用于给换能器供电的导电滑环32，绝缘套筒的作用是把两级隔离。在导电滑环外同轴套装第一套筒7，导电滑环的非转动部分与第一套筒配合。在第一套筒外侧套装外壳8，在第一套筒、外壳及绝缘套筒上均制有引线导出孔。换能器引线经过中心轴的连通孔、导电滑环及各套筒的导出孔引出后与超声波电源34连接。所述的换能器为夹心式换能器，包括后盖板27、四个压电陶瓷片19、23、24、25、两组铜片18、26、双头螺柱38、传振杆22、弹性套筒21，在内冷管的下部套装双头螺柱、在双头螺柱的上端啮合套装后盖板，在双头螺柱的下端啮合套装传振杆，在后盖板与传振杆之间的双头螺柱上套装四个压电陶瓷片，在压电陶瓷片上安装两组铜片。所述的换能器引线与铜片连接。所述传振杆的上部外壁通过一体制出的凸台与中心轴的底端固装连接，传振杆的下部通过弹性套筒和螺母37固定电极。

由超声波电源输入超声频信号进行驱动，电源的输出有两级，一级通过导电滑环传递到换能器，另外一级通过螺钉10和电极片11，具有导电性的外壳，轴承13、31以及中心轴传递给换能器。超声振动通过传振杆、弹性套筒和螺母传递给电极，通过调整超声波电源输出频率，使其达到谐振状态，即端部达到最大振幅。

在中心轴的下部外壁通过卡簧17固定第一带轮16，第一带轮通过同步带28连接第二带轮29，第二带轮与电机30的输出轴连接。电机通过传动模组(第一带轮，第二带轮和同步带)带动中心轴转动，使得电极在加工过程中转动。中心轴与两个轴承13、31的内圈固连，第二套筒12和垫圈14用于固定轴承13的内圈。

电火花加工用的脉冲电源35的一级通过螺钉10和电极11接到外壳上，通过相连的其它金属配件与加工用的电极导通，脉冲电源的另外一级接到待加工的工件36上。

在外壳的顶部同轴盖装中心轴后盖5，中心轴后盖与中心轴通过密封圈4密封，在中心轴后盖与导电滑环之间安装挡板6。在外壳的底部同轴封装密封盖15，防止外界的灰尘或水进入装置内部，都是起到防护作用。

同等条件下，相比传统的电火花穿孔装置，该装置加工大深径比微小孔的效率可以提高一倍以上，尤其针对小电流、深径比大于60:1微小深孔效果更佳。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。