專利名稱：集束成形電極夾持裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電火花加工技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種集束成形電極夾持
直O(jiān)
背景技術(shù)：
電火花加工是一種廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、電子、模具、輕工等行業(yè)的特種加 工技術(shù)，它是基于工具和工件(正、負(fù)電極)之間脈沖性火花放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多 余金屬，以達(dá)到零件預(yù)定尺寸、形狀及表面質(zhì)量的加工方法，具有宏觀作用力小，非接觸加 工等特點(diǎn)，特別適合難加工材料及復(fù)雜形狀零件的加工。其中具有復(fù)雜形狀型面的零件通 常采用成形電極進(jìn)行加工，傳統(tǒng)成形電極存在真諸多不足，如1、由于電極形狀復(fù)雜，且輪 廓隨工件的不同而變化，不利于批量加工，制作過程需要較多的工時(shí)，加工設(shè)備昂貴，對(duì)加 工人員的工藝水平也有較高要求；2、電極制作過程中需要去除相當(dāng)一部分材料，且電極損 耗到一定程度就必須更換，重復(fù)利用率低，浪費(fèi)資源和能源，不符合綠色制造的趨勢(shì)；3、成 型加工時(shí)需要制作多個(gè)電極用于更換，由于每個(gè)電極制作成本高，造成電極成本占整個(gè)加 工費(fèi)用的一半左右；4、每個(gè)成型電極每次只能有一路電源擊穿放電，加上放電脈間的存在， 使其單位時(shí)間內(nèi)材料去除率不高；5、成型電極面積增大時(shí)，電極間的寄生電容也增大，使得 每個(gè)脈沖放電能量增大，降低了加工表面的質(zhì)量；6、傳統(tǒng)電火花加工的工作液只能從電極 的旁側(cè)間隙進(jìn)入加工區(qū)域，需要選用合適的加工間隙及參數(shù)甚至需要經(jīng)常有抬起電極的動(dòng) 作以利于排屑，降低加工效率。這些現(xiàn)有技術(shù)中的不足和缺陷充分表明，降低電火花成形 加工電極的制作時(shí)間，降低成形電極制作成本及難度，實(shí)現(xiàn)成形加工電極的批量化生產(chǎn)，提 高電極材料的利用率，提高加工效率和速度是大大提高電火花加工的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的必要手 段。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利號(hào)為ZL200510024579. 6，授權(quán)公告日 2007-6-13，記載了一種“可內(nèi)沖液式電火花加工集束成型電極”，該專利的技術(shù)簡(jiǎn)述為一 種屬于特種加工技術(shù)領(lǐng)域的可內(nèi)沖液式電火花加工集束成型電極，本發(fā)明包括電極單元 和電極基座，電極基座的底端固定，并支撐電極單元的組合體，所述的電極單元是棒狀物 體，所述的電極基座包括電極夾具接口、基座本體、夾持模塊，基座本體的開口端連接夾持 模塊，電極夾具接口底部與基座本體為一體式或者為可拆分式，當(dāng)電極夾具接口底部與基 座本體為可拆分式時(shí)，電極夾具接口與基座本體的封閉端通過螺紋連接或配合連接，電極 夾具接口底部插入并固定在基座本體。但是該現(xiàn)有技術(shù)僅概念性的介紹了電極基座的電極夾具接口、基座本體、夾持模 塊，基座本體的開口端連接夾持模塊部分，沒有給出解決將大量電極單元可靠集束并實(shí)現(xiàn) 加工過程中對(duì)強(qiáng)迫內(nèi)沖液工作液密封問題的具體裝置，而這正是能否采用集束電極進(jìn)行穩(wěn) 定電火花加工并在加工過程中獲得在“可內(nèi)沖液式電火花加工集束成型電極”專利中所述 其他優(yōu)勢(shì)的根本保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種集束成形電極夾持裝置，能夠方 便、實(shí)用、可靠地實(shí)現(xiàn)對(duì)集束電極的所有電極單元進(jìn)行可靠夾持的裝置，而且該裝置可兼容 實(shí)現(xiàn)可靠強(qiáng)迫沖液下的集束電極的穩(wěn)定電火花加工。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括電極夾具接口、電極夾頭、電極 單元、彈性密封環(huán)、剛性擋環(huán)及收緊螺母，其中電極夾頭的非夾緊端與電極夾具接口螺紋 連接，電極夾頭的夾緊端夾持電極單元，通過電極單元依次串聯(lián)彈性密封環(huán)、剛性擋環(huán)及收 緊螺母，所述電極夾頭和收緊螺母上均設(shè)有螺紋實(shí)現(xiàn)對(duì)電極單元的夾緊、對(duì)彈性密封環(huán)及 對(duì)剛性擋環(huán)的頂觸壓緊。所述的電極夾具接口的內(nèi)側(cè)設(shè)有中空沖液孔以壓入工作液，實(shí)現(xiàn)加工過程中的可 靠的強(qiáng)迫內(nèi)沖液，電極夾具接口的外側(cè)一端設(shè)有螺紋結(jié)構(gòu)以連接電極夾頭的非夾緊端，電 極夾具接口的中間段為外六角結(jié)構(gòu)，便于扳手對(duì)電極夾具接口的旋緊，電極夾具接口的的 外側(cè)另一端設(shè)有與機(jī)床主軸相匹配的連接接口。所述的電極夾頭的夾緊端的外側(cè)面設(shè)有錐面，且沿所述夾緊端面的圓周方向設(shè)有 均勻分布的導(dǎo)向槽以實(shí)現(xiàn)對(duì)電極單元組合體的夾緊，電極夾頭的端面與集束電極的電極單 元端面相匹配以實(shí)現(xiàn)電極夾頭對(duì)電極單元組合體的可靠夾緊，電極夾頭的非夾緊端的內(nèi)側(cè) 設(shè)有與電極夾具接口相匹配的內(nèi)螺紋接口，電極夾頭的外側(cè)設(shè)有外螺紋結(jié)構(gòu)以連接收緊螺母。所述的電極單元為中空棒狀結(jié)構(gòu)或外部一側(cè)開凹槽的棒狀結(jié)構(gòu)；所述的電極單元的徑向截面輪廓為圓形、四邊形、工字形、十字形、T形、L形或Z形 輪廓中的一種。所述的彈性密封環(huán)為中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)輪廓與集束電極的加工輪廓相匹配， 其外側(cè)輪廓為圓形。所述的剛性擋環(huán)為中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)輪廓與集束電極的加工輪廓相匹配以實(shí) 現(xiàn)對(duì)電極單元的過濾，其外側(cè)輪廓為圓形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)且與收緊螺母相接觸。所述的收緊螺母的內(nèi)側(cè)為錐面結(jié)構(gòu)以配合電極夾頭，該收緊螺母的開口端設(shè)有阻 擋面以實(shí)現(xiàn)對(duì)剛性擋環(huán)的軸向限位，在開口端相對(duì)的一側(cè)設(shè)有與電極夾頭相匹配的內(nèi)螺紋 結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)對(duì)電極單元的夾緊，以及壓緊彈性密封環(huán)來實(shí)現(xiàn)對(duì)工作液的密封，所述收緊螺 母的外部為六角形結(jié)構(gòu)以便于扳手對(duì)收緊螺母的旋緊。本發(fā)明的技術(shù)效果包括1、根據(jù)構(gòu)建集束電極的電極單元的端面輪廓特征設(shè)計(jì)適 合的電極夾頭內(nèi)側(cè)端面輪廓，柔性地實(shí)現(xiàn)了對(duì)大量離散電極單元的可靠、穩(wěn)定集束裝夾，在 做到了在發(fā)揮集束電極所述優(yōu)勢(shì)前提下，避免了集束電極在進(jìn)行加工過程中出現(xiàn)的因部分 電極單元夾持不緊而脫落所造成的加工間隙短路使加工無法進(jìn)行的問題；2、根據(jù)所需要加 工型腔輪廓設(shè)計(jì)具有相同內(nèi)側(cè)輪廓的剛性擋環(huán)，通過該剛性擋環(huán)對(duì)電極單元的過濾作用， 實(shí)現(xiàn)了具有目標(biāo)輪廓特征的集束電極的制備；3、彈性密封環(huán)保證了需要在強(qiáng)沖液條件下進(jìn) 行集束電極電火花加工時(shí)，加工中可獲得可靠的沖液效果，從而實(shí)現(xiàn)了發(fā)揮集束電極的有 效多孔內(nèi)沖液效果，如增強(qiáng)間隙排屑能力、增強(qiáng)電極冷卻能力、避免抬電極操作等優(yōu)勢(shì)。


圖1為本發(fā)明立體示意圖。圖2為本發(fā)明的本發(fā)明結(jié)構(gòu)剖視圖。圖3為本發(fā)明組裝示意圖。圖4為圓形端面電極單元組合體平面示意圖。圖5為方形端面電極單元組合體平面示意圖。圖6為圓形端面電極單元組合體示意圖。圖7為方形端面電極單元組合體示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。如圖1至圖3所示，本實(shí)施例包括電極夾具接口 1、電極夾頭2、電極單元3、彈性 密封環(huán)4、剛性擋環(huán)5及收緊螺母6，其中電極夾頭2的非夾緊端與電極夾具接口 1螺紋連 接，電極夾頭2的夾緊端夾持電極單元3，通過電極單元3依次串聯(lián)彈性密封環(huán)4，剛性擋環(huán) 5及收緊螺母6，通過電極夾頭2與收緊螺母6的螺紋連接實(shí)現(xiàn)對(duì)電極單元3的夾緊，對(duì)彈 性密封環(huán)4及剛性擋環(huán)5的頂觸壓緊。所述的電極夾具接口 1其內(nèi)側(cè)設(shè)有中空沖液孔，機(jī)床沖液系統(tǒng)可通過該沖液孔將 工作液壓入集束電極，實(shí)現(xiàn)加工過程中的可靠的強(qiáng)迫內(nèi)沖液，其外側(cè)一端設(shè)有螺紋結(jié)構(gòu)，用 于連接電極夾頭2的非夾緊端，中間段為外六角結(jié)構(gòu)，便于扳手對(duì)電極夾具接口 1的旋緊， 外側(cè)另一端為該裝置與機(jī)床主軸的連接接口，其結(jié)構(gòu)特征可視機(jī)床主軸的接口特征而定。所述的電極夾頭2的夾緊端的外側(cè)面設(shè)有錐面，且沿夾緊端面圓周方向?qū)υ搳A頭 夾緊區(qū)域進(jìn)行均勻開槽，其內(nèi)側(cè)面用于對(duì)電極單元3組合體的夾緊，端面輪廓根據(jù)所選構(gòu) 建集束電極的電極單元3端面輪廓特征進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證在外側(cè)錐面受到均勻夾緊力的作用 時(shí)，實(shí)現(xiàn)電極夾頭對(duì)電極單元3組合體的可靠夾緊，電極夾頭2非夾緊端內(nèi)側(cè)為與電極夾具 接口 1外螺紋相配合的內(nèi)螺紋接口，用于與電極夾具接口 1的螺紋連接，電極夾頭2外側(cè)具 有外螺紋結(jié)構(gòu)，用于與收緊螺母的螺紋連接，同時(shí)具有便于扳手旋緊電極夾頭的平臺(tái)結(jié)構(gòu)。所述的電極單元3為中空棒狀結(jié)構(gòu)或外部一側(cè)開凹槽的棒狀結(jié)構(gòu)。所述的電極單元3其徑向截面輪廓為圓形、四邊形、工字形、十字形、T形、L形或Z 形輪廓中的一種。所述的彈性密封環(huán)4由橡膠或尼龍等具有彈性密封性能的材料制成，具有中空環(huán) 狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)輪廓為實(shí)際設(shè)計(jì)所需的集束電極的加工輪廓，其外側(cè)輪廓為圓形。所述的剛性擋環(huán)5具有中空環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)輪廓為實(shí)際設(shè)計(jì)所需的集束電極的 加工輪廓，對(duì)電極單元3具有過濾作用，只有完全處于擋環(huán)內(nèi)輪廓范圍中的電極單元3才能 通過擋環(huán)，進(jìn)而參與集束電極加工端面的構(gòu)建，從而構(gòu)建出需要的集束電極加工輪廓，其外 側(cè)輪廓為圓形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，以便于與收緊螺母6頂觸約束。所述的收緊螺母6其內(nèi)側(cè)具有錐面特征，用于與電極夾頭2收緊端錐面進(jìn)行配合， 在收緊螺母6的開口端具有阻擋面，可實(shí)現(xiàn)對(duì)剛性擋環(huán)5的軸向約束阻擋作用，在收緊螺母6的另一端具有和電極夾頭2外螺紋相配合的內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，通過旋進(jìn)收緊螺母6，可實(shí)現(xiàn)電 極夾頭2對(duì)電極單元3組合體的可靠夾緊以及彈性密封環(huán)4的變形密封，其外部輪廓為外 六角，便于扳手對(duì)收緊螺母6的旋緊。集束電極由大量棒狀電極單元3聚合而成的，且電極單元3可以選擇圓形、四邊 形、工字形、十字形、T形、L形、Z形中的一種端面輪廓，集束電極的這一制備原理表明，必須 根據(jù)電極單元3組合體的穩(wěn)定構(gòu)建輪廓特征設(shè)計(jì)電極夾頭2的內(nèi)側(cè)夾緊端面才能對(duì)電極單 元3組合體實(shí)現(xiàn)可靠夾持。以具有圓形和方形端面輪廓特征的電極單元3為例，如圖4和 圖5所示，兩種電極單元3組合體的穩(wěn)定構(gòu)建輪廓分別為六邊形和方形，因此應(yīng)根據(jù)此來選 擇設(shè)計(jì)電極夾頭2的內(nèi)側(cè)夾緊端面輪廓。由于加工時(shí)型腔輪廓的多樣性，電極單元組合體 單一的穩(wěn)定構(gòu)建輪廓是無法滿足實(shí)際加工需要的，為了適應(yīng)加工型腔輪廓多樣性，裝置了 剛性擋環(huán)5，可根據(jù)實(shí)際需要加工的型腔輪廓設(shè)計(jì)剛性擋環(huán)5的內(nèi)輪廓，使用該擋環(huán)對(duì)電極 單元3進(jìn)行過濾，只有完全處于擋環(huán)5內(nèi)輪廓范圍中的電極單元3才能通過擋環(huán)進(jìn)而參與 集束電極加工端面的構(gòu)建，從而構(gòu)建出需要的集束電極加工輪廓，如圖6和圖7所示，分別 為圓形端面電極單元3組合體構(gòu)建的方形端面輪廓的集束電極和方形端面電極單元3組合 構(gòu)建的圓形端面輪廓的集束電極的示意圖。本裝置的實(shí)施方式如下電極夾頭2夾緊端端面與彈性密封環(huán)4、剛性擋環(huán)5頂觸連接，其外側(cè)面開槽錐面 與收緊螺母6的內(nèi)側(cè)錐面相配合，且收緊螺母6在其螺紋端口與電極夾頭2進(jìn)行螺紋連接， 在其另一端開口端口對(duì)剛性擋環(huán)5進(jìn)行軸向擠壓頂觸。通過旋進(jìn)收緊螺母6，收緊螺母6 通過其內(nèi)側(cè)錐面對(duì)電極夾頭2收緊端提供徑向收緊力來實(shí)現(xiàn)對(duì)電極單元3組合體的可靠裝 夾，同時(shí)收緊螺母6通過其開口端面處剛性擋環(huán)5的約束面對(duì)剛性擋環(huán)5提供軸向壓緊力， 并通過剛性擋環(huán)5壓緊彈性密封環(huán)4實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)迫沖液時(shí)工作液的密封。電極夾頭2的非夾 緊端與電極夾具接口 1進(jìn)行螺母連接，電極夾具接口 1與機(jī)床主軸及機(jī)床沖液系統(tǒng)連接，在 實(shí)現(xiàn)對(duì)集束電極定位的同時(shí)，機(jī)床沖液系統(tǒng)可通過電極夾具接口 1的內(nèi)孔將工作液壓入集 束電極，實(shí)現(xiàn)加工過程中的可靠的強(qiáng)迫內(nèi)沖液。其中電極夾頭2的夾緊端面內(nèi)輪廓根據(jù)電 極單元3組合體的穩(wěn)定構(gòu)建輪廓特征設(shè)計(jì)，彈性密封環(huán)4及剛性擋環(huán)5的內(nèi)側(cè)輪廓根據(jù)實(shí) 際需要加工的型腔輪廓設(shè)計(jì)。在不需要強(qiáng)迫沖液進(jìn)行集束電極電火花加工時(shí)，可選擇只具 有電極夾具接口 1電極夾頭2、電極單元3、剛性擋環(huán)5及收緊螺母6的電極夾持裝置。
權(quán)利要求
一種集束成形電極夾持裝置，包括電極夾具接口、電極夾頭、電極單元、彈性密封環(huán)、剛性擋環(huán)及收緊螺母，其中電極夾頭的非夾緊端與電極夾具接口螺紋連接，電極夾頭的夾緊端夾持電極單元，通過電極單元依次串聯(lián)彈性密封環(huán)、剛性擋環(huán)及收緊螺母，所述電極夾頭和收緊螺母上均設(shè)有螺紋實(shí)現(xiàn)對(duì)電極單元的夾緊、對(duì)彈性密封環(huán)及對(duì)剛性擋環(huán)的頂觸壓緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集束成形電極夾持裝置，其特征是，所述的電極夾具接口的 內(nèi)側(cè)設(shè)有中空沖液孔以壓入工作液，電極夾具接口的外側(cè)一端設(shè)有螺紋結(jié)構(gòu)以連接電極夾 頭的非夾緊端，電極夾具接口的中間段為外六角結(jié)構(gòu)，電極夾具接口的的外側(cè)另一端設(shè)有 與機(jī)床主軸相匹配的連接接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集束成形電極夾持裝置，其特征是，所述的電極夾頭的夾緊 端的外側(cè)面設(shè)有錐面，且沿所述夾緊端面的圓周方向設(shè)有均勻分布的導(dǎo)向槽 以實(shí)現(xiàn)對(duì)電極 單元組合體的夾緊，電極夾頭的端面與集束電極的電極單元端面相匹配以實(shí)現(xiàn)電極夾頭對(duì) 電極單元組合體的可靠夾緊，電極夾頭的非夾緊端的內(nèi)側(cè)設(shè)有與電極夾具接口相匹配的內(nèi) 螺紋接口，電極夾頭的外側(cè)設(shè)有外螺紋結(jié)構(gòu)以連接收緊螺母。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集束成形電極夾持裝置，其特征是，所述的電極單元為中空 棒狀結(jié)構(gòu)或外部一側(cè)開凹槽的棒狀結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集束成形電極夾持裝置，其特征是，所述的電極單元的徑向 截面輪廓為圓形、四邊形、工字形、十字形、T形、L形或Z形輪廓中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集束成形電極夾持裝置，其特征是，所述的彈性密封環(huán)為中 空環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)輪廓與集束電極的加工輪廓相匹配，其外側(cè)輪廓為圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集束成形電極夾持裝置，其特征是，所述的剛性擋環(huán)為中空 環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)輪廓與集束電極的加工輪廓相匹配以實(shí)現(xiàn)對(duì)電極單元的過濾，其外側(cè)輪 廓為圓形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)且與收緊螺母相接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集束成形電極夾持裝置，其特征是，所述的收緊螺母的內(nèi)側(cè) 為錐面結(jié)構(gòu)以配合電極夾頭，該收緊螺母的開口端設(shè)有阻擋面以實(shí)現(xiàn)對(duì)剛性擋環(huán)的軸向限 位，在開口端相對(duì)的一側(cè)設(shè)有與電極夾頭相匹配的內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)變形密封，所述收緊 螺母的外部為六角形結(jié)構(gòu)以便于扳手對(duì)收緊螺母的旋緊。
全文摘要
一種電火花加工技術(shù)領(lǐng)域的集束成形電極夾持裝置，包括電極夾具接口、電極夾頭、電極單元、彈性密封環(huán)、剛性擋環(huán)及收緊螺母，其中電極夾頭的非夾緊端與電極夾具接口螺紋連接，電極夾頭的夾緊端夾持電極單元，通過電極單元依次串聯(lián)彈性密封環(huán)，剛性擋環(huán)及收緊螺母，所述電極夾頭和收緊螺母上均設(shè)有螺紋實(shí)現(xiàn)對(duì)電極單元的夾緊、對(duì)彈性密封環(huán)及對(duì)剛性擋環(huán)的頂觸壓緊。本發(fā)明能夠方便、實(shí)用、可靠地實(shí)現(xiàn)對(duì)集束電極的所有電極單元進(jìn)行可靠夾持的裝置，而且該裝置可兼容實(shí)現(xiàn)可靠強(qiáng)迫沖液下的集束電極的穩(wěn)定電火花加工。
文檔編號(hào)B23H7/26GK101890547SQ20101024795
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者李磊, 趙萬生, 顧琳 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)