[发明专利]倒锥孔磁控电火花加工装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及微细加工技术领域，具体涉及微细倒锥孔磁控电火花加工装置及方法。 

背景技术

电火花加工是微细加工中发展较为成熟的方法，它非常适合微米级结构尺寸的精细加工，电火花加工微细孔具有加工直径小、精度高和可放在热处理后加工、易于实现自动化等优点，电火花加工技术在微细加工领域应用广泛。由于电火花微细孔加工的基本机理是利用工件和工具电极之间的脉冲性火花放电，产生瞬间高温使工件材料表面有选择地局部熔化和汽化蚀除，从而获得一定形状尺寸和表面粗糙度要求的零部件，因此，在电火花加工微细孔时，需要使电极丝相对于工件匀速旋转以使电弧带电粒子形成匀速圆周运动，或者使工件相对于电极丝旋转，由此完成微细孔的加工，而在倒锥孔的加工中，则需要通过电极丝的锥角偏摆来完成倒锥孔加工，如中国专利CN102069249A公开的“用于微细倒锥孔电火花加工的锥角推摆机构”，其在电极丝轴向伺服进给的同时，使电极丝在偏转轴套、导向陶瓷管带动下沿设定的圆锥面运动，从而在工件上加工出设定锥角的倒锥孔，其倒锥孔的加工完全基于电极丝倒圆锥面运动原理实现的，这种电极丝倒圆锥面运动进行倒锥孔加工的方法存在如下缺陷：即电极丝虽然无自转，但是其仍然需要做圆锥面的旋转运动，而电极丝的旋转运动存在误差，影响微细孔加工精度和加工的稳定性，并且需要设置复杂的使电极丝旋转的机构以及控制其运动精确的控制机构。 

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种倒锥孔磁控电火花加工装置及方法，其能够在电极不旋转、工件固定不动的情况下，完成倒锥孔的电火花加工，确保加工精度和加工稳定性。 

本发明的技术方案如下： 

本发明所述倒锥孔磁控电火花加工装置，包括可升降的基座，基座上设有升降平台，升降平台上固定设有用于夹紧电极的夹子，基座的下部固接有磁场产生机构，所述磁场产生机构包括外壳、磁芯体及磁芯体上绕制的线圈，外壳覆盖在绕制有线圈的磁芯体外周，外壳由导磁材料制成，外壳与基座固接，电极穿过磁芯体，且二者之间设有绝缘层，绝缘层设在磁芯体内表面，通电时，电极与待加工工件之间产生的电弧位于所述磁场产生机构产生的磁场内。

其进一步技术方案为： 

所述外壳上设有冷却水入口及冷却水出口，用于使冷却水进出磁芯体与外壳内壁之间的空间。

所述升降平台与丝杆螺纹连接，丝杆由电机驱动，电机安装在基座上。 

所述夹子采用三爪卡盘。 

本发明所述倒锥孔磁控电火花加工方法，包含以下步骤： 

第一步，将工件固定在加工平台上，用夹子夹紧电极，通过外部动力机构驱动基座升降至待加工工件加工位置，然后控制升降平台升降，使电极运动到加工初始位置；

第二步，电极连接电弧电源，放电形成电弧，同时，磁芯体和线圈通过连接励磁电源形成外加磁场，在磁场的作用下，电火花中的带电粒子产生旋转运动，由此驱动电弧旋转，电弧开始对待加工工件进行加工；

第三步，开始加工的同时，由动力机构驱动升降平台纵向移动实现电极的轴向进给，所述磁场产生机构固定不动，电极的移动进给满足电极产生的电弧位于所述磁场产生机构产生的磁场内，在电极进给的过程中，逐渐改变线圈中的电流大小，从而改变磁场强度，改变电火花带电粒子的偏转与旋转运动半径，直至完成对待加工工件的倒锥孔加工。

其进一步技术方案为： 

所述第一步骤之后、第二步骤之前，将冷却水通过外壳上的冷却水入口通入磁芯体与外壳内壁之间的空间，并且开启冷却水出口，使冷却水循环进出磁芯体与外壳内壁之间的空间。

本发明的技术效果： 

本发明在传统的电火花加工的基础上，增加了磁场产生机构，相比于传统的电火花加工，利用外加线圈及磁芯体产生磁场，并且使产生的电火花始终处于磁场域内，使电极与工件之间的放电电弧在磁场的作用下高速旋转，电火花带电粒子在均匀磁场中沿着磁感线做螺旋运动，同时驱动电极沿工件待加工锥孔轴向移动，并且在电极进给加工的同时，通过逐步改变线圈中的电流大小，从而改变磁场强度，达到改变电火花放电通道的带电粒子的偏转与圆周运动半径，由此实现锥孔的加工。本发明利用外加线圈及磁芯体产生磁场，驱动电极与工件之间的放电电弧旋转，并且通过改变线圈中电流大小，来改变电火花带电粒子的偏转和圆周运动半径，从而在工件固定不动、电极无需旋转且不受外力干扰的状态下完成倒锥孔的加工，由于电极无需自转，且工件也无需转动，因而能够确保加工精度和加工稳定性；在电火花加工过程中，外壳与磁芯体之间玄幻通入冷却水，对工件、线圈、电极进行降温冷却，能够防止高温氧化，提高加工质量。