[发明专利]一种可实现多点放电高速电火花加工的新型放电加工回路及加工方法

说明书

技术领域

本发明属于电火花加工领域。

背景技术

电火花加工是利用工件和工具电极之间的脉冲性火花放电产生的瞬间高温使工件材料局部熔化和汽化，从而达到蚀除工件材料的目的。电火花加工属于非接触加工，加工过程中不存在显著的机械切削力，能够加工传统加工方法难以加工的硬质材料和复杂形状的材料，并且控制简单，加工精度高。电火花加工的这些特点使其在模具制造和微细加工等方面有着非常广泛的应用。

然而，电火花加工方法存在加工效率低，加工速度慢的缺点。其主要原因是因为电火花加工过程在微观上具有时间和空间上的不连续性。作为一种利用放电所产生的热效应而进行加工的方法，电火花加工是利用工件和工具电极之间脉冲性火花放电产生的热能，使工件和工具材料因熔融和气化被蚀除，并在各自表面形成放电凹坑，通过放电凹坑的不断叠加形成对工件材料的逐层蚀除。通常情况下，每次放电只发生在一点，无论放电加工面积多大，每次放电只产生一个放电凹坑，单次放电凹坑与整个加工表面相比极其小。并且，在电火花加工中为了保证极间介质放电击穿之后形成的等离子体放电柱能够消电离以恢复绝缘，从而保证放电点的分散和放电状态的稳定，在电火花加工中必须使用脉冲电源，每个脉冲周期内只发生一次放电。这说明从微观上看电火花加工是间断的，而非连续的。通过增加单个脉冲的放电能量可提高加工速度，但是这又导致放电凹坑增大，表面粗糙度变差。因此，依靠增加放电能量来提高加工速度的方法只适用于粗加工。通过缩短放电脉冲停歇时间来提高脉冲电源频率，从而提高单位时间内放电次数也可以改善电火花加工速度，但是若放电脉冲停歇时间过短，将导致放电柱不能完全消电离，从而发生放电集中，因此提高脉冲电源频率的办法也存在局限。

发明内容

本发明是为了解决传统单电极电火花加工回路及方法对工件加工效率低，加工速度慢的问题，本发明提供了一种可实现多点放电高速电火花加工的新型放电加工回路及加工方法。

一种可实现多点放电高速电火花加工的新型放电加工回路，它包括N个电极、脉冲电源、N个隔离电容C₁、补偿电容C₀、给电电容C，所述的N个电极的一端分别与N个隔离电容C₁的一端连接，N个隔离电容C₁的另一端同时与给电电容C的一端连接，给电电容C的另一端同时与补偿电容C₀的一端和脉冲电源的正极连接，脉冲电源的负极与补偿电容C₀的另一端同时连接后，作为待加工工件的电信号输入端，

N个电极间相互绝缘，N为正整数，N个电极与待加工工件相对放置，且电极与待加工工件之间的垂直距离为d，d的取值范围为大于10微米且小于100微米。

一种可实现多点放电高速电火花加工的新型放电加工回路，它还包括N个二极管，所述的N个二极管的阴极分别与N个隔离电容C₁的一端连接，N个二极管的阳极同时与补偿电容C₀的另一端和脉冲电源的负极连接，从而实现负极性加工。

一种可实现多点放电高速电火花加工的新型放电加工回路，它还包括N个二极管，所述的N个二极管的阳极分别与N个隔离电容C₁的一端连接，N个二极管的阴极同时与补偿电容C₀的另一端和脉冲电源的负极连接，从而实现正极性加工。

给电电容C同时对多个放电间隙进行充电，能够实现各放电间隙在一个脉冲周期内发生正极性放电与负极性放电各一次，进而实现单个脉冲周期内的多点放电，显著提高加工效率。

补偿电容C₀的作用在于提高单个脉冲的放电能量，并对因放电而造成的间隙电压波动现象起到有效的抑制作用，从而使得加工速率得到进一步的提高。

通过采用相互绝缘的多个电极，并在待加工工件与给电电容C之间串联隔离电容C₁，能够有效的切断各电极之间的电联系，从而可以使各电极的放电过程相对独立，通过多层电容耦合为极间充电，从而形成多个并行的电容耦合放电回路。通过在各放电间隙两端并联二极管的方法，能够将双极性放电转变为单极性放电，并且，通过调整二极管的方向能够分别实现正极性多点放电加工与负极性多点放电加工。

采用一种可实现多点放电高速电火花加工的新型放电加工回路实现的加工方法，该方法的具体过程为，

步骤一，将N个电极夹固后与机床主轴固定连接，使N个电极的放电端面与工作液槽内的待加工工件相对放置，并保证N个电极的放电端面与待加工工件的距离为d，d的取值范围为大于10微米且小于100微米，