用于多微細孔電火花放電同步加工的工具電極夾具的制作方法

本發明涉及一種用于多微細孔電火花放電同步加工的工具電極夾具，屬于特種加工設備技術領域。

背景技術：

微細孔廣泛地應用于發動機、航空航天、醫療器械、微電子、精密機械、模具等領域，常作為發動機的噴油霧化孔，噴絲板的噴絲孔，電板的沖液孔，發動機葉片、缸體的散熱孔，閥體的油路孔或氣路孔等。由于使用微細孔的材料多為高強度、高硬度難加工材料，如耐熱鋼、不銹鋼、硬質合金、金剛石等，而且要求達到一定的孔深，使得微細孔加工成為孔加工中最困難的工藝之一。

電火花微放電加工法在微細孔加工方面具有一定的技術優勢：(1)任何導電性材料均可加工，不受強度和硬度限制；(2)基本不存在切削力，對工具的強度和剛度要求較低；因此，在實際生產中，導電性難加工材料的微細孔加工較多采用電火花微放電加工技術。

目前，實際使用的微細孔加工專機設備只有一個工具電極，存在加工效率低的缺點。如果增加工具電極數量，實現多電極同步加工多個微細孔，則可以成倍地提高加工效率。目前由一塊電極材料蝕刻而成的群電極在加工陣列微細孔研究方面取得了一定成果，但是群電極制作困難，而且存在兩方面的技術缺陷：一是電極之間無法電絕緣，其中某個電極短路時集中能量放電將造成該短路微細電極的燒毀；二是群電極無法旋轉，排屑效果較差，加工孔的深度有限。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提供一種用于多微細孔電火花放電同步加工的工具電極夾具，實現工具電極絕緣裝夾及同步旋轉，工具電極可以獨立放電控制，并以旋轉同步方式促進排屑；通過特制的夾具盤利用本發明公開的工具電極夾具夾持多個工具電極進行多微細孔的同步加工，可數倍提高加工效率。

本發明的技術方案如下：

一種用于多微細孔電火花放電同步加工的工具電極夾具，包括：

—空心臺階軸，用于放置工具電極；

—帶輪，與空心臺階軸上部連接，用于驅動空心臺階軸的旋轉；

—夾頭和螺帽，夾頭與空心臺階軸的底部連接并通過螺帽鎖緊，夾頭用于固定工具電極。

優選的，所述帶輪通過緊定螺釘與空心臺階軸固定連接。

優選的，所述帶輪為同步帶輪。此設計的好處在于，夾具盤上的多個空心臺階軸之間，可利用同步帶帶動帶輪及空心臺階軸旋轉，保證夾具盤上所有的工具電極作業時的一致性。

優選的，所述空心臺階軸包括兩個軸肩，兩個軸肩分別為第一軸肩、第二軸肩，帶輪位于第一軸肩處。

優選的，所述工具電極夾具還包括軸承和擋圈，所述軸承設置在第二軸肩處并通過擋圈固定。此設計的好處在于，借助第二軸肩處的軸承可以使整個工具電極夾具固定在特別設計的夾具盤上。

優選的，所述軸承選用深溝球軸承。

優選的，所述空心臺階軸的空腔底部為一錐孔，所述夾頭為與錐孔配合連接的圓錐體。

優選的，所述夾頭選用彈簧夾頭。此設計的好處在于，利用彈簧夾頭(即筒夾)來夾持工具電極，安全可靠并能夠根據不同工具電極的粗細調節相應的夾持力。

優選的，所述螺帽為彈簧夾頭專用螺帽，螺帽與空心臺階軸的底部螺紋連接用于鎖緊夾頭。

優選的，所述工具電極選用鉆頭型電極，鉆頭型電極的刃部直徑不小于0.1mm、柄部外圓面涂覆有電絕緣層。

本發明的有益效果在于：

1、利用本發明工具電極夾具，并借助特別設計的專用夾具盤，根據微細孔位置在專用夾具盤上加工臺階孔以安裝工具電極夾具，即可實現多微細孔的多工具電極同步加工；對于因為分布距離近而造成工具電極夾具安裝干涉的微細孔，可制作多個夾具盤，利用更換夾具盤的方式實現多工具電極的同步加工。

2、可以利用本發明公開的工具電極夾具批量加工單微細孔工件(如噴嘴等)：首先制作夾持多個單微細孔工件的夾具，再根據加工孔的位置制作專用夾具盤，夾具盤上對應待加工微細孔位置加工安裝工具電極夾具的臺階孔，利用多個工具電極實現多個單微細孔工件的批量加工。

3、本發明的工具電極之間電絕緣，可以進行獨立放電能量控制，從而避免了電極之間非絕緣方式中應該均分給全部工具電極的能量集中放電給短路電極、進而將短路電極燒毀的現象。

4、本發明中利用同步帶輪實現工具電極同步旋轉，鉆頭形式的電極采用螺旋槽排屑，進一步改善了排屑效果，可以增加加工孔的深度。

5、本發明工具電極夾具結構設計合理、制造成本低，以較小的設備成本投入，實現多微細孔的同步加工，成倍地提高加工效率，數倍地減少用工、時間成本。

附圖說明

圖1為本發明工具電極夾具安裝在夾具盤上的結構剖面圖；

圖2為本發明工具電極夾具安裝在夾具盤上并夾持工具電極的結構剖面圖；

圖3為空心臺階軸的結構剖面圖；

圖4為帶輪的結構示意圖；

圖5為軸承的結構半剖視圖；

圖6為夾頭的結構示意圖；

圖7為螺帽的結構半剖視圖；

圖8為夾具盤的一個臺階孔剖視圖；

圖9為工具電極的結構示意圖；

其中：1為電刷、2為空心臺階軸、3為帶輪、4為緊定螺釘、5為擋圈、6和8為軸承、7為夾具盤、9為螺帽、10為夾頭、11為工具電極。

具體實施方式

下面通過實施例并結合附圖對本發明做進一步說明，但不限于此。

實施例1：

如圖1至圖9所示，本實施例提供一種用于多微細孔電火花放電同步加工的工具電極夾具，包括：

—空心臺階軸2，用于放置工具電極11；

—帶輪3，與空心臺階軸2上部連接，用于驅動空心臺階軸2的旋轉；

—夾頭10和螺帽9，夾頭10與空心臺階軸2的底部連接并通過螺帽9鎖緊，夾頭10用于固定工具電極11。

其中，空心臺階軸2為非標準件，由棒料加工而成，總長度38.5mm，最大外徑為φ10.0mm，中心孔(空腔)直徑φ3.3mm，如圖3所示。空心臺階軸2包括兩個軸肩，兩個軸肩分別為第一軸肩、第二軸肩，帶輪3位于第一軸肩處，帶輪3通過緊定螺釘4與空心臺階軸2固定連接。本實施例中，帶輪3為同步帶輪，帶輪3選用a型mxl20同步帶輪，內徑為φ6.0mm，節徑φ12.73mm，擋邊外徑φ16mm，厚度11.0mm，節距2.032mm，配用梯形同步帶，同步帶的寬度6.0mm，如圖4所示。

工具電極夾具還包括兩個軸承6、8和擋圈5，本實施例中軸承6、8選用深溝球軸承，型號為f688，內徑φ8.0mm，外徑φ16.0mm，厚度為4.0mm，如圖5所示。

軸承6、8安裝在第二軸肩處并通過擋圈5固定。空心臺階軸2與軸承內圈過盈配合，軸承外圈與夾具盤7上的臺階孔過盈配合安裝。

空心臺階軸2的空腔底部為一錐孔，夾頭10為與錐孔配合連接的圓錐體。本實施例中夾頭10選用標準件er8彈簧夾頭，長為13.5mm，最大外徑φ8.5mm，可加持工具電極11的柄部直徑范圍φ1.0～5.0mm，如圖6所示。利用彈簧夾頭(即筒夾)來夾持工具電極11，安全可靠并能夠根據不同工具電極11的粗細調節相應的夾持力。

螺帽9為彈簧夾頭10配套螺帽er8m，如圖7所示，螺帽9與空心臺階軸2的底部螺紋連接用于鎖緊夾頭10。

本實施例中，工具電極11選用鎢鋼鉆頭，刃部直徑≥φ0.1mm，柄部外徑φ3.175mm,柄部外圓面涂覆有電絕緣層，工具電極11與夾頭10、空心臺階軸2以及夾具盤7之間電絕緣，如圖9所示，鉆頭型電極在加工時，可利用螺旋槽排屑，進而改善排屑效果，進一步增加加工孔的深度。

實施例2：

利用實施例1所述的用于多微細孔電火花放電同步加工的工具電極夾具的使用方法，該工具電極夾具使用時需配合特別設計的夾具盤，夾具盤上開設有多個容納工具電極夾具的臺階孔，具體使用過程如下：

(1)以過盈配合方式把軸承6、8裝配到夾具盤7的臺階孔中；

(2)再把空心臺階軸2的中部臺階以過盈配合方式裝入處于夾具盤7臺階孔的兩個軸承6、8的內圈中，然后安裝軸承擋圈5；

(3)利用緊定螺釘4把帶輪3固定于空心臺階軸2的上部臺階軸第一軸肩處。

接下來安裝工具電極11的過程，如圖2所示。

(4)把夾頭10卡入螺帽9中；

(5)將涂覆絕緣層的工具電極11柄部依次插入螺帽9、夾頭10，再插入空心臺階軸2的中心孔(空腔)，夾頭10放入空心臺階軸2下端部的錐孔中；

(6)螺帽9稍微旋入空心臺階軸2下端部的外螺紋，讓夾頭10輕微夾持工具電極11，調整工具電極11的位置，使工具電極11刃部露出夾頭10合適長度且柄部頂端露出空心臺階軸2，并與電刷1保持彈性接觸；

(7)旋緊螺帽9，鎖緊夾頭10與工具電極11。

夾具盤7上的多個臺階孔可安裝多個工具電極夾具，多個工具電極夾具的空心臺階軸之間，利用同步帶帶動帶輪及空心臺階軸旋轉，后續可保證夾具盤上所有的工具電極作業時的一致性。多個工具電極同時作業，提高了加工多個微細孔的工作效率。