[發明專利]冷電極不對稱散熱電火花加工方法

有效

• 申請號: 201210541192.8
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN103008805A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 劉志東;邱明波;田宗軍;沈理達
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23H1/02
• 分類號: B23H1/02;B23H1/04
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種電火花加工的方法，尤其是一種通過強制散熱降低電火花加工過程中電弧放電的發生概率，提高電火花加工效率并改善加工表面質量并能夠降低工具電極的損耗的電火花加工方法，具體地說是一種冷電極不對稱散熱電火花加工方法。

背景技術

電火花放電加工是利用兩電極間脈沖火花放電產生的熱能，熔化、氣化和拋出工件電極材料，達到加工工件的目的。經過半個多世紀的研究和開發，電火花加工已成為機械制造中一種重要的加工手段，在機械、宇航、電子、儀器、輕工、汽車等領域獲得了廣泛的應用。

影響電火花加工效率和加工質量的因素有很多，因為電火花加工本身就是一個熱傳遞的過程，所以溫度的影響更加顯著。常規電火花加工中，主要通過工作液對工件和工具同時進行冷卻。但是，放電過程中，放電通道中心的溫度最高可達10000℃，通過一段時間加工，工具電極加工端面的平均溫度迅速升高，在水基工作介質中加工時，有可能使極間工作液處于沸騰狀態，導致氣態介質占到很大一部分比例，液態介質明顯減少，因而極間介質的絕緣性能大大下降，同時工作液的冷卻性能也大幅下降；在油基工作介質中加工時，由于煤油的閃點低，容易燃燒而增大加工的危險性，且提高了煤油的溫度，降低了原本散熱性能就差的煤油的冷卻性能，從而極易造成短路、拉弧現象，影響加工過程的穩定性，甚至可能燒傷工件表面。?

發明內容

本發明的目的是針對傳統電火花加工中出現的工具電極在加工中易出現溫度升高而導致損耗增加且易引發電弧放電等問題，發明一種冷電極不對稱散熱電火花加工方法。在加工過程中，通過對工具電極進行強制制冷，能夠加速放電加工區域工具電極一側的熱量的散發，從而降低了拉弧放電的幾率，而工件的溫度基本沒有改變，因此能夠保證加工表面質量與效率。本發明法大大提高了工具電極的冷卻效果，從而改善了極間消電離的狀態，提高了電火花加工的穩定性，降低了電極損耗，提高了加工效率和加工表面質量。

本發明的技術方案是：

一種冷電極不對稱散熱電火花加工方法，其特征是以加工區域的工具電極的溫度為判斷依據，當電極溫度達到設定范圍時，通過溫度控制器控制強制冷卻裝置運行，加大對工具電極的冷卻力度。若檢測到溫度仍繼續上升，超過設定的溫度范圍時，溫度控制器則會控制機床電源斷電、機床抬刀，等到溫度降到設定溫度后再控制機床通電，繼續進行加工。同時為了延長每次的加工時間，在加工過程中也采取一定的措施對電極進行冷卻，減緩電極溫度的上升速度。該方法控制了工具電極加工時的溫度，使電極附近的溫度始終處于一個較低的范圍內，改善了極間消電離的狀態，能夠實現減少或者避免拉弧放電引起的不正常放電現象，從而在保證加工表面質量基本不變的情況下，提高加工效率、減少電極損耗，甚至使工具電極達到無損耗狀態。

工具電極的平均溫度控制范圍為20℃到80℃。

對工具電極進行冷卻的強制冷卻裝置包括內部沖液或內部沖氣冷卻裝置、外部加散熱片冷卻裝置、內部埋熱管冷卻裝置或半導體制冷冷卻裝置。

所述的內部沖液冷卻裝置的沖液介質包括自來水以及易揮發無毒性的物質；所述的內部沖氣冷卻裝置的沖氣介質包括空氣、氮氣、氨氣或二氧化碳。

所述的外部加散熱片冷卻裝置使用的散熱片的材質包括鋁散熱片、銅散熱片、銅鋁結合散熱片和鐵散熱片。

所述的內部埋熱管冷卻裝置中使用的熱管管殼采用的材料包括銅、鋁、碳鋼、不銹鋼和合金鋼；熱管的形狀根據電極的形狀而定，可以是標準圓形，也可以是橢圓形、正方形、矩形、扁平形、波紋管等；熱管的管芯形式有燒結粉末管芯、軸向槽道式管芯和組合管芯。

所述的半導體制冷冷卻裝置中使用的半導體材料包括二元固溶體、三元固溶體、P型Ag(1-x)Cu(x)Ti?Te材料、N型Bi－Sb合金材料和YBaCuO超導材料。?

本發明的冷電極不對稱散熱電火花加工方法，適用于電火花成型加工、電火花銑削加工或微細電火花加工。

本發明的有益效果：

本發明方法簡便易行，只需在原有的控制電路中增加一個溫度控制器加上一個測溫裝置，再配上本發明的強制冷卻裝置即可實現工具電極的低溫運行，實現工件與工具電極的不對稱散熱，不僅能提高加工質量，而且可延長工具電極的使用壽命。

本發明有利于提高材料去除率并降低電極相對損耗，并提高加工的表面質量。