[发明专利]基于运动电弧的电火花加工装置和电火花加工机床

说明书

本发明公开了一种基于运动电弧的电火花加工装置和电火花加工机床。该电火花加工装置包括：旋转电极单元，包括旋转驱动机构、中空主轴、中空连接轴和管状电极，中空主轴、中空连接轴和管状电极依次连接且内部形成介质通道，旋转驱动机构驱动安装在主轴安装座上的中空主轴；电能输送单元，包括直流电源、保护电阻和导电滑环，导电滑环套在中空主轴外，直流电源的负极与导电滑环连接，正极通过保护电阻与工件连接；冲液单元，通过旋转接头与中空主轴连通；主轴冷却单元，与主轴安装座内的冷却腔连通。本发明可应用到电火花加工技术领域，其可在管状电极与工件之间形成高速运动的稳定电弧，该运动电弧可以对工件实现高效率的蚀除。

技术领域

本发明涉及电火花加工技术领域，特别是一种基于运动电弧的电火花加工装置和包括该电火花加工装置的电火花加工机床。

背景技术

电火花加工技术，是指在介质中，利用两极(工具电极和工件电极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象对材料进行加工，使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工方法。电火花加工技术发展至今，虽然已有半个多世纪的历史，并成功演化出多种应用形式。尽管它们在应用场合上千差万别，但从材料去除方式上看，它们均采用脉冲放电方式。这是因为，根据传统电火花加工原理，一个完整的放电周期由放电击穿延时、材料熔化及热膨胀、材料抛出、工作液消电离四个阶段组成。它们在时间上有序排列，互不重叠，而又缺一不可；被加工材料的去除过程主要发生在材料熔化及热膨胀、材料抛出两个阶段，而其余两个阶段未发生材料去除。为提高加工速度，理论上希望尽可能地缩短未发生材料去除阶段的时间，但这往往又受到加工稳定性的限制，这是因为在传统电火花加工里，工作液的消电离阶段应足够长，否则将会因工作液消电离不充分而发生集中放电烧伤工件表面，从而影响表面质量和加工稳定性。正因如此，传统电火花加工主要表现为逐点、间歇性的材料去除特征，即使脉冲电源放电频率很高，已经达到上万赫兹，其加工速度与机械切削加工相比仍有极大的差距。为此，国内外学者基于脉冲电源、加工过程控制、复合辅助加工、工作介质等进行了大量的研究，这些工作对电火花加工速度的提高都具有十分积极的意义。尽管如此，所有这些尝试都是以脉冲电源为基础的，他们并没有改变电火花加工逐点、间歇性这种低效的材料去除方式，因而他们只能在一定程度上缓解电火花加工效率低下的状况。为了解决加工效率低和加工间断等问题，近年来国内外学者逐渐开始对具有更大能量输出和加工效率的电弧加工方法展开研究并取得了一系列积极成果，尤其是短电弧、动电弧的研究都推动了电弧加工的不断进步与成熟。基于运动电弧的电火花加工加工属于普通电火花加工技术的延伸，其典型特点就是加工效率比普通电火花加工更高。

基于运动电弧的电火花加工技术核心是产生运动电弧的电火花加工装置，该装置的主要作用就是产生稳定的运动电弧，从而保证加工过程的稳定。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于运动电弧的电火花加工装置，其可以产生稳定的运动电弧、提高材料的去除效率。

本发明还提供了一种电火花加工机床。

为了达到本发明的目的，本发明的实施例提供了一种基于运动电弧的电火花加工装置，包括：旋转电极单元、电能输送单元、冲液单元和主轴冷却单元，其中：

所述旋转电极单元包括旋转驱动机构、中空主轴、中空连接轴和管状电极，所述中空主轴、所述中空连接轴和所述管状电极依次连接并且内部形成介质通道，所述中空主轴安装在主轴安装座上，所述旋转驱动机构驱动所述中空主轴旋转；

所述电能输送单元包括直流电源、保护电阻和导电滑环，所述导电滑环套设在所述中空主轴外，所述直流电源的正极与所述保护电阻连接，所述保护电阻设置成通过导线与工件连接，所述直流电源的负极与所述导电滑环连接；

所述冲液单元包括旋转接头、冲液管路和冲液泵，所述旋转接头与所述中空主轴连接，且所述旋转结构内部中空并与所述中空主轴连通，所述冲液泵通过所述冲液管路与所述旋转结构连接；