[发明专利]一种液体金属电极旋转磁场控形装置

说明书

本发明提供了一种液体金属电极旋转磁场控形装置，包括控制系统、磁控平台和注液系统，所述注液系统包括高精度液态金属供给装置、液态金属储藏筒和液态金属供给毛细管，所述磁控平台包括磁控装置、控制电极放电距离的Z轴升降机构、XY运动平台和放置工件的托盘，所述高精度液态金属供给装置、液态金属储藏筒分别固定在所述Z轴升降机构上，所述托盘固定在所述XY运动平台上。本发明的有益效果是：通过设置多个均匀环绕在加工托盘边缘的电磁铁，通过磁场对毛细管末端的液体金属施加作用力，防止了因张力，工作液作用力、重力、电场力等引起的液态金属聚集在电极末端而发生的液态金属电极末端变形，有效减少加工过程中的短路现象。

技术领域

本发明涉及电火花加工，尤其涉及一种液体金属电极旋转磁场控形装置。

背景技术

液态金属电火花电极的磁控需求如下：

液态金属电极电火花作为一种新兴的微细电火花加工技术，能克服传统精细加工中固体电极普遍存在的电极磨损问题。该方法将液体金属放入绝缘管状工具电极中，工具电极不会参与放电，仅为液体金属提供支撑作用。液体金属能在合适压力下进行补充，以弥补加工过程中的消耗，维持电极末端形状和极间间距不变，避免电极磨损带来的一系列问题，有效提高加工精度和加工持久性。

但是为提高加工精度，加工电极直径应当减小，在换用更细的管状电极的同时，由于张力影响，末端悬挂的液滴不可避免出现会呈近似球状，加工过程中容易出现放电位置不准确和多通道放电现象，不利于精密加工。

另外由于液体金属具有流动性，更容易受加工过程中的微小震动、工作液流动、重力和电场力作用等的影响，一方面这降低了放电通道的确定性，另一方面使得工具电极末端容易出现大量液体金属聚集而发生短路现象，不利于加工。

为保持加工的稳定性和精度，需要考虑一种方案来实现液体电极末端的形状相对稳定，和提高电火花加工中其他进程的效率。

因为电火花加工时，放电电流会经过液态金属电极，可以使用通电导体在快速变化磁场中的受力震荡实现对液态金属电极末端的微控形。而且提高排屑速度，激发放电活性，加速消电离进程。

现有磁控平台的说明如下：

电火花加工平台的磁场施加形式一般有以下四种：

1. 使用永磁铁，固定磁极，固定磁场强度。

2. 使用永磁体结合转轴，旋转磁场，磁极可变，通过永磁铁更换实现磁感应强度可变。

3. 使用电磁体，固定磁极，磁极不变，磁感应强度可变。

4. 使用电磁体，固定磁极，磁极可变，磁感应强度可变。

5. 使用电磁体，不固定磁极，结合转轴实现位置可变，磁感应强度可变。

中国专利CN200810054910.2介绍了一种用永磁铁导向器的设计。导向器位于加工件的上方，调整好导向器的位置，使磁场与轴线平行，加工中工件颗粒可以被磁化，在磁化力的作用下，排出间隙速度提高。这种机构安装更换方便，成本低但控形效果差。

在中国专利CN200610012437.2 中，介绍了一种磁场机构，它是利用两个电磁铁控制电火花加工的。具体实施方式是，将两块电磁铁相对放置于加工区两侧，磁极相反，电磁铁通电使磁场大小为480-520mT。

中国专利CN202010094814.1 中也同样介绍了相似的装置，也是由两个相对的钕铁硼强磁铁给加工提供恒定磁场。

以上方式的优点是工艺简单，成本低廉，磁场强度较大，电火花加工效率较高，排屑容易，减少拉弧，提高孔壁质量。但是存在磁场设定不灵活，精度差，无法很好地满足微细电火花加工需求。