本發(fā)明涉及機械加工領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電極及制造該電極的加工方法。

背景技術(shù)：

電極加工技術(shù)中，由于電極和工件之間不接觸，宏觀作業(yè)力小，不會引起變形，因此，電極加工具有易于加工出復(fù)雜形狀工件的優(yōu)勢，而且相同情況下，電極加工技術(shù)較傳統(tǒng)的車床加工技術(shù)，其加工精度更高，靈活性更好。目前，應(yīng)用最為廣泛的電極加工技術(shù)在電火花加工領(lǐng)域，電火花加工是利用在放電介質(zhì)中的工具電極和工件之間的非接觸放電產(chǎn)生的熱效應(yīng)來蝕除工件材料。但是，現(xiàn)有技術(shù)中電火花加工中的電極由于在加工工件過程中產(chǎn)生的高溫作用下，很容易自身變形和耗損，這對工件的加工精度造成一定的影響，而如果頻繁更換電極不但增加了加工成本，而且降低了工作人員的工作效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種電極，其能夠降低電極自身損耗，避免電極的頻繁更換，從而不但降低了電極加工過程的成本還提高了對工件的加工精度。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種制造上述電極的加工方法，其能夠延長電極的壽命。

本發(fā)明的實施例是這樣實現(xiàn)的：

一種電極，其包括導(dǎo)電液、用于吸收導(dǎo)電液的吸收體和用于存儲導(dǎo)電液的存儲管。存儲管設(shè)置有第一端口和密封的第二端口，吸收體密封連接于存儲管的第一端口，以使得存儲管內(nèi)部形成密閉腔，密閉腔可通過外界的加壓裝置對其進行加壓使其內(nèi)部氣壓大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；導(dǎo)電液存儲于密閉腔內(nèi)，在大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的內(nèi)部壓力作用下不斷使導(dǎo)電液從吸收體的一端面滲入吸收體內(nèi)，并從吸收體的另一端面均勻滲出，最終以液膜形式存在于吸收體的另一端面；另外，由于此電極主要用于電火花加工技術(shù)中，因此，在電極和工件之間放電工作時，本質(zhì)上是液膜與工件表面之間進行的瞬時放電過程，此過程所產(chǎn)生的高溫能量很容易被吸收體自身吸收，這就極為容易造成吸收體的能量聚集從而損壞吸收體，本發(fā)明所采用的吸收體內(nèi)設(shè)置有用于散熱的銅絲(銅比熱容高的特性)，以此來加強吸收體自身的散熱能力，減小整個電極材料的損耗。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述銅絲的直徑為0.6～1.0mm，通常情況，銅絲越細(xì)、排布越規(guī)則，吸收體的散熱性越好，這主要是因為單位質(zhì)量的銅絲，直徑越細(xì)，表面積越大。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述吸收體能夠形成液膜的端面設(shè)置有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的防火層，此防火層厚度為1～2mm，這層防火層主要是為了減小電極在瞬時放電過程中產(chǎn)生的高溫與吸收體正面接觸的面積，最大限度的保護吸收體，另外，此防火層可為氧化鈦或二氧化硅等材料。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述電極還包括用于沖排蝕除顆粒的沖洗管。沖洗管沿存儲管長度方向先后貫穿于吸收體和存儲管，沖洗管靠近吸收體的一端為沖洗液的出口端，遠離吸收體的一端為沖洗液的入口端，此沖洗管通過外界引入沖洗液，沖洗液以高流速從出口端噴射出，并正對準(zhǔn)工件的加工位置，便可將加工過程中的蝕除顆粒及時的進行沖洗和去除，這樣避免了蝕除顆粒粘附在熔池區(qū)附近，提高了工件的加工精度和美觀度。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述沖洗管的橫截面積沿入口端到出口端的方向逐漸減小，這主要是為了提高出口端沖洗介質(zhì)噴出的壓力，以便使得該沖洗介質(zhì)能夠更精準(zhǔn)有效的沖洗掉蝕除顆粒。

一種制造上述電極的加工方法，其包括吸收體的加工制備和電極各部件的連接組裝過程。其中，吸收體的加工制備過程包括以下工序：

將無機纖維棉與水基性粘接劑混合制備得到無機纖維；

將無機纖維、熱熔材料和增稠材料混合均勻并在高于熱熔材料熔點溫度的條件下進行第一次加熱，第一次加熱時間為50～60min，待第一次加熱結(jié)束后自然冷卻，得到吸收體原料；

將吸收體原料用形成墊層的方法壓制成片狀；

將片狀吸收體用低于熱熔材料熔點的溫度進行第二次加熱，并在片狀吸收體的表面均勻放置銅絲；

在放置有銅絲的片狀吸收體原料表面均勻噴灑耐高溫?zé)o機粘合劑并用輥壓機進行壓制，形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的吸收體。

電極各部件的連接組裝過程為：將上述制備得到的具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的吸收體密封連接于存儲管的第一端口，再將導(dǎo)電液從第二端口灌裝于存儲管內(nèi)，將第二端口設(shè)置密封件對第二端口密封，在密封件表面設(shè)置用于對密閉加壓的加壓入口，并通過加壓入口對存儲管內(nèi)部的密閉腔加壓，以使得密閉腔內(nèi)的氣壓大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述第一次加熱的溫度高于熱熔材料熔點3～5℃以便其中的熱熔材料能夠以較為穩(wěn)定的狀態(tài)(熱熔材料流動狀態(tài)最佳)與無機纖維和增稠材料混合；第二次加熱的溫度低于熱熔材料熔點5～8℃以便銅絲能夠很好的被壓制在片狀吸收體內(nèi)。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述銅絲放置在片狀吸收體原料的過程是在真空條件下進行的，這主要是為了避免銅絲在成型加工過程中被氧化。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述無機纖維、熱熔材料和增稠材料進行混合時還添加有耐火材料以進一步電極的提高吸收體自身的耐高溫性能，延長電極的使用壽命。

在本發(fā)明較佳的實施例中，上述銅絲的含量為整個吸收體質(zhì)量的12～16％，在不影響吸收體對導(dǎo)電液吸收成膜能力的情況下，銅絲的含量越高，排布越規(guī)則，吸收體的散熱性能越好。

本發(fā)明實施例的有益效果是：由于密閉腔中的壓力大于外界標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，因此通過壓力差的作用將導(dǎo)電液從存儲管內(nèi)壓入到吸收體內(nèi)并以液膜形式存在于吸收體的第二端面，存在于第二端面的液膜在脈沖電源的控制下與工件之間產(chǎn)生放電現(xiàn)象便可對工件進行加工。因此，本發(fā)明提供的電極本質(zhì)上損耗的是導(dǎo)電液中不斷被脈沖電源輸送進來的電子，電極材料本身不會損耗，而且由于本發(fā)明提供的電極通過利用銅絲的散熱特性對吸收體進行散熱能力的改良，大大提高了吸收體的使用效能，因此，本發(fā)明提供的電極降低了電極各組件自身損耗和損壞率，避免電極的頻繁更換，從而不但降低了電極加工過程的成本還提高了對工件的加工精度。另外，本發(fā)明還提供了一種制造上述電極的加工方法，通過調(diào)整吸收體加工過程中銅絲的含量、給予銅絲添加過程中的真空條件以及添加耐火材料到吸收體中等方式，制備了具有對導(dǎo)電液良好吸收能力且散熱能力強的吸收體，提高了電極的使用效能，延長了電極的使用壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明第一實施例提供電極的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明第二實施例提供電極的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明第三實施例提供電極的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明第三實施例提供電極的防火層的平面示意圖。

圖標(biāo)：100-電極；200-電極；300-電極；120-導(dǎo)電液；140-存儲管；142-第一端口；144-第二端口；160-吸收體；162-第二端面；164-第一端面；180-密閉腔；190-密封件；192-加壓入口；220-沖洗管；320-防火層。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

第一實施例

請參照圖1，本實施例提供一種電極100，其包括導(dǎo)電液120、用于存儲導(dǎo)電液120的存儲管140和用于吸收導(dǎo)電液120的吸收體160。

存儲管140為一金屬管且其兩端分別為第一端口142和密封的第二端口144，吸收體160為圓柱形且其兩個底面分別為第一端面164和第二端面162；吸收體160的第一端面164密封連接于存儲管140的第一端口142，以使得存儲管140內(nèi)部形成密閉腔180，導(dǎo)電液120為一種液態(tài)導(dǎo)電聚合物且存儲于密閉腔180內(nèi)；存儲管140的第二端口144是通過密封件190進行密封的，密封件190為一與存儲管140相匹配的圓形密封蓋且設(shè)置有加壓入口192，通過外界的加壓裝置與加壓入口192進行密封連接可對密閉腔180充入氮氣進行加壓，從而使存儲管140內(nèi)部氣壓大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(通常情況下，加壓使其存儲管140內(nèi)部基本保持在1.5個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)；存儲于存儲管140內(nèi)的導(dǎo)電液120在大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的內(nèi)部壓力作用下，不斷從吸收體160的第一端面164滲入吸收體160內(nèi)，并從吸收體160的第二端面162均勻滲出，最終以液膜形式存在于吸收體160的第二端面162，第二端面162為電極100的放電工作面，通過形成于第二端面162的液膜與工件之間的放電可實現(xiàn)對工件的加工。

進一步地，在電火花加工技術(shù)中，電極和工件之間放電產(chǎn)生的高溫能量很容易被吸收體自身吸收，從而造成吸收體的能量聚集，吸收體如果無法快速有效的將能量釋放，就很容易造成自身損壞，發(fā)揮不出來應(yīng)有的性能。因此，本實施例的吸收體160設(shè)置有銅絲，以此來加強吸收體160自身的散熱能力，減小整個電極100的材料損耗。

本實施例所提供電極100的工作原理是：通過外界加壓，使得存儲管140內(nèi)部的密閉腔180壓力大于外界大氣壓，在壓力差的作用下，導(dǎo)電液120從存儲管140內(nèi)被壓入到吸收體160內(nèi)并以液膜形式存在于吸收體160的第二端面162；在電極100需要工作時，外界脈沖電源控制電極100與工件之間的放電，即電極100受外界脈沖電源的控制不斷的釋放電子給導(dǎo)電液120，導(dǎo)電液120的電子在脈沖電壓的作用下聚集到吸收體160具有液膜的一端并且不斷的向工件放電，工件接受放電產(chǎn)生的高能量被瞬間熔化，蝕除的顆粒在高能量的沖擊下飛濺到四周或粘附在蝕坑的邊緣，這時在工件表面上不斷產(chǎn)生一個個微小的凹坑，而與此同時，作為電子傳輸載體的吸收體160也會吸收放電產(chǎn)生的能量，這就要求吸收體160必須具備較好的散熱能力，本實施例所采用的設(shè)置有銅絲的吸收體160主要就是解決散熱問題。本實施例中，電極100自身消耗的是脈沖電源提供的電能量，不會消耗和損壞電極100的各部件，從而降低了電極100各部件自身損耗和損壞率，這不但降低了電極100加工過程的成本還提高被加工工件的加工精度。

本實施例中，該電極100的加工方法：包括吸收體160的加工制備和電極100各部件的連接組裝過程。其中，吸收體160的加工制備過程包括以下工序：

將無機纖維棉與水基性粘接劑混合制備得到無機纖維；

將無機纖維、熱熔材料和增稠材料混合均勻并在高于熱熔材料熔點溫度的條件下進行第一次加熱，第一次加熱時間為50～60min，待第一次加熱結(jié)束后自然冷卻，得到吸收體160的原料；

將吸收體160的原料用形成墊層的方法壓制成片狀；

將片狀吸收體160的原料用低于熱熔材料熔點的溫度進行第二次加熱，并在其的表面均勻放置直徑為1.0mm的銅絲，銅絲的質(zhì)量為吸收體160質(zhì)量的12％；

在放置有銅絲的片狀吸收體160的原料表面均勻噴灑耐高溫?zé)o機粘合劑并用輥壓機進行壓制，形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的吸收體160。

電極100各部件的連接組裝過程為：將上述制備得到的具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的吸收體160密封連接于存儲管140的第一端口142，再將導(dǎo)電液120從第二端口144灌裝于存儲管140內(nèi)，將第二端口144設(shè)置密封件190對第二端口144密封，在密封件190表面設(shè)置用于對密閉腔180加壓的加壓入口192，通過加壓入口192從外界引入氮氣到密閉腔180內(nèi)，以此實現(xiàn)對存儲管140內(nèi)部的密閉腔180加壓，最終使得密閉腔180內(nèi)的氣壓大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(通常，在電極100工作過程中，保持密閉腔180的壓力為1.5個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)。

第二實施例

請參照圖2，本實施例提供一種電極200，其與第一實施例的電極100大致相同，二者的區(qū)別在于本實施例的電極200還包括用于沖排蝕除顆粒的沖洗管220。

沖洗管220沿存儲管140長度方向先后貫穿于吸收體160、存儲管140和密封件190，沖洗管220靠近吸收體160的一端為沖洗液的出口端，遠離吸收體160的一端為沖洗液的入口端，此沖洗管220通過外界引入沖洗液，沖洗液以高流速從出口端噴射出，并正對準(zhǔn)工件的加工位置，便可將加工過程中的蝕除顆粒及時的進行沖洗和去除，這樣避免了蝕除顆粒粘附在熔池區(qū)附近，提高了工件的加工精度和美觀度。另外，為了提高出口端沖洗介質(zhì)噴出的壓力，以便使得該沖洗介質(zhì)能夠更精準(zhǔn)有效的沖洗掉蝕除顆粒，本實施例將沖洗管220的橫截面積沿入口端到出口端的方向逐漸減小進行設(shè)計。

本實施例所提供電極200的加工方法大致與第二實施例關(guān)于電極100的加工方法相同，不同之處就是在電極200安裝過程中，新增加了沖洗管220。

沖洗管220先后貫穿整個吸收體160、存儲管140和密封件190，且對與吸收體160和密封件190接觸的位置均進行密封。

第三實施例

請參照圖3，本實施例提供一種電極300，其與第二實施例的電極200大致相同，二者的區(qū)別在于本實施例的電極300還包括防火層320。

參照圖3和圖4，可以看出，防火層320為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)且設(shè)置于吸收體160能夠形成液膜的第二端面162，此防火層320厚度為1mm，這層防火層320主要是為了減小電極300在瞬時放電過程中產(chǎn)生的高溫與吸收體160正面接觸的面積，最大限度的保護吸收體160，另外，防火層320可由氧化鈦或二氧化硅等材料制成。

本實施例所提供電極300的加工方法大致與第二實施例電極200的加工方法相同，不同之處在于本實施例在吸收體160的第二端面162還設(shè)置了防火層320，防火層320可通過粘接或涂刷的方式固定于第二端面162。

第四實施例

本實施例與第三實施例的主要區(qū)別是：本實施例制造電極的加工方法不一樣，具體的是制備吸收體的加工方法不一樣，本實施例中在無機纖維、熱熔材料和增稠材料進行混合時還添加有耐火材料以進一步電極的提高吸收體自身的耐高溫性能，延長電極的使用壽命。

第五實施例

為了探究吸收體中銅絲含量對吸收體散熱能力的影響，在本實施例中設(shè)計中，其與第四實施例的主要區(qū)別是：本實施例在吸收體加工過程中，添加銅絲的質(zhì)量為吸收體質(zhì)量的14％。

第六實施例

本實施例與第五實施例的主要區(qū)別是：該實施例在吸收體加工過程中，添加銅絲的質(zhì)量為吸收體質(zhì)量的16％。

第七實施例

通常情況下，相同質(zhì)量的銅絲直徑的越細(xì)，對應(yīng)銅絲的表面積越大，從而吸收體表現(xiàn)出的散熱性越好，因此，本實施例在實施過程中與第六實施例的主要區(qū)別是：本實施例在吸收體加工過程中，添加銅絲的直徑為0.8mm。

第八實施例

本實施例與第七實施例的主要區(qū)別是：該實施例在吸收體加工過程中，添加銅絲的直徑為0.6mm。

對比例

對比例的電極包括伺服進給機構(gòu)、工具電極和工件。其中，伺服進給機構(gòu)主要用來控制工具電極的進給量，與工具電極固定連接，工具電極為由銅材料制成的工具電極。本對比例中是利用銅與工件之間放電產(chǎn)生的電火花對工件進行加工。

試驗例

將上述的八個實施例進行模擬試驗，通過對相同工件加工1個小時之后，觀察工件表面的加工情況、電極損耗的情況，待電極試樣冷卻5s后，測試電極放電部位的溫度。對結(jié)果取平均值。其對比結(jié)果如表1所示。

表1.對比試驗結(jié)果

根據(jù)表1的對比試驗結(jié)果可知，八個實施例整體上都要比對比例的溫度低，且第八實施例(有沖液管、防火層、吸收體加工過程中添加有耐火材料、吸收體內(nèi)部所含銅絲比重最大且直徑最小)的溫度最低，表明電極加工過程中散熱性最好；從電極損耗的程度來看，對比例的電極材料損耗最為嚴(yán)重，八個實施例基本上無實質(zhì)性的電極損耗；另外，從工件的加工面反應(yīng)的情況看，除過對比例和沒有設(shè)置沖液管的第一實施例的工件試樣表面有殘留的蝕除顆粒以外，其他七個實施例均沒有較為明顯的蝕除顆粒殘留在工件表面。因此，此對比試驗整體反映出，本發(fā)明的八個實施例較對比例具有較好的散熱能力，且在加工過程中不損耗電極材料。

綜上所述，本發(fā)明通過壓力差的作用將導(dǎo)電液從存儲管內(nèi)壓入到吸收體內(nèi)并從以液膜形式使其存在于吸收體的第二端面，最終實現(xiàn)導(dǎo)電液與工件之間的放電，另外本發(fā)明還通過添加銅絲到吸收體內(nèi)，從而進行了電極整體散熱能力的改良，大大提高了吸收體的使用效能。因此，本發(fā)明提供的電極降低了電極各組件自身損耗和損壞率，避免電極的頻繁更換，從而不但降低了電極加工過程的成本還提高了對工件的加工精度。本發(fā)明提供的制造上述電極的加工方法，通過制備具有對液體良好吸收能力且散熱能力強的吸收體，提高了電極的使用效能，延長了電極的使用壽命。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。