本發(fā)明屬于特種加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用氣泡輔助排屑的電火花深微孔加工方法。

背景技術(shù)：

深微孔被廣泛應(yīng)用在航空航天、能源動(dòng)力、醫(yī)療等重要核心裝備的關(guān)鍵零件中，由于其直徑小、深徑比大且多為難加工材料，深微孔的高效穩(wěn)定加工是目前加工領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)。電火花加工因具有無宏觀作用力、不受材料機(jī)械性能影響以及工具電極制備方便等優(yōu)點(diǎn)而成為深微孔加工的一種有效方法。然而，當(dāng)微孔的深徑比較大時(shí)，電腐蝕屑排出困難而在孔底積聚會(huì)影響放電過程的穩(wěn)定性，制約微孔深徑比的進(jìn)一步提升。

2009年6月17日，中國專利文獻(xiàn)庫公開了公告號(hào)為CN101456095A的一種在電火花加工中加速排出電腐蝕屑的方法，該方法針對(duì)微小孔及深孔加工中加工產(chǎn)物不易排出的難題，提出了在電火花加工深微孔的同時(shí)采用超聲振動(dòng)輔助的方法，通過工具電極與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加速加工區(qū)域電腐蝕屑的排出。該方法能夠在一定程度上提高微孔加工的深徑比，但對(duì)深徑比的提高程度有限，無法實(shí)現(xiàn)深徑比大于100：1的微孔加工。

2013年，比利時(shí)魯汶大學(xué)E Ferraris公開了一種利用側(cè)壁絕緣電極進(jìn)行微孔電火花加工的方法，通過電極側(cè)壁絕緣避免二次放電現(xiàn)象的產(chǎn)生可以提高深微孔加工過程的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了深徑比大于100：1的微孔加工。但對(duì)于這種大深徑比的微孔，由于電蝕產(chǎn)物排出困難，加工過程已變得不穩(wěn)定，微孔圓柱度較差，要實(shí)現(xiàn)更大深徑比微孔加工已非常困難。

2014年1月1日，中國專利文獻(xiàn)庫公開了公告號(hào)為CN103480926A的一種微小孔電火花-電解異區(qū)同步復(fù)合加工方法及其專用工具，該方法利用超低濃度的中性鹽溶液在高壓脈沖作用下，在管電極的端面實(shí)現(xiàn)電火花軸向進(jìn)給高速穿孔加工，在低壓脈沖的作用下，對(duì)電火花加工后的孔壁進(jìn)行徑向電解光整加工，從而實(shí)現(xiàn)微小孔的高速加工，同時(shí)利用電化學(xué)作用，對(duì)加工孔壁表面進(jìn)行光整加工，去除表面重鑄層，從而實(shí)現(xiàn)電火花-電解的異區(qū)同步復(fù)合。2015年9月23日，中國專利文獻(xiàn)庫公開了公告號(hào)為CN104923869A的一種微小孔振動(dòng)電極電火花電解可控復(fù)合加工方法及振動(dòng)系統(tǒng)，該方法也是以超低濃度中性鹽溶液作為工作液，在兩極間施加相應(yīng)的脈沖電壓，電極沿進(jìn)給方向作往復(fù)振動(dòng)，通過對(duì)電極的振動(dòng)控制，調(diào)節(jié)兩極間隙大小，當(dāng)電極正向振動(dòng)使極間距離小于放電間隙，發(fā)生電火花放電；當(dāng)電極負(fù)向振動(dòng)，極間距離大于放電間隙，電火花放電逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡娊夥磻?yīng)；當(dāng)極間距離過大，電解反應(yīng)結(jié)束，工作液進(jìn)入消電離狀態(tài)。通過振動(dòng)模式的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)電火花和電解加工的可控復(fù)合。這兩個(gè)專利均是通過電火花放電和電解加工的復(fù)合，獲得了孔壁光潔度好的微孔，但未涉及能否提高微孔加工的深徑比。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的的技術(shù)問題是提供一種利用氣泡輔助排屑的電火花深微孔加工方法。

本發(fā)明的利用氣泡輔助排屑的電火花深微孔加工方法，其特點(diǎn)是：在電火花機(jī)床上，以弱導(dǎo)電溶液作為工作液，通過管電極將弱導(dǎo)電溶液輸入至被加工區(qū)域，所述的加工方法包括以下步驟：

a.將工件安裝在電火花機(jī)床的工作臺(tái)上，將管電極安裝在帶內(nèi)沖液功能的機(jī)床主軸上；

b.啟動(dòng)機(jī)床的工作液循環(huán)系統(tǒng)，采用管電極內(nèi)沖液方式將弱導(dǎo)電溶液輸送至被加工區(qū)域；

c.啟動(dòng)機(jī)床的脈沖電源進(jìn)行加工，利用機(jī)床的控制系統(tǒng)控制弱導(dǎo)電溶液的流量及管電極的進(jìn)給速度，管電極在工件上加工出深微孔，加工過程中利用電化學(xué)作用產(chǎn)生的氣泡將電蝕產(chǎn)物排出；

所述的弱導(dǎo)電溶液為弱電解質(zhì)的水溶液。

所述的弱電解質(zhì)水溶液的電導(dǎo)率范圍為100μS/cm-1000μS/cm。

所述的弱電解質(zhì)水溶液為三乙醇胺水溶液、醋酸水溶液或碳酸水溶液中的一種。

所述的電火花機(jī)床為電火花成形機(jī)或電火花小孔機(jī)中的一種。

本發(fā)明的利用氣泡輔助排屑的電火花深微孔加工方法以弱導(dǎo)電溶液作為工作液，在同一個(gè)電脈沖作用下，電火花放電和電化學(xué)過程同時(shí)進(jìn)行，電火花放電負(fù)責(zé)對(duì)工件材料進(jìn)行蝕除，電化學(xué)作用將弱導(dǎo)電溶液電解產(chǎn)生氣體，源源不斷的在管電極與工件表面形成氣泡，釋放至電極間隙，驅(qū)動(dòng)電火花放電產(chǎn)生的電腐蝕屑，隨弱導(dǎo)電溶液一起沿著放電間隙排出孔外，防止電腐蝕屑在孔底積聚，使深孔加工像淺孔加工一樣，放電過程不受電蝕產(chǎn)物積聚的影響，始終處于穩(wěn)定放電狀態(tài)。由于放電過程穩(wěn)定，電脈沖的能量不是用于管電極和電腐蝕屑之間的異常放電，而是用于管電極和工件之間的有效放電，即使在大深徑比微孔的底部，工件材料也可以持續(xù)不斷的被電火花放電蝕除，可大幅度提升微孔加工的深徑比；由于微孔深度達(dá)到較大值時(shí)放電過程依然穩(wěn)定進(jìn)行，機(jī)床主軸不會(huì)出現(xiàn)頻繁回退現(xiàn)象，提升了在固定加工周期內(nèi)的實(shí)際放電時(shí)間；在實(shí)際放電時(shí)間內(nèi)，放電過程穩(wěn)定降低了電脈沖被用于異常放電的比例，提高了電脈沖的有效利用率，兩者綜合作用，可提高微孔加工速率；而且，由于電腐蝕屑能夠在起泡的驅(qū)動(dòng)下隨著弱導(dǎo)電溶液及時(shí)排出，降低了管電極外壁與微孔內(nèi)壁之間的二次放電頻率，可避免微孔內(nèi)部被二次放電擴(kuò)大導(dǎo)致使微孔中間直徑大，兩端直徑小的“腰鼓”現(xiàn)象，可提高微孔加工的圓柱度。

本發(fā)明的利用氣泡輔助排屑的電火花深微孔加工方法解決了微孔電火花加工到一定深度后電腐蝕屑排出困難導(dǎo)致微孔加工深度有限的問題，能夠提高微孔加工的深徑比，改善微孔圓柱度，同時(shí)提高微孔加工速度。本發(fā)明適用于孔徑小于0.3mm的大深徑比微孔加工，特別適用于硬質(zhì)合金和純鎢材料深微孔加工。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的利用氣泡輔助排屑的電火花深微孔加工方法的工作原理圖；

圖中，1.管電極 2.工件 3.氣泡 4.電火花 5.脈沖電源 6.弱導(dǎo)電溶液。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，加工時(shí)，管電極1和工件2分別與脈沖電源5連接，弱導(dǎo)電溶液6通過壓力泵從管電極1的中心孔中輸入至放電加工區(qū)域，同時(shí)，管電極沿垂直向下的方向向工件2進(jìn)給，在工件2上通過電火花4放電加工出深微孔。在加工過程中，利用電化學(xué)作用產(chǎn)生的氣泡3將電腐蝕屑排出。

弱導(dǎo)電溶液6的配置方法是：在純凈水中加入弱電解質(zhì)并充分?jǐn)嚢?，采用電?dǎo)率測(cè)量?jī)x對(duì)工作液的電導(dǎo)率進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在純凈水體積確定的情況下通過弱電解質(zhì)的加入量來控制工作液的電導(dǎo)率，使電導(dǎo)率介于100μS/cm-1000μS/cm之間，其具體值可根據(jù)工件材料、加工微孔的深徑比進(jìn)行選擇。

管電極1可接正極，也可接負(fù)極，其具體極性可根據(jù)工件2材料和脈沖電源5參數(shù)進(jìn)行選擇。

實(shí)施例1

本實(shí)施例采用的電火花機(jī)床是電火花小孔機(jī)，弱導(dǎo)電溶液6為電導(dǎo)率600μS/cm的三乙醇胺水溶液，管電極1接脈沖電源5負(fù)極，管電極1為外徑0.15mm，內(nèi)徑0.06mm的硬質(zhì)合金管；工件2材料為純鎢，加工時(shí)間為38min，加工得到的微孔孔口直徑為0.19mm，深徑比為289:1。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1的實(shí)施方式基本相同，主要區(qū)別在于，弱導(dǎo)電溶液6為電導(dǎo)率900μS/cm的醋酸溶液，加工時(shí)間為57min，加工得到的微孔孔口直徑為0.21mm，深徑比為261:1。

實(shí)施例3

本實(shí)施例與實(shí)施例1的實(shí)施方式基本相同，主要區(qū)別在于電火花機(jī)床是電火花成形機(jī)，弱導(dǎo)電溶液6為160μS/cm的碳酸溶液，管電極1為外徑0.3mm，內(nèi)徑0.1mm的紫銅管，加工時(shí)間為62min，加工得到的圓孔孔口直徑0.34mm，深徑比為117：1。

實(shí)施例4

本實(shí)施例與實(shí)施例1的實(shí)施方式基本相同，主要區(qū)別在于管電極1接脈沖電源5正極，工件2材料為奧氏體不銹鋼，加工時(shí)間為38min，加工得到的微孔孔口直徑0.28mm，深徑比為75:1。

實(shí)施例5

本實(shí)施例與實(shí)施例1的實(shí)施方式基本相同，主要區(qū)別在于工件2材料為硬質(zhì)合金YG8，加工時(shí)間為40min，加工得到小孔孔口直徑0.19mm，深徑比為289:1。

實(shí)施例6

本實(shí)施例與實(shí)施例1的實(shí)施方式基本相同，主要區(qū)別在于弱導(dǎo)電溶液6為電導(dǎo)率400μS/cm的三乙醇胺水溶液，工件2材料為硬質(zhì)合金YG8，加工時(shí)間為46min，加工得到的微孔孔口直徑0.18mm，深徑比為305:1。