[发明专利]一种提高电火花小孔加工速度和质量的方法

说明书

技术领域

本发明一种提高电火花小孔加工速度和质量的方法，属于特种加工技术领域，具体涉及一种利用水分散剂工作液提高电火花小孔加工速度和质量的技术方案。

背景技术

孔加工约占机械加工总量的三分之一，在机械加工领域占据十分重要的地位。随着科学技术的进步，一些高强度、高硬度和难加工的材料大量地运用于工业产品中，经常需要在这些难加工材料上加工深径比较大的小孔。由于与其他加工方法相比，电火花加工不受材料硬度的限制，因此电火花孔加工在完成这些难加工材料的加工中，具有明显的优势。高速电火花小孔加工工艺是上世纪80年代后期发展起来的一种新型、高效的深小孔加工工艺。它可以在各种导电材料(包括一些高强度、高硬度的难加工材料)上高速地加工小孔。高速电火花小孔加工一般采用空心的铜管作为工具电极，采用水基工作液(去离子水，蒸馏水，乳化液)作为加工介质，高压工作液(1～10Mpa)通过电极内的毛细管直接注入到加工区，使火花放电间隙中的电蚀产物(如金属小屑，气泡等)被高速流动的工作液迅速冲走，以解决小孔电火花加工过程中的排屑困难的问题。尽管采用高压冲液和电极旋转等措施，但是当加工小孔深度较深时，仍然容易造成加工碎屑堆积，加工速率降低，甚至不能加工；或使被加工孔的圆柱度变差。这主要是因为当孔的加工超过一定深度时，电蚀产物会沉积到孔的底部，当底部的蚀除微粒浓度达到一定数值时，将产生拉弧和短路，严重降低工件的表面质量，一旦发生拉弧，自动进给调节装置势必使工具电极回退，从而脉冲有效利用率降低，加工时间延长。随着加工深度的增加，拉弧和短路出现的越来越频繁，以致于加工被迫停止，孔的加工深度受到限制。

电火花小孔加工存在的另一技术难题是小孔的圆柱度问题，加工出的小孔存在较为严重的喇叭口，小孔的圆柱度降低。喇叭口出现的主要原因是圆形工具电极边缘处的电蚀量大于中心处。在重力的作用下，沉积在拐角处小碎屑不容易被高压水冲走。这种小颗粒的堆积，一方面造成加工排屑不畅，加工不稳定和加工速度下降；另一方面使圆形工具电极边缘处的电蚀量增大，最终导致加工的小孔锥度变大，加工质量变差。

为了改善小孔加工时的排屑条件，保证加工过程稳定，常采用电磁振动头，使工具电极沿轴向振动，或采用超声波振动头，使工具电极端面有轴向高频振动，进行电火花超声波复合加工，改善小孔加工排屑条件，提高小孔加工效率，但是，这些方法往往需要增加附加装置，造成加工成本的上升。因此，亟需寻找既成本低廉又能很好地改善排屑条件，提高加工速度和加工质量的方法。当在水工作液中加入分散剂时，可以改善工作液的分散度，使电蚀颗粒的体积变小、沉降速度减小，进而使排屑容易，加工速度增加，加工质量提高。

发明内容

本发明一种提高电火花小孔加工速度和质量的方法目的在于：改善电火花小孔加工的排屑条件，提高小孔加工效率和加工质量，从而提供一种简单实用的用于高速电火花小孔加工的技术方案。

本发明一种提高电火花小孔加工速度和质量的方法，其特征在于是一种利用水分散剂工作液提高电火花小孔加工速度和质量的方法，其具体工艺步骤为：

I、制备水分散剂工作液

按照体积量称取自来水和水分散剂，先后倒入盛放电火花小孔加工工作液的容器中配制成溶液，然后按照每毫升溶液加入0.04克洗衣粉，搅拌1--2分钟，使分散剂与自来水充分混合，此时即可使用，所用分散剂为聚丙烯酸，分散剂与自来水的容积比的范围为2.5％-10％；

II、利用I所配制的溶液作为加工工作液，进行电火花小孔加工，加工中脉冲电源正极接被加工工件，负极接工具电极，工作液压力为5Mpa，工具电极旋转转速为120转/分；在工件上加工通孔后，用数字秒表记录其加工时间，计算出单位时间内加工孔的深度，即为电火花小孔加工的加工速度，所述的电火花小孔加工的加工电流的变化范围是3-20A，电流脉冲宽度的范围是8-80μs，所述的电火花小孔加工所用工具电极为外径为φ1-3mm，内径为φ0.3-0.47mm的黄铜或紫铜管状电极；被加工工件为所有的导电的金属材料；

III、小孔加工完毕后，关闭电火花小孔加工机床，将工作液换为自来水，然后打开电源总开关，同时打开控制面板上的电源开关和工作液泵开关，将工作液泵和管路中的分散剂工作液排除，以防止分散剂工作液对泵和管路的腐蚀。

上述提高电火花小孔加工速度和质量的方法，其特征在于所述的分散剂与自来水的容积最佳比为4％。