[发明专利]冷电极不对称散热电火花加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电火花加工的方法，尤其是一种通过强制散热降低电火花加工过程中电弧放电的发生概率，提高电火花加工效率并改善加工表面质量并能够降低工具电极的损耗的电火花加工方法，具体地说是一种冷电极不对称散热电火花加工方法。

背景技术

电火花放电加工是利用两电极间脉冲火花放电产生的热能，熔化、气化和抛出工件电极材料，达到加工工件的目的。经过半个多世纪的研究和开发，电火花加工已成为机械制造中一种重要的加工手段，在机械、宇航、电子、仪器、轻工、汽车等领域获得了广泛的应用。

影响电火花加工效率和加工质量的因素有很多，因为电火花加工本身就是一个热传递的过程，所以温度的影响更加显著。常规电火花加工中，主要通过工作液对工件和工具同时进行冷却。但是，放电过程中，放电通道中心的温度最高可达10000℃，通过一段时间加工，工具电极加工端面的平均温度迅速升高，在水基工作介质中加工时，有可能使极间工作液处于沸腾状态，导致气态介质占到很大一部分比例，液态介质明显减少，因而极间介质的绝缘性能大大下降，同时工作液的冷却性能也大幅下降；在油基工作介质中加工时，由于煤油的闪点低，容易燃烧而增大加工的危险性，且提高了煤油的温度，降低了原本散热性能就差的煤油的冷却性能，从而极易造成短路、拉弧现象，影响加工过程的稳定性，甚至可能烧伤工件表面。 

发明内容

本发明的目的是针对传统电火花加工中出现的工具电极在加工中易出现温度升高而导致损耗增加且易引发电弧放电等问题，发明一种冷电极不对称散热电火花加工方法。在加工过程中，通过对工具电极进行强制制冷，能够加速放电加工区域工具电极一侧的热量的散发，从而降低了拉弧放电的几率，而工件的温度基本没有改变，因此能够保证加工表面质量与效率。本发明法大大提高了工具电极的冷却效果，从而改善了极间消电离的状态，提高了电火花加工的稳定性，降低了电极损耗，提高了加工效率和加工表面质量。

本发明的技术方案是：

一种冷电极不对称散热电火花加工方法，其特征是以加工区域的工具电极的温度为判断依据，当电极温度达到设定范围时，通过温度控制器控制强制冷却装置运行，加大对工具电极的冷却力度。若检测到温度仍继续上升，超过设定的温度范围时，温度控制器则会控制机床电源断电、机床抬刀，等到温度降到设定温度后再控制机床通电，继续进行加工。同时为了延长每次的加工时间，在加工过程中也采取一定的措施对电极进行冷却，减缓电极温度的上升速度。该方法控制了工具电极加工时的温度，使电极附近的温度始终处于一个较低的范围内，改善了极间消电离的状态，能够实现减少或者避免拉弧放电引起的不正常放电现象，从而在保证加工表面质量基本不变的情况下，提高加工效率、减少电极损耗，甚至使工具电极达到无损耗状态。

工具电极的平均温度控制范围为20℃到80℃。

对工具电极进行冷却的强制冷却装置包括内部冲液或内部冲气冷却装置、外部加散热片冷却装置、内部埋热管冷却装置或半导体制冷冷却装置。

所述的内部冲液冷却装置的冲液介质包括自来水以及易挥发无毒性的物质；所述的内部冲气冷却装置的冲气介质包括空气、氮气、氨气或二氧化碳。

所述的外部加散热片冷却装置使用的散热片的材质包括铝散热片、铜散热片、铜铝结合散热片和铁散热片。

所述的内部埋热管冷却装置中使用的热管管壳采用的材料包括铜、铝、碳钢、不锈钢和合金钢；热管的形状根据电极的形状而定，可以是标准圆形，也可以是椭圆形、正方形、矩形、扁平形、波纹管等；热管的管芯形式有烧结粉末管芯、轴向槽道式管芯和组合管芯。

所述的半导体制冷冷却装置中使用的半导体材料包括二元固溶体、三元固溶体、P型Ag(1-x)Cu(x)Ti Te材料、N型Bi－Sb合金材料和YBaCuO超导材料。 

本发明的冷电极不对称散热电火花加工方法，适用于电火花成型加工、电火花铣削加工或微细电火花加工。

本发明的有益效果：

本发明方法简便易行，只需在原有的控制电路中增加一个温度控制器加上一个测温装置，再配上本发明的强制冷却装置即可实现工具电极的低温运行，实现工件与工具电极的不对称散热，不仅能提高加工质量，而且可延长工具电极的使用寿命。

本发明有利于提高材料去除率并降低电极相对损耗，并提高加工的表面质量。