[发明专利]电火花加工刻模装置和相关操作方法

说明书

本发明公开一种电火花加工（EDM）刻模装置和相关操作方法。该EDM刻模装置包括：用于储存流体的槽；位于槽中且包括多个电极的第一电极阵列，该多个电极配置用于成形工件；工件夹具，其用于将该工件定位成至少部分沉浸在该流体中并在该第一电极阵列附近；脉冲发生器，其用于在该工件与该第一电极阵列之间形成电火花，从而从该工件上去除材料；间隙感测电路，其可通信地连接到该工件和该第一电极阵列，该间隙感测电路配置用于监测该工件与该第一电极阵列之间的所述电火花；以及计算装置，其可通信地连接到该间隙感测电路和该工件夹具，该计算装置基于从该间隙感测电路获得的数据来操控该槽中的工件相对于该第一电极阵列的位置。

技术领域

本发明总体上涉及电火花加工（Electric Discharge Machining；简称EDM），并且更具体地涉及带有比常规EDM装置呈现更高金属去除速率和更低表面粗糙度的系统的EDM刻模装置（Sinking device），以及相关操作方法。

背景技术

对复杂和/或大型三维部件的传统加工（例如，5轴加工、计算机数控（CNC）加工等）可能昂贵、耗时、造成应力施加（Stress imparting）和不精确。这些方法可能要求针对经加工的部件施加另外精整(finishing)过程（例如，硬化、弯曲、涂布等等），并且要求将公差纳入设计考虑中，由此限制了部件效率并使制造和设计过程变复杂。

EDM刻模已经用于制造各种小体积的金属结构。EDM刻模通常涉及将工件放置到流体槽中，所述流体如烃基油。具有工件所需形状的镜像的模具电极通过紧靠工件的冲头来移动，并且随后将电脉冲反复施加到模具电极与工件之间的间隙上以引起电火花，从而从工件中去除材料。EDM刻模具有在没有高切力和硬质工具情况下加工困难金属（Difficultmetal）或合金的能力，这使过程具有成本效率并且要比常规加工技术复杂程度更低。EDM刻模的一种可能应用是涡轮机叶片上的翼型形状的制造，所述翼型形状由耐热镍基合金制成以承受蒸汽涡轮机的不断增加的温度。由于所要求的复杂形状难以加工，因此这些坚韧合金在零件生产中呈现相当大的困难，如上文所讨论，这就驱使设备和操作的成本更高。然而，在EDM刻模过程中，可能经历低的材料去除速率，可能磨损电极从而导致非线性的成形，并且EDM刻模过程可能要求部件在处理过程中转动和/或重新定向。

发明内容

公开了用于部件的受控且精确的EDM制造的系统和方法。在一个实施例中，一种系统包括：用于储存流体的槽；在所述槽中的第一电极阵列，所述第一电极阵列包括多个电极，所述多个电极配置用于成形工件；工件夹具，所述工件夹具用于将所述工件定位成至少部分沉浸在所述流体中并在所述第一电极阵列附近；脉冲发生器，所述脉冲发生器用于在所述工件与所述第一电极阵列之间形成电火花，从而从所述工件中去除材料；间隙感测电路，所述间隙感测电路可通信地连接到所述工件和所述第一电极阵列，所述间隙感测电路配置用于监测所述工件与所述第一电极阵列之间的所述电火花；以及计算装置，所述计算装置可通信地连接到所述间隙感测电路和所述工件夹具，所述计算装置基于从所述间隙感测电路获得的数据来操控所述槽中的所述工件相对于所述第一电极阵列的位置。

本发明的第一方面提供一种电火花加工刻模装置，所述装置包括：用于储存流体的槽；在所述槽中的第一电极阵列，所述第一电极阵列包括多个电极，所述多个电极配置用于成形工件；工件夹具，所述工件夹具用于将所述工件定位成至少部分沉浸在所述流体中并在所述第一电极阵列附近；脉冲发生器，所述脉冲发生器用于在所述工件与所述第一电极阵列之间形成电火花，从而从所述工件中去除材料；间隙感测电路，所述间隙感测电路可通信地连接到所述工件和所述第一电极阵列，所述间隙感测电路配置用于监测所述工件与所述第一电极阵列之间的所述电火花；以及计算装置，所述计算装置可通信地连接到所述间隙感测电路和所述工件夹具，所述计算装置基于从所述间隙感测电路获得的数据来操控所述槽中的所述工件相对于所述第一电极阵列的位置。