[发明专利]一种大气压冷等离子体射流电火花加工的装置

权利要求书

1.一种大气压冷等离子体射流电火花加工装置，其特征在于，在电火花加工机床基础上，增设冷等离子体射流与同轴高速射流复合发生装置；

所述的冷等离子体射流与同轴高速射流复合发生装置包括冷等离子体射流与同轴高速射流复合发生组件(9)、第一号气体质量流量控制器(14)、第一号减压阀(15)、高纯工作气源(16)、第二号气体质量流量控制器(17)、第二号减压阀(18)、高压气源(19)、高压电源(20)和万向固定支架(21)；

高纯工作气源(16)依次经第一号减压阀(15)和第一号气体质量流量控制器(14)进入冷等离子体射流与同轴高速射流复合发生组件(9)，再利用高压电源(20)对冷等离子体射流与同轴高速射流复发生组件(9)输入电压即生成冷等离子体射流(10)；高压气源(19)则依次经第二号减压阀(18)和第二号气体质量流量控制器(17)进入冷等离子体射流与同轴高速射流复合发生组件(9)生成同轴高速射流；冷等离子体射流(10)与同轴高速射流的混合即为混合介质(11)；通过万向固定支架(21)将冷等离子体射流与同轴高速射流复合发生组件(9)固定到电火花加工机床上，并利用其调节位置；

冷等离子体射流与同轴高速射流复合发生组件(9)，包括同轴高速射流喷嘴(9-1)、密封堵头(9-2)、端盖(9-3)、喷嘴中筒(9-4)、针电极(9-5)、绝缘喷嘴(9-6)和放电喷嘴(9-7)；喷嘴中筒(9-4)为圆筒结构，其中轴线上设有一个盲孔，用来安装针电极(9-5)，为了保证二者的同轴度和使用过程中针电极(9-5)不会滑落，二者间选用偏紧的过渡配合或过盈量较小的过盈配合；在此盲孔周围还均布有数个平行于喷嘴中筒(9-4)中轴线的通孔，用来通入高纯工作气体；喷嘴中筒(9-4)还设有垂直于其中轴线的通孔，该通孔不仅用于通过金属顶丝配件将高压电源(20)的高压输出线与针电极(9-5)相连，还对针电极(9-5)进行进一步的固定与夹紧；喷嘴中筒(9-4)的前端设有内螺纹，后端设有外螺纹，前端的内螺纹与放电喷嘴(9-7)的外螺纹配合安装，放电喷嘴(9-7)是中空的回转体，为了对气流产生压缩作用，放电喷嘴(9-7)前端的内表面为圆锥面，前端的中心处有一通孔，作为放电喷嘴(9-7)的出口，喷射出冷等离子体射流(10)，安装时保证针电极(9-5)与放电喷嘴(9-7)的出口同轴，以保证产生稳定、均匀的冷等离子体射流(10)；喷嘴中筒(9-4)后端的外螺纹则与端盖(9-3)前端的螺纹孔配合连接；端盖(9-3)为一个中空的圆筒状结构，其后端设有螺纹孔，后端的螺纹孔与第一号气体质量流量控制器(14)出口用气管及其配套接头相连；端盖(9-3)除了前后端各自的螺纹孔外，其还设有外螺纹与密封堵头(9-2)后端的螺纹孔连接固定；密封堵头(9-2)同样是中空的回转体结构，其前端的螺纹孔与绝缘喷嘴(9-6)的外螺纹连接，绝缘喷嘴(9-6)的结构与放电喷嘴(9-7)相同，其前端亦有一个位于中轴线上的通孔，用来确保不影响冷等离子体射流(10)的正常喷出，安装时保证该通孔与放电喷嘴(9-7)的出口同轴，同时为了保证密封性，安装绝缘喷嘴(9-6)时要旋转螺纹至其与放电喷嘴(9-7)接触；密封堵头(9-2)还设有2个与其中心轴线平行的走线槽，用以排布与针电极(9-5)相连的高压电源线和与放电喷嘴(9-7)相连的低压电源线；密封堵头(9-2)的外螺纹与同轴高速射流喷嘴(9-1)末端的螺纹孔配合安装；同轴高速射流喷嘴(9-1)位于冷等离子体射流与同轴高速射流复合发生组件(9)的最外围，其结构也与放电喷嘴(9-7)相同，也是中空的回转体结构；同轴高速射流喷嘴(9-1)中后端的内表面是圆柱面，前端的内表面是圆锥面，为了喷射出混合介质(11)或纯冷等离子体射流(10)，前端同样开设有位于中心轴线上的通孔，安装完成后该通孔应与放电喷嘴(9-7)的出口及绝缘喷嘴(9-6)的出口同轴；同轴高速射流喷嘴(9-1)的侧面还有一个垂直于其中心轴线的通孔，通过气管和配套的接头与第二号气体质量流量控制器(17)的出口相连，用于通入同轴的高压气体；

一种大气压冷等离子体射流电火花加工的方法，冷等离子体射流与同轴高速射流复合发生装置生成冷等离子体射流和同轴高速射流的混合介质；工作时，将工具电极接脉冲发生器的负极，工件连接脉冲发生器的正极，将冷等离子体射流和同轴高速射流的混合介质的施加到工具电极和工件之间，调整喷嘴位置确保待加工区域完全淹没在混合介质中，并且在加工中不与机床发生干涉；通过控制计算机将运动指令传递给机床运动平台，并根据加工反馈信号及时调整进给速度；加工完成后关闭冷等离子体射流与同轴高速射流复合发生装置和电火花加工机床。