[发明专利]一种大气压冷等离子体射流电火花加工的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种大气压冷等离子体射流电火花加工的装置，属于机械加工及工具领域。

背景技术

加工介质对电火花加工的效率、质量、成本以及环境等方面具有重要的影响。电火花加工油和去离子自水等液体介质是目前电火花常用的加工介质，液中电火花加工的通病是电极损耗较大。此外，用电火花加工油作为工作液，存在着火灾隐患，加工中分解的气体对环境有污染，加工完成之后，还需使用丙酮等有机溶剂对工件进行清洗。若以去离子水作为工作液，可以获得较大的放电间隙和较高的加工速度，但水作为工作液时加工中杂散腐蚀严重，会直接影响到加工精度。1997年，有学者提出了气中电火花加工，即以压缩气体作为加工介质，其优点在于电极损耗率低。但加工中短路率非常高(KUNIEDA M,YOSHIDA M,TANIGUCHI N 1997.Electrical Discharge Machining in Gas.CIRP Annals-Manufacturing Technology[J],46:143-146.)。并且，该介质中电火花加工的所用工具电极多为管状电极。但在加工微细结构或特征时，工具电极的直径通常在100μm以下，一般需要在线制作，在线制造出外径低于100μm的管状电极非常困难，即使可以在线制备，由于微小孔的节流效应，也难以通过直径低于100μm的微孔向加工间隙中通入足够加工所用的气流，这使得利用内喷气的方式进行气中电火花微细结构加工较难实现。其后，虽有学者采用外部通气的方式，进行气中电火花微孔加工研究，但效果欠佳，加工中短路率高，电极损耗严重(超过30％)(LI L Q,ZHU G Z 2011.Investigate on Micro-EDM in Air(dry MEDM)by External Blowing Mode Based on RC Pulse Generator[J]Advanced Materials Research 317-319:334-340.)。将大气压下冷等离子体射流喷至电极与工件之间作为加工介质，可以获得与液中、气中电火花加工均不同的加工效果。申请号为201610874299.2的发明专利介绍了一种基于冷等离子体射流的电火花加工方法。使用该方法加工时，极间状态、加工效率与工作气体流量息息相关，要获得较好的极间状态和较高的加工效率需要使用较大流量的高纯气体以去除加工中产生的电蚀产物，但若仅仅依靠用以产生冷等离子体射流的高纯气体，则成本甚高。因此可以采用其他辅助措施帮助去除电蚀产物，而关于这方面的相关研究，至今未见报道。

发明内容

本发明旨在提出一种提高大气压冷等离子体射流中电火花加工效率的方法，该方法设备简单、成本低廉、对环境没损害，是一种可持续制造方法。一种提高大气压冷等离子体射流中电火花加工效率的方法利用同轴高速射流与冷等离子体射流组成的混合介质作为电火花加工介质，同轴高速射流的引入可以增大介质流量，加速电蚀产物的排出，从而改善极间状态，提高其加工效率。

本发明还提供了一种用于产生所述混合介质的装置，该装置结构简单、成本低廉、操作方便，使用安全可靠。

本发明的技术方案：

一种大气压冷等离子体射流电火花加工的装置，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；