[实用新型]一种用于电弧放电爆炸蚀除铣削的旋转内冲液刀柄装置

说明书

一种用于电弧放电爆炸蚀除铣削的旋转内冲液刀柄装置，包括刀柄轴结构、内冲液箱体结构和电极夹持结构。刀柄轴结构的刀柄轴能与通用加工中心和机床配合，实现快速换刀；内冲液箱体结构有液体流道设计，高速冲液保证极间放电区域的断弧和冷却效果；夹持的电极具有单孔及多孔等截面结构。本实用新型装置的结构在原理上实现了电弧放电加工中机械运动断弧和流体动力断弧两种机制，保证了电弧放电加工的高效进行。另外，标准设计的换刀结构使本实用新型装置兼容通用系列加工中心和机床，能实现电弧放电爆炸蚀除铣削加工(电弧放电铣削)和高速铣削加工的复合，提高了零件加工效率，扩大了电弧铣削加工的适用范围。

技术领域

本实用新型涉及的是一种主轴刀柄，具体涉及的是一种用于电弧放电爆炸蚀除铣削的旋转内冲液刀柄装置，属于电弧放电铣削、高速铣削以及两者复合加工的技术领域。

背景技术

电弧放电为稳态等离子体放电现象，利用高能量密度的等离子体能量场，通过热蚀除的方式去除材料，实现在放电加工领域的应用。为了避免在放电电极和被加工工件表面形成驻留的电弧，持续烧蚀工件，有必要采取相应的技术手段，使电弧在一个脉冲区间中不断被切断，可控地把握电弧放电加工的烧蚀程度。这种切断放电电弧的现象被称作“断弧”。利用工具电极和工件间的相对运动使极间电弧沿运动切线方向拉长以至于切断的方法被称作“机械运动断弧”；利用工具电极和工件间的高速工作液流体力场使极间电弧沿受力方向发生偏移，等离子体柱长度增加，极间阻抗增大至放电过程无法维持而中断的断弧方法被称作“流体动力断弧”。断弧控制是电弧放电加工方法控制的核心。在同一个电弧放电加工过程中结合机械运动断弧和流体动力断弧两种机制有利于进一步提高电弧放电加工的效率。

基于流体动力断弧机制的电弧放电加工效率的重要影响因素是极间冲液压强及流速，极间高速高压冲液有利于提高断弧的实际效果，且高速流体能迅速带走被加工工件表面的蚀除颗粒，产生爆炸效果并快速冷却工件表面。这种利用高速高压流体进行断弧的电弧放电加工方法也被称作电弧放电爆炸蚀除铣削加工方法。

电弧放电加工适用于难加工材料粗加工阶段的高效去除，假如能在加工中心或机床上集成电弧放电加工方法，利用快速换刀功能来切换后续精加工流程，就能在同一台设备上一次装夹就完成电弧放电粗/半精加工及高速铣削等精加工的整套加工工艺流程，减少装夹次数和后处理流程，大大提高了难加工材料的加工效率，节约了设备成本。

利用现有的加工中心和机床的通用刀柄结构，设计一款能实现机床快速换刀，且结合电弧放电加工的机械运动断弧及流体动力断弧机制，实现极间高速高压冲液功能的旋转内冲液刀柄，将有利于集合两种电弧放电断弧机制的优势，把电弧放电加工复合到通用加工中心和机床上，保证电弧放电加工的高效进行，从而大大提高其应用范围。

对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN 102091839中公开的一种基于流体动力断弧机制的集束电极高速放电加工方法，主要涉及一种多孔集束形式的放电电极以及水基溶液循环流体回路内冲液系统的设计方法。该实用新型方法仅适用于专用的放电加工设备，加工不同零件时要设计不同的集束电极，很难在具有标准刀库的加工中心中进行复合型加工。

进一步检索发现，在中国专利文献号CN 87106421A中公开一种用放电磨削和机械磨削组合在一起加工金属材料的方法和设备，利用工具磨轮与加工工件间的电弧放电及相对机械运动断弧实现放电磨削加工。该实用新型方法和设备仅适用于轧辊、磨辊等外圆类零件的放电加工和某些零件表面的放电磨削开槽，属于专用型加工设备，不能满足加工中心的复合型加工。

中国专利文献CN 103586551中公开的一种用于高速电弧放电加工的侧铣电极夹持装置，涉及一种安装在机床主轴上的具有夹持和旋转侧铣电极并实现侧铣电极侧边定向冲液功能的装置。该装置在机床主轴上的安装方式比较复杂，没有配套标准换刀结构实现侧铣电极装置快速切换，并不能在通用机床设备中实现电弧放电铣削和高速铣削的复合加工。

上述三种用于电弧放电加工的方法和装置尽管都能提高电弧放电加工效率，但都难以在一台加工设备中复合电弧放电铣削和高速铣削两种加工方法。