[发明专利]嵌片式复合工具及电化学机械复合加工装置及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及嵌片式复合工具及电化学机械复合加工装置及其加工方法，具体涉及一种嵌片式复合工具及使用该工具的电化学机械复合抛光及切割成型的加工装置及其加工方法。

背景技术

目前，电化学及其与机械复合加工的现状如下：

1)电解成型加工技术：是利用金属工件在电解液中发生阳极溶解的一种加工技术。电解加工具有加工过程稳定，可加工的材料范围广，电极无损耗，加工速度比电火花加工快5-10倍，加工间隙为电火花加工的10倍以上等特点，适合用于大型零件的拷贝式加工。但是，必须制作成型电极，并且成型电极的精度对加工质量的影响非常大。

2)电解抛光技术：是利用电化学阳极溶解的原理对金属表面进行抛光的一种效率较高的加工方法。电解抛光的原理和电解成型加工的原理一样，但是，抛光工艺与成型工艺不同，其要求的材料去除量小，精度高，表面质量好。因此，要求对电解的过程实现高精度的控制。

3)电化学机械复合加工技术：是以电解作为材料去除的主要方式，由电解生成钝化膜而影响电解的进一步进行，再以适当的机械作用去除钝化膜，其关键是怎么匹配电解作用和机械作用。该技术始于20世纪70年代日本，80年代已经成功应用不锈钢、炭钢零件的表面和内外圆旋转面的抛光，最佳效果可达到镜面，我国从90年代开始研究，但是在实际应用过程中还存在很多问题。

另外，目前国内外电解磨削加工的工具形式多为砂轮式或拷贝式，且一般的电化学机械加工由于砂轮尺寸较大，很难应用于窄缝、深槽等领域的抛光。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种能将电解和机械磨削有机的结合在一起的嵌片式复合工具。本发明的嵌片式复合工具制作简便，更换嵌片容易。

本发明的另一目的在于提供一种工具损耗小，加工效率高，加工精度高的电化学机械复合加工装置。

本发明还有一目的在于提供一种控制方便，操作简单的电化学机械复合加工装置的加工方法。

本发明的技术方案是：

本发明的复合工具包括有能去除材料、光整加工、刮除钝化膜及引导电解加工的区域和方向的嵌片和作为电解加工的工具电极的基体，嵌片固定在基体上。

上述嵌片的加工表面使用电镀或者钎焊的方法附上一层磨粒，或者用粉末冶金的方法直接烧结成嵌片形式的砂片。

上述嵌片和基体之间通过绝缘树脂粘结剂粘合；或上述嵌片和基体的结合面涂刷有绝缘涂料，再通过连接件将嵌片固定在基体上。

上述嵌片和基体之间的极间间隙通过调整嵌片的尺寸来调节，电解加工区和磨削加工区的比例通过嵌片外表面的弧度和基体外表面的弧度之间的比例来调整。

本发明的使用嵌片式复合工具的电化学机械复合加工装置，包括有机械运动机构、控制系统及将电解液喷入加工区域的电解液供给系统，其中机械运动机构包括有机座、安装在机座上能使复合工具实现自旋运动的机构以及能使复合工具相对于工件实现上下前后左右运动的机构，控制系统分别控制机械运动机构的运动及控制电解液供给系统的供给过程。

上述使复合工具实现自旋运动的机构包括有调速电机、联轴器、两个换向器、手紧钻夹头，其中调速电机的输出轴通过联轴器及把垂直方向的旋转运动转换成水平方向上的旋转运动的两个换向器与手紧钻夹头连接，复合工具安装在手紧钻夹头上；使复合工具相对于工件实现上下前后左右运动的机构包括有机座、Y轴工作台、X轴工作台、T型工作台、Z轴导轨、丝杠、步进电机、台架、夹具，使复合工具实现自旋运动的机构安装在台架上，台架安装在作下上运动的Z轴导轨上，Z轴导轨与由步进电机驱动的丝杠连接，夹紧工件的夹具固定在T型工作台上，T型工作台装设在电解液槽上，电解液槽通过槽座及固定件固定在X轴工作台上，X轴工作台装设在Y轴工作台上，Y轴工作台装设在机座上，X轴工作台及Y轴工作台的驱动装置分别与控制系统电连接，电解液供给系统与置于加工区域的喷嘴连接。

上述两换向器通过一对锥齿轮实现其换向，并通过螺栓和轴承座固定在两下悬臂上，两下悬臂之间装设有能调整其之间间距的丝杠，两换向器之间通过能实现两者同步运动的同步带轮及同步带连接；上述同步带还装有张紧机构，张紧机构固装在与机座连接的立柱上。