[发明专利]高速电弧放电磨削复合加工方法

说明书

一种高速电弧放电磨削复合加工方法，采用电极侧面能形成电弧放电，且电极底部有磨削层的工具电极，将高速电弧放电加工和磨削加工进行复合，本发明借助多种能场在一道工艺中实现材料的去除和光整的复合加工，既能实现难切削材料的高效、低成本加工，又能有效解决电弧放电加工中加工后表面质量差的问题。本发明在一台设备实现各种导电材料的高效、低成本、高精度加工。

技术领域

本发明涉及导电材料，特别是一种导电材料的高速电弧放电磨削复合加工方法。

背景技术

高速电弧放电加工是专门针对难切削材料的高效、低成本加工的迫切需求而提出的新加工方法。其原理是利用放电产生的电弧等离子体的高温将工件材料快速熔化甚至气化，并且配合工具电极和工件之间的高速流场将蚀除的材料快速冲出间隙，该种方法特别适用于具有一定导电性的难切削材料的加工。但是，由于电弧具有极高的能量密度，为了达到高效的目的，每个放电脉冲的能量也很大，这就造成了电弧放电加工后的工件表面蚀坑较大，形成粗糙的表面。而放电加工后的表面，经工作液冷却后，容易在表面形成重铸层使硬度上升，加上表面较为粗糙，可能会对后续的精加工带来负面影响，缩短刀具的使用寿命。而如果在加工过程中能同时采用电弧放电加工和磨削加工组合的加工方法，则不仅可以实现高效低成本的加工，同时也可以有效的解决电弧放电加工后表面粗糙等问题。具体来说，就是采用特殊设计的工具电极(侧面能形成放电，且底部有磨削层)，实现电弧放电加工和磨削加工同步进行；电极侧面与工件形成大能量的电弧放电热蚀除工件材料，去除绝大部分材料并形成较为粗糙的加工表面，以此同时通过应用电极底部的磨削层对电弧加工后的工件表面进行磨削加工，最终获得高质量表面。因此，通过高速电弧放电磨削复合加工方法，可以实现高速电弧放电磨削复合加工，实现在一台电弧放电加工机床上实现高效、低成本、精密加工的功能。

近年来，得益于电弧放电加工得到了快速发展，许多学者提出了各种基于电弧放电蚀除工件材料的新方法，并且这些方法都能有效的解决加工中面临的某些问题，但是同样这些方法也存在一些不足。上世纪，潍坊市坊子木工机械厂在专利CN87212711，苏州电加工机床研究所有限公司在专利CN201644967中分别公开了各自的阳极机械切割装置及部分结构。阳极机械切割机床一般有盘式和带式两种。将工件接直流电源的阳极，将切割电极接电源的负极，并在切割口处加喷导电电解液。在切割过程中，当工具与工件正面接触时，高速直接运动的工具(铁皮带)将工件上的阳极纯化膜划破剔除，形成回路，产生电火花和短电孤放电，瞬时局部高温达5000℃以上。但是，阳极机械切割技术的加工精度和表面粗糙度较差，工具电极易损耗，通常仅用于切割毛坯或下料。

叶良才在专利CN87106421A中公开了一种放电机械磨削联合加工方法及设备的新技术。该技术是被命名为电熔爆加工，是一种利用低电压、大电流实现电弧放电加工的方法。工作时，刀盘工具接电源负极，工件接电源正极，在极间会产生具有高能量密度的放电电弧，使加工件表面局部迅速熔化和气化并迅速爆炸抛离。同时工具和工件做相对旋转运动以实现对放电电弧的强迫机械运动断弧，以达到高效、稳定的电弧放电加工。以此同时，经过对现有技术的检索发现，专利CN 1061175A中公开了一种与电熔爆类似的非接触强电加工技术，称为短电弧加工。

但是，由于电熔爆和短电弧在加工中应用数千安培的放电电流所产生的大量热量难以及时排出，容易造成电极、工件表面及机床部件温升过高，从而导致加工工件表面组织被损害。因此，该技术的加工工件表面质量低，不适宜于对工件表面要求高的场合。同时所采用的圆盘工具电极及其旋转运动使得该方法主要适用于轧辊、磨辊等外圆类零件的加工及简单的开槽加工等。