[发明专利]基于脉冲性火花放电的硬脆材料深孔加工装置和方法

说明书

本发明公开的基于脉冲性火花放电的硬脆材料深孔加工装置，包括刀具进给系统，刀具进给系统包括刀具连接套，刀具连接套固定在机床主轴上，刀具连接套另一端固接套料钻电极刀具，套料钻电极刀具一端外圆周表面套接有绝缘支撑套，绝缘支撑套固接在支座上，支座另一端固接在水平放置的夹具体表面，夹具体表面还固接一组竖直间隔放置的定位板，每个定位板上均固接有夹紧环，夹紧环套接在工件上，工件的一端连接轴向顶紧架，轴向顶紧架固接在夹具体表面，套料钻电极刀具和工件还分别连接在脉冲电源的两极；本发明还公开了采用该加工装置进行硬脆材料深孔加工的方法，解决了现有加工方法成形载荷大、孔深不足和孔精度不高的问题。

技术领域

本发明属于硬脆性材料套料加工技术领域，涉及一种基于脉冲性火花放电的硬脆材料深孔套料加工装置，还涉及利用该装置进行硬脆材料深孔加工的方法。

背景技术

随着科学技术的发展，具有高的硬度、脆性、耐磨性以及良好抗氧化性的硬脆性材料在光学仪器、半导体、汽车、航空航天、化工、纺织、冶金、矿山、机械、能源和军事等领域的应用越来越广泛。尤其是光学玻璃、单晶硅、红蓝宝石以及陶瓷材料的应用更加普遍。但是，这些硬脆材料普遍具有较高的脆性，断裂韧性较低，材料自身的弹性极限和弹性强度非常接近，加工时，加工表面裂纹不易控制，很容易引起工件表面的磨损或者破坏，磨削力较大且加工机理复杂，尤其加工较大直径的深孔时，难度更加明显。

现有技术对硬脆材料的大直径深孔加工方法主要是工件和套料钻分别做高速旋转和轴向进给，通过两者运动的合成完成孔加工，这种加工方法主要存在以下问题：(1)加工过程产生很大的成形载荷力，导致加工过程振动和噪声严重，影响了机床的加工性能，从而加工精度不高；(2)排屑和切削面的冷却非常困难，导致孔的加工深度不足，目前最长套料深度为0.75m；(3)润滑困难，加工摩擦力很大，表面质量较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于脉冲性火花放电的硬脆材料深孔加工装置，解决了现有加工方法成形载荷大、孔深不足和孔精度不高的问题。

本发明的另一目的是提供一种采用该加工装置进行硬脆材料深孔加工的方法。

本发明所采用的技术方案是，基于脉冲性火花放电的硬脆材料深孔加工装置，包括刀具进给系统，刀具进给系统包括刀具连接套，刀具连接套一端通过三角卡盘固定在机床主轴上，刀具连接套另一端通过绝缘连接销固接套料钻电极刀具，套料钻电极刀具远离绝缘连接销的一端外圆周表面套接有绝缘支撑套，绝缘支撑套固接在竖直放置的支座的一端上，支座的另一端固接在水平放置的夹具体表面，夹具体表面还固接一组竖直间隔放置的定位板，每个定位板上均开有通孔，通孔内壁表面均固接有夹紧环，夹紧环套接在水平放置的工件上，工件的一端固接顶紧盘，顶紧盘通过顶紧螺栓连接轴向顶紧架，轴向顶紧架固接在夹具体表面，套料钻电极刀具和工件还分别连接在外接的脉冲电源的两极。

本发明的其他特点还在于，

还包括工作液循环系统，工作液循环系统包括工作液注入环，工作液注入环套接在套料钻电极刀具远离刀具连接套的一端，工作液注入环还套接在工件远离顶紧盘的另一端、并且通过螺栓固接端盖和支座，工作液注入环通过螺纹配合过滤接头；套料钻电极刀具连接在刀具连接套的一端还套接有工作液回收环，工作液回收环通过螺纹配合连接过渡接头。

套料钻电极刀具套接工作油注入环的一端上部侧壁开有通孔，通孔连通过滤接头；套料钻电极刀具套接工作油回收环的一端底部侧壁开有通孔，通孔连通过渡接头。

夹紧环外壁还套接有上盖，上盖与每个定位板铰链连接，并用拧紧螺钉顶紧。

本发明的另一技术方案是，

一种采用上述的基于脉冲性火花放电的硬脆材料深孔加工装置进行硬脆材料深孔加工的方法，具体操作包括如下步骤：