[发明专利]一种颗粒增强金属基复合材料加工装置及加工方法

说明书

本发明公开了一种颗粒增强金属基复合材料加工装置及加工方法，包括加工槽、主轴电机、夹头、导向柱、固定座、导向器、工件放置座、工件和工具电极，加工槽内的工作液通过导液管进入储液槽内，实现了工作液的循环流动，极间的工作液能及时得到更新，将有效的提高放电加工过程中加工的稳定性，从而提高加工效率，改善加工质量，在深小孔的加工中，相比于传统的排屑方式，本发明的加工效果将更为明显，同时，当工作液更换为具有导电性的电解液时，还可以将本发明的排屑方式用于电解加工和电化学放电加工等工艺中，适用于各类材料的高效率、高质量的深小孔加工，设置导向器和固定座，保证了工具电极在高速旋转时的旋转精度。

技术领域

本发明涉及电加工技术领域，具体是一种颗粒增强金属基复合材料加工装置及加工方法。

背景技术

颗粒增强金属基复合材料，因具有高比强度、高比模量、密度小、耐磨、耐热、不吸潮、抗辐射以及热膨胀系数小等诸多优点。从而在航空航天、轮船、汽车、军事、电子等工程领域都有着广泛的应用。但是颗粒增强金属基复合材料中增强相颗粒硬度较高，属于典型的难加工材料，尤其是在深小孔加工中一直存在加工制造瓶颈。采用传统的机械加工方法加工颗粒增强金属基复合材料时，因机械加工是接触式的加工方式，同时材料中的增强相本身就是磨料，具有较高的硬度。因此在传统的机械加工中，刀具存在剧烈的磨损并且加工质量差。

针对上述问题，研究者对颗粒增强金属基复合材料电火花加工技术进行了大量的研究。电火花加工是利用极间脉冲放电产生的高温能量蚀除材料的加工方法，并且是非接触式的加工，其加工性能与材料本身的强度、硬度等性能无关，特别适合于难加工材料的加工。但是在加工颗粒增强金属基复合材料时，材料中的颗粒增强相一般为氧化铝或碳化硅等绝缘陶瓷颗粒，并且该类材料熔点高。因此在加工过程中颗粒相很难以汽化或者熔化的形式去除，而是随着加工的进行，该类增强相颗粒材料不断的堆积在间隙中，并难以排出加工间隙，易导致不正常的放电加工现象，出现加工质量差、加工效率低以及电极损耗大等问题。有研究人员设计了开槽、削边、中空以及多边形等新颖的工具电极，试图促进增强相颗粒等碎屑的排出，提高加工颗粒增强金属基复合材料的加工效率，改善加工质量以及降低电极损耗等，但是实际的加工效果并不理想。

传统的机械加工在加工颗粒增强金属基复合材料时，刀具存在较大的损耗，并且频繁更换刀具易导致加工效率低，成本高等问题。此外采用开槽、削边、中空以及多边形等工具电极，均能促进在电火花加工颗粒增强金属基复合材料时，颗粒增强相的排出。但是在实际的电火花加工中存在的颗粒相尺度大小不均，并且开槽、削边以及多边形等电极对于较大尺度的颗粒相排屑能力有限，此外随着加工深度的增大，极间的排屑以及工作液的更新能力急剧减弱，极间状态更为苛刻，对于提高加工效率，改善加工质量以及降低电极损耗等效果并不明显，在一定的程度上制约了颗粒增强金属基复合材料等在工程领域的进一步应用和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种颗粒增强金属基复合材料加工装置及加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种颗粒增强金属基复合材料加工装置，包括加工槽，所述加工槽内侧底部安装有工件放置座，加工槽的出液口与导液管的一端管接，导液管的另一端伸入储液槽内，储液槽采用绝缘材料制成，储液槽内设置有没入工作液内的导液管一端，导液管的另一端与过滤器的进液口管接，过滤器的出液口通过导液管与高压泵的进液口连接，高压泵的出液口通过导液管与旋转接头的进液口管接，旋转接头转动安装在导液管上，旋转接头设置在主轴电机上方，主轴电机为中空设计，旋转接头的通孔与主轴电机中间通孔连接，主轴电机底部且位于主轴电机输出轴外侧的位置设置有高速轴承，高速轴承上安装有引电螺钉，主轴电机的输出轴通过夹头与工具电极的一端连接，所述工具电极(10)为变截面槽中空电极且具有高速出液口(18)。

作为本发明进一步的方案：所述高速出液口冲液压力为2～20MPa；所述高速轴承转速为3000～8000rmp。