[发明专利]应用于碳化硼的切割加工装置及方法

说明书

本申请公开了一种应用于碳化硼的切割加工装置及方法，包括：控制计算机、电化学放电加工模块、主轴控制模块、进给模块以及旋转主轴。电化学放电加工模块中，高频脉冲电源的正、负极分别连接于工具电极和辅助电极工具电极和辅助电极浸于电解槽中的电解液里。主轴控制模块中的驱动电机和超声振动组件均连接于旋转主轴，工具电极固定于旋转主轴的输出轴。进给模块包括：X轴、Y轴和Z轴进给器，用于控制工具电极与碳化硼工件之间的相对运动。本申请中的应用于碳化硼的切割加工方式，采用负极性电化学放电加工工艺，并结合工具电极的高速旋转和超声振动，以及控制工具电极与碳化硼工件之间的相对运动，高效率、高精度的实现对碳化硼工件的切割。

技术领域

本申请涉及特种加工技术领域，尤其涉及一种应用于碳化硼的切割加工装置及方法。

背景技术

碳化硼是世界上已知最坚硬的三种材料之一，其坚硬度仅次于金刚石与立方氮化硼。基于碳化硼成型与烧制的碳化硼陶瓷厚板常用来制作超硬研磨板，碳化硼陶瓷厚板制作的超硬研磨板具有高化学位、热稳定性和耐磨性，适用于金属、陶瓷、玻璃等平面零件的超精密研磨加工。

目前，碳化硼陶瓷厚板的加工成型方式主要有传统机械加工及特种加工技术两大类。传统机械加工常采用金刚石线切割，即采用金刚石线单向循环或往复循环运动的方式，使金刚石线与被切割物件间形成相对的磨削运动，从而实现切割。对于特种加工技术来说，常用的为电火花加工方式和高能激光束加工方法。其中，电火花加工方式为在一定的介质中，通过工具电极和工件电极之间的脉冲放电的电蚀作用，对工件进行加工。高能激光束加工方法则是利用能量密度很高的激光束去除工件材料。

上述碳化硼陶瓷厚板的加工方式中，对于金刚石线切割方法来说，由于碳化硼陶瓷厚板的硬度较大，导致金刚石线刀具损耗大，并且在碳化硼陶瓷厚板切口处，残余应力及微裂纹会降低碳化硼陶瓷厚板的质量和寿命。电火花线切割要求工件具有一定的导电性，因此需要对碳化硼陶瓷厚板的表面镀一层金属，工序繁琐，导致切割效率低。采用高能激光束进行切割时，由于聚焦问题，单次切除深度不能超过其光斑直径，需要采用多次循环切法，这会使得切口边缘出现明显的崩塌缺陷，进而会降低碳化硼陶瓷厚板的质量和寿命。

发明内容

本申请提供了一种应用于碳化硼的切割加工装置及方法，以解决现有技术中，碳化硼陶瓷厚板的切割效率低，且切割后降低碳化硼陶瓷厚板质量和寿命的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例公开了一种应用于碳化硼的切割加工装置，所述切割加工装置包括：控制计算机、电化学放电加工模块、主轴控制模块、进给模块以及旋转主轴，其中：

所述电化学放电加工模块包括：高频脉冲电源、工具电极、辅助电极和电解槽，所述高频脉冲电源与所述控制计算机通讯连接，所述高频脉冲电源的正极连接于所述工具电极，负极连接于所述辅助电极，所述电解槽内设有电解液，所述工具电极和所述辅助电极浸于所述电解液中，所述工具电极和所述辅助电极通过所述电解液形成电化学放电回路；

所述主轴控制模块与所述控制计算机通讯连接，所述主轴控制模块包括：驱动电机和超声振动组件，所述超声振动组件包括依次连接的超声发生器、换能器和变幅杆，所述驱动电机和所述变幅杆均连接于所述旋转主轴，所述工具电极固定连接于所述旋转主轴的输出轴；

所述进给模块与所述控制计算机通讯连接，所述进给模块包括：X轴进给器、Y轴进给器和Z轴进给器，所述电解槽设置于所述X轴进给器上，所述X轴进给器用于控制所述电解槽沿x轴方向移动，所述Z轴进给器设置于所述Y轴进给器上，所述Y轴进给器用于控制所述Z轴进给器沿Y轴方向移动，所述旋转主轴设置于所述Z轴进给器上，所述Z轴进给器用于控制所述旋转主轴沿z轴方向移动。

可选地，在上述应用于碳化硼的切割加工装置中，所述切割加工装置还包括：电极夹具，所述电极夹具的一端固定于所述旋转主轴，另一端平行设有两根横梁，所述横梁均设有通孔，两个所述通孔的连线垂直于所述横梁；