[发明专利]一种可在线修整的剖槽电极微细放电加工装置及加工方法

说明书

本发明公开了一种可在线修整的剖槽电极微细放电加工装置及加工方法，涉及电加工技术领域，工作液系统包括工作槽、第一过滤器、第一高压泵和喷嘴，工作液系统一侧设有冷却液系统，冷却液系统包括冷却槽、第二过滤器和第二高压泵，冷却液系统一侧设有传动系统，传动系统包括伺服电机、电机主轴和高速轴承；电机主轴通过夹头与工具电极的一端连接，工具电极底部开设有凹槽，工具电极一侧设有用于修整工具电极的线电极。本发明突破现有颗粒增强金属基复合材料微细放电加工技术的瓶颈，同时新方法的工具电极具有可在线修整性，以及优异的排屑能力以及工作液的更新能力还有望突破现有金属基复合材料微细放电加工中高精度，高表面质量的制造瓶颈。

技术领域

本发明涉及电加工技术领域，具体是一种可在线修整的剖槽电极微细放电加工装置及加工方法。

背景技术

金属基复合材料与传统的金属材料相比较，比刚度和比强度比较高；与碳化硅基材材料相比较，韧性和冲击性能更高。在金属基复合材料中，应用得最为广泛的是铝基复合材料，颗粒增强铝基复合材料是以铝或铝合金为连续相而陶瓷颗粒为第二组成相的复合材料，铝基复合材料的性能取决于基体合金和增强相的特性、含量、分布等。与基体合金相比，铝基复合材料具有许多优良的性能。

金属基复合材料本身的成分以及结构特点，使其具有不同于增强相与金属基体的物理特性，甚至产生比组合物更强的性能，这些优良的性能就决定了金属基复合材料是一种超难加工的材料，尤其是铝基复合材料更是一种典型的硬度高、强度大、难切削的材料，并且随着增强相分数的增加和陶瓷颗粒的增大，加工会变得越发地困难，尤其是二次加工的困难更是限制其工业应用的瓶颈问题。目前加工金属基复合材料的加工方法主要有传统加工方法与特种加工方法，传统加工方法主要是机械切削加工，特种加工方法主要包括磨料水射流加工、激光加工、激光辅助微切削加工、超声辅助磨削加工、电火花加工、电火花磨削加工、电化学放电加工,特种加工方法的加工机理各有区别，也各自有各自的优缺点。

尽管电火花加工方法的加工速度相对来说比较低，但由于电火花成型以及电火花线切割的加工精度相对比较高，而且能够加工出复杂的几何结构，目前放电加工是一种较为有效的金属基复合材料加工方法，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。而在采用电火花加工工艺对金属基复合材料进行加工的过程中，一方面，由于材料中的陶瓷颗粒熔点非常高，在加工过程中难以汽化或者熔化，随着加工的进行，高熔点的陶瓷颗粒将不断在加工表面集结，从而引起不正常的电弧放电现象，造成电极损坏，此外电火花加工后的工件表面质量也很难满足实际需要。

尤其值得一提的是，材料中的颗粒增强相一般为陶瓷或氮化硅等绝缘颗粒，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。

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，均能一定程度上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，此外这些电极一般直径较大，若在线修整，不能保持其尺寸特征，并不适合与微细放电加工。

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。由于金属基复合材料的增强相一般为数十微米，其尺寸超过了放电加工的间隙，而且增强相很难被放电能量熔融去除，加工过程中极易堵塞间隙，造成加工难以进行。尤其是微细放电加工时，由于放电能量小，放电间隙一般在数微米至十微米左右，显然放电间隙远小于加工屑的尺寸。如何对金属基复合材料进行微加工一直是制造领域的一个难题。

发明内容