專利名稱：非導(dǎo)電材料電火花銑削方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械加工領(lǐng)域，涉及一種非導(dǎo)電材料電火花銑削方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外學(xué)者研究較多的非導(dǎo)電材料電加工方法主要有電解電火花復(fù)合加工、輔 助電極加工、高壓電火花加工等方法。
非導(dǎo)電難加工材料電火花加工技術(shù)的研究與開發(fā)是當(dāng)今電加工技術(shù)領(lǐng)域的一個研究熱 點。目前，國內(nèi)外學(xué)者多集中于研究非導(dǎo)電難加工材料電解電火花復(fù)合加工技術(shù)，該種加工 技術(shù)是利用電解液中的火花放電作用進行加工的，加工時工具電極接脈沖電源的負(fù)極，輔助 電極接脈沖電源的正極，當(dāng)兩極間加上脈沖電壓時，由電化學(xué)作用，在工具電極表面產(chǎn)生氣 泡，通過此氣泡使工具電極表面與電解液間形成高的電位梯度，引起火花放電，由放電時的 瞬時高溫及沖擊波等作用來達到蝕除非導(dǎo)電材料的目的。該種加工方法存在效率低、能耗大、 加工精度低、表面質(zhì)量差，同時加工過程中還排出有害電解氣體，加工環(huán)境較差等問題。針 對通常的非導(dǎo)電難加工材料電解電火花復(fù)合加工技術(shù)存在效率低、能耗大等問題，劉永紅提 出了充氣電解電火花復(fù)合加工技術(shù)，該加工技術(shù)的生產(chǎn)率雖有較大的提高，但應(yīng)用于實際生 產(chǎn)仍顯較低，其加工精度和表面質(zhì)量都較差，同時加工過程中還排出有害電解氣體，加工環(huán) 境較差。
輔助電極電火花加工法把一個金屬片或金屬網(wǎng)預(yù)先放置在非導(dǎo)電材料的表面上作為輔助 電極，當(dāng)工具電極放電打穿輔助電極后，在非導(dǎo)電材料表面上形成一層碳化導(dǎo)電層，使工件 表面具有導(dǎo)電性，工具電極與新形成的導(dǎo)電層之間產(chǎn)生放電，在蝕除舊導(dǎo)電層的同時，產(chǎn)生 新的導(dǎo)電層，從而實現(xiàn)對非導(dǎo)電材料的電火花加工；此后，人們又采用在非導(dǎo)電材料的表面
上鍍敷金屬、涂敷導(dǎo)電涂料等來形成導(dǎo)電層的方法，實現(xiàn)了非導(dǎo)電材料的電火花加工，但其 加工效率和精度均較低。
高壓電火花加工是在尖電極與平板電極間放入絕緣的工件，兩極間加以直流或工頻交流 高電壓，使尖電極附近的空氣被擊穿，發(fā)生輝光放電蝕除。由于兩極間存在寄生電容，把電
源變?yōu)楦哳l或脈沖性，可以流過較大的輝光電流。它所使用的高壓高頻電源的電壓為5000 6000伏，最高電壓為12000伏，頻率為數(shù)十千Hz到數(shù)十兆Hz。該種加工方法僅可用于淺孔 的加工，且所加工孔的表面較粗糙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種非導(dǎo)電料電火花銑削方法，開發(fā)高效、實用的非導(dǎo)電材料電 火花銑削加工技術(shù)，解決非導(dǎo)電難加工材料的加工效率低、成本高等問題。
本發(fā)明的原理是正、負(fù)工具電極分別與脈沖電源的正、負(fù)極相連；正、負(fù)工具電極為 管狀結(jié)構(gòu)，被同軸安裝在一起，兩極間被一絕緣介質(zhì)層隔開；導(dǎo)電液從內(nèi)工具電極的中心孔 流向非導(dǎo)電材料的表面，在導(dǎo)電液沿流經(jīng)正、負(fù)工具電極的端部時，引起火花放電，由放電
時產(chǎn)生的瞬時高溫、高壓作用來蝕除加工非導(dǎo)電材料；由正、負(fù)工具電極組成的工具電極頭 被安裝在主軸頭上，主軸頭可以帶動工具電極頭做旋轉(zhuǎn)運動和Z方向的移動，被加工的非導(dǎo) 電材料工件安裝在X、 Y移動工作臺上，由主軸頭和工作臺之間的聯(lián)動，來實現(xiàn)對復(fù)雜形狀 非導(dǎo)電材料工件的電火花銑削加工。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點
1. 利用流經(jīng)正、負(fù)工具電極端面的導(dǎo)電液在非導(dǎo)電材料表面引起的火花放電作用產(chǎn)生的 瞬時高溫、高壓來蝕除加工非導(dǎo)電材料，可以加工各種非導(dǎo)電的難加工材料。
2. 通過調(diào)整火花放電參數(shù)，可以在同一臺機床上實現(xiàn)對非導(dǎo)電材料的粗、中、精加工。
3. 在非導(dǎo)電材料電火花銑削過程中，正、負(fù)工具電極與工件間的宏觀作用力很小，可以 方便地實現(xiàn)對復(fù)雜低剛度非導(dǎo)電材料零件的加工。
4. 采用無電解作用的水基導(dǎo)電液作電火花銑削工作液，加工過程不產(chǎn)生電解作用，避免 了電解電火花復(fù)合加工方法存在的加工環(huán)境差、易銹蝕機床的問題。


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圖1為依據(jù)本發(fā)明所設(shè)計出的非導(dǎo)電材料電火花銑削方法的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
具體實施例方式
參見圖l。本發(fā)明的非導(dǎo)電材料電火花銑削方法的系統(tǒng)構(gòu)成圖中，l是數(shù)字控制系統(tǒng)，主 要用于速度、位移和加工參數(shù)等的控制；2是正工具電極，與脈沖電源的正極相連，通過絕 緣隔套被安裝在負(fù)工具電極上，可隨負(fù)工具電極做旋轉(zhuǎn)運動和Z方向的移動；3是負(fù)工具電 極，與脈沖電源的負(fù)極相連，被安裝在主軸頭上，可隨主軸頭做旋轉(zhuǎn)運動和Z方向的移動；4 是連接數(shù)控系統(tǒng)與主軸直流伺服電動機的導(dǎo)線，為直流伺服電機提供檢測與控制回路；5是 主軸系統(tǒng)，其上裝有主軸頭、可驅(qū)動主軸頭做Z方向移動的直流伺服電動機和可驅(qū)動主軸做 旋轉(zhuǎn)運動的直流電動機，在伺服控制系統(tǒng)的控制下，主軸頭帶動工具電極頭做旋轉(zhuǎn)運動和Z 方向的移動；6是導(dǎo)電液，是以石墨為導(dǎo)電介質(zhì)配制而成的，加工時導(dǎo)電液由負(fù)工具電極的 內(nèi)孔注入非導(dǎo)電材料的表面，在導(dǎo)電液流經(jīng)正、負(fù)工具電極端部時引起火花放電，由放電時 產(chǎn)生的瞬時高溫、高壓作用來蝕除加工非導(dǎo)電材料；7是連接脈沖電源的負(fù)極與負(fù)工具電極 的導(dǎo)線，提供電火花銑削加工時的電流通路；8是脈沖電源，提供電火花放電銑削過程中所 需要的脈沖電能；9是連接脈沖電源的正極與正工具電極的導(dǎo)線，提供電火花銑削加工時的 電流通路；10是絕緣隔套，用于隔離正、負(fù)工具電極；11是被加工的非導(dǎo)電材料工件；12 是海綿擦頭，用于向非導(dǎo)電工件材料表面刷涂導(dǎo)電液，創(chuàng)造工件表面的導(dǎo)電條件；13 X、 Y 方向移動工作臺，在數(shù)控系統(tǒng)的控制作用下，帶動工件做X、 Y方向移動；14是連接數(shù)控系 統(tǒng)與X、 Y方向移動工作臺的直流伺服電動機的導(dǎo)線，為X、 Y直流伺服電機提供檢測與控 制回路。加工時，內(nèi)工具電極中心孔中的導(dǎo)電液通過海綿擦頭被刷涂在非導(dǎo)電工件材料工件 的表面上，導(dǎo)電液沿非導(dǎo)電材料表面流經(jīng)正、負(fù)工具電極的端部時，引起火花放電，由放電 時產(chǎn)生的瞬時高溫、高壓作用來蝕除加工非導(dǎo)電材料。
權(quán)利要求
1.一種非導(dǎo)電材料電火花銑削方法，其特征在于電火花銑削加工用的管狀正、負(fù)工具電極被同軸安裝在一起，兩極間被一絕緣介質(zhì)層隔開，導(dǎo)電液從內(nèi)工具電極的中心孔流出，導(dǎo)電液沿非導(dǎo)電材料表面流經(jīng)正、負(fù)工具電極的端部時，引起火花放電，由放電時產(chǎn)生的瞬時高溫、高壓作用來蝕除加工非導(dǎo)電材料。
2. 如權(quán)利要求l所述的非導(dǎo)電材料電火花銑削方法，其特征在于由正、負(fù)工具電極組 成的工具電極頭被安裝在主軸頭上，主軸頭可以帶動工具電極頭做旋轉(zhuǎn)運動和Z方向的移動， 被加工的非導(dǎo)電材料工件安裝在X、 Y移動工作臺上，由主軸頭和工作臺之間的聯(lián)動，來實 現(xiàn)對復(fù)雜形狀非導(dǎo)電材料工件的電火花銑削加工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非導(dǎo)電材料電火花銑削方法，屬于機械加工領(lǐng)域。加工時，正、負(fù)工具電極分別與脈沖電源的正、負(fù)極相連，正、負(fù)工具電極為管狀結(jié)構(gòu)，被同軸安裝在一起，兩極間被一絕緣介質(zhì)層隔開；導(dǎo)電液從內(nèi)工具電極的中心孔流向沿非導(dǎo)電材料的表面，它在流經(jīng)正、負(fù)工具電極的端部時，引起火花放電，由放電時產(chǎn)生的瞬時高溫、高壓作用來蝕除加工非導(dǎo)電材料；主軸頭可以帶動正、負(fù)工具電極做旋轉(zhuǎn)和Z方向的運動，被加工的非導(dǎo)電材料工件安裝在X、Y移動工作臺上，由主軸頭和工作臺之間的聯(lián)動，來實現(xiàn)對復(fù)雜形狀非導(dǎo)電材料工件的電火花銑削加工。本發(fā)明的非導(dǎo)電材料電火花銑削方法具有加工效率高、表面質(zhì)量好、對環(huán)境無污染等優(yōu)點。
文檔編號B23H1/00GK101185983SQ20071011505
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月26日
發(fā)明者于麗麗, 劉永紅, 李小朋, 李慶云, 王大偉, 紀(jì)仁杰, 蔡寶平 申請人:中國石油大學(xué)(華東)