本發(fā)明涉及機械加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置及方法。

背景技術(shù)：

磨削加工在機械加工中隸屬于精加工，其具有切削量少、加工精度高等特點。磨削加工后的表面往往是機械零件中的重要表面。這些表面對加工精度和加工質(zhì)量往往有著嚴(yán)格的要求。

傳統(tǒng)的磨削加工是使用硬度較高的物體作為刀具去切削較軟的物體，通過擠壓的方法將待加工工件表面上的多余的材料去除，從而使工件達(dá)到規(guī)定的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的加工方法。隨著科技的發(fā)展，具有優(yōu)良性能的材料被應(yīng)用于眾多先進(jìn)裝備中，如高溫合金、不銹鋼、鈦合金、超高強度鋼等，這類材料的切削加工性較差，難以采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行零件的磨削加工，由此誕生了非傳統(tǒng)的磨削方法。

非傳統(tǒng)的磨削方法主要有電化學(xué)磨削和電火花磨削等。電化學(xué)磨削加工是通過電化學(xué)的方法將待加工區(qū)域的金屬去除，使工件達(dá)到規(guī)定的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的加工方法。雖然其在加工過程中陰極無損耗、無宏觀切削力、適宜加工各種難切削材料零件及薄壁件、加工效率高、表面質(zhì)量好等優(yōu)點，但是其定域性不好控制，容易出現(xiàn)雜散腐蝕，不利于保證加工精度，電火花磨削加工是通過采用標(biāo)準(zhǔn)形狀的電極對工件進(jìn)行火花放電加工，從而將待加工區(qū)域的金屬去除，使工件達(dá)到規(guī)定的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的加工方法。雖然該方法可以加工任何硬度的導(dǎo)電材料，但由于該過程為放電加工，電極在加工工件的同時自身也會受到損傷，這無疑將極大地影響加工精度和加工質(zhì)量，因此，如何提供一種對于超硬材料的加工具有：加工精度高、使用壽命長、加工成本低的磨削加工方法成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的重要技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置及方法，以達(dá)到在加工過程中使工具電極的幾何形狀能得以及時恢復(fù)，提高加工精度和加工質(zhì)量，延長工具電極的使用壽命長，降低加工成本的目的。

為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置，主要包括：

工具電極，包括金屬基體以及固結(jié)在所述金屬基體表面的磨粒層，所述磨粒層包括磨粒，所述磨粒通過磨粒結(jié)合劑固結(jié)于所述工具基體上，所述磨粒結(jié)合劑為導(dǎo)電材料；

金屬塊，壓緊在所述磨粒層上；

所述工具電極可在其軸線上旋轉(zhuǎn)，且可沿著工件(3)表面運動。

優(yōu)選地，所述金屬塊為鋁塊或銅塊。

優(yōu)選地，所述磨粒密布在所述磨粒層的內(nèi)部及表面。

優(yōu)選地，所述磨粒可由金剛石、碳化硅、氧化鋁或者立方氮化硼制成。

優(yōu)選地，所述磨?？蔀榱庑?、三角形或者不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述工具電極在第一驅(qū)動裝置驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，所述第一驅(qū)動裝置的輸出端通過旋轉(zhuǎn)軸與所述工具電極相連接。

優(yōu)選地，還包括承載機構(gòu)，所述承載機構(gòu)包括工作臺以及設(shè)置于所述工作臺上可橫向及縱向移動的運動平臺及其控制系統(tǒng)。

優(yōu)選地，還包括用于盛放工作液的容槽，其內(nèi)部設(shè)置有用于夾持所述待加工工件的夾具，所述容槽設(shè)置于所述運動平臺上，且所述容槽的頂部開口高于所述待加工工件的頂部。

一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工方法，包括步驟：

當(dāng)工具電極旋轉(zhuǎn)時，其上的磨粒層磨削金屬塊，由此產(chǎn)生的金屬碎屑將粘附到磨粒層表面磨粒的間隙中形成金屬粘附層；

接通電源，將電源的兩極分別連接于工具電極及固定有待加工工件的夾具，所述夾具能夠相對于所述工具電極沿工作臺所在平面移動，使所述工具電極接近所述待加工工件的表面，在此過程中金屬粘附層對待加工工件表面進(jìn)行磨削放電加工；

當(dāng)所述金屬粘附層放電損耗掉以后，暴露出來的磨粒將重新磨削金屬塊，磨削產(chǎn)生的金屬碎屑將粘附到磨粒的間隙中，從而實現(xiàn)金屬粘附層的補償重建。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置，主要包括工具電極1以及金屬塊2；其中，工具電極1包括金屬基體11以及通過導(dǎo)電磨粒結(jié)合劑固結(jié)于金屬基體11表面的磨粒層12，工具電極1可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，且可沿著工件3表面運動；金屬塊2壓緊在工具電極1的磨粒層12上；

在使用時，工具電極1的轉(zhuǎn)軸通過電刷13與電源9的一極相連，待加工工件3與電源9的另一極相連，工具電極1繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，在工具電極粘附層建立區(qū)I由磨粒12a磨削金屬塊2產(chǎn)生的金屬碎屑將粘附到磨粒層12表面磨粒12a的間隙中形成金屬粘附層5，并隨著工具電極1的旋轉(zhuǎn)經(jīng)過工具電極粘附層成型區(qū)II到達(dá)加工區(qū)III，并在加工區(qū)III對工件3進(jìn)行放電加工。在放電加工過程中，金屬粘附層5會被損耗，磨粒12a將重新暴露在工具電極1表面，讓其重新獲得磨削能力。隨著工具電極1的旋轉(zhuǎn)，在經(jīng)過工具電極粘附層待補償區(qū)IV后磨粒12a到達(dá)工具電極粘附層建立區(qū)I，在工具電極粘附層建立區(qū)I磨粒12a再次對金屬塊2進(jìn)行磨削，使得消耗掉的金屬粘附層5得到補充重建，即工具電極1在放電加工過程中的損耗能夠得到及時的修復(fù)，使工具電極1的幾何形狀能得以及時恢復(fù)，從而延長了工具電極1的使用壽命，避免了由于工具電極1損耗對工件加工精度的影響，保證工件質(zhì)量，降低加工成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置的橫剖示意圖；

圖3為圖2中A處的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置的縱剖示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置及方法，以達(dá)到延長工具電極使用壽命，提高加工精度，提升加工質(zhì)量，降低加工成本的目的。

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1-圖3.，圖1為本發(fā)明實施例提供的一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明實施例提供的一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置的橫剖示意圖，圖3為圖2中A處的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明實施例提供了一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置，主要包括工具電極1以及金屬塊2。

其中，工具電極1包括金屬基體11以及固結(jié)在金屬基體11表面的磨粒層12，磨粒層12包括磨粒12a，磨粒12a通過磨粒結(jié)合劑固結(jié)于工具基體11上，磨粒結(jié)合劑為導(dǎo)電材料，工具電極1可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，且可沿著工件3表面運動；金屬塊2壓緊在其磨粒層12上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例提供的一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置，在使用時，工具電極1的轉(zhuǎn)軸通過電刷13與電源9的一極相連，待加工工件3與電源9的另一極相連，工具電極1繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，在工具電極粘附層建立區(qū)I由磨粒12a磨削金屬塊2產(chǎn)生的金屬碎屑將粘附到磨粒層12表面磨粒的間隙中形成金屬粘附層5，并隨著工具電極1的旋轉(zhuǎn)經(jīng)過工具電極粘附層成型區(qū)II到達(dá)加工區(qū)III，并在加工區(qū)III對工件3進(jìn)行放電加工。在放電加工過程中，金屬粘附層5會被損耗，磨粒12a將重新暴露在工具電極1表面，讓其重新獲得磨削能力。隨著工具電極1的旋轉(zhuǎn)，在經(jīng)過工具電極粘附層待補償區(qū)IV后磨粒12a到達(dá)工具電極粘附層建立區(qū)I，在工具電極粘附層建立區(qū)I磨粒12a再次對金屬塊2進(jìn)行磨削，使得消耗掉的金屬粘附層5得到補充重建，即工具電極1在放電加工過程中的損耗能夠得到及時的修復(fù)，使工具電極1的幾何形狀能得以及時恢復(fù)，從而延長了工具電極1的使用壽命，避免了由于工具電極1損耗對工件加工精度的影響，保證工件質(zhì)量，降低加工成本。

在本發(fā)明實施例中，金屬塊采用軟質(zhì)的容易磨削形成金屬粘附層的材質(zhì)，比如銅、鋁等進(jìn)行制作，當(dāng)然，上述的材質(zhì)僅僅是本發(fā)明實施例提供的一種優(yōu)選實施方案，實際操作中并不局限于此，在此不做限定。

從上述內(nèi)容中可以看出，磨粒12a用于與金屬塊2磨削產(chǎn)生金屬碎屑，磨粒12a的性能及狀態(tài)直接關(guān)系到金屬粘附層5能否順利形成，磨粒12a損耗后會導(dǎo)致磨削效果大大降低，不利于金屬粘附層5的形成。導(dǎo)致磨粒12a損耗的原因主要有摩擦損耗以及摩擦過程中產(chǎn)生的大量的熱。因此，為了避免磨粒12a的損耗影響磨削的效果，在本發(fā)明實施例中，磨粒12a由高溫耐磨絕緣材料制成，比如可以采用金剛石、碳化硅、氧化鋁以及立方氮化硼等高熔點、耐磨且絕緣的材料進(jìn)行制作，通過采用高溫耐磨絕緣材料制作磨粒12a，能夠盡量降低磨粒12a的損耗，保證金屬粘附層5的順利形成。隨著加工的進(jìn)行，當(dāng)工具表層磨粒磨損嚴(yán)重，失去磨削能力后，金屬粘附層將難以及時建立，火花放電將在磨粒結(jié)合劑和工件之間產(chǎn)生，在這種情況下，火花放電效應(yīng)將去除表層磨粒的磨粒結(jié)合劑，致使表層磨粒脫落，從而使得底層新的磨粒露出工具表面，實現(xiàn)工具的修銳。

進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，在本發(fā)明實施例中，磨粒12a最好為有尖銳棱角的結(jié)構(gòu)，比如菱形、三角形或者不規(guī)則多邊形結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，在本發(fā)明實施例中，工具電極1在驅(qū)動裝置驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動裝置的輸出端通過旋轉(zhuǎn)軸4與工具電極1相連接。

在本發(fā)明實施例中，如圖1所示，工具電極1可在自身軸線上旋轉(zhuǎn)，且可沿著工件3表面運動，金屬塊2壓緊在工具電極1的磨粒層12上。

在本發(fā)明實施例中，請參閱圖4，圖4為本發(fā)明實施例提供的一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置的縱剖示意圖，一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置還包括承載機構(gòu)8，承載機構(gòu)8包括工作臺81以及設(shè)置于工作臺81上可橫向及縱向移動的運動平臺82及其控制系統(tǒng)83。

在本發(fā)明實施例中，如圖4中所示，一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工裝置還包括用于盛放工作液10的容槽6，其內(nèi)部設(shè)置有用于夾持所述待加工工件3的夾具7，所述容槽6設(shè)置于所述運動平臺82上，且所述容槽6的頂部開口高于所述夾具7的頂部。這樣，在放電加工過程中，可在容槽6中注入工作液10，工作液10在放電加工過程中充當(dāng)放電介質(zhì)。工作液10可以為去離子水。

本發(fā)明實施例還提供了一種自修復(fù)工具電極磨削式放電加工方法，包括步驟：

S1：當(dāng)工具電極旋轉(zhuǎn)時，其上的磨粒層磨削金屬塊，由此產(chǎn)生的金屬碎屑將粘附到磨粒層表面磨粒的間隙中形成金屬粘附層；

S2：接通電源，將電源的兩極分別連接于工具電極及固定有待加工工件的夾具，所述夾具能夠相對于所述工具電極沿工作臺所在平面移動，使所述工具電極接近所述待加工工件的表面，在此過程中金屬粘附層對待加工工件進(jìn)行磨削放電加工；

S3：當(dāng)所述金屬粘附層放電損耗掉以后，暴露出來的磨粒將重新磨削金屬塊，磨削產(chǎn)生的金屬碎屑將粘附到磨粒的間隙中，從而實現(xiàn)金屬粘附層的補償重建。夾具為由導(dǎo)電材料，如金屬材料制成的夾具。

本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。