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一種自修復(fù)工具電極車削式放電加工裝置及方法與流程

文檔序號:12049629閱讀:420來源:國知局
一種自修復(fù)工具電極車削式放電加工裝置及方法與流程

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



背景技術(shù):

軸(或套)類零件是機(jī)械產(chǎn)品中最常見的關(guān)鍵零件,其加工精度的高低和表面質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響產(chǎn)品的使用性能。這些零件的回轉(zhuǎn)表面多是通過車削的方式進(jìn)行加工。

傳統(tǒng)的車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切除,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(qiáng)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)行零件的車削加工,由此誕生了非傳統(tǒng)的車削方法。

非傳統(tǒng)的車削方法主要有電化學(xué)車削和電火花車削等。電化學(xué)車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(diǎn),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。電火花車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、加工成本低的車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(shí)現(xiàn)要素:

有鑒于此,本發(fā)明提供了一種自修復(fù)工具電極車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(shí)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)工具電極車削式放電加工裝置,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;

所述工具電極和待加工工件可在各軸線上旋轉(zhuǎn),且工具電極可以沿垂直于工件軸線的方向靠近或者遠(yuǎn)離工件。

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,所述磨粒可為菱形、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(jī)構(gòu),所述承載機(jī)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(yùn)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(yùn)動平臺上,且所述容槽的頂部開口高于所述夾具的頂部。

一種自修復(fù)工具電極車削式放電加工方法,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,所述夾具能夠帶動待加工工件旋轉(zhuǎn),所述工具電極可以沿垂直于工件軸線的方向靠近或者遠(yuǎn)離工件,在此過程中金屬粘附層對待加工工件進(jìn)行車削放電加工;

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(shí)現(xiàn)金屬粘附層的補(bǔ)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)工具電極車削式放電加工裝置,主要包括工具電極以及金屬塊;其中,工具電極包括金屬基體以及通過導(dǎo)電磨粒結(jié)合劑固結(jié)于金屬基體表面的磨粒層,工具電極和工件均可繞自身軸線旋轉(zhuǎn),且工具電極可以沿垂直于工件軸線的方向靠近或者遠(yuǎn)離工件;金屬塊壓緊在工具電極的磨粒層上;

在使用時,工具電極的轉(zhuǎn)軸通過第一電刷13與電極9的一極相連,待加工工件通過第二電刷14與電極9的另一極相連,工具電極繞自身軸線旋轉(zhuǎn),在工具電極粘附層建立區(qū)I由磨粒磨削金屬塊產(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,并隨著工具電極的旋轉(zhuǎn)經(jīng)過達(dá)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對工件進(jìn)行放電加工。在放電加工過程中,金屬粘附層會被損耗,磨粒將重新暴露在工具電極表面,讓其重新獲得磨削能力。隨著工具電極的旋轉(zhuǎn),在經(jīng)過工具電極粘附層待補(bǔ)償區(qū)IV后磨粒到達(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磨粒層再次對金屬塊進(jìn)行磨削,使得消耗掉的金屬粘附層得到補(bǔ)充重建,即工具電極在放電加工過程中的損耗能夠得到及時的修復(fù),使工具電極的幾何形狀能得以及時恢復(fù),從而延長了工具電極的使用壽命,避免了由于工具電極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(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實(shí)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(shí)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(shí)施例提供的一種自修復(fù)工具電極車削式放電加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自修復(fù)工具電極車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(shí)施例提供的一種自修復(fù)工具電極車削式放電加工裝置的縱剖示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種自修復(fù)工具電極車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(shí)施例中的附圖,對本發(fā)明實(shí)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(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)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(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1-圖3.,圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自修復(fù)工具電極車削式放電加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖,圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自修復(fù)工具電極車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(shí)施例提供了一種自修復(fù)工具電極車削式放電加工裝置,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和工件3均可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)且工具電極可以沿垂直于工件軸線的方向靠近或者遠(yuǎn)離工件;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(shí)施例提供的一種自修復(fù)工具電極車削式放電加工裝置,在使用時,工具電極的轉(zhuǎn)軸通過第一電刷13與電極9的一極相連,待加工工件通過第二電刷14與電極9的另一極相連,工具電極繞自身軸線旋轉(zhuǎn),在工具電極粘附層建立區(qū)I由磨粒磨削金屬塊產(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,并隨著工具電極的旋轉(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對工件進(jìn)行放電加工。在放電加工過程中,金屬粘附層會被損耗,磨粒將重新暴露在工具電極表面,讓其重新獲得磨削能力。隨著工具電極的旋轉(zhuǎn),在經(jīng)過工具電極粘附層待補(bǔ)償區(qū)IV后磨粒到達(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磨粒層再次對金屬塊進(jìn)行磨削,使得消耗掉的金屬粘附層得到補(bǔ)充重建,即工具電極在放電加工過程中的損耗能夠得到及時的修復(fù),使工具電極的幾何形狀能得以及時恢復(fù),從而延長了工具電極的使用壽命,避免了由于工具電極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(shí)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(shí)施例提供的一種優(yōu)選實(shí)施方案,實(shí)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(shí)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(diǎn)、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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施例中,如圖1所示,工具電極和待加工工件可在各軸線上旋轉(zhuǎn),且工具電極可以沿垂直于工件軸線的方向靠近或者遠(yuǎn)離工件,金屬塊壓緊在工具電極的磨粒層上。

在本發(fā)明實(shí)施例中,請參閱圖4,圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自修復(fù)工具電極車削式放電加工裝置的縱剖示意圖,一種自修復(fù)工具電極車削式放電加工裝置還包括承載機(jī)構(gòu)8,承載機(jī)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(yùn)動平臺82及其控制系統(tǒng)83。

在本發(fā)明實(shí)施例中,如圖4中所示,一種自修復(fù)工具電極車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(yùn)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(shí)施例還提供了一種自修復(fù)工具電極車削式放電加工方法,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,所述夾具能夠帶動待加工工件旋轉(zhuǎn),所述工具電極可以沿垂直于工件軸線的方向靠近或者遠(yuǎn)離工件,在此過程中金屬粘附層對待加工工件進(jìn)行車削放電加工;

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(shí)現(xiàn)金屬粘附層的補(bǔ)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(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述,每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處,各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實(shí)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(shí)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(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此,本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。

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