[發明專利]非導電材料電火花刨削方法

無效

• 申請號: 200710114920.6
• 申請日: 2007-11-19
• 公開（公告）號: CN101176934A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 劉永紅;紀仁杰;李小朋;于麗麗;李慶云;蔡寶平;王大偉
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: B23H1/00
• 分類號: B23H1/00;B23H7/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于機械加工領域，涉及一種非導電材料電火花刨削方法。

背景技術

目前，國內外學者研究較多的非導電材料電加工方法主要有：高壓電火花加工、輔助電極加工、電解電火花復合加工等方法。

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，發生輝光放電蝕除。由于兩極間存在寄生電容，把電源變為高頻或脈沖性，可以流過較大的輝光電流。其使用的高壓高頻電源的電壓為5000～6000伏，最高電壓為12000伏，頻率為數十千Hz到數十兆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。

輔助電極電火花加工法把一個金屬片或金屬網預先放置在非導電材料的表面上作為輔助電極，當工具電極打穿輔助電極后，在非導電材料表面上形成一層碳化導電層，使工件表面具有導電性，工具電極與新形成的導電層之間放電，在蝕除舊導電層的同時，產生新的導電層，從而實現對非導電材料的電火花加工；此后，人們又采用在非導電材料的表面上鍍敷金屬、涂敷導電石墨乳等來形成導電層的方法，實現了非導電材料的電火花加工，但其加工效率和精度均較低。

電解電火花放電復合加工是當前研究最多的非導電材料電加工技術，它是借助于電解液中的火花放電作用來蝕除加工非導電材料的一種電加工方法。其加工時工具電極接脈沖電源的負極，輔助電極接脈沖電源的正極，當兩極間加上脈沖電壓時，由電化學作用，在工具電極表面產生氣泡，通過此氣泡使工具電極表面與導電的工作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、表面質量差，同時加工過程中還排出有害電解氣體，加工環境較差等問題。

目前，國內外尚未見有關非導電材料電火花刨削技術的文獻報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種非導電料電火花刨削方法，開發高效、實用的非導電材料電火花加工技術，解決非導電難加工材料的加工效率低、成本高等問題。

本發明的原理是：正、負工具電極分別與脈沖電源的正、負極相連；正、負工具電極被同時安裝在主軸頭上，在隨主軸頭做Z方向運動的同時，正、負工具電極自身還可做軸向進給運動，以維持合適的放電間隙；加工時，正、負工具電極的端部間在非導電材料表面上產生火花放電，形成放電通道，由該放電通道流經非導電材料表面時產生的高溫、高壓作用來蝕除加工非導電材料；水基乳化液被沖注于放電間隙間，用于壓縮放電通道、排除電蝕產物、冷卻工具電極；被加工的非導電材料工件安裝在X、Y方向移動工作臺上，由主軸頭和工作臺之間的聯動，來實現對非導電材料工件的電火花刨削加工。

本發明具有如下優點：

1.利用正、負工具電極間的放電通道流經非導電材料表面時產生的高溫、高壓作用來蝕除加工非導電材料，可以加工各種難加工的非導電材料。

2.通過調整火花放電參數和工具電極，可在同一臺機床上實現對非導電材料的粗、中、精加工。

3.在非導電材料電火花刨削過程中，正、負工具電極與工件間的宏觀作用力很小，可以方便地實現對復雜低剛度非導電材料零件的加工。

4.用水基乳化液作電火花刨削工作液，加工過程無電解作用存在，避免了電解電火花復合加工方法存在的加工環境差、易銹蝕機床的問題。

5.電火花刨削非導電材料的加工效率高，較現有的非導電材料電火花加工方法提高2倍左右。

附圖說明

圖1為依據本發明所設計出的非導電材料電火花刨削方法的系統構成圖。

具體實施方式

參見圖1。本發明的非導電材料電火花刨削方法的系統構成圖中，1是脈沖電源，提供電火花放電刨削過程中所需要的脈沖電能；2是連接脈沖電源的正極與正工具電極的導線，提供電火花刨削加工時的電流通路；3是正工具電極，與脈沖電源的正極相連，被安裝在主軸頭上，在隨主軸頭做Z方向移動的同時，正工具電極自身還可做軸向進給運動；4是主軸系統，其上裝有主軸頭和可驅動主軸頭做Z方向移動的直流伺服電動機，在伺服控制系統的控制下，主軸頭帶動正、負工具電極做Z方向移動；5是負工具電極，與脈沖電源的負極相連，被安裝在主軸頭上，在隨主軸頭做Z方向移動的同時，負工具電極自身還可做軸向進給運動；6是噴嘴，用于向正、負工具電極間的放電間隙沖注工作液；7是連接數控系統與主軸頭直流伺服電動機的導線，為直流伺服電機提供檢測與控制回路；8是數字控制系統，主要用于速度、位移和加工參數等的控制；9是連接數控系統與X、Y方向移動工作臺的直流伺服電動機的導線，為X、Y直流伺服電機提供檢測與控制回路；10是水基工作液，用于壓縮放電通道，冷卻正、負工具電極，同時帶走電蝕產物；11是被加工的非導電材料工件；12是X、Y方向移動工作臺，在數控系統的控制作用下，帶動工件做X、Y方向移動；13是連接脈沖電源的負極與負工具電極的導線，提供電火花刨削加工時的電流通路。加工時，正、負工具電極的端部間在非導電材料工件的表面上產生火花放電，形成放電通道，由該放電通道流經非導電材料表面時產生的高溫、高壓作用來蝕除加工非導電材料，由主軸頭和工作臺之間的聯動，來實現對非導電材料工件的電火花刨削加工。