[發(fā)明專利]非導電材料電火花銑削方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710115053.8
• 申請日: 2007-11-26
• 公開（公告）號: CN101185983A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發(fā)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;B23H1/04;B23H7/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于機械加工領域，涉及一種非導電材料電火花銑削方法。

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：電解電火花復合加工、輔助電極加工、高壓電火花加工等方法。

非導電難加工材料電火花加工技術的研究與開發(fā)是當今電加工技術領域的一個研究熱點。目前，國內外學者多集中于研究非導電難加工材料電解電火花復合加工技術，該種加工技術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(huán)境較差等問題。針對通常的非導電難加工材料電解電火花復合加工技術存在效率低、能耗大等問題，劉永紅提出了充氣電解電火花復合加工技術，該加工技術的生產率雖有較大的提高，但應用于實際生產仍顯較低，其加工精度和表面質量都較差，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，當工具電極放電打穿輔助電極后，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產生放電，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、涂敷導電涂料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。

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。

發(fā)明內容

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

本發(fā)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、負工具電極為管狀結構，被同軸安裝在一起，兩極間被一絕緣介質層隔開；導電液從內工具電極的中心孔流向非導電材料的表面，在導電液沿流經正、負工具電極的端部時，引起火花放電，由放電時產生的瞬時高溫、高壓作用來蝕除加工非導電材料；由正、負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運動和Z方向的移動，被加工的非導電材料工件安裝在X、Y移動工作臺上，由主軸頭和工作臺之間的聯動，來實現對復雜形狀非導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.利用流經正、負工具電極端面的導電液在非導電材料表面引起的火花放電作用產生的瞬時高溫、高壓來蝕除加工非導電材料，可以加工各種非導電的難加工材料。

2.通過調整火花放電參數，可以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銑削過程中，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.采用無電解作用的水基導電液作電火花銑削工作液，加工過程不產生電解作用，避免了電解電火花復合加工方法存在的加工環(huán)境差、易銹蝕機床的問題。

附圖說明

圖1為依據本發(fā)明所設計出的非導電材料電火花銑削方法的系統構成圖。

具體實施方式

參見圖1。本發(fā)明的非導電材料電火花銑削方法的系統構成圖中，1是數字控制系統，主要用于速度、位移和加工參數等的控制；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工具電極上，可隨負工具電極做旋轉運動和Z方向的移動；3是負工具電極，與脈沖電源的負極相連，被安裝在主軸頭上，可隨主軸頭做旋轉運動和Z方向的移動；4是連接數控系統與主軸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；5是主軸系統，其上裝有主軸頭、可驅動主軸頭做Z方向移動的直流伺服電動機和可驅動主軸做旋轉運動的直流電動機，在伺服控制系統的控制下，主軸頭帶動工具電極頭做旋轉運動和Z方向的移動；6是導電液，是以石墨為導電介質配制而成的，加工時導電液由負工具電極的內孔注入非導電材料的表面，在導電液流經正、負工具電極端部時引起火花放電，由放電時產生的瞬時高溫、高壓作用來蝕除加工非導電材料；7是連接脈沖電源的負極與負工具電極的導線，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、負工具電極；11是被加工的非導電材料工件；12是海綿擦頭，用于向非導電工件材料表面刷涂導電液，創(chuàng)造工件表面的導電條件；13X、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；14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。加工時，內工具電極中心孔中的導電液通過海綿擦頭被刷涂在非導電工件材料工件的表面上，導電液沿非導電材料表面流經正、負工具電極的端部時，引起火花放電，由放電時產生的瞬時高溫、高壓作用來蝕除加工非導電材料。