[發明專利]柔性電極電火花零件表面造型和表面毛化方法

無效

• 申請號: 201010132539.4
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN101817111A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 李帥;徐安陽;谷新合;胡岳
• 申請（專利權）人: 徐安陽
• 主分類號: B23H9/00
• 分類號: B23H9/00;B23P9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于零件的表面造型和表面毛化的技術，特別是一種柔性電極電火花零件表面造型和表面毛化方法。

背景技術

零件表面造型一般有：松孔鍍鉻(或者紋鉻)，自動振動加工、激光衍磨、沖擊加工微坑、平臺衍磨等方法。松孔鍍鉻：松孔鍍鉻層耐磨能力比硬鉻層高5-7倍。但是成本高，耐磨效果并不顯著；自激振動加工：利用加工中心的自激振動作用，在缸套內孔表面產生沿螺旋方向均勻分布的微型凹坑，生產中的很難實現穩態自激振動，加速了道具磨損，降低了刀具壽命，工藝系統受到損壞；激光珩磨：衍磨與激光技術的復合，由粗衍、激光造型和精衍三道工序組成，其降低摩擦損失效果明顯，但是價格昂貴，操作復雜；平臺衍磨：將衍磨過程分為粗衍和精衍兩個階段，具有比較高的質量和生產效率，但是衍磨油石中的磨料粒度、濃度、磨粒在磨具中的分布都是隨機的，造成衍磨表面溝槽深度、寬度和密度難以控制。

對零件表面的毛化一般有：噴丸毛化、電火花毛化、激光毛化、電子束毛化、Pretex毛化、噴墨毛化等。噴丸毛化方法是最原始的毛化方法，用壓縮空氣把淬過火的鋼砂或者鑄鐵砂噴射到零件表面，從而在整個零件表面打出無數小凹坑，達到表面毛化的目的。雖然能達到一定的毛化效果，但是存在著：毛化表面凹坑密度不均勻；凹坑的形狀、大小和深淺都不相同；熱處理則產生的硬度直接影響毛花質量。電火花毛化克服了噴丸強化的許多缺點，依然存在，表面凹坑分布不均，有放電燒傷等問題。激光毛化和電子束毛化能夠獲得較好的毛化表面，但是設備十分昂貴，操作不方便。Pretex毛化可以獲得縫制密度高，重復性能好，但是這種毛化技術還處于試驗階段，加工效率不高，且發生電化學反應，影響環境。噴墨毛化相較于Pretex毛化，對環境影響小，成本較低，但是效率不高。

李樹林，殷建祥利用激光造型研磨機在氣缸壁上做出口袋型和杯裝儲油機構，尺寸為：寬度：40-80μm，深度為：5-25μm，能夠根據需要設置儲油結構的疏密。

發明內容

本發明的目的在于提供一種柔性電極電火花零件表面造型和表面毛化方法，利用火花放電能量，蝕除零件表面材料，在零件表面形成所需要形狀、大小的凹坑，達到表面造型和表面毛化的目的。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種柔性電極電火花零件表面造型和表面毛化方法，對零件表面通過電火花放電進行造型處理，即調速電機帶動導電柔性電極勻速旋轉，在柔性電極與作為另一極的零件表面之間通入脈沖電源/直流電源；絕緣工作臺在步進電機的帶動下，柔性電極向零件表面靠近，達到放電間隙時，產生火花放電，蝕除零件表面材料，在零件表面形成圓形、一字形或者網狀結構微坑的造型結構或者在零件表面形成密集的放電蝕坑。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：利用柔性電極對零件表面進行電火花表面造型和表面毛化。在進行表面造型過程中，利用電火花對零件表面的蝕除作用，可以在零件表面獲得寬度為20-100μm，深度為7-20μm，大于20μm任意長度的凹坑。也可以獲得直徑在20-100μm之間的圓形凹坑，凹坑之間的距離和分布可以任意控制，根據需要進行設定。在進行柔性電極零件表面毛化中，可以獲得表面粗糙度值R_a為0.5-4.2μm，單位長度上凹坑數P_c可達26-48個/cm，毛化凹坑大小均勻一致。而且凹坑大小、數目和表面粗糙度值可以通過放電參數和柔性電極特性(電極絲硬度、直徑、電極轉速、柔性電極絲的分布等)進行控制。利用柔性電極對零件表面造型和表面毛化，工藝操作簡單，設備造價低廉。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

附圖是用導電柔性毛刷電極與零件表面進行電火花表面造型和表面毛化系統示意圖。

具體實施方式

結合附圖，本發明柔性電極電火花零件表面造型和表面毛化方法，對零件6表面通過電火花放電進行造型處理，即調速電機2帶動導電柔性電極4勻速旋轉，在柔性電極4與作為另一極的零件6表面之間通入脈沖電源/直流電源5；絕緣工作臺8在步進電機的帶動下，柔性電極4向零件6表面靠近，達到放電間隙時，產生火花放電，蝕除零件6表面材料，在零件6表面形成圓形、一字形或者網狀結構微坑的造型結構或者在零件6表面形成密集的放電蝕坑。其中，柔性電極4采用導電毛刷。所處理的零件表面為平面或空間形面。柔性電極4的運動方式為直線或者與零件表面形狀相吻合的空間曲線、數控軌跡運動方式。

實施例

實現本發明柔性電極電火花零件表面造型和表面毛化方法的表面造型和表面毛化系統包括進電裝置1、調速電機2、電機座3、導電柔性電極4、脈沖電源/直流電源5、絕緣工作臺8，將零件6置于絕緣工作臺8上，脈沖電源/直流電源5通過進電裝置1分別連接零件6和導電柔性電極4，調速電機2帶動導電柔性電極4旋轉，調速電機2固定電機座3上。首先，將需要表面造型(如在零件表面做出圓形微坑、一字型微槽、網狀結構微坑等)的零件6置于絕緣工作臺8中，并在柔性電極4(如導電毛刷)與零件6表面之間通過進電裝置1接入脈沖電源或直流電源5，調速電機2帶動導電電極4高速旋轉，絕緣工作臺8在步進電機的帶動下，柔性電極4向零件6表面靠近，達到放電間隙時，產生火花放電。利用火花放電能量，蝕除零件6表面材料，在零件6表面形成圓形、一字形或者網狀結構微坑的造型結構或者在零件6表面形成密集的放電蝕坑。在實踐中，可以通過控制放電電流為0.1-15A；柔性電極4的轉速在50-25000轉/分，電極絲直徑為0.02-3mm，對表面造型結構進行控制和調節，在零件表面獲得寬度為20-100μm，深度為7-20μm，大于20μm任意長度的凹坑。也可以獲得直徑在20-100μm之間的圓形凹坑。并可以獲得表面粗糙度值R_a為0.5-4.2μm，單位長度上凹坑數P_c可達26-48個/cm。所處理的零件6表面可以為平面或空間形面，零件6的運動方向7與柔性電極4的運動方向可以垂直也可以平行；柔性電極4的運動方式可以是直線也可以是與零件表面形狀相吻合的空間曲線、數控軌跡運動方式。