[發明專利]兼顧效率與精度的電解銑磨加工工具陰極及電解銑磨方法

在審

• 申請號: 201810047047.1
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108406018A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 岳小康;曲寧松;牛屾;李寒松
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23H5/10
• 分類號: B23H5/10;B23H5/08
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明涉及一種兼顧效率與精度的電解銑磨加工工具陰極及電解銑磨方法，屬于電解銑磨復合加工領域。本發明通過在工具陰極側壁下端開設若干等間距的弧形凹槽，并將凹槽側壁絕緣，金剛石磨粒通過樹脂粘結劑鑲嵌在側壁非凹槽壁面上，從而使僅與凹槽相對的工件表面存在電化學陽極溶解，此時凹槽深度成為加工間隙的一部分，這不僅增加了側壁非凹槽壁面上金剛石磨粒與工件加工表面的接觸深度，增強了電解銑磨過程中金剛石磨粒對工件的磨削作用，有利于提高電解銑磨加工的精度和表面質量，而且相比于以往低電流密度下的電解銑磨精加工，本發明工具可采用更高的電流密度，有利于加工效率的提高。

技術領域

本發明涉及一種兼顧效率與精度的電解銑磨加工工具陰極及電解銑磨方法，屬于電解銑磨復合加工領域。

背景技術

隨著科學技術的發展，由鈦合金、高溫合金等難切削材料制備的零件在航空、航天、石油、化工等領域得到越來越多的應用。比如，人造地球衛星、載人飛船、航天飛機等都開始逐漸使用鈦合金板材焊接件，石油和天然氣的深井開采中，必須采用耐蝕耐磨高溫合金。然而，由于這些材料本身所具有的硬度高、導熱系數低等特點，采用傳統的機械加工時，往往伴隨著切削力大、切削區域溫度高、刀具磨損嚴重等問題，尤其是加工薄壁類零件，很容易出現加工變形等缺點。這些問題增加了零件的加工成本和制造難度，已經越來越無法滿足高效率、低成本的現代制造加工需求。

電解加工是利用電化學陽極溶解的原理去除金屬材料，并獲得具有一定尺寸精度和表面粗糙度零件的工藝方法。電解加工時，工件接電源正極，工具接電源負極，工件和工具的加工間隙內有高速流動的電解液，由此形成導電回路，隨著工具陰極的進給，工件材料不斷發生溶解，逐漸成型出一定尺寸和形狀的工件。與傳統的機械加工不同，電解加工是一種非接觸式加工，材料的去除是以離子形式去除，因此，電解加工不受材料強度、硬度和韌性等性能的限制，加工中不存在機械切削力，工具無損耗。而且加工難切削材料時，電解加工的效率是一般機械切削加工的5~10倍，加工效率高，適用于加工難切削的金屬材料。然而，由于非接觸式的加工，使得電解加工后的工件與工具形狀之間存在一定的復制誤差，降低了電解加工的精度，而且電解作用會對已加工面產生雜散腐蝕，降低加工面的表面質量，這些問題都限制了電解加工技術的進一步發展。

為了改善這一難題，電解銑磨加工技術被提出，即采用形狀簡單的磨頭作為工具陰極，以類似于立式數控銑削的方式進行加工運動控制，利用電化學陽極溶解和機械磨削的復合加工機理實現工件的材料去除。電解銑磨加工時大部分的金屬材料是通過電解作用去除的，磨削作用用于整平電解作用后凹凸不平的加工面，提高加工精度，同時通過磨除工件加工表面的雜散腐蝕，改善加工面表明質量。不僅如此，電解銑磨還具有數控加工柔性高的優勢，通過工具陰極的加工軌跡優化，實現展成式電解銑磨加工，降低了型面、薄壁等結構的加工難度，而其簡單的形狀構造也降低了工具的制造成本和準備周期。

常規的電解銑磨工具陰極精加工時，為了提高磨削后的加工精度和表面質量，往往采用尺寸較小的磨粒，此時為保證工具陰極磨粒與工件充分接觸，需要較低的加工電流密度以減小工具陰極和工件的加工間隙。然而，為了提高電解銑磨加工的效率，往往采用較大的加工電壓，此時加工間隙內電流密度增加，材料去除速度提高，雖然工具陰極的進給速度也有所增加，但是工具陰極和工件的加工間隙呈增大趨勢，磨粒與工件的接觸深度逐漸減小，不利于加工精度的提高。因此，如何兼顧電解銑磨加工的高效率與高精度，對其進一步的推廣和發展具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于，提出一種兼顧效率與精度的電解銑磨加工工具陰極及電解銑磨方法，通過對工具陰極結構的改進，實現了高電流密度下的精加工，從而保證了電解銑磨加工兼具高效率和高精度。

一種兼顧效率與精度的電解銑磨加工工具陰極，其特征在于：包括陰極基體、弧形凹槽和絕緣磨粒層；所述陰極基體側壁下端開有若干等間距分布的弧形凹槽，側壁下端相鄰凹槽之間的基體壁面通過樹脂粘結劑鑲嵌金剛石磨粒，形成絕緣磨粒層；所述陰極基體中心開設盲孔，弧形凹槽上開設與盲孔連通的噴液孔。