[發(fā)明專利]一種輪廓表面的高效粗化加工系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910089059.5
• 申請(qǐng)日: 2019-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN109759659B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何國(guó)健;顧琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B23H5/04
• 分類號(hào): B23H5/04;B23H9/00
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種輪廓表面的高效粗化加工系統(tǒng)，系統(tǒng)包括機(jī)床工作臺(tái)、機(jī)床主軸、快換接頭、工具頭(2)、放電電源(3)和電源開關(guān)(4)，其特征在于：所述放電電源(3)的正極/負(fù)極與機(jī)床工作臺(tái)上夾持的待粗化零件連接，所述放電電源(3)的負(fù)極/正極與所述工具頭(2)連接，所述工具頭(2)包括放電加工工具頭、機(jī)械磨削工具頭和放電磨削復(fù)合加工工具頭，通過快換接頭實(shí)現(xiàn)工具頭(2)的快速換裝并以此實(shí)現(xiàn)對(duì)待粗化零件(1)輪廓表面的放電加工、磨削加工或放電磨削復(fù)合加工；

該系統(tǒng)的方法為：

步驟一、待粗化零件準(zhǔn)備階段，根據(jù)待粗化零件的結(jié)構(gòu)尺寸、材料特性和粗化需求選擇粗化用工具頭類型、放電電源的放電參數(shù)、加工參數(shù)和編寫加工代碼，將待粗化零件安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，調(diào)整機(jī)床工作臺(tái)將待粗化零件移動(dòng)到機(jī)床加工起點(diǎn)位，將選好的工具頭(2)裝夾到快換接頭上并移動(dòng)至加工始點(diǎn)；

步驟二、當(dāng)待粗化零件(1)為難切削材料，工具頭可選擇放電加工工具頭或放電磨削復(fù)合加工工具頭；當(dāng)選擇放電加工工具頭時(shí)，將放電加工工具頭卡接到快換接頭上，閉合電源開關(guān)(4)，啟動(dòng)加工程序，在待粗化零件(1)的輪廓表面與工具頭的加工部之間形成高溫放電等離子體，進(jìn)而蝕除待粗化表面的材料形成微小尺寸槽，獲得粗化效果的零件；當(dāng)選擇放電磨削復(fù)合加工工具頭時(shí)，將放電磨削復(fù)合加工工具頭卡接到快換接頭上，放電磨削復(fù)合加工工具頭的導(dǎo)電層與待粗化零件(1)的輪廓表面之間放電通道或?qū)щ娡ǖ溃刍蜍浕ぜ牧线_(dá)到可磨削硬度，工具頭轉(zhuǎn)動(dòng)，使得放電磨削復(fù)合加工工具頭的磨料層與已熔化或軟化的待粗化零件的輪廓表面之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磨料層的進(jìn)給施加機(jī)械力去除材料形成微小尺寸槽，獲得粗化效果的零件；

當(dāng)待粗化零件(1)為易切削材料時(shí)，將機(jī)械磨削工具頭卡接到快換接頭上，電源開關(guān)(4)處于斷開狀態(tài)，啟動(dòng)機(jī)械磨削加工程序，機(jī)械磨削工具頭的加工部與待粗化表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而通過機(jī)械力去除待粗化表面的材料形成微小尺寸槽，獲得粗化效果的零件；

步驟三、當(dāng)步驟二加工完成后，清洗粗化處理的零件；

步驟四、檢測(cè)粗化處理的零件，防止尺寸不達(dá)標(biāo)，輸出合格的零件并入庫(kù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述放電電源(3)為直流電源或交流電源，且放電參數(shù)為放電電流0.5A-1000A范圍可調(diào)，脈寬和脈間0.1μs-100ms范圍可調(diào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述的放電加工方式包括電弧放電加工、電火花加工和電化學(xué)放電加工。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述的工具頭(2)在軸向間隔的設(shè)置至少一個(gè)加工部。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述工具頭(2)的加工部的截面形狀包括矩形、梯形、三角形、弧形或前述形狀的組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述的放電加工工具頭為具有光滑表面的導(dǎo)電工具頭，采用工具頭外側(cè)面的加工部加工。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述放電磨削復(fù)合加工工具頭包括導(dǎo)電層和磨料層，導(dǎo)電層用于放電加工，磨料層進(jìn)行機(jī)械磨削以實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工；磨料層的磨料不導(dǎo)電，磨料層的外表面凸出于導(dǎo)電層的外表面；當(dāng)采用電火花或電弧加工時(shí)，工具頭的導(dǎo)電層和待粗化零件(1)之間形成放電通道以熔化或軟化工件材料，磨料層去除材料；當(dāng)采用電化學(xué)加工時(shí)，工具頭的導(dǎo)電層和待粗化零件(1)之間形成導(dǎo)電通道，工件接電源正極并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)磨料層去除材料。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述的機(jī)械磨削工具頭參與加工部分的表面全部為磨料層，依靠磨料與待粗化零件(1)表面之間的機(jī)械力去除材料。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述的放電磨削復(fù)合加工工具頭和機(jī)械磨削工具頭磨料層的磨料粒度尺寸為1μm-100μm。