[發明專利]一種新型電極復合電加工裝置及加工方法

在審

• 申請號: 202010112088.1
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111215709A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 劉江文;黃欽明;張永輝;李嘉銘;王俊杰;嚴銀銀
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B23H1/04
• 分類號: B23H1/04;B23H1/10
• 代理公司: 東莞市中正知識產權事務所(普通合伙) 44231
• 代理人: 成偉

本發明公開了一種新型電極復合電加工裝置及加工方法，包括加工槽，加工槽內側設有用于放置工件的工件支撐座，加工槽一側設有工作液系統，工作液系統包括工作槽、過濾器和高壓泵，工作槽內設有浸入工作液的導液管，旋轉接頭底側設有主軸電機，主軸電機輸出端設有高速旋轉軸承，高速旋轉軸承上設有引電螺釘，主軸電機的輸出端通過夾頭與工具電極的一端連接，工具電極外側包覆有磨料層，且截面呈環形波浪狀。本發明的工具電極加工過程中不僅具有磨削效應而且其波浪狀的截面使得其具有更大的排屑空間，同時配合沖液孔以及在高壓泵作用下形成的沖壓力，提高極間的沖刷能力，具有較強的排屑能力，特別適用于顆粒增強金屬基復合材料的加工。

技術領域

本發明涉及電加工技術領域，具體是一種新型電極復合電加工裝置及加工方法。

背景技術

金屬基復合材料與傳統的金屬材料相比較，剛度和強度比較高；與碳化硅基材料相比較，韌性和沖擊性能更高。在金屬基復合材料中，應用得最為廣泛的是鋁基復合材料，顆粒增強鋁基復合材料是以鋁或鋁合金為連續相而陶瓷顆粒為第二組成相的復合材料，鋁基復合材料的性能取決于基體合金和增強相的特性、含量、分布等。與基體合金相比，鋁基復合材料具有許多優良的性能。

金屬基復合材料本身的成分以及結構特點，使其具有不同于增強相與金屬基體的物理特性，甚至產生比組合物更強的性能，這些優良的性能就決定了金屬基復合材料是一種超難加工的材料，尤其是鋁基復合材料更是一種典型的硬度高、強度大、難切削的材料，并且隨著增強相分數的增加和陶瓷顆粒的增大，加工會變得越發地困難，尤其是二次加工的困難更是限制其工業應用的瓶頸問題。目前加工金屬基復合材料的加工方法主要有傳統加工方法與特種加工方法，傳統加工方法主要是機械切削加工，特種加工方法主要包括磨料水射流加工、激光加工、激光輔助微切削加工、超聲輔助磨削加工、電火花加工、電火花磨削加工、電化學放電加工，特種加工方法的加工機理各有區別，也各自有各自的優缺點。

盡管電火花加工方法的加工速度相對來說比較低，但由于電火花成型以及電火花線切割的加工精度相對比較高，而且能夠加工出復雜的幾何結構，目前放電加工是一種較為有效的金屬基復合材料加工方法，研究者對顆粒增強金屬基復合材料電火花加工技術進行了大量的研究。而在采用電火花加工工藝對金屬基復合材料進行加工的過程中，一方面，由于材料中的陶瓷顆粒熔點非常高，在加工過程中難以汽化或者熔化，隨著加工的進行，高熔點的陶瓷顆粒將不斷在加工表面集結，從而引起不正常的電弧放電現象，造成電極損壞，此外電火花加工后的工件表面質量也很難滿足實際需要。

尤其值得一提的是，材料中的顆粒增強相一般為陶瓷或氮化硅等絕緣顆粒，并且該類材料熔點高。因此在加工過程中顆粒相很難以汽化或者熔化的形式去除，而是隨著加工的進行，該類增強相顆粒材料不斷的堆積在間隙中，并難以排出加工間隙，易導致不正常的放電加工現象，出現加工質量差、加工效率低以及電極損耗大等問題。

有研究人員設計了開槽、削邊、中空以及多邊形等新穎的工具電極，采用各種放電復合加工的方法，試圖促進增強相顆粒等碎屑的排出，提高加工顆粒增強金屬基復合材料的加工效率，改善加工質量以及降低電極損耗等，但是加工的表面質量并不理想。

傳統的機械加工在加工顆粒增強金屬基復合材料時，刀具存在較大的損耗，并且頻繁更換刀具易導致加工效率低，成本高等問題。此外采用開槽、削邊、中空以及多邊形等工具電極，均能一定程度上促進在電火花加工顆粒增強金屬基復合材料時，顆粒增強相的排出。但是在實際的電火花加工中存在的顆粒相尺度大小不均，并且開槽、削邊以及多邊形等電極雖然能促進排屑，但其加工的表面質量并不理想。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型電極復合電加工裝置及加工方法，具有排屑能力強、加工效率高，加工精度和加工質量高的有益效果，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：