[發明專利]一種電場輔助砂帶磨削方法

在審

• 申請號: 202010540049.1
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN113798927A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 肖貴堅;賀毅;黃云;宋康康;陳本強
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B21/00;B24B21/18;B24B41/06
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明公開了一種電場輔助砂帶磨削方法，包括如下步驟：1)將砂帶磨頭安裝在磨床上，并將工件夾持在磨床夾具上；2)布置電場輔助裝置；3)打開電源，使兩個電極之間產生電場；調節電源參數，改變電源電壓脈沖頻率、大小和方向，產生脈沖電場；4)通過砂帶磨頭對工件依次進行表面的粗磨、精磨和拋光加工等步驟；本發明公開的電場輔助砂帶磨削方法通過引入電場的影響，所加工工件將產生電致塑性、焦耳熱效應等現象，使工件性能發生改變，從而達到改善材料組織和性能、提高加工效率和減少加工缺陷、變形等，從而實現工件的無應力、高表面完整性和高性能的加工，且實現了砂帶磨削方法內容的擴充。

技術領域

本發明屬于砂帶磨削技術領域，具體涉及一種電場輔助砂帶磨削方法。

背景技術

單晶合金材料是一種應用日益廣泛的新材料，由單獨的一個晶體組成，它具有以下特征：均勻性、各向異性、自限性、對稱性、最小內能和最大穩定性。單晶材料良好的結構穩定性使得材料具有非常好的循環穩定性，隨著生產和科學技術的發展，天然單晶已經不能滿足人們的需要，各種產業都提出了對單晶材料的大量需求。針對單晶材料的加工，要求實現加工過程中的無應力，從而避免單晶材料內部的組織和力學性能的改變。

砂帶磨削加工也逐漸應用于單晶材料的精密加工中，如單晶硅片、鎳基單晶葉片等。砂帶磨削技術是利用進行磨削運動的砂帶作為磨具對被加工物表面進行研磨拋光的技術，與普通磨削方式相比，砂帶磨削兼具拋光和磨削雙重作用，高工藝靈活性和適應性以及其柔性磨削的特性在型面平滑過渡的方面有著其他加工手段不可比擬的優勢，使得砂帶磨削在加工薄壁件等若剛性工件具有獨特的優勢，故常用于加工葉片、整體葉盤等復雜曲面零件。再加上其所具有的冷態磨削特性，使得砂帶磨削成為了高表面完整性加工時最適宜的工藝之一。但由于磨削力熱的存在，加工后的工件內部將產生殘余應力，而鎳基單晶葉片對于加工后的無應力要求，進一步限制了砂帶磨削。

關于電場對材料影響的研究可以追述到20世紀50年代，電場對材料組織性能的影響，最初是由電塑效應的發現而被人們所逐漸認識。近年來，許多研究表明脈沖電場能夠影響材料回復、再結晶、相變、晶粒細化等行為，是改善材料組織和性能的有效方法。

發明內容

本發明目的是提供一種電場輔助砂帶磨削的方法，該方法可實現工件在脈沖電場中的砂帶磨削加工，從而達到工件表面的高效率、無應力、高表面完整性和工件的高綜合力學性能，該方法可克服砂帶磨削加工單晶合金材料時產生殘余應力的缺點。且該方法可豐富砂帶磨削加工工藝內涵，具有提高各種材料工件加工質量的潛力。為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種電場輔助砂帶磨削方法，包括如下步驟：

1)將砂帶磨頭安裝在磨床上，并將工件夾持在磨床夾具上。

2)布置電場輔助裝置。所述電場輔助裝置包括電源和兩個電極。兩個所述電極間隔布置，使工件位于兩個電極之間。所述電源的正極與兩個電極并聯。所述電源的負極連接工件。

3)打開電源，使兩個電極之間產生電場。調節電源參數，改變電源電壓脈沖頻率、大小和方向，產生脈沖電場。

4)通過砂帶磨頭對工件依次進行表面的粗磨、精磨和拋光加工。

5)在加工過程中，脈沖電場產生電致塑性，使得工件內部產生位錯滑移。同時，脈沖電場產生焦耳熱效應，脈沖電流將電能瞬時輸入到工件內部，脈沖電流在工件損傷部位發生焦耳熱效應，使得工件損傷部位局部溫度升高。

6)持續加工工件，直至加工完成。

進一步，在步驟2)中，根據工件的大小和位置實時調節兩個電極的位置和距離。

進一步，所述電源為高性能高頻率開關型直流電源。所述電源具有大直流脈沖變換系統。