[發明專利]一種集成式螺旋工具電極及其多電位電解銑磨加工方法

有效

• 申請號: 202010937550.1
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112091339B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 明平美;牛屾;張新民;王思儒;李欣潮;張云燕;王偉;鄭興帥;閆亮;秦歌;趙斐
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: B23H5/10
• 分類號: B23H5/10;B23H5/08;B23H11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種集成式螺旋工具電極，包括設有刀柄（5）和刀身（6）的呈一級階梯圓柱體結構特征的工具電極基體（1）、超硬磨料層（2）、電絕緣隔層（3）和惰性金屬層（4）；所述的刀身（6）包括刀桿（7）和外周設有螺旋導流槽（9）的刀頭（8）；所述的螺旋導流槽（9）的槽口寬度大于或者等于槽間肋寬度的兩倍；所述的螺旋導流槽（9）為單線螺紋槽；所述的螺旋導流槽（9）螺旋升角小于15°；所述的螺旋導流槽（9）的內部表面和所述的刀桿（7）外圓周面上均涂覆有電絕緣隔層（3）；所述的電絕緣隔層（3）的表面鍍覆有惰性金屬層（4）；所述的螺旋導流槽（9）深度不超過所述的刀頭（8）直徑的30%；所述的螺旋導流槽（9）的橫截面形狀為弧形、矩形或者梯形。

2.根據權利要求1所述的一種集成式螺旋工具電極，其特征在于：所述的刀桿（7）與所述的刀頭（8）同軸一體成型且直徑相等。

3.根據權利要求1所述的一種集成式螺旋工具電極，其特征在于：所述的刀頭（8）的前端側壁外表面及端部表面上均固結有超硬磨料層（2）。

4.根據權利要求1所述的一種集成式螺旋工具電極，其特征在于：所述的超硬磨料層（2）與所述的螺旋導流槽（9）在刀頭（8）側壁上的分布長度之和等于所述的刀頭（8）的總長度。

5.根據權利要求1所述的一種集成式螺旋工具電極，其特征在于：所述的刀桿（7）的直徑小于刀柄（5）的直徑，且刀桿（7）與刀柄（5）之間設置有倒角。

6.根據權利要求1所述的一種集成式螺旋工具電極，其特征在于：所述的電絕緣隔層（3）的材質為氮化硅或者氮化硼。

7.根據權利要求1所述的一種集成式螺旋工具電極，其特征在于：所述的惰性金屬層（4）的材質為金、鉑或者鈦。

8.根據權利要求1所述的一種集成式螺旋工具電極，其特征在于：所述的工具電極基體（1）的材質為不銹鋼。

9.一種多電位電解銑磨加工方法，其特征在于：它包括以下步驟：

S1、把工件（10）水平安裝在機床工作臺上，在工件（10）上方垂直設置刀柄（5），并將工件（10）初始加工位置定位到刀頭（8）的正下方；

S2、把主電源（11）的正極與工件（10）相連，主電源（11）的負極與刀柄（5）相連，同時將輔助電源（12）的正極與刀桿（7）外圓周面上的惰性金屬層（4）相連，輔助電源（12）的負極與刀柄（5）相連；

S3、開啟并調節主電源（11）及輔助電源（12），使工具電極基體（1）的表面電位值為0V，同時工件（10）和惰性金屬層（4）均為正電位、工件（4）的表面電位值高于惰性金屬層（4）的表面電位值，且惰性金屬層（4）的表面電位值介于工件（10）的表面電位值與工具電極基體（1）的表面電位值之間；

S4、將刀頭（8）、工件（10）浸沒于電解液（13）中，或者噴淋電解液（13）使工件（10）、惰性金屬層（4）、超硬磨料層（2）以及刀頭（8）的側壁上裸露的工具電極基體（1）之間實現電導通；

S5、驅動刀柄（5）作高速旋轉運動，并按照設定軌跡使刀頭（8）相對于工件（10）運動，此時，刀頭（8）上的超硬磨料層（2）沿著進給方向正對加工區進行加工，這樣，被加工區的金屬材料在電解-機械復合作用下被局域化溶解去除，加工副產物在螺旋導流槽（9）的導流與螺桿泵效應作用下被高效運離加工間隙，同時工件（10）的已加工表面在超硬磨料層（2）和刀頭（8）側壁上裸露的工具電極基體（1）所施加的電場作用下生成一層致密無孔且膜厚分布均勻的鈍化膜（16）；

S6、當刀頭（8）運動到設定軌跡的終點時，斷開主電源（11）及輔助電源（12），驅動超硬磨料層（2）退出加工區，卸下工件（10）和刀柄（5）并清洗，完成加工。

10.根據權利要求9所述的一種多電位電解銑磨加工方法，其特征在于：所述的螺旋導流槽（9）的走向為右螺旋時，刀柄（5）作順時針旋轉；螺旋導流槽（9）的走向為左螺旋時，刀柄（5）的旋轉方向為逆時針。