一种新型电极复合电加工装置及加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种新型电极复合电加工装置及加工方法，包括加工槽，加工槽内侧设有用于放置工件的工件支撑座，加工槽一侧设有工作液系统，工作液系统包括工作槽、过滤器和高压泵，工作槽内设有浸入工作液的导液管，旋转接头底侧设有主轴电机，主轴电机输出端设有高速旋转轴承，高速旋转轴承上设有引电螺钉，主轴电机的输出端通过夹头与工具电极的一端连接，工具电极外侧包覆有磨料层，且截面呈环形波浪状。本发明专利技术的工具电极加工过程中不仅具有磨削效应而且其波浪状的截面使得其具有更大的排屑空间，同时配合沖液孔以及在高压泵作用下形成的冲压力，提高极间的冲刷能力，具有较强的排屑能力，特别适用于颗粒增强金属基复合材料的加工。

A new type of electrode compound EDM device and its processing method

【技术实现步骤摘要】
一种新型电极复合电加工装置及加工方法
本专利技术涉及电加工
，具体是一种新型电极复合电加工装置及加工方法。
技术介绍
金属基复合材料与传统的金属材料相比较，刚度和强度比较高；与碳化硅基材料相比较，韧性和冲击性能更高。在金属基复合材料中，应用得最为广泛的是铝基复合材料，颗粒增强铝基复合材料是以铝或铝合金为连续相而陶瓷颗粒为第二组成相的复合材料，铝基复合材料的性能取决于基体合金和增强相的特性、含量、分布等。与基体合金相比，铝基复合材料具有许多优良的性能。金属基复合材料本身的成分以及结构特点，使其具有不同于增强相与金属基体的物理特性，甚至产生比组合物更强的性能，这些优良的性能就决定了金属基复合材料是一种超难加工的材料，尤其是铝基复合材料更是一种典型的硬度高、强度大、难切削的材料，并且随着增强相分数的增加和陶瓷颗粒的增大，加工会变得越发地困难，尤其是二次加工的困难更是限制其工业应用的瓶颈问题。目前加工金属基复合材料的加工方法主要有传统加工方法与特种加工方法，传统加工方法主要是机械切削加工，特种加工方法主要包括磨料水射流加工、激光加工、激光辅助微切削加工、超声辅助磨削加工、电火花加工、电火花磨削加工、电化学放电加工，特种加工方法的加工机理各有区别，也各自有各自的优缺点。尽管电火花加工方法的加工速度相对来说比较低，但由于电火花成型以及电火花线切割的加工精度相对比较高，而且能够加工出复杂的几何结构，目前放电加工是一种较为有效的金属基复合材料加工方法，研究者对颗粒增强金属基复合材料电火花加工技术进行了大量的研究。而在采用电火花加工工艺对金属基复合材料进行加工的过程中，一方面，由于材料中的陶瓷颗粒熔点非常高，在加工过程中难以汽化或者熔化，随着加工的进行，高熔点的陶瓷颗粒将不断在加工表面集结，从而引起不正常的电弧放电现象，造成电极损坏，此外电火花加工后的工件表面质量也很难满足实际需要。尤其值得一提的是，材料中的颗粒增强相一般为陶瓷或氮化硅等绝缘颗粒，并且该类材料熔点高。因此在加工过程中颗粒相很难以汽化或者熔化的形式去除，而是随着加工的进行，该类增强相颗粒材料不断的堆积在间隙中，并难以排出加工间隙，易导致不正常的放电加工现象，出现加工质量差、加工效率低以及电极损耗大等问题。有研究人员设计了开槽、削边、中空以及多边形等新颖的工具电极，采用各种放电复合加工的方法，试图促进增强相颗粒等碎屑的排出，提高加工颗粒增强金属基复合材料的加工效率，改善加工质量以及降低电极损耗等，但是加工的表面质量并不理想。传统的机械加工在加工颗粒增强金属基复合材料时，刀具存在较大的损耗，并且频繁更换刀具易导致加工效率低，成本高等问题。此外采用开槽、削边、中空以及多边形等工具电极，均能一定程度上促进在电火花加工颗粒增强金属基复合材料时，颗粒增强相的排出。但是在实际的电火花加工中存在的颗粒相尺度大小不均，并且开槽、削边以及多边形等电极虽然能促进排屑，但其加工的表面质量并不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型电极复合电加工装置及加工方法，具有排屑能力强、加工效率高，加工精度和加工质量高的有益效果，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种新型电极复合电加工装置，包括加工槽，加工槽内侧设有用于放置工件的工件支撑座，加工槽一侧设有工作液系统，工作液系统包括工作槽、过滤器和高压泵，工作槽由绝缘材料制作而成，加工槽的出液口与导液管一端连接，导液管另一端伸入工作槽内，工作槽内设有浸入工作液的导液管，导液管一端与过滤器的进液口连接，过滤器的出液口通过导液管与高压泵的进液口连接，高压泵的出液口通过导液管与旋转接头的进液口管接，旋转接头可转动地安装在导液管上，旋转接头底侧设有主轴电机，主轴电机呈中空状，旋转接头通过主轴电机的通孔与主轴电机连接，主轴电机输出端设有高速旋转轴承，高速旋转轴承上设有引电螺钉，主轴电机的输出端通过夹头与工具电极的一端连接，工具电极外侧包覆有磨料层，且截面呈环形波浪状，工具电极中部设有沖液孔。作为本专利技术再进一步的方案：所述磨料层是用铜粉和磨粒在工具基体上(基体为铁或钢)烧结成，所述磨料层厚度为0.5mm-10mm，磨粒粒径在20微米-150微米。作为本专利技术再进一步的方案：所述磨料层的制备方法为：将铜粉和磨粒按照1：0.1-1：10的比例混合，通过模具定型，在1000-1200℃下烧结而成，所述磨粒为金刚砂。作为本专利技术再进一步的方案：沖液孔的冲液压力为0～20MPa。作为本专利技术再进一步的方案：高速旋转轴承转速为0～20000rmp。作为本专利技术再进一步的方案：工具支撑座与工件相匹配。作为本专利技术再进一步的方案：工件支撑座由易导电金属材质制作而成，工件为颗粒增强金属基复合材料。作为本专利技术再进一步的方案：主轴电机底部安装有导向柱，导向柱底部安装有导向器。作为本专利技术再进一步的方案：工具电极外侧设有轴承，轴承外侧安装有胶套轴承固定座，胶套轴承固定座安装在导向柱一侧。作为本专利技术再进一步的方案：工件通过导线与脉冲电源的正极电连接，脉冲电源的负极通过导线与引电螺钉电连接，引电螺钉通过导线与控制系统电连接，控制器通过导线与工件支撑座电连接。本专利技术还提供一种采用上述新型电极复合电加工装置及加工方法，所述方法包括以下步骤：S1：将工件放置在工件支撑座上；S2：通过高压泵使工作槽内的工作液通过导液管进入过滤器，过滤器对导液管的工作液进行过滤，过滤后的工作液在高压泵的作用下通过导液管输送至旋转接头后进入主轴电机的通孔，并进一步通过工具电极的沖液孔流向加工区域，加工间隙中的颗粒增强相碎屑通过工具电极的环形波浪槽排出加工区域；S3：加工槽内的工作液进一步通过导液管进入工作槽内。作为本专利技术再进一步的方案：工具电极截面呈环形波浪状，工具电极中部设有沖液孔，沖液孔的冲液压力为0～20MPa。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术的工具电极外侧包覆有磨料层，且具有截面呈环形波浪状的异型结构，工具电极在放电加工过程中通过工具电极表面的磨料层对工件表面进行磨削，能有效提高加工表面质量，同时还能达到边放电边磨削的作用。2.本专利技术的异型结构工具电极具有更大的排屑空间，同时配合沖液孔以及在高压泵作用下形成的冲压力，提高极间的冲刷能力，具有较强的排屑能力，特别适用于颗粒增强金属基复合材料的加工。3.本专利技术能有效的改善极间的加工状态，放电加工过程更加稳定，并能明显地提高加工效率，改善加工质量。特别是在小孔的加工中相比于传统的排屑方式，本专利技术的加工效果更为明显。4.由于本专利技术的工具电极具有较大的排屑空间，同时配合高速沖液孔以及较大的冲液压力(冲液压力为0～20Mpa)，提高极间的冲刷能力，高速旋转轴承(其转速为0～20000rmp连续可调)用于控制工具电极的高速旋转，其磨削能力和排屑能力进一步增强。此外通过导向器以及导向柱等，控制工具电极高速旋转时的旋转精度，利于提高加工精度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型电极复合电加工装置，其特征在于，包括加工槽(1)，所述加工槽(1)内侧设有用于放置工件(16)的工件支撑座(2)，所述加工槽(1)一侧设有工作液系统(3)，所述工作液系统(3)包括工作槽(31)、过滤器(32)和高压泵(33)，所述工作槽(31)由绝缘材料制作而成，加工槽(1)的出液口与导液管一端连接，导液管另一端伸入工作槽(31)内，所述工作槽(31)内设有浸入工作液(34)的导液管，所述导液管一端与过滤器(32)的进液口连接，所述过滤器(32)的出液口通过导液管与高压泵(33)的进液口连接，高压泵(33)的出液口通过导液管与旋转接头(4)的进液口管接，旋转接头(4)可转动地安装在导液管上，旋转接头(4)底侧设有主轴电机(5)，主轴电机(5)呈中空状，旋转接头(4)通过主轴电机(5)的通孔与主轴电机(5)连接，主轴电机(5)输出端设有高速旋转轴承(6)，所述高速旋转轴承(6)上设有引电螺钉(7)，主轴电机(5)的输出端通过夹头(8)与工具电极(9)的一端连接，所述工具电极(9)外侧包覆有磨料层（18），且截面呈环形波浪状，所述工具电极(9)中部设有沖液孔(10)。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型电极复合电加工装置，其特征在于，包括加工槽(1)，所述加工槽(1)内侧设有用于放置工件(16)的工件支撑座(2)，所述加工槽(1)一侧设有工作液系统(3)，所述工作液系统(3)包括工作槽(31)、过滤器(32)和高压泵(33)，所述工作槽(31)由绝缘材料制作而成，加工槽(1)的出液口与导液管一端连接，导液管另一端伸入工作槽(31)内，所述工作槽(31)内设有浸入工作液(34)的导液管，所述导液管一端与过滤器(32)的进液口连接，所述过滤器(32)的出液口通过导液管与高压泵(33)的进液口连接，高压泵(33)的出液口通过导液管与旋转接头(4)的进液口管接，旋转接头(4)可转动地安装在导液管上，旋转接头(4)底侧设有主轴电机(5)，主轴电机(5)呈中空状，旋转接头(4)通过主轴电机(5)的通孔与主轴电机(5)连接，主轴电机(5)输出端设有高速旋转轴承(6)，所述高速旋转轴承(6)上设有引电螺钉(7)，主轴电机(5)的输出端通过夹头(8)与工具电极(9)的一端连接，所述工具电极(9)外侧包覆有磨料层（18），且截面呈环形波浪状，所述工具电极(9)中部设有沖液孔(10)。


2.根据权利要求1所述的一种新型电极复合电加工装置，其特征在于，沖液孔(10)的冲液压力为0~20MPa，所述高速旋转轴承(6)转速为0~20000rmp，所述工具支撑座与工件(16)相匹配。


3.根据权利要求1所述的一种新型电极复合电加工装置，其特征在于，所述磨料层是用铜粉和磨粒在工具基体上烧结成，所述磨料层厚度为0.5mm-10mm，磨粒粒径在20微米-150微米。


4.根据权利要求3所述的一种新型电极复合电加工装置，其特征在于，所述工具基体为铁或钢，所述磨粒为金刚砂。


5.根据权利要求1所述的一种新型电极复合电加工装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江文，黄钦明，张永辉，李嘉铭，王俊杰，严银银，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44