一种电化学机械复合电极钻制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于钻削超硬金属材料及金属基复合材料的新型电化学机械复合电极钻。本实用新型专利技术电化学机械复合电极钻包括有柄部（１）及刃部（２），其中刃部（２）包括有突出柄部（１）的若干电极片（２１）和磨料片（２２），若干电极片（２１）和磨料片（２２）彼此相间装设在柄部（１）上，且相邻电极片（２１）与磨料片（２２）之间留有以便电解液的流动以及切屑排出的间隙（３）。本实用新型专利技术加工装置在加工时，电能通过复合电极钻的电极片对工件进行电加工，同时，复合电极钻的磨料片对工件进行磨削加工，其加工效率高、成本低，能加工高质量的孔。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于钻削超硬金属材料及金属基复合材料的新 型电化学机械复合电极钻，属于电化学机械复合电极钻的创新技术。技术背景目前，能在超硬金属材料及金属基复合材料上打孔的方法主要有激 光加工、超声加工、电火花加工、电解加工、磨料射流加工、机械加工， 其中机械加工的方法加工超硬的材料，必须釆用比工件材料更硬的刀具，这 无疑大大提高了加工的成本，且加工过程中刀具的磨损非常严重，特别M 加工金属基复合材料上，就算采用金刚石膜刀具，也无法防止刀具的快速磨 损，并且加工后的工件表面存在各种缺陷，难以获得高质量的加工表面，实 践证明，机械加工的方法很难满足超硬金属材料及金属基复合材料加工的 要求。超声加工及激光加工虽然不存在刀具磨损的问题，且对材料的硬度和成分并不敏感,但是，其加工过程中的热损伤极大；电火花加工虽然热损伤 比激光加工小，但是其加工的效率极低，且加工金属基复合材料时，由于其 存在不导电的非金属颗粒，又使得电火花加工本来就不髙的加工效率大打折扣，并且造成了排屑的困难。电解加工的效率虽然比电火花高5-10倍,但是很少见到电解加工在金属基复合材料加工中的应用，原因是在加工金 属基复合材料时会存在导电性不好和较严重的排屑不畅等问题，且其加工 的精度难以满足实际的需要。磨料射流加工由于其加工质量的不稳定而大 大限制了其的应用。 由上可见，伴随着科学技术和社会的不断发展，现有的加工超硬金属材料及金属基复合材料的手段和加工技术已不能满足工业化的需求。迫切需 要发展更为先进的加工技术。特别是现代航空工业，汽车工业,模具制造业 中都迫切需要发展一种能在超硬金属材料及金属基复合材料上钻高质量的 孔的技术
技术实现思路
本技术的目的在于考虑上述问题而提供 一种可以实现在超硬金属 材料及金属基复合材料上高效率、低成本钻高质量的孔的电化学机械复合 电极钻。本技术电化学机械复合电极钻的技术方案是包括有柄部及刃部， 其中刃部包括有突出柄部的若干电极片和磨料片，若干电极片和磨料片彼 此相间装设在柄部上。上述相邻电极片与磨料片之间留有以便电解液的流动以及切屑排出的间隙。上述柄部的中部做出为以便向加工区域供给电解液的空心结构。上述电极片的高度做出比磨料片的髙度低，其厚度也比磨料片的厚度薄。上述磨料片与柄部可为绝缘拼接式，磨料片单独做出，再固定在柄部 上，且磨料片与柄部的结合处进行绝缘处理，柄部上的工作电流不能流经 磨料片。上述磨料片与柄部也可为非绝缘拼接式，磨料片单独做出，再固定 在柄部上，磨料片与柄部的结合处不绝缘，磨料片上做出有突出的与工件 绝缘的绝缘磨料。上述磨料片与柄部还可为整体式，磨料片上做出有突出的与工件绝缘 的绝缘磨料。上述磨料片为单层或多层，并通过负脉冲反电解的方式去除粘附在磨 料片上的金属屑。本技术复合电极钻的刃部由于釆用包括有突出柄部的若干电极片 和磨料片的结构，在加工时，电能通过复合电极钻的电极片对工件进行电 加工，同时，复合电极钻的磨料片对工件进行磨削加工，其中电加工的形 式主要表现为电解作用，电解作用具有加工效率高、工具基本无损耗等优 点，在本技术的加工装置中作为去除材料的主要手段之一，但是，在 电解加工过程中产生的电解产物或者在一些情况下产生的钝化膜会堆积在 工件的表面，严重阻碍电解加工的继续进行，大大降低了加工效率，特别是 加工金属基复合材料的时候，非金属颗粒很难通过电加工的方式去除或者 会不断堆积，以致加工难以进行，另外，纯电解加工由于存在较大的加工间 隙且难以控制而导致加工精度不高，本技术复合电极钻磨料片外围的 绝缘磨粒正是为解决这一问题而设计的，磨粒在对工件进行磨削的过程中， 不仅有效刮除了电解产物和钝化膜，更重要的是釆用了有效的运动形式和 供液方式，让其及时排出，这无疑会大大提高加工系统的除效率。而且通 过设计和控制复合电极钻磨料片磨粒层的厚度可以获得合适且均匀的电加 工间隙，有效避免了短路，配合磨料层和工件接触式的加工方式，大大提高 了加工精度，且降低了控制系统的成本。能实现超硬金属材料和金属基复 合材料的高效，高精度，低成本加工。本技术是一种设计巧妙，性能 优良，方便实用的电化学机械复合电极钻。附图说明图i为本技术中复合电极钻的整体立体图2为本技术实施例1中复合电极钻与工件之间的安装示意图3为本技术实施例2中复合电极钻与工件之间的安装示意图4为本技术实施例2中复合电极钻的仰视图5为本技术中加工装置的结构示意图。具体实施方式实施例1:本技术复合电极钻的整体立体图如图1所示，包括有柄部1及刃部2，其中刃部2包括有突出柄部1的若干电极片21和磨料片22,若干电 极片21和磨料片22彼此相间装设在柄部1上，且相邻电极片21与磨料片 2 2之间留有以便电解液的流动以及切屑排出的间隙3 。本实施例中，上述柄部1的中部做出为以便向加工区域供给电解液的 空心结构。上述电极片21的高度做出比磨料片22的高度低，其厚度也比 磨料片22的厚度薄。另外，上述磨料片22与柄部1可为绝缘拼接式，磨刺片22单独做 出，再固定在柄部1上，且磨料片22与柄部1的结合处进行绝缘处理，柄 部1上的工作电流不能流经磨料片22。上述磨料片22与柄部1也为非绝 缘拼接式，磨料片22单独做出，再固定在柄部1上，磨料片22与桐部1 的结合处不绝缘，磨料片22上做出突出的与工件绝缘的绝缘磨料。上述磨 料片22与柄部1还可为整体式，磨料片22上做出突出有与工件绝缘的绝 缘磨料。上述磨料片22为单层或多层，并通过负脉冲反电解的方式去除粘 附在磨料片22上的金属屑。本技术使用上述电化学机械复合电极钻的加工装置的结构 示意图如图5所示，包括能让复合电极钻整体实现平稳可控的高速自 旋运动的机械运动机构、控制系统33、加工电源34、电解液供给系 统37,其中加工电源34的负极和正极分别与复合电极钻的电极片21 及工件30连接，加工电源34的内部包含有相应的电源控制系统，电 源控制系统与控制系统33连接，上述机械运动机构包括陶瓷轴承高 速电主轴27、旋转接头35、通过控制系统33能使工件和复合电极钻 进行复杂的相对运动的工作台36、电解液槽32，其中陶瓷轴承高速 电主轴27为空心结构，旋转接头35装设在陶瓷轴承高速电主轴27 的下端，复合电极钻的柄部1夹持在装设于陶瓷轴承高速电主轴27 的夹头上，复合电极钻的电极片21通过电刷系统28与加工电源34的负极连接，电解液槽32装在工作台36的下部，电解液槽32通过 其底部所设的回收孔及管道与电解液供给系统37连接，工件30的旁 侧设有与电解液供给系统37连接的喷嘴25。陶瓷轴承高速电主轴27 可由电机驱动，并通过变频器调节其速度。陶瓷轴承高速电主轴27 可配合旋转接头35向加工区域供应电解液。上述工作台36上装设有X轴运动导轨24、 Y轴运动导轨23、 Z轴 运动导轨26，其中电主轴27装设在Z轴运动导轨26上，Z轴运动导 轨26固定在X轴运动导轨24上，X轴运动导轨24支承在Y轴运动 导轨23上。上述加工电源34的加工电流通过石墨电刷从电主轴27的下端争入加 工的区域，门架釆用大理石结构，电解液槽32釆用耐腐蚀的材料制作，并且 和机床本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学机械复合电极钻，包括有柄部（１）及刃部（２），其特征在于刃部（２）包括有突出柄部（１）的若干电极片（２１）和磨料片（２２），若干电极片（２１）和磨料片（２２）彼此相间装设在柄部（１）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江文，余大民，郭钟宁，
申请(专利权)人：香港理工大学，
类型：实用新型
国别省市：HK[中国|香港]