专利名称：利用导电磁粉加工非导电陶瓷的放电加工方法
技术领域：
本发明涉及的是一种特种加工技术领域的加工方法，具体是一种利用导电磁粉加工非导电陶瓷的放电加工方法。
背景技术：
放电加工必须是在电极对双方都具备导电的条件下才能进行的一种热加工方法。由于非导电陶瓷不具有导电性，所以不能直接将它作为电极对的一方进行放电加工。要对其进行放电加工，必须使被加工非导电陶瓷工件表面具备放电加工的条件。通过前人的研究，目前已有加工绝缘性陶瓷材料的放电加工方法。该方法是在非导电陶瓷表面制备出导电薄膜(或薄片)形成导电条件，以利于放电加工。其中这个辅助电极膜的制备是实现该方法的关键。
经对现有技术的文献检索发现，日本福泽康等人在《電気加工学会誌》Vol.29，No.60，1995上发表的“放電加工機を用いた絶縁性材料の加工”(使用放电加工机加工绝缘性陶瓷，《电气加工学会》)，该文介绍了绝缘性陶瓷材料的放电加工工艺加工时，在被加工工件表面上压放一薄铜片或金属网作为辅助电极，在工具电极和辅助电极上分别接入脉冲电源的正负极，并放入油类工作液中，当脉冲电压被加到两极间时，便在工具电极与辅助电极间产生火花放电。由于辅助电极材料很薄，该材料熔化、汽化的同时，在能量的渗透作用下，绝缘性陶瓷表面也会产生熔化、汽化而被加工掉。另一方面，在长脉冲宽度条件下，放电过程中的溶化、汽化爆炸与飞溅作用，容易使陶瓷表面附着一层析碳和电极材料，即导电薄膜(金属+碳)，形成绝缘性导电陶瓷表面可产生放电加工的条件，持续重复上述过程即可实现非导电陶瓷的放电加工。但是在实际加工过程中，由于自然“生成导电膜”与陶瓷表面的吸附性不均匀(厚度也不均匀)，结合性能差，加工中较易剥落，且厚度自然形成不可调节，致使放电经常不稳定，所能加工的深度较浅，并且主要用于长脉冲宽度条件下，不易用于短脉冲宽度，即精加工。另一方面，当需要加工一批零件时，必须在每个零件表面上都要压放(或粘贴)导电金属板(或网)，因此辅助导电膜的制作较为繁琐，加上制作辅助电极的设备较昂贵，使得整个加工成本较高，费时费工，应用推广时会受到较多的限制。
发明内容
本发明针对现有技术上的不足，提出一种利用导电磁粉加工非导电陶瓷的放电加工方法，使其在非导电陶瓷下面安装电磁铁，利用电磁铁产生的磁场，使导电磁粉吸附在非导电陶瓷的表面上，与金属(铜)电极组成电极对，形成最初的放电条件；加工中，与电极的抬刀相适应，控制电磁铁的通断，调整导电磁粉在加工面的分布，达到使导电磁粉分布趋于均匀的目的，以使放电加工能够持续稳定地进行。
本发明是通过以下技术方案实现的，具体步骤如下1)首先在放电加工机的工作台上安放电磁铁装置，电磁铁装置的形状与工件相同；2)在电磁铁上面装夹非导电陶瓷；3)在该陶瓷表面铺设导电磁粉；4)将导电磁粉作为电极的一端与金属电极组成电极对；5)接通电磁铁电源，导电磁粉将被吸附在陶瓷表面；6)设定主要放电加工参数(电流6A、电压90V、脉冲宽度16μs、脉冲间隔16μs，抬刀次数4，加工深度1.2mm)；7)进行放电加工。
其中，电磁铁装置与电极抬刀具有以下匹配关系电极抬刀时，电磁铁断电；当电极下降时，电磁铁通电。
本发明在非导电陶瓷下面安装电磁铁装置，利用电磁铁产生的磁场，将导电磁粉吸附在非导电陶瓷的表面上，与金属(铜)电极组成电极对，形成最初的放电条件。当在电极和导电磁粉两端加上脉冲电压时，首先在极间击穿强度最弱处产生击穿放电，由于渗透、传递作用，放电热能透过导电磁粉会使非导电陶瓷表面溶化、汽化形成放电腐蚀坑，从而使工件材料的局部被加工掉。在击穿放电的同时，导电磁粉的熔化部分会附着在陶瓷表面。随着放电的进行，导电磁粉始终由电磁铁吸附在非导电陶瓷的放电面上，加上析碳在非导电陶瓷表面的附着，形成了以导电磁粉为主，熔化的导电磁粉和析碳以及电极材料为辅的混合导电层。这就为放电加工的可靠、持续进行创造了极为有利的条件。另一方面，当使用煤油作为加工液时，伴随着电极的抬刀，强制给电磁铁断电，使得此时的导电磁粉不受电磁吸附力作用，在抬刀的“搅拌”作用下，放电面上的导电磁粉被带离加工面，进到加工液中，使导电磁粉较均匀地混入、悬浮在煤油加工液中。当电极下降时，电磁铁再次通电，导电磁粉就可以较均匀地被吸附在加工面上。这样就可以形成稳定的、优良的导电、放电条件。持续上述过程，就可稳定、可靠地进行非导电陶瓷的放电加工。
与现有技术相比，本发明的有益效果1)由于用电磁铁将导电磁粉吸附在工件表面，这样形成的最初导电、放电条件与压放(粘贴)金属板(或金属网)相比经济，方便，可靠，操作简单；2)在放电加工中，以导电磁粉为主，溶化的导电磁粉和析碳以及电极材料为辅，所形成的导电、放电条件与仅经过放电自然形成的导电膜的导电放电条件相比，在导电条件的均匀性、可靠性、可加工性以及可控制性上要优越得多；3)由于导电放电条件主要由导电磁粉承担，与脉冲宽度没有太多的关系以及与极性无关系，所以该方法既可以用于长脉冲宽度(粗加工)，也可以用于短脉冲宽度(精加工)；4)当加工一批零件时，只要制作一次电磁铁即可，工件更换时只要重新铺设导电磁粉即可，更换工件方便，辅助时间少，省时省工，效率高，成本低，操作简单方便、可靠；5)由于电磁铁的吸附作用，不会出现导电层剥落的现象，极大地改善了非导电陶瓷加工时放电不稳定、导电膜厚薄不可调节、不均匀、易于剥落的问题；6)可以用于其他非导电材料的加工和较深孔加工；7)通过改变电磁铁形状，调节电磁铁对导电磁粉的吸附力，可以扩大加工适用范围；8)当使用不同导电磁粉时还可以对放电表面进行改质、改性加工。
图1本发明方法原理图
具体实施例方式
结合本发明方法的内容提供以下实施例，具体步骤如下(1)如图1所示，本实施例电磁铁装置采用圆形电磁铁及电磁铁通断控制器(要求电极抬刀时，电磁铁断电；当电极下降时，电磁铁通电。电磁铁形状圆形)；(2)在放电加工机(台湾大量电子设备有限公司产放电加工机troop pnc)的主轴上安装加工用铜电极，直径5*50mm并接阴极；(3)在放电加工机的工作台上安放电磁铁，电磁铁的通断控制器输入端与放电加工机的控制柜的抬刀控制端相连，输出端与电磁铁相连，并在电磁铁中央位置装夹非导电陶瓷Si3N4(尺寸Φ25*3)；(4)在非导电陶瓷表面铺设一层导电磁粉，厚度约为0.5mm。在离开电极中心约5mm处的非导电陶瓷上，用铜板(即导电连接块)压住导电磁粉并固定。该铜板接阳极，即导电磁粉接阳极；(5)启动电磁铁使导电磁粉吸附在非导电陶瓷表面；(6)设定主要放电加工参数空载电压90V，放电电流6A，脉冲宽度16μs，脉冲间隔16μs；抬刀4次，加工深度1.2mm。
(7)给供液槽供液(煤油)，不冲抽油，启动执行加工按钮，加工完毕取出工件。可获得直径约为6~7mm，深约为0.5mm的放电加工面。
实施效果由此可知1)电磁铁是可以将导电磁粉吸附在工件表面，并形成最初的导电、放电条件，与压放(粘贴)金属板(或金属网)相比，操作简单、方便；2)由于加工中脉冲宽度设置较小，仅为16μs，即在几乎没有析碳的条件下进行加工，因此在加工中构成导电、放电的物质必定是导电磁粉而不是析碳，同时说明该方法既可以用于长脉冲宽度(粗加工)，也可以用于短脉冲宽度(精加工)；3)由此加工例子还可以知道，只要制作好电磁铁，对于批量生产，在更换完工件后只要在被加工表面重新铺设导电磁粉即可，更换工件方便，辅助时间少，省时省工，效率高，成本低，操作简单方便、可靠。
权利要求
1.一种利用导电磁粉加工非导电陶瓷的放电加工方法，其特征在于，具体步骤如下1)首先在放电加工机的工作台上安放电磁铁装置，电磁铁装置的形状与工件相同；2)在电磁铁上面装夹非导电陶瓷；3)在该陶瓷表面铺设导电磁粉；4)将导电磁粉作为电极的一端与金属电极组成电极对；5)接通电磁铁电源，导电磁粉将被吸附在陶瓷表面；6)设定主要放电加工参数；7)进行放电加工。
2.根据权利要求1所述的利用导电磁粉加工非导电陶瓷的放电加工方法，其特征是，所述的电磁铁装置，与电极抬刀具有以下匹配关系电极抬刀时，电磁铁断电；当电极下降时，电磁铁通电。
3.根据权利要求1所述的利用导电磁粉加工非导电陶瓷的放电加工方法，其特征是，所述的放电加工参数，具体为电流6A、电压90V、脉冲宽度16μs、脉冲间隔16μs。
4.根据权利要求1所述的利用导电磁粉加工非导电陶瓷的放电加工方法，其特征是，在电磁铁上面装夹非导电陶瓷，利用电磁铁产生的磁场，将导电磁粉吸附在非导电陶瓷的表面上，与金属电极组成电极对，形成最初的放电条件。
全文摘要
一种特种加工领域的利用导电磁粉加工非导电陶瓷的放电加工方法。步骤如下1)在放电加工机的工作台上安放电磁铁装置，电磁铁装置的形状与工件相同；2)在电磁铁上面装夹非导电陶瓷；3)在该陶瓷表面铺设导电磁粉；4)将导电磁粉作为电极的一端与金属电极组成电极对；5)接通电磁铁电源，导电磁粉将被吸附在陶瓷表面；6)设定主要放电加工参数；7)进行放电加工。本发明在非导电陶瓷下面安装电磁铁，利用电磁铁产生的磁场，使导电磁粉吸附在非导电陶瓷的表面上，与金属电极组成电极对，形成最初的放电条件；加工中，与电极的抬刀相适应，控制电磁铁的通断，调整导电磁粉在加工面的分布，具有经济、方便、可靠、操作简单的优点。
文档编号C04B41/91GK1775441SQ20051011150
公开日2006年5月24日 申请日期2005年12月15日 优先权日2005年12月15日
发明者郭常宁, 裴景玉, 潘安安 申请人:上海交通大学