一种自修复工具电极铣削式放电加工装置及方法与流程

本发明涉及机械加工设备技术领域，特别涉及一种自修复工具电极铣削式放电加工装置及方法。

背景技术：

铣削加工在机械加工中用于加工工件的平面或曲面。铣削加工后的表面往往是机械零件中的重要表面。这些表面对加工精度和加工质量往往有着严格的要求。

传统的铣削加工是使用硬度较高的物体作为刀具去切削较软的物体，通过挤压的方法将待加工工件表面上的多余的材料去除，从而使工件达到规定的几何形状、尺寸精度和表面质量的加工方法。随着科技的发展，具有优良性能的材料被应用于众多先进装备中，如高温合金、不锈钢、钛合金、超高强度钢等，这类材料的切削加工性较差，难以采用传统的方法进行零件的铣削加工，由此诞生了非传统的铣削方法。

非传统的铣削方法主要有电化学铣削和电火花铣削等。电化学铣削加工是通过电化学的方法将待加工区域的金属去除，使工件达到规定的几何形状、尺寸精度和表面质量的加工方法。虽然其在加工过程中阴极无损耗、无宏观切削力、适宜加工各种难切削材料零件及薄壁件、加工效率高、表面质量好等优点，但是其定域性不好控制，容易出现杂散腐蚀，不利于保证加工精度，电火花铣削加工是通过采用标准形状的电极对工件进行火花放电加工，从而将待加工区域的金属去除，使工件达到规定的几何形状、尺寸精度和表面质量的加工方法。虽然该方法可以加工任何硬度的导电材料，但由于该过程为放电加工，电极在加工工件的同时自身也会受到损伤，这无疑将极大地影响加工精度和加工质量，因此，如何提供一种对于超硬材料的加工具有：加工精度高、使用寿命长、加工成本低的铣削加工方法成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种自修复工具电极铣削式放电加工装置及方法，以达到在加工过程中使工具电极的几何形状能得以及时恢复，提高加工精度和加工质量，延长工具电极的使用寿命长，降低加工成本的目的。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案：

一种自修复工具电极铣削式放电加工装置，主要包括：

工具电极，包括金属基体以及固结在所述金属基体表面的磨粒层，所述磨粒层包括磨粒，所述磨粒通过磨粒结合剂固结于所述工具基体上，所述磨粒结合剂为导电材料；

金属块，压紧在所述磨粒层上；

所述工具电极可在其轴线上旋转，且可沿着工件(3)表面运动。

优选地，所述金属块为铝块或铜块。

优选地，所述磨粒密布在所述磨粒层的内部及表面。

优选地，所述磨粒可由金刚石、碳化硅、氧化铝或者立方氮化硼制成。

优选地，所述磨粒可为菱形、三角形或者不规则多边形结构。

优选地，所述工具电极在第一驱动装置驱动下旋转，所述第一驱动装置的输出端通过旋转轴与所述工具电极相连接。

优选地，还包括承载机构，所述承载机构包括工作台以及设置于所述工作台上可横向及纵向移动的运动平台及其控制系统。

优选地，还包括用于盛放工作液的容槽，其内部设置有用于夹持所述待加工工件的夹具，所述容槽设置于所述运动平台上，且所述容槽的顶部开口高于所述待加工工件的顶部。

一种自修复工具电极铣削式放电加工方法，包括步骤：

当工具电极旋转时，其上的磨粒层磨削金属块，由此产生的金属碎屑将粘附到磨粒层表面磨粒的间隙中形成金属粘附层；

接通电源，将电源的两极分别连接于工具电极及固定有待加工工件的夹具，所述夹具能够相对于所述工具电极沿工作台所在平面移动，在此过程中金属粘附层对待加工工件进行放电铣削加工；

当所述金属粘附层放电损耗掉以后，暴露出来的磨粒将重新磨削金属块，磨削产生的金属碎屑将粘附到磨粒的间隙中，从而实现金属粘附层的补偿重建。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的一种自修复工具电极铣削式放电加工装置，主要包括工具电极以及金属块；其中，工具电极包括金属基体以及通过导电磨粒结合剂固结于金属基体表面的磨粒层，工具电极可绕自身轴线旋转，且可沿着工件表面运动；金属块压紧在工具电极的磨粒层上；

在使用时，工具电极的转轴通过电刷与电源的一极相连，待加工工件与电源的另一极相连，工具电极绕自身轴线旋转，在工具电极粘附层建立区I由磨粒磨削金属块产生的金属碎屑将粘附到磨粒层表面磨粒的间隙中形成金属粘附层，并随着工具电极的旋转经过工具电极粘附层成型区II到达加工区III，并在加工区III对工件进行放电加工。在放电加工过程中，金属粘附层会被损耗，磨粒将重新暴露在工具电极表面，让其重新获得磨削能力。随着工具电极的旋转，在经过工具电极粘附层待补偿区IV后磨粒到达工具电极粘附层建立区I，在工具电极粘附层建立区I磨粒再次对金属块进行磨削，使得消耗掉的金属粘附层得到补充重建，即工具电极在放电加工过程中的损耗能够得到及时的修复，使工具电极的几何形状能得以及时恢复，从而延长了工具电极的使用寿命，避免了由于工具电极损耗对工件加工精度的影响，保证工件质量，降低加工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种自修复工具电极铣削式放电加工装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种自修复工具电极铣削式放电加工装置的横剖示意图；

图3为图2中A处的局部放大结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种自修复工具电极铣削式放电加工装置的纵剖示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种自修复工具电极铣削式放电加工装置及方法，以达到延长工具电极使用寿命，提高加工精度，提升加工质量，降低加工成本的目的。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3.，图1为本发明实施例提供的一种自修复工具电极铣削式放电加工装置的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种自修复工具电极铣削式放电加工装置的横剖示意图，图3为图2中A处的局部放大结构示意图。

本发明实施例提供了一种自修复工具电极铣削式放电加工装置，主要包括工具电极1以及金属块2。

其中，工具电极1包括金属基体11以及固结在金属基体11表面的磨粒层12，磨粒层12包括磨粒12a，磨粒12a通过磨粒结合剂固结于工具基体11上，磨粒结合剂为导电材料，工具电极1可绕自身轴线旋转，且可沿着工件3表面运动；金属块2压紧在其磨粒层12上。

与现有技术相比，本发明实施例提供的一种自修复工具电极铣削式放电加工装置，在使用时，工具电极1的转轴通过电刷13与电源9的一极相连，待加工工件3与电源9的另一极相连，工具电极1绕自身轴线旋转，在工具电极粘附层建立区I由磨粒12a磨削金属块2产生的金属碎屑将粘附到磨粒层12表面磨粒的间隙中形成金属粘附层5，并随着工具电极1的旋转经过工具电极粘附层成型区II到达加工区III，并在加工区III对工件3进行放电加工。在放电加工过程中，金属粘附层5会被损耗，磨粒12a将重新暴露在工具电极1表面，让其重新获得磨削能力。随着工具电极1的旋转，在经过工具电极粘附层待补偿区IV后磨粒12a到达工具电极粘附层建立区I，在工具电极粘附层建立区I磨粒12a再次对金属块2进行磨削，使得消耗掉的金属粘附层5得到补充重建，即工具电极1在放电加工过程中的损耗能够得到及时的修复，使工具电极1的几何形状能得以及时恢复，从而延长了工具电极1的使用寿命，避免了由于工具电极1损耗对工件加工精度的影响，保证工件质量，降低加工成本。

在本发明实施例中，金属块采用软质的容易磨削形成金属粘附层的材质，比如铜、铝等进行制作，当然，上述的材质仅仅是本发明实施例提供的一种优选实施方案，实际操作中并不局限于此，在此不做限定。

从上述内容中可以看出，磨粒12a用于与金属块2磨削产生金属碎屑，磨粒12a的性能及状态直接关系到金属粘附层5能否顺利形成，磨粒12a损耗后会导致磨削效果大大降低，不利于金属粘附层5的形成。导致磨粒12a损耗的原因主要有摩擦损耗以及摩擦过程中产生的大量的热。因此，为了避免磨粒12a的损耗影响磨削的效果，在本发明实施例中，磨粒12a由高温耐磨绝缘材料制成，比如可以采用金刚石、碳化硅、氧化铝以及立方氮化硼等高熔点、耐磨且绝缘的材料进行制作，通过采用高温耐磨绝缘材料制作磨粒12a，能够尽量降低磨粒12a的损耗，保证金属粘附层5的顺利形成。随着加工的进行，当工具表层磨粒磨损严重，失去磨削能力后，金属粘附层将难以及时建立，火花放电将在磨粒结合剂和工件之间产生，在这种情况下，火花放电效应将去除表层磨粒的磨粒结合剂，致使表层磨粒脱落，从而使得底层新的磨粒露出工具表面，实现工具的修锐。

进一步优化上述技术方案，在本发明实施例中，磨粒12a最好为有尖锐棱角的结构，比如菱形、三角形或者不规则多边形结构。

进一步优化上述技术方案，在本发明实施例中，工具电极1在驱动装置驱动下旋转，驱动装置的输出端通过旋转轴4与工具电极1相连接。

在本发明实施例中，如图1所示，工具电极1可在自身轴线上旋转，且可沿着工件3表面运动，金属块2压紧在工具电极1的磨粒层12上。

在本发明实施例中，请参阅图4，图4为本发明实施例提供的一种自修复工具电极铣削式放电加工装置的纵剖示意图，一种自修复工具电极铣削式放电加工装置还包括承载机构8，承载机构8包括工作台81以及设置于工作台81上可横向及纵向移动的运动平台82及其控制系统83。

在本发明实施例中，如图4中所示，一种自修复工具电极铣削式放电加工装置还包括用于盛放工作液10的容槽6，其内部设置有用于夹持所述待加工工件3的夹具7，所述容槽6设置于所述运动平台82上，且所述容槽6的顶部开口高于所述夹具7的顶部。这样，在放电加工过程中，可在容槽6中注入工作液10，工作液10在放电加工过程中充当放电介质。工作液10可以为去离子水。

本发明实施例还提供了一种自修复工具电极铣削式放电加工方法，包括步骤：

S1：当工具电极旋转时，其上的磨粒层磨削金属块，由此产生的金属碎屑将粘附到磨粒层表面磨粒的间隙中形成金属粘附层；

S2：接通电源，将电源的两极分别连接于工具电极及固定有待加工工件的夹具，所述夹具能够相对于所述工具电极沿工作台所在平面移动，在此过程中金属粘附层对待加工工件进行放电铣削加工；

S3：当所述金属粘附层放电损耗掉以后，暴露出来的磨粒将重新磨削金属块，磨削产生的金属碎屑将粘附到磨粒的间隙中，从而实现金属粘附层的补偿重建。夹具为由导电材料，如金属材料制成的夹具。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。