CN101817111A - 柔性电极电火花零件表面造型和表面毛化方法 - Google Patents

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徐安阳
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胡岳
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Abstract

本发明公开了一种柔性电极电火花零件表面造型和表面毛化方法，对零件表面通过电火花放电进行造型处理，即调速电机带动导电柔性电极匀速旋转，在柔性电极与作为另一极的零件表面之间通入脉冲电源/直流电源；绝缘工作台在步进电机的带动下，柔性电极向零件表面靠近，达到放电间隙时，产生火花放电，蚀除零件表面材料，在零件表面形成圆形、一字形或者网状结构微坑的造型结构或者在零件表面形成密集的放电蚀坑。本发明利用柔性电极对零件表面进行电火花表面造型和表面毛化。在进行表面造型过程中，利用电火花对零件表面的蚀除作用，可以在零件表面获得宽度为20-100μm，深度为7-20μm，大于20μm任意长度的凹坑。

Description

柔性电极电火花零件表面造型和表面毛化方法
技术领域
本发明属于零件的表面造型和表面毛化的技术，特别是一种柔性电极电火花零件表面造型和表面毛化方法。
背景技术
零件表面造型一般有：松孔镀铬(或者纹铬)，自动振动加工、激光衍磨、冲击加工微坑、平台衍磨等方法。松孔镀铬：松孔镀铬层耐磨能力比硬铬层高5-7倍。但是成本高，耐磨效果并不显著；自激振动加工：利用加工中心的自激振动作用，在缸套内孔表面产生沿螺旋方向均匀分布的微型凹坑，生产中的很难实现稳态自激振动，加速了道具磨损，降低了刀具寿命，工艺系统受到损坏；激光珩磨：衍磨与激光技术的复合，由粗衍、激光造型和精衍三道工序组成，其降低摩擦损失效果明显，但是价格昂贵，操作复杂；平台衍磨：将衍磨过程分为粗衍和精衍两个阶段，具有比较高的质量和生产效率，但是衍磨油石中的磨料粒度、浓度、磨粒在磨具中的分布都是随机的，造成衍磨表面沟槽深度、宽度和密度难以控制。
对零件表面的毛化一般有：喷丸毛化、电火花毛化、激光毛化、电子束毛化、Pretex毛化、喷墨毛化等。喷丸毛化方法是最原始的毛化方法，用压缩空气把淬过火的钢砂或者铸铁砂喷射到零件表面，从而在整个零件表面打出无数小凹坑，达到表面毛化的目的。虽然能达到一定的毛化效果，但是存在着：毛化表面凹坑密度不均匀；凹坑的形状、大小和深浅都不相同；热处理则产生的硬度直接影响毛花质量。电火花毛化克服了喷丸强化的许多缺点，依然存在，表面凹坑分布不均，有放电烧伤等问题。激光毛化和电子束毛化能够获得较好的毛化表面，但是设备十分昂贵，操作不方便。Pretex毛化可以获得缝制密度高，重复性能好，但是这种毛化技术还处于试验阶段，加工效率不高，且发生电化学反应，影响环境。喷墨毛化相较于Pretex毛化，对环境影响小，成本较低，但是效率不高。
李树林，殷建祥利用激光造型研磨机在气缸壁上做出口袋型和杯装储油机构，尺寸为：宽度：40-80μm，深度为：5-25μm，能够根据需要设置储油结构的疏密。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性电极电火花零件表面造型和表面毛化方法，利用火花放电能量，蚀除零件表面材料，在零件表面形成所需要形状、大小的凹坑，达到表面造型和表面毛化的目的。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种柔性电极电火花零件表面造型和表面毛化方法，对零件表面通过电火花放电进行造型处理，即调速电机带动导电柔性电极匀速旋转，在柔性电极与作为另一极的零件表面之间通入脉冲电源/直流电源；绝缘工作台在步进电机的带动下，柔性电极向零件表面靠近，达到放电间隙时，产生火花放电，蚀除零件表面材料，在零件表面形成圆形、一字形或者网状结构微坑的造型结构或者在零件表面形成密集的放电蚀坑。
本发明与现有技术相比，其显著优点：利用柔性电极对零件表面进行电火花表面造型和表面毛化。在进行表面造型过程中，利用电火花对零件表面的蚀除作用，可以在零件表面获得宽度为20-100μm，深度为7-20μm，大于20μm任意长度的凹坑。也可以获得直径在20-100μm之间的圆形凹坑，凹坑之间的距离和分布可以任意控制，根据需要进行设定。在进行柔性电极零件表面毛化中，可以获得表面粗糙度值Ra为0.5-4.2μm，单位长度上凹坑数Pc可达26-48个/cm，毛化凹坑大小均匀一致。而且凹坑大小、数目和表面粗糙度值可以通过放电参数和柔性电极特性(电极丝硬度、直径、电极转速、柔性电极丝的分布等)进行控制。利用柔性电极对零件表面造型和表面毛化，工艺操作简单，设备造价低廉。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
附图是用导电柔性毛刷电极与零件表面进行电火花表面造型和表面毛化系统示意图。
具体实施方式
结合附图，本发明柔性电极电火花零件表面造型和表面毛化方法，对零件6表面通过电火花放电进行造型处理，即调速电机2带动导电柔性电极4匀速旋转，在柔性电极4与作为另一极的零件6表面之间通入脉冲电源/直流电源5；绝缘工作台8在步进电机的带动下，柔性电极4向零件6表面靠近，达到放电间隙时，产生火花放电，蚀除零件6表面材料，在零件6表面形成圆形、一字形或者网状结构微坑的造型结构或者在零件6表面形成密集的放电蚀坑。其中，柔性电极4采用导电毛刷。所处理的零件表面为平面或空间形面。柔性电极4的运动方式为直线或者与零件表面形状相吻合的空间曲线、数控轨迹运动方式。
实施例
实现本发明柔性电极电火花零件表面造型和表面毛化方法的表面造型和表面毛化系统包括进电装置1、调速电机2、电机座3、导电柔性电极4、脉冲电源/直流电源5、绝缘工作台8，将零件6置于绝缘工作台8上，脉冲电源/直流电源5通过进电装置1分别连接零件6和导电柔性电极4，调速电机2带动导电柔性电极4旋转，调速电机2固定电机座3上。首先，将需要表面造型(如在零件表面做出圆形微坑、一字型微槽、网状结构微坑等)的零件6置于绝缘工作台8中，并在柔性电极4(如导电毛刷)与零件6表面之间通过进电装置1接入脉冲电源或直流电源5，调速电机2带动导电电极4高速旋转，绝缘工作台8在步进电机的带动下，柔性电极4向零件6表面靠近，达到放电间隙时，产生火花放电。利用火花放电能量，蚀除零件6表面材料，在零件6表面形成圆形、一字形或者网状结构微坑的造型结构或者在零件6表面形成密集的放电蚀坑。在实践中，可以通过控制放电电流为0.1-15A；柔性电极4的转速在50-25000转/分，电极丝直径为0.02-3mm，对表面造型结构进行控制和调节，在零件表面获得宽度为20-100μm，深度为7-20μm，大于20μm任意长度的凹坑。也可以获得直径在20-100μm之间的圆形凹坑。并可以获得表面粗糙度值Ra为0.5-4.2μm，单位长度上凹坑数Pc可达26-48个/cm。所处理的零件6表面可以为平面或空间形面，零件6的运动方向7与柔性电极4的运动方向可以垂直也可以平行；柔性电极4的运动方式可以是直线也可以是与零件表面形状相吻合的空间曲线、数控轨迹运动方式。

Claims (5)

1.一种柔性电极电火花零件表面造型和表面毛化方法，其特征是：对零件[6]表面通过电火花放电进行造型处理，即调速电机[2]带动导电柔性电极[4]匀速旋转，在柔性电极[4]与作为另一极的零件[6]表面之间通入脉冲电源/直流电源[5]；绝缘工作台[8]在步进电机的带动下，柔性电极[4]向零件[6]表面靠近，达到放电间隙时，产生火花放电，蚀除零件[6]表面材料，在零件[6]表面形成圆形、一字形或者网状结构微坑的造型结构或者在零件[6]表面形成密集的放电蚀坑。
2.根据权利要求1所述的柔性电极电火花零件表面造型和表面毛化方法，其特征是柔性电极[4]采用导电毛刷。
3.根据权利要求1所述的柔性电极电火花零件表面造型和表面毛化方法，其特征是所处理的零件表面为平面或空间形面。
4.根据权利要求1所述的柔性电极电火花零件表面造型和表面毛化方法，其特征是柔性电极[4]的运动方式为直线或者与零件表面形状相吻合的空间曲线、数控轨迹运动方式。
5.根据权利要求1所述的柔性电极电火花零件表面造型和表面毛化方法，其特征是放电电流为0.1-15A；柔性电极[4]的转速在50-25000转/分，电极丝直径为0.02-3mm。
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