CN103084678A

CN103084678A - 一种铣削与电火花复合加工方法

Info

Publication number: CN103084678A
Application number: CN2013100484166A
Authority: CN
Inventors: 王希; 吴林涛; 周竞; 张天宇; 陈玉财
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: CN103084678B

Abstract

一种铣削与电火花复合加工方法，涉及一种机械切削方法。选择1把可转位铣刀，可转位铣刀的刀片为不导电刀片，或者是在可导电刀片上设置绝缘层，绝缘层使刀片与刀杆绝缘，然后用1片导电金属片代替其中1片刀片；选择1个与可转位铣刀刀杆配合的轴承，将轴承套在刀杆上，在刀杆上端套上绝缘套，然后将刀杆上端装夹在铣床主轴上，将工件装夹于铣床工作台上，工件底面垫上绝缘板，用2根导线分别与电源两极相连，其中1根导线压在工件底面，另1根导线绕在轴承外圈壁上；使可转位铣刀与工件构成回路，且与铣床绝缘；通电后运行铣床进行加工即可。利用电火花作用辅助铣削，可大大降低铣刀损耗，显著提高加工效率，电极的损耗不影响零件加工精度。

Description

一种铣削与电火花复合加工方法

技术领域

本发明涉及一种机械切削方法，尤其是涉及一种铣削与电火花复合加工方法。

背景技术

铣削是加工型腔、轮廓和平面的一种最常用的机械切削方法，电火花是应用最广的特种加工方法。为了解决铣刀的磨损问题，特别是在干铣削、硬铣削及铣削难加工材料时，铣刀会产生巨大磨损。

20世纪80年代，一种新型的电火花技术，叫做电火花铣削产生了。这种电火花铣削，是用电火花的工具电极代替铣刀，电极旋转，再利用铣床的进给系统走刀加工零件。工具电极与零件间保持一定间隙，并往间隙中喷工作液，零件材料的去除完全是靠电火花热蚀除，没有任何机械铣削作用，这样做带来的益处是，加工三维型腔时，可以用简单电极，通过铣床的数控进给系统（多轴联动）走刀，代替复杂的电火花电极（只做轴向进给），从而降低成本，当然工具电极的旋转以及与工件之间的相对进给运动，也有利于电火花排屑，所以它完全是电火花的加工机理。目前国内外学者主要是研究这种电火花铣削的电火花工艺参数、电极损耗、喷液、脉冲电源以及走刀轨迹算法以及微细电火花铣削等，完全是针对电火花的研究，几乎不涉及机械铣削。这类方法还是避免不了电火花加工所固有的缺陷，例如，加工效率低、工具电极损耗对加工精度的影响等。

因为在制造领域中存在大量难加工材料，特别是在干铣削和硬铣削的情况下，如果采用常规铣削，常用的硬质合金刀具或者是国内CBN(立方氮化硼)刀具，即使啃得动，磨损也很大，其实进口刀具，磨损也很大，只不过它比国内刀具耐用一些。而电火花加工是靠热蚀除，它不怕材料硬、强度高，它也不会产生切削力，非常适合加工这些难加工材料。但是电火花也有它的缺点，一方面，相对于机械切削加工，它的加工速度很慢，效率非常低，另一方面，因为它是靠放电形成高温热蚀除金属，所以电火花加工表面都会有一层热影响层，这个热影响层，在疲劳载荷的作用下，容易剥落，对于模具、航空零件等，很忌讳这方面的问题，另外电火花工具电机的损耗，对加工精度有很大影响，而工具电机的损耗又是不可避免的。

1943年前苏联拉扎林柯夫妇是在研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，开创和发明了电火花加工方法。也就是说带电的两级瞬时接触可以产生电火花。

发明内容

本发明的目的是提供利用电火花作用辅助铣削，可大大降低铣刀损耗，显著提高加工效率，电极的损耗不影响零件加工精度的一种铣削与电火花复合加工方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铣削与电火花复合加工方法，包括以下步骤：

1）选择1把可转位铣刀，可转位铣刀的刀片为不导电刀片，或者是在可导电刀片上设置绝缘层，绝缘层使刀片与刀杆绝缘，然后用1片导电金属片代替其中1片刀片；

2）选择1个与可转位铣刀刀杆配合的轴承，用于给旋转的可转位铣刀导电，将轴承套在刀杆上，在刀杆上端套上绝缘套，然后将刀杆上端装夹在铣床主轴上，绝缘套使刀杆与铣床主轴绝缘；

3）将待加工的工件装夹于铣床工作台上，工件底面垫上绝缘板，用2根导线分别与可调连续直流稳压电源的两极相连，其中1根导线压在工件底面，另1根导线绕在轴承外圈壁上；使可转位铣刀与工件构成回路，且与铣床绝缘；

4）打开可调连续直流稳压电源，给可转位铣刀与工件通电，然后运行铣床进行加工，即可实现铣削与电火花复合加工。

在步骤1）中，所述可转位铣刀为带至少2个齿的可转位铣刀，所述刀片最好为不导电的立方氮化硼（CBN）刀片；所述导电金属片最好为铜片。

在步骤2）中，所述轴承最好采用最轻系列的球轴承。

与现有技术比较，本发明的工作原理及有益效果如下：

因为铣削是一种断续加工方法，它的刀齿和工件是一种瞬时接触。本发明就是利用这个原理实现电火花。铣刀和工件分别接可调直流稳压电源的两极，那么刀齿瞬时接触工件时，在机械铣削的同时会产生电火花。为了避免电火花在去除工件材料时也会同时烧伤刀具，本发明采用可转位铣刀可以使机械铣削作用和电火花作用分开。可转位铣刀的刀杆上装了多个刀片，刀杆和工件分别接可调直流稳压电源的两极，如果有的刀位采用不导电的CBN（立方氮化硼）刀片，或者是用一般导电的硬质合金刀片，但是用绝缘胶使其和刀杆绝缘，那么这片绝缘刀片在铣削过程中只会产生机械铣削作用，而其它导电刀片仍将产生电火花作用。这样也就不一定用导电刀片了，用1块导电铜片即可，工作时，铣刀转一圈，既有机械铣削作用，又有电火花作用，而且是分开的，铣削和电火花的强弱也可以分开控制。只要改变电流参数就可以控制电火花强度，改变切削要素，就可以控制机械铣削强度。采用本发明还可以用国内铣刀替代昂贵进口刀具，显著降低成本。本发明将电火花加工与机械铣削加工巧妙地融合起来，加工中采用铣削的进给系统，解决了电火花慢的问题，电火花的热影响层被铣削切除了，最终的零件精度靠铣削形成，因此电火花的热蚀除主要是减轻铣刀的负担，减小切削力，电极的损耗不影响零件的加工精度。由此可见，本发明继承了两种加工方法的优点，同时也弥补了两种方法的缺陷。

附图说明

图1为本发明实施例的加工状态示意图。

图2为本发明实施例所采用的可转位铣刀结构示意图。

具体实施方式

参见图1和2，本发明实施例所述一种铣削与电火花复合加工方法，包括以下步骤：

1、选择1把带2个齿的可转位铣刀7，刀片11为不导电的立方氮化硼（CBN）刀片，然后用1片铜片8替换其中1片刀片，刀片11和铜片8均通过紧固螺钉10固于刀杆9上。

2、选择1个与可转位铣刀刀杆配合的最轻系列球轴承4，用于给旋转的可转位铣刀7导电，将球轴承4套在刀杆9上，在刀杆9上端套上绝缘套6，然后将套上绝缘套6的刀杆上端装夹在铣床主轴5上，绝缘套6用于使刀杆9与铣床主轴5绝缘。

3、将待加工的工件3装夹于铣床工作台1上，工件3底面垫上绝缘板2，用2根导线分别与可调连续直流稳压电源12的两极相连，其中1根导线13压在工件3底面，另1根导线14绕在球轴承4外圈壁上，使可转位铣刀7与工件3构成回路，且与铣床绝缘；

4、打开调连续直流稳压电源12，可转位铣刀7与工件3通电，然后运行铣床进行加工，即可实现铣削与电火花复合加工。

通过改变电流参数就可以控制电火花强度，改变切削要素，就可以控制机械铣削强度。

Claims

1.一种铣削与电火花复合加工方法，其特征在于包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种铣削与电火花复合加工方法，其特征在于在步骤1）中，所述可转位铣刀为带至少2个齿的可转位铣刀，所述刀片为不导电的立方氮化硼刀片。

3.如权利要求1所述的一种铣削与电火花复合加工方法，其特征在于在步骤1）中，所述导电金属片为铜片。

4.如权利要求1所述的一种铣削与电火花复合加工方法，其特征在于在步骤2）中，所述轴承采用最轻系列的球轴承。