CN104475887A - 低刚度圆锥面杆件的电火花磨削加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种低刚度圆锥面杆件的电火花磨削加工方法，包括：设计并制造圆盘电极；将圆盘电极安装在加工设备上，将待加工的圆锥面杆件安装在设有回主转轴的工作台上；电加工时，圆盘电极沿自身轴线与圆锥面杆件相向运动进行放电加工至预定深度，使圆盘电极沿其自身的旋转轴线轴向进给，以圆盘电极的锥面与杆件锥面之间的放电的方式去除工件材料，并使圆盘电极进给到指定位置；再使圆盘电极绕轴线缓慢旋转一定角度，使用电极未损耗部分蚀除工件材料，当无放电产生时，结束加工。本发明提高加工尺寸精度，提高电极材料利用率，降低电极成本，提高加工效率。

Description

低刚度圆锥面杆件的电火花磨削加工方法
技术领域
本发明涉及电火花加工技术领域的电火花磨削加工方法，具体地说，是一种低刚度锥面杆件的基于圆盘电极旋转进给等厚度损耗的电火花加工方法。
背景技术
电火花磨削加工具有不受工件材料强度、硬度等机械性能的限制及无宏观切削力的优点，在超硬、低刚度、微细及其他特殊零件的精密、超精密加工方面有特殊的优势。特别适合难加工材料、低刚度及微细零件的加工，在航空、航天、汽车、电子、模具、轻工等行业有较广泛的应用。
目前，电火花磨削低刚度、微细杆件，多采用块状电极切向进给电火花磨削法和线电极电火花磨削法(WEDG)。哈尔滨工业大学的耿春明的博士论文中提出的块状电极切向进给电火花磨削法，具有加工效率高、电极损耗自动补偿的优点。但采用块状电极切向进给电火花磨削法加工锥面杆件时，由于电极材料沿杆件轴向损耗不均匀，从而导致机加工后的杆件锥角偏大，从而降低了工件的尺寸精度。为了克服块状电极切向进给电火花磨削法所带来的锥角偏大的问题，需要将电极沿切向进给更长的距离，然而需要使用更长的电极，导致电极材料利用率较低，从而增加了电极材料的成本。线电极电火花磨削法是日本东京大学的增泽隆久教授于1984年所发明的，它特别适合于磨削微细工具电极和微细轴类零件。但使用线电极电火花磨削法加工锥面杆件时，由于电极与工件为点接触，材料去除率低，从而使加工效率十分低下。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足和缺陷，提出一种用于低刚度锥 面杆件加工的圆盘电极旋转进给电火花加工方法，使其提高电极材料利用率，降低电极成本，提高加工效率的同时获得高的加工尺寸精度。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种低刚度圆锥面杆件的电火花磨削加工方法，其特点在于：该方法包括以下步骤：
步骤1、设计并制造圆盘电极，所述的圆盘电极为圆盘状、整体导电，所述的圆盘电极包括放电区域、非放电区域，所述的放电区域即圆盘电极的工作面，是与圆锥面杆件的待加工锥面相对的、圆盘电极圆锥面的一侧，所述的非放电区域为除去放电区域以外的其他部分；
所述的圆盘电极的工作面与圆盘电极的轴线的夹角α和所述的圆锥面杆件的待加工锥面与圆锥面杆件的回转轴线的夹角β互余；
根据沿圆锥面杆件轴向等厚度损耗原则，使圆盘电极沿圆锥面杆件轴向均匀损耗，提高加工圆锥面杆件的锥角精度，确定所述的圆盘电极的外圆直径D，公式如下：
D/2＝d/2+L   [1]
式中： d = 2 Lr f ( R f - r f ) - - - [ 2 ]
d为圆盘电极与圆锥面杆件的圆锥体顶部横截面的交汇处的圆盘电极的直径，Rf为圆锥面杆件的圆锥体底部横截面的半径，rf为圆锥面杆件的圆锥体顶部横截面的半径，L为圆锥面杆件的圆锥体底部横截面与圆锥顶部横截面之间的 距离，即圆锥面杆件待加工部分的轴线长度；
步骤2、将所述的圆盘电极安装在加工设备上，将待加工的圆锥面杆件安装在设有回主转轴的工作台上，安装时保证圆盘电极的轴线与圆锥面杆件的轴线垂直且相交，圆盘电极的最外侧与圆锥面杆件的圆锥体的底部横截面对齐；
步骤3、开始放电加工时，首先，圆盘电极不转动、圆锥面杆件转动，同时圆盘电极沿自身轴线与圆锥面杆件相向运动进行放电加工至预定深度；
随后，圆盘电极进行转动，圆锥面杆件保持转动，同时放电蚀除圆锥面杆件至无明显放电，获得预定的圆锥面杆件形状。
所述的圆盘电极与电火花成型机床的电源部分的一极的导线连接，圆锥面杆件与机床的电源部分的另一极的导线连接。
所述的圆盘电极的上下面均可作为工作面。
与现有技术相比，本发明的有益效果是
(1)通过圆盘电极切向旋转进给法电火花磨削圆锥面杆件，保证沿工件轴向电极损耗是等厚度的。
(2)通过沿工件轴向电极等厚度损耗的原则，确定圆盘电极的外圆直径D，使电极沿圆锥面杆件轴向均匀损耗，提高加工杆件的锥角精度。
(3)实现电极与工件为线接触，提高加工效率。
(4)一个电极可用于连续加工多个工件，大大提高电极材料利用效率，减少电极拆装次数，从而节约材料成本和就降低总体加工时间。
(5)锥形工件的整个锥面同时加工完成，避免切向进给法带来的因不同部位加工效率不同而造成的部分过切现象，提高了加工精度。
附图说明
图1为本发明实施方式示意图
图2为本发明圆盘电极的径向示意图
图3为本发明圆盘电极的轴向示意图
图4为本发明圆盘电极的上下两面为工作面示意图
图5为本发明圆盘电极的单面为工作面示意图
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的阐述。
请先参阅图1-图3，图1为本发明实施方式示意图，图2为本发明圆盘电极的径向示意图，图3为本发明圆盘电极的轴向示意图，如图所示，一种低刚度圆锥面杆件的电火花磨削加工方法，包括以下步骤：
步骤1、设计并制造圆盘电极1，所述的圆盘电极为圆盘状、整体导电，所述的圆盘电极包括放电区域3、非放电区域，所述的放电区域即圆盘电极的工作面，是与圆锥面杆件2的待加工锥面相对的、圆盘电极的圆锥面区域，所述的非放电区域为除去放电区域以外的其他部分；
所述的圆盘电极的工作面与圆盘电极的轴线的夹角α和所述的圆锥面杆件2的待加工锥面与圆锥面杆件的回转轴线的夹角β互余；
确定所述的圆盘电极的外圆直径D，公式如下：
D/2＝d/2+L   [1]
式中： d = 2 Lr f ( R f - r f ) - - - [ 2 ]
d为圆盘电极1与圆锥面杆件2的圆锥体顶部横截面5的交汇处的圆盘电极的直径，Rf为圆锥面杆件2的圆锥体底部横截面4的半径，rf为圆锥面杆件2的圆锥体顶部横截面5的半径，L为圆锥面杆件2的圆锥体底部4横截面与圆锥体顶部横截面5之间的距离，即圆锥面杆件2待加工部分的轴线长度；
步骤2、将所述的圆盘电极1安装在加工设备上，将待加工的圆锥面杆件2安装在设有回主转轴的工作台上，安装时保证圆盘电极的轴线与圆锥面杆件2的轴线垂直且相交，圆盘电极的最外侧与圆锥面杆件2的圆锥底部对齐；
步骤3、开始放电加工时，首先，圆盘电极不转动、圆锥面杆件2转动，同时圆盘电极沿自身轴线与圆锥面杆件2相向运动进行放电加工至预定深度；
随后，圆盘电极进行转动，圆锥面杆件2保持转动，同时放电蚀除圆锥面杆件2至无明显放电，获得预定的圆锥面杆件形状。
所述的圆盘电极与电火花成型机床的电源部分的一极的导线连接，圆锥面杆件2与机床的电源部分的另一极的导线连接。
实施例1
某含有圆锥体的细长杆零件，其锥杆微细结构的尺寸精度和刚度等性能一致性要求极高。毛坯经过车削加工初步成型后，此时锥杆微细结构属于细长杆件，传统的车削或磨削加工方式容易造成工件加工应力残留和弯曲，已无法满足要求，因此需要靠电火花做最后的精加工，其具体的步骤为：
1)根据零件锥杆部分的尺寸，按照本发明提到的公式[1][2]设计并制造相应的圆盘电极，电极材料为导电材料紫铜；
2)将电火花加工圆盘电极安装在加工设备上，将待加工的零件安装在设有回主转轴的工作台上，圆盘电极与零件在安装时保证圆盘电极轴线与零件锥杆部分 回转轴线垂直且相交，圆盘电极的最外侧与零件圆锥底部横截面对齐；
3)开始放电加工时，首先电极不转动而仅反馈杆发生转动，同时电极沿自身轴线与零件相向运动进行放电加工至预定深度；随后圆盘电极进行转动，同时放电蚀除工件至无明显放电，获得预定工件形状。
4)最终结果:零件最终达到预定尺寸，且无加工应力残留，刚度等各项性能一致性极好。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种低刚度圆锥面杆件的电火花磨削加工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤1、设计并制造圆盘电极(1)，所述的圆盘电极为圆盘状、整体导电，所述的圆盘电极包括放电区域(3)、非放电区域，所述的放电区域即圆盘电极的工作面，是与圆锥面杆件(2)的待加工锥面相对的、圆盘电极的圆锥面区域，所述的非放电区域为除去放电区域以外的其他部分；
所述的圆盘电极的工作面与圆盘电极的轴线的夹角α和所述的圆锥面杆件(2)的待加工锥面与圆锥面杆件的回转轴线的夹角β互余；
确定所述的圆盘电极的外圆直径D，公式如下：
D/2＝d/2+L   [1]
d = 2 Lr f ( R f - r f ) - - - [ 2 ]
式中：
d为圆盘电极(1)与圆锥面杆件(2)的圆锥体顶部横截面(5)的交汇处的圆盘电极的直径，Rf为圆锥面杆件(2)的圆锥体底部横截面(4)的半径，rf为圆锥面杆件(2)的圆锥体顶部横截面(5)的半径，L为圆锥面杆件(2)的圆锥体底部横截面(4)与圆锥体顶部横截面(5)之间的距离，即圆锥面杆件(2)待加工部分的轴线长度；
步骤2、将所述的圆盘电极(1)安装在加工设备上，将待加工的圆锥面杆件(2)安装在设有回主转轴的工作台上，安装时保证圆盘电极的轴线与圆锥面杆件(2)的轴线垂直且相交，圆盘电极的最外侧与圆锥面杆件(2)的圆锥底部对齐；
步骤3、开始放电加工时，首先，圆盘电极不转动、圆锥面杆件(2)转动，同时圆盘电极沿自身轴线与圆锥面杆件(2)相向运动进行放电加工至预定深度；
随后，圆盘电极进行转动，圆锥面杆件(2)保持转动，同时放电蚀除圆锥面杆件(2)至无明显放电，获得预定的圆锥面杆件形状。
2.根据权利要求1所述的低刚度圆锥面杆件的电火花磨削加工方法，其特征在于：所述的圆盘电极与电火花成型机床的电源部分的一极导线连接，圆锥面杆件(2)与机床的电源部分的另一极的导线连接。
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