CN106735643A - 用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置及方法 - Google Patents

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H5/00—Combined machining
    • B23H5/04—Electrical discharge machining combined with mechanical working

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Abstract

本发明涉及一种用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置及方法，包括以下步骤：1)将放电电源分别连接至工作电极和被加工工件，使得放电电源放电时在工作电极和被加工工件之间形成电压；2)调整被加工工件的被加工表面与工作电极的工作面平行；3)启动两旋转电机，使得工作电极处于高速旋转状态,被加工工件处于静止或缓慢旋转状态；4)计算机数控系统控制三坐标工作台和十字滑台运动，使得工作电极进给接近被加工工件的表面；5)启动放电电源开始放电，对被加工工件进行磨削，并采用磨削液进行冷却和润滑，同时冲洗磨削产生的碎屑。本发明可以有效提高刀具刃口加工效率和加工精度，可以广泛应用于聚晶金刚石刀具的刃磨中。

Description

用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置及方法
技术领域
本发明涉及刀具机械加工技术领域，尤其涉及一种用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置及方法。
背景技术
“聚晶金刚石刀具”(简称PCD刀具)刀具刃口具有很高的硬度和耐磨性，导致加工难度较大。当前，PCD刀具刃口加工主要采用电火花和砂轮磨削两种分离工序实现，首先采用电火花实现粗加工，效率高、灵活，但单纯电火花工艺难以达到较高的刃口质量，因此后续采用砂轮磨削实现精加工，以获得较高的刃口光洁度。
现有的加工方法主要存在以下问题：(1)两道工序均需要进行上下料、对刀、轮廓测量等，导致加工效率低；(2)两次进给不可避免会产生位置误差，导致加工精度降低；(3)放电间隙的存在，导致不可避免会出现放电短路或放电间隙过小现象，降低了刀具光洁度。综上，现有PCD刀具刃口的分离工序加工方法难以满足生产实际对加工效率和加工精度的需求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置及方法，对聚晶金刚石刀具刃口的加工效率更高，且刃口质量高。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置，其特征在于：其包括机床床身、三坐标工作台、十字滑台、工作电极、用于夹设被加工工件的常规旋转工作台、放电电源、两旋转电机和计算机数控系统；所述机床床身上设置所述三坐标工作台，所述三坐标工作台上设置所述十字滑台，所述十字滑台上设置所述工作电极；所述常规旋转工作台与所述机床床身相对设置，使得所述被加工工件沿三个方向旋转运动；所述放电电源分别连接所述工作电极和被加工工件；两所述旋转电机分别与所述工作电极和被加工工件连接为其提供动力；所述计算机数控系统用于控制所述三坐标工作台和十字滑台，使得所述工作电极进给接近所述被加工工件表面，当所述放电电源开始放电时，对所述被加工工件进行磨削进入磨削过程。
所述工作电极包括金属片和金刚石砂轮基底，且所述金属片按圆周均匀的嵌入至所述金刚石砂轮基底。
所述工作电极中的所述金属片采用铜片、铜钨合金片或铜银合金片。
所述放电电源采用直流脉冲电源或高频脉冲电源。
所述装置还包括一设置在所述机床床身底部的用于存储磨削液的容器，所述工作电极处还设置有一喷头，所述容器内的磨削液通过泵抽入到所述喷头，喷到加工表面。
所述磨削液采用水性溶液或电解液。
一种基于所述装置的用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨方法，其特征在于包括以下步骤：1)将放电电源分别连接至工作电极和被加工工件，使得放电电源放电时能够在工作电极和被加工工件之间形成电压；2)调整常规旋转工作台，使得被加工工件的被加工表面与工作电极的工作面平行；3)将两旋转电机分别与工作电极和被加工工件连接后，启动两旋转电机，使得工作电极处于高速旋转状态,被加工工件处于静止或缓慢旋转状态；4)计算机数控系统控制三坐标工作台和十字滑台运动，使得工作电极进给接近被加工工件的表面；5)启动放电电源开始放电，对被加工工件进行磨削，并采用磨削液进行冷却和润滑，同时冲洗磨削产生的碎屑。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于工作电极由金刚石砂轮基底和铜钨合金两部分构成，铜钨合金均匀嵌入金刚石砂轮基底，加工时电火花放电腐蚀与砂轮磨削两种工序几乎同时进行，有效提高了刀具刃口加工效率。2、本发明设置的工作电极可以使得电火花放电腐蚀与砂轮磨削两种加工工序一次进给完成，避免了两次进给所产生的位置误差，有效提高了刀具刃口加工精度。3、本发明由于铜钨合金旋转时交替放电，避免了放电短路现象，有效提高了刀具刃口的光洁度。4、本发明由于采用电解液或水性溶液作为磨削液，加工过程中不会燃烧，安全可靠。5、本发明由于采用电解液或水性溶液作为磨削液，可以形成滑膜，降低砂轮磨损。因而本发明可以广泛应用于聚晶金刚石刀具的刃口加工中，以提高聚晶金刚石刀具刃口的加工效率和加工质量。
附图说明
图1是本发明用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置图；
图2是本发明工作电极结构的侧视图和正视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置包括机床床身1、三坐标工作台2、十字滑台3、工作电极4、用于夹设被加工工件5的常规旋转工作台6、放电电源、两旋转电机和计算机数控系统(放电电源、两旋转电机和计算机数控系统图中未示出)。
机床床身1上设置有三坐标工作台2，三坐标工作台2上设置有十字滑台3，十字滑台3上设置有工作电极4。常规旋转工作台6与机床床身1相对设置，使得被加工工件5沿三个方向旋转运动。放电电源分别连接工作电极4和被加工工件5，用于放电产生电火花。两旋转电机分别与工作电极4和被加工工件5连接为其提供动力，使得工作电极4围绕工作电极4中心轴旋转，被加工工件5围绕被加工工件5中心轴旋转。计算机数控系统用于控制三坐标工作台2和十字滑台3，使得工作电极4进给接近被加工工件5表面，当放电电源开始放电时，对被加工工件5进行磨削进入磨削过程。
如图2所示，工作电极4包括金属41片和金刚石砂轮基底42，且金属片41按圆周均匀的嵌入至金刚石砂轮基底42，加工时，金属片41和金刚石砂轮基底42交替与被加工工件5刃口表面接触。
上述实施例中，放电电源采用直流脉冲电源或高频脉冲电源。
上述各实施例中，工作电极4中的金属片41采用铜片、铜钨合金片、铜银合金片或其他适宜的金属片。
上述各实施例中，本发明用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置还设置有一存储磨削液的容器，在工作电极4处设置有一喷头，磨削液通过泵抽入到喷头后，喷到加工表面，对其进行润滑和冷却，同时冲洗加工碎屑。
上述各实施例中，磨削液采用电解液或水性溶液。
基于上述用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置，本发明还提供一种用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨方法，包括以下步骤：
1)将放电电源分别连接至工作电极4和被加工工件5，使得放电电源放电时能够在工作电极4和被加工工件5之间形成电压。
2)调整常规旋转工作台6，使得被加工工件5的被加工表面与工作电极4的工作面平行。
3)将两旋转电机分别与工作电极4和被加工工件5连接后，启动两旋转电机，使得工作电极4处于高速旋转状态,被加工工件5处于静止或缓慢旋转状态。
4)计算机数控系统控制三坐标工作台2和十字滑台3运动，使得工作电极4进给接近被加工工件5的被加工表面。
5)启动放电电源开始放电，对被加工工件5进行磨削，并采用磨削液进行冷却和润滑，同时冲洗磨削产生的碎屑。
放电电源开始放电后，工作电极4高速旋转时，工作电极4上的金刚石砂轮基底42与金属片41两部分交替与被加工表面接触，分别磨削与放电，并以电解液或水性溶液作为磨削液，进行冷却和润滑，同时冲洗磨削产生的碎屑。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置，其特征在于：其包括机床床身、三坐标工作台、十字滑台、工作电极、用于夹设被加工工件的常规旋转工作台、放电电源、两旋转电机和计算机数控系统；
所述机床床身上设置所述三坐标工作台，所述三坐标工作台上设置所述十字滑台，所述十字滑台上设置所述工作电极；所述常规旋转工作台与所述机床床身相对设置，使得所述被加工工件沿三个方向旋转运动；所述放电电源分别连接所述工作电极和被加工工件；两所述旋转电机分别与所述工作电极和被加工工件连接为其提供动力；所述计算机数控系统用于控制所述三坐标工作台和十字滑台，使得所述工作电极进给接近所述被加工工件表面，当所述放电电源开始放电时，对所述被加工工件进行磨削进入磨削过程。
2.如权利要求1所述的用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置，其特征在于：所述工作电极包括金属片和金刚石砂轮基底，且所述金属片按圆周均匀的嵌入至所述金刚石砂轮基底。
3.如权利要求2所述的用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置，其特征在于：所述工作电极中的所述金属片采用铜片、铜钨合金片或铜银合金片。
4.如权利要求1所述的用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置，其特征在于：所述放电电源采用直流脉冲电源或高频脉冲电源。
5.如权利要求1所述的用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置，其特征在于：所述装置还包括一设置在所述机床床身底部的用于存储磨削液的容器，所述工作电极处还设置有一喷头，所述容器内的磨削液通过泵抽入到所述喷头，喷到加工表面。
6.如权利要求5所述的用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨装置，其特征在于：所述磨削液采用水性溶液或电解液。
7.一种基于如权利要求1-6任一项所述装置的用于聚晶金刚石刀具的电火花砂轮复合刃磨方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将放电电源分别连接至工作电极和被加工工件，使得放电电源放电时能够在工作电极和被加工工件之间形成电压；
2)调整常规旋转工作台，使得被加工工件的被加工表面与工作电极的工作面平行；
3)将两旋转电机分别与工作电极和被加工工件连接后，启动两旋转电机，使得工作电极处于高速旋转状态,被加工工件处于静止或缓慢旋转状态；
4)计算机数控系统控制三坐标工作台和十字滑台运动，使得工作电极进给接近被加工工件的表面；
5)启动放电电源开始放电，对被加工工件进行磨削，并采用磨削液进行冷却和润滑，同时冲洗磨削产生的碎屑。
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