CN109702281A - 电弧磨削复合工具电极 - Google Patents

Abstract

一种用于电弧磨削复合加工的复合工具电极，包磨头、环状电极和复合电极夹头，所述的磨头呈具有中心孔或无中心孔的圆柱形，所述的环状电极呈中空，并开有冲液孔。所述的磨头插入在复合电极夹头中，一并置于环形电极内。本发明采用导电的工具电极外侧进行电弧放电加工以获得高效材料去除效率，同时利用工具电极中间的磨头实施磨削加工以提高工件加工质量。可以用于难切削材料的高效低成本加工，解决了材料高效、低成本加工和高表面质量的统一问题。

Description

电弧磨削复合工具电极

技术领域

本发明涉及一种实现电弧和磨削复合加工的工具，具体地说，是将电弧放电加工和磨削加工结合的复合工具电极。

背景技术

电弧放电加工常用来实现难切削材料高效低成本的粗加工，但由于其极大的能量密度，放电脉冲的能量也很大，从而形成了较大较深的蚀坑，导致加工表面粗糙。高温下的蚀除颗粒在冷却时易粘在工件表面形成重铸层，给后续加工带来许多不利影响。

据专利检索可知顾琳等人在CN107649755A中阐述了高速电弧放电磨削复合加工方法，该专利主要提出了电弧放电加工和磨削加工复合方法和设备对各种导电材料进行的高效、低成本、高精度加工；该专利所述的电极为石墨和磨削层复合电极，但未说明复合电极的实现形式和绝缘条件，仅说明复合加工的实现方法，属于工艺方法的专利。

据专利检索可知，赵万生等人在CN106077855B阐述了定向内冲液式高速电弧放电加工的旋转电极，叶良才在专利CN87106421A中阐述了放电机械磨削联合加工方法和设备，同样，叶良才在专利CN1061175A中提出了一种电加工设备(电熔爆机床)，这些专利都涉及到电弧放电加工工艺，但上述专利均属于工艺方法，且材料蚀除机理不同于高速电弧磨削复合加工，并且未对复合加工工具电极进行详述。

据专利检索可知，李寒松等人在CN105215488B中阐述了一种电解磨铣复合加工阴极磨头。该专利利用电解和磨削的共同作用去除阳极工件材料，其去除材料效率远没有利用高温等离子体热蚀除材料的电弧加工高。且该专利使用的是可导电的电解液，电弧加工使用不导电的绝缘液体。该阴极电极通过端部磨粒层对工件进行磨削加工，也没有考虑阴极体和端部磨粒层的损耗补偿问题。

本发明针对高速电弧放电磨削加工这一特殊加工形式，设计提出了一种复合电极，能够很好的解决高速电弧放电加工后工件表面质量不佳、磨削加工无法加工非回转体零件和高速电弧磨削复合加工中电极和磨料损耗后无法及时补偿等难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电弧放电磨削复合加工的复合工具电极，可以在高速电弧放电加工的同时对刚被加工的表面进行磨削加工，并结合流体动力断弧和机械断弧的优势，减轻加工表面的加工硬化现象，改善加工表面质量。该装置的结构实现了磨头和电极的分别安装，可以分别对两者进行补偿，加工余量更均匀，适合各种加工条件。

本发明的技术解决方案如下：

一种用于电弧磨削复合加工的复合工具电极，其特点在于包括磨头、环状电极和复合电极夹头：

所述的磨头呈具有中心孔或无中心孔的圆柱形；

所述的环状电极呈中空，并开有冲液孔。

所述的磨头插入在复合电极夹头中，一并置于环形电极内。

所述的磨头安装在环形电极的内部，所述的磨头的加工端面较所述的环状电极的下端面多伸出长度为0.2mm-6mm。

所述磨头树脂基、电镀或整体烧结的类型，磨粒粒度为30-800目，磨头为绝缘材料时可直接与复合电极夹头配合连接，磨头为导电材料时与复合电极夹头之间通过绝缘层连接。

所述的磨头呈圆柱形，插入复合电极夹头中，一并放入环形电极。环形电极与机床主轴或电机座连接锁紧后，夹头夹紧磨头所述的环状电极为采用中空的结构，内部空间容纳套有夹头的磨头，内部可有夹紧面或螺纹用于和锁紧夹头。

所述的环形电极在加工时可以直接锁紧夹头，也可以连同电机座锁紧夹头与主轴连接。

所述磨头材料为电镀、树脂或烧结磨头，当采用非绝缘材料时外部套有绝缘套与夹头和环形电极实现绝缘。

所述的复合电极夹头呈内空圆筒，外具有上锥面和下锥面，锥度较大的上锥面与所述的电机座的固定相连，锥度较小的下锥面和所述的复合电极夹头接触。

所述的磨头或环状电极损耗时，可以解除夹头对磨头的约束，重新调整两者端面的距离进行补偿。

所述的环状电极和磨头属于可更换件。

所述的磨头中间可开有冲液孔，用于加工时的内冲液，将加工产物快速排出，环状电极可在侧面和底面可开有冲液孔，工作液从冲液孔入口进入，从出口流出，实现电弧加工时的流体动力断弧。

所述的环形电极在加工时与电源系统相连通，电极端面及侧面与工件之间形成放电等离子体以蚀除工件材料。

所述的磨头、环状电极和复合电极夹头一并连接在机床主轴上，当复合电极夹头夹头形状特殊时，利用电极座对磨头、环状电极和复合电极夹头预固定，再一起与机床主轴连接。

所述的复合电极夹头用于将磨头锁紧，一并高速旋转。夹头可为带有锥面的弹簧夹头，可与环形电极和电机座配合夹紧磨头，一并与机床连接。

本发明的有益效果：

1.有效地将电弧放电加工和磨削加工结合，在一台机器上实现高效、经济的材料蚀除精加工，表面粗糙度估计值低于3.2μm，材料去除率可达2500mm³/min以上。

2.电极的内冲液可实现流体动力断弧，加速工件已加工表面的冷却和蚀除颗粒的排出提高加工的效率并改善加工表面的质量。

3.与主轴连接的电极高速旋转，可以实现机械断弧，提高加工效率。

4.磨头和环形电极均属于可更换零件，可以通过改变其直径的大小或材料实现各种要求的加工任务。

5.磨头和环形电极的安装互相独立，在对工具电极的损耗进行补偿时，互不干扰，可以同时实现不同长度的补偿调整。

附图说明

图1为本发明采用弹簧夹头的电弧磨削复合工具电极的结构示意图。

图2为本发明采用弹簧夹头的电弧磨削复合工具电极的使用状态结构图。

图3为本发明采用弹簧夹头的电弧磨削复合工具电极的使用状态爆炸图。

图4为采用电弧磨削复合工具电极实施高速电弧放电加工方法原理图和加工区域放大图

图中：1-磨头，2-环形电极，3-夹头，4-绝缘层，5-电极座，6-机床主轴，7-工件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案做进一步说明，给出了具体的实施方案和操作过程，但本发明的保护范围不仅限于下述的实施例。

如图1-3所示，图1为本发明采用弹簧夹头的电弧磨削复合工具电极的结构示意图，图2为本发明采用弹簧夹头的电弧磨削复合工具电极的爆炸图。图3为本发明采用弹簧夹头的电弧磨削复合工具电极的使用状态爆炸图。如图所示，一种用于电弧磨削复合加工的复合工具电极，包括磨头1、环状电极2和复合电极夹头3：所述的磨头1呈具有中心孔或无中心孔的圆柱形；所述的环状电极2呈中空，并开有冲液孔；所述的磨头1插入复合电极夹头3中，一并放入环形电极2。所述的磨头1安装在环形电极2的内部，所述的磨头1的加工端面较所述的环状电极2的下端面多伸出长度为0.2mm-6mm。所述磨头1为树脂基、电镀或整体烧结的类型，磨粒粒度为30-800目，磨头1)绝缘材料时可直接与复合电极夹头3配合连接，磨头1为导电材料时与复合电极夹头3之间通过绝缘层4连接。

所述的复合电极夹头3呈内空圆筒，外具有上锥面和下锥面，锥度较大的上锥面与所述的电机座5的固定相连，锥度较小的下锥面和所述的复合电极夹头3接触。

本发明实施过程如下：先将弹簧夹头3锥度较大的锥面卡入电机座5，再将已套上绝缘套4的磨头1插入弹簧夹头3中，然后将环形石墨电极2穿过磨头1套在电机座上，待调整好磨头1的端面超出环形石墨电极2端面的距离后，最后将环形石墨电极2拧紧。

如图4所示，本发明专利的实施过程如下：电弧磨削复合电极通过电机座5上的螺纹与机床主轴6相连，在复合加工的过程中所述的石墨电极2伴随主轴6高速旋转，同时实现流体动力断弧和机械断弧。

实施例

结合附图4阐述本发明的工作过程是：电弧磨削加工时，复合工具电极连接到机床主轴6上，伴随机床主轴6高速旋转，工件7固定在机床工作台上。将复合电极与电源的正极或者负极连接，工件7与电源的负极或正极连接。通过机床的伺服运动将环形电极2与工件7之间距离调整为合适的放电间隙，电源、电极、放电间隙和工件构成电流回路，放电电源提供脉冲直流。工作液通过复合工具电极的冲液孔持续对工件7加工表面进行冲液，实现流体动力断弧并及时将蚀除颗粒及磨削微粒冲刷走，以免形成电极和工件之间的短路。主轴6进给时，环形电极2的侧面与工件7之间形成电弧放电，完成大部分材料的蚀除，达到粗加工目的。加工后的工件表面包含大量电蚀坑和一定厚度的重铸层，较为粗糙。该表面随着主轴6进给运动，逐渐接触到复合工具电极磨头1部分，进一步进行磨削加工。随着主轴6的继续进给，磨头1对加工粗糙表面进行光整磨削加工，提高其表面质量。

Claims (9)

1.一种用于电弧磨削复合加工的复合工具电极，其特征在于包括磨头(1)、环状电极(2)和复合电极夹头(3)：

所述的磨头(1)呈具有中心孔或无中心孔的圆柱形；

所述的环状电极(2)呈中空，并开有冲液孔；

所述的磨头(1)插入在复合电极夹头(3)中，一并置于环形电极内。

2.根据权利要求1所述的电弧磨削复合电极，其特征在于所述的磨头(1)安装在环形电极(2)的内部，所述的磨头(1)的加工端面较所述的环状电极(2)的下端面多伸出长度为0.2mm-6mm。

3.根据权利要求1所述的电弧磨削复合电极，其特征在于所述磨头(1)为树脂基、电镀或整体烧结的类型，磨粒粒度为30-800目，磨头(1)为绝缘材料时可直接与复合电极夹头(3)配合连接，磨头(1)为导电材料时与复合电极夹头(3)之间通过绝缘层(4)连接。

4.根据权利要求3所述的用于电弧磨削复合加工的复合工具电极，其特征在于，所述的复合电极夹头(3)呈内空圆筒，外具有上锥面和下锥面，锥度较大的上锥面与所述的电机座(5)的固定相连，锥度较小的下锥面和所述的复合电极夹头(3)接触。

5.根据权利要求1所述的电弧磨削复合电极，其特征在于所述的磨头(1)或环状电极(2)损耗时，可以解除夹头(3)对磨头(1)的约束，重新调整两者端面的距离进行补偿。

6.根据权利要求1所述的电弧磨削复合电极，其特征在于所述的环状电极(2)和磨头(1)属于可更换件。

7.根据权利要求1所述的电弧磨削复合电极，其特征在于所述的磨头(1)中间可开有冲液孔，用于加工时的内冲液，将加工产物快速排出，环状电极(2)可在侧面和底面可开有冲液孔，工作液从冲液孔入口进入，从出口流出，实现电弧加工时的流体动力断弧。

8.根据专利要求1所述的电弧磨削复合电极，其特征在于所述的环形电极(2)在加工时与电源系统相连通，电极端面及侧面与工件之间形成放电等离子体以蚀除工件材料。

9.根据专利要求1所述的电弧磨削复合电极，其特征在于所述的磨头(1)、环状电极(2)和复合电极夹头(3)一并连接在机床主轴上，当复合电极夹头夹头形状特殊时，利用电极座(5)对磨头(1)、环状电极(2)和复合电极夹头(3)预固定，再一起与机床主轴连接。