CN1397399A - 采用简单中空长电极进行高效铣削放电加工的方法 - Google Patents

Abstract

一种采用简单中空长电极进行高效铣削放电加工的方法，特征是：在数控技术基础上，采用简单中空长电极加导向器导向，对工件进行放电铣加工，其中所述简单长电极为：(1)、电极截面简单；(2)、电极为中空可内冲液结构；(3)、电极的长径比在30∶1以上。本发明采用简单中空长电极是保证高效放电铣削加工的关键，提供了电极连续、大长度补偿的可能。从实际效果看，这种做法打破了以往的传统，收到了预想不到的效果。这些效果主要表现在以下两方面：一是对钛合金、高温耐热合金不锈钢等机械加工性能差的特殊材料放电铣削加工效率特别高，不用制造复杂电极，成本低，这对航天航空、军工、燃气轮机、模具等领域中特殊材料的加工具有重大意义；二是能够有效地维持高效加工的连续性，不会经常出现因更换电极而中断加工的现象。

Description

采用简单中空长电极进行高效铣削放电加工的方法

                           技术领域

本发明涉及一种高效放电铣削加工成形方法，特别涉及基于数控技术并采用简单中空长电极通过放电(如电弧、电火花)进行高效铣削的放电加工方法。

                           背景技术

在航空航天、军工、燃气轮机、模具等领域中有很多特殊材料的零部件需要进行加工，比如钛合金、高温耐热合金、不锈钢等，这些材料粘性较强，导热性差，机械加工性能很差，加工效率极低，刀具费用也很大，因此严重制约了这些行业的技术进步和发展。近年来，随着电加工技术和工艺水平的飞速发展，针对上述特殊材料的铣削成形加工技术作为前沿电加工技术被提了出来，一般电火花成形加工需用与加工型腔形状一致的复杂电极，电极的制造相对困难而且成本高，而电火花分层铣削作为一种新的工艺方法越来越受到人们的关注。它为电火花加工工艺和设计所带来的突破性发展，以及用简单电极加工复杂工件的设计思想和灵活的加工方法也越来越为广大同行所认可。特别是应用于加工类似钛合金这样的，导热性差、粘性大的工件时其效果是机械切削加工所无法比拟的，尤其是采用高效放电加工方法对这些特殊材料的零件进行粗加工，又有其得天独厚的特点，同时也是电加工铣削工艺发展的一种很主要的趋势。但是，在高效放电铣削加工中，由于电流很大，电极损耗相当突出，因此应用过程中通常遇到两方面难题，第一个是如何解决电极可以补偿的问题，以便维持高效放电加工中的持续性。因目前在其它的电火花铣削研究中都采用较短的棒状电极进行加工，这样限制了电极加工损耗后的补偿能力，特别是在高效放电铣削加工中，电极损耗增大导致频繁更换电极，因此不仅大大降低了加工效率，而且使操作变得复杂。显然，这种方法在高效电火花加工中是实用程度较小。第二个是解决电极损耗怎样补偿的问题，这个问题解决得好坏直接影响加工精度。对高效铣削电加工来说，由于电极损耗较大，随之带来的问题是：被加工工件的尺寸精度和仿形精度大大下降，尤其对多型腔加工，无法保证各个型腔尺寸精度一致。现有技术中，一种方法是对电极损耗进行检测和在线补偿；另一种方法是直接通过软件对电极损耗进行理论在线补偿。然而两种方式相比之下各有利弊，如果采用第一种方法，显然精度问题得以解决，但因检测而花去的时间却使加工效率成倍下降。如果采用第二种方法，尽管对加工效率无影响，但由于工艺条件存在不定性，电极的补偿量与实际损耗之间的偏差随着时间推移越拉越大，最终使得加工精度误差太大，无法保证精度要求。总之上述两种方法在实践中都很难做到两全其美。针对上述问题，本发明提出了一种适合于高效放电铣削成形的、实用的、电极可以方便补偿的电加工方法。至于电极损耗怎样补偿的问题，我们将在另一个专利申请中进行描述。

                         发明内容

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种采用简单中空长电极进行高效铣削电加工的方法，在数控技术基础上，采用简单中空长电极加导向器导向进行内外冲液，对工件进行放电铣削成形加工，其中所述简单长电极为：

(1)、电极截面简单；

(2)、电极为中空可以内冲液；

(3)、电极的长径比在30∶1以上。

上述技术方案的有关内容解释如下：

1、简单电极的概念一是指外形简单的电极，比如通常采用圆柱作为电极的外形；二是指电极轴向不同位置的截面形状和大小相同，但电极安装夹持部分可以除外。这里需要强调的是在简单几何形状的基础上进行切割所形成的外形仍然包括在简单外形有范围之内，比如在圆柱基础上沿轴向进行一次或多次切割所形成的柱形属于简单电极。从电极外形角度看，棒状圆柱最为简单，加工也很方便，但有时考虑到排屑方便，将棒状圆柱沿轴向切去一边或两边也是很有效果的。

2、长电极的概念是指电极的长度与径向尺寸的比例要求在30∶1以上，较好的比例关系在50∶1以上，从高效连续加工的角度看最好的比例关系在80∶1以上。因为高效放电铣削加工电流很大，相应的电极损耗也很大，如果电极在加工过程中不提供时间上的连续性，其实用性和效果将会大大下降，甚至对高效放电加工是无意义的。因此在本发明中，长电极是保证高效放电铣削加工的关键，提供了电极连续、大长度补偿的可能。实验中我们将电极的绝对长度做到了1000mm以上，从实际效果看，这种做法打破了以往传统观念，收到了预想不到的效果。这种效果主要体现在以下两方面：一是对钛合金、高温耐热合金不锈钢等机械加工性能差的特殊材料放电铣削加工效率特别高，不用制造复杂电极，成本低，尤其对航天航空、军工、燃气轮机、模具等领域中特殊材料的加工具有重大意义；二是能够有效地维持高效加工的连续性，不会经常出现因更换电极而中断加工的现象。

3、为了维持大电流前提下放电铣削高效加工的连续性和稳定性，需要采用内冲液、外冲液或内外冲液相结合的冷却方式。其中，实现内冲液冷却方式就要求将长电极制做成中空型结构，以提供内冲液冷却通道。这种通道可以为单孔、双孔或多孔结构，甚至可以采用环形孔。

4、为了获得较好地表面加工质量，简单中空长电极在放电加工中相对工件产生位移同时，绕自身轴线旋转。从实际效果看，电极旋转与以上方法相结合是有效的。尤其是当电极设置排屑切面时，其效果更加突出。

本发明工作原理是：在高效电火花铣削加工时，利用简单中空长电极一层一层的去除多余材料，直到达到加工的尺寸要求。对电极损耗利用简单长电极可不断连续补偿，以实现高效、连续、准确的最佳加工综合效果。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明采用简单中空长电极进行高效放电铣削加工，由于电极损耗比较大，需要在长度上不断进行补偿，以往传统习惯做法都采用短的简单电极进行，需要经常更换电极，使工作效率下降，实用性差，而采用长的简单电极加导向器导向进行高效电火花铣削加工，就可以大大减少电极更换次数，实现自动连续加工，这样可能大大提高加工效率，因此这种改进具有很强的实用性，也有利于数控化。

2、一般电火花成形加工需用与加工型腔形状一致的复杂电极，这样的电极制造相对困难，成本高，而本发明采用简单电极进行加工，电极简单制造方便，成本较低，实用性强。

3、电极的中空结构可以实现内充液，充分改善加工区域的冷却和排屑条件，使加工能够采用大能量的电源顺利进行高效加工。

4、以往传统电火花小孔加工也用长电极，然而高效放电铣削电加工工艺与电火花打孔工艺从工艺方法上有很大区别，要求和目的也不相同，因此，本发明采用简单长电极进行高效放电铣削加工的技术构思，显然不是简单地将电极长度加长，而是针对特殊材料，采用简单中空的长电极，运用铣削成形方法所进行的高效放电铣削加工，因此具有新颖性和显著地技术进步，尤其对于高效放电铣削加工具有重大实际意义。

                         具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例：一种采用简单长电极进行高效数控铣削放电加工的方法，被加工件为发动机涡轮叶片，材料为高温耐热合金，通过高效放电分层铣削加工的方法铣出涡轮叶片的空间曲面。这种粗加工型的高效铣削放电加工在数控技术基础上，采用长径比在80∶1以上的简单电极，加导向器导向，对工件进行放电分层铣削成形加工。所述简单电极为棒状圆柱电极，长度为1000mm，直径为Φ6mm，简单长电极的截面中心设有单孔，该单孔用于内冲液冷却，工作时采用内冲液和外冲液两种方式组合同时对加工区域进行冷却排屑。电极在放电铣削中绕自身轴线旋转。另外在放电分层铣削加工过程中，要对简单长电极的电极损耗进行在线补偿。

Claims (9)

1、一种采用简单中空长电极进行高效铣削放电加工的方法，其特征在于：在数控技术基础上，采用简单中空长电极加导向器导向，对工件进行放电铣削成形加工，其中所述简单中空长电极为：

(1)、电极截面简单；

(2)、电极为中空可内冲液结构；

(3)、电极的长径比在30∶1以上。

2、根据权利要求1所述高效铣削放电加工的方法，其特征在于：所述电极的长径比在50∶1以上。

3、根据权利要求2所述高效铣削放电加工的方法，其特征在于：所述电极的长径比在80∶1以上。

4、根据权利要求1所述高效铣削放电加工的方法，其特征在于：所述电极由棒状简单几何形状构成。

5、根据权利要求4所述高效铣削放电加工的方法，其特征在于：所述电极为棒状圆柱电极。

6、根据权利要求4所述高效铣削放电加工的方法，其特征在于：所述电极的几何形状是由棒状圆柱沿轴向经一次或多次切割所形成的棒体构成。

7、根据权利要求1所述高效铣削放电加工的方法，其特征在于：所述电极中空为单孔或双孔或多孔或环形孔结构。

8、根据权利要求1所述高效铣削放电加工的方法，其特征在于：所述简单长电极在放电加工中可绕自身轴线旋转。

9、根据权利要求1所述高效铣削放电加工的方法，其特征在于：所述简单长电极在放电铣削加工中的冷却方式可采用内冲液、外冲液或两者组合。