柔性集束導(dǎo)電磨頭電解磨削同步電弧放電強(qiáng)化復(fù)合加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合加工方法，更具體地說，涉及一種柔性集束導(dǎo)電磨頭電解磨削同步電弧放電強(qiáng)化復(fù)合加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電解磨削加工是電化學(xué)蝕除金屬作用和機(jī)械磨削刮除鈍化膜相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)金屬材料加工的復(fù)合加工技術(shù)，主要應(yīng)用于高硬度、高強(qiáng)度等難切削零件和復(fù)雜曲面的加工。例如中國專利號ZL2008100232304，公開日為2008年8月27日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:數(shù)控電解機(jī)械復(fù)合加工機(jī)床，該申請案涉及一種數(shù)控電解機(jī)械復(fù)合加工機(jī)床，包括床身、機(jī)架、水平工作臺、數(shù)控雙回轉(zhuǎn)工作臺、防護(hù)箱、主軸頭、電主軸、數(shù)控系統(tǒng)、脈沖電源、電解液循環(huán)裝置，以及X向傳動機(jī)構(gòu)、Z向傳動機(jī)構(gòu)、Y向傳動機(jī)構(gòu)，上述電主軸、脈沖電源、電解液循環(huán)裝置中的電解液栗、X向伺服電機(jī)、Z向伺服電機(jī)、Y向伺服電機(jī)、數(shù)控雙回轉(zhuǎn)工作臺的B向回轉(zhuǎn)電機(jī)和C回轉(zhuǎn)電機(jī)均由數(shù)控系統(tǒng)控制。該申請案利用導(dǎo)電磨輪的母線相對于被加工零件進(jìn)行展成運(yùn)動進(jìn)行復(fù)雜曲面電解磨削加工，可以一次成型復(fù)雜曲面。在電解磨削加工的基礎(chǔ)上，學(xué)者相繼提出了脈沖電流電解磨削加工、磨削和電化學(xué)蝕除復(fù)合鉆孔等新加工方法。但是電解磨削加工表面仍基本為電解加工表面，可從圖3上直觀了解到電解磨削加工過程中的極間加工電壓電流波形基本不變，可知電解作用蝕除金屬，磨削僅為去除鈍化膜和蝕除產(chǎn)物，加工表面物理化學(xué)與機(jī)械性能并沒有得到明顯改善，反而存在晶界腐蝕等缺陷影響加工表面性會K
[0003]放電表面強(qiáng)化技術(shù)是直接利用放電的高能量密度對表面進(jìn)行強(qiáng)化的工藝，通過放電產(chǎn)生的高溫熔化電極材料后滲入到工件表面提高表面物理化學(xué)與機(jī)械性能。學(xué)者進(jìn)行了大量的電弧放電表面強(qiáng)化技術(shù)研究。相繼研究了普通電火花放電、壓結(jié)體或燒結(jié)體電極電火花放電、工作液中混入粉末、氣中電火花放電、超聲輔助電火花表面放電等表面強(qiáng)化工藝。但是仍無法解決強(qiáng)化層不均勻等問題。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中尚未有將電解磨削與電弧放電強(qiáng)化相結(jié)合的復(fù)合加工方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中尚未有將電解磨削與電弧放電強(qiáng)化相結(jié)合的復(fù)合加工方法的不足，提供了一種柔性集束導(dǎo)電磨頭電解磨削同步電弧放電強(qiáng)化復(fù)合加工方法，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，電解磨削與放電強(qiáng)化同步結(jié)合，在電解磨削加工的同時在加工表面形成一層均勻的強(qiáng)化層，顯著改善電解磨削加工表面物理、化學(xué)與機(jī)械性能，又因電解磨削與放電強(qiáng)化相互作用，改善電弧放電表面強(qiáng)化的均勻性與表面質(zhì)量。
[0007]2.技術(shù)方案
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0009 ]本發(fā)明的一種柔性集束導(dǎo)電磨頭電解磨削同步電弧放電強(qiáng)化復(fù)合加工方法，其步驟為:
[0010]I)設(shè)置一電解磨削加工機(jī)床，電解磨削加工機(jī)床包括機(jī)床主軸、夾持在機(jī)床主軸上的柔性集束導(dǎo)電磨頭、工作液槽、通過夾具安裝在工作液槽內(nèi)的工件、正對工件噴射電解液的電解液噴射管和脈沖電源，所述的脈沖電源的負(fù)極與柔性集束導(dǎo)電磨頭相連，脈沖電源的正極與工件相連，其中要求電解液中所添加粉末和/或制成柔性集束導(dǎo)電磨頭的材料中含有能與工件實(shí)現(xiàn)合金化的金屬或合金元素；
[0011]2)機(jī)床主軸帶動柔性集束導(dǎo)電磨頭運(yùn)動到工件需要加工的位置，將工件浸入電解液或通過電解液噴射管確保工件需加工位置處有電解液；
[0012 ] 3)通過脈沖電源給柔性集束導(dǎo)電磨頭和工件之間施加脈沖電壓；
[0013]4)機(jī)床主軸以恒定速度運(yùn)動，并帶動柔性集束導(dǎo)電磨頭做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，對工件進(jìn)行加工，其中柔性集束導(dǎo)電磨頭與工件加工表面接觸又彈開的過程中同步完成電解磨削、電弧放電強(qiáng)化以及電解磨削與電弧放電強(qiáng)化相互作用。
[0014]更進(jìn)一步地，所述的步驟4)中柔性集束導(dǎo)電磨頭與工件加工表面接觸又彈開的過程對在電解作用下工件加工表面產(chǎn)生的鈍化膜和蝕除產(chǎn)物進(jìn)行機(jī)械刮除，同時柔性集束導(dǎo)電磨頭與工件接觸又彈開的過程中形成電弧放電，將制成柔性集束導(dǎo)電磨頭材料中的合金元素和/或電解液中所添加粉末中的合金元素熔滲進(jìn)工件加工表面，實(shí)現(xiàn)表面合金化形成表面強(qiáng)化層，并同步電解磨削與電弧放電強(qiáng)化相互作用，即電弧放電在進(jìn)行工件加工表面強(qiáng)化的同時利用產(chǎn)生的爆炸力輔助蝕除在電解作用下工件加工表面產(chǎn)生的鈍化膜和蝕除產(chǎn)物，電解磨削在對工件表面進(jìn)行材料蝕除同時對在電弧放電作用下工件加工表面形成的表面強(qiáng)化層進(jìn)行修整。
[0015]更進(jìn)一步地，所述的步驟4)中電解磨削作用和電弧放電強(qiáng)化作用強(qiáng)度比例可以通過電解液濃度、脈沖電源的電參數(shù)和柔性集束導(dǎo)電磨頭與工件加工表面之間的接觸壓力調(diào)整。
[0016]更進(jìn)一步地，所述的步驟3)中脈沖電源的電壓范圍為I?80V。
[0017]更進(jìn)一步地，所述的步驟I)中柔性集束導(dǎo)電磨頭由環(huán)狀輪基座和形成于環(huán)狀輪基座外周的且能與工件加工表面形成柔性接觸的集束導(dǎo)電刷毛構(gòu)成。
[0018]3.有益效果
[0019]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
[0020](I)本發(fā)明的一種柔性集束導(dǎo)電磨頭電解磨削同步電弧放電強(qiáng)化復(fù)合加工方法，其簡單易形，只需將電解磨削加工過程中的金剛石磨頭換成柔性集束導(dǎo)電磨頭，即可電解磨削與電弧放電同時進(jìn)行，再配合電解液中所添加粉末和/或制成柔性集束導(dǎo)電磨頭的材料中含有能與工件實(shí)現(xiàn)合金化的金屬或合金元素，以便電弧放電時能將制成柔性集束導(dǎo)電磨頭材料中的合金元素和/或電解液中所添加粉末中的金屬或合金元素熔滲進(jìn)工件加工表面，實(shí)現(xiàn)表面合金化形成表面強(qiáng)化層，實(shí)現(xiàn)電解磨削加工表面的均勻放電強(qiáng)化，改善工件的表面性能以及提尚使用壽命；
[0021 ] (2)本發(fā)明的一種柔性集束導(dǎo)電磨頭電解磨削同步電弧放電強(qiáng)化復(fù)合加工方法，其柔性集束導(dǎo)電磨頭與工件加工表面接觸又彈開的過程中同時完成電解磨削、電弧放電強(qiáng)化以及電解磨削與電弧放電強(qiáng)化相互作用，將電解磨削與放電強(qiáng)化同步結(jié)合，在電解磨削加工的同時在加工表面形成一層均勻的表面強(qiáng)化層，顯著改善電解磨削加工表面物理、化學(xué)與機(jī)械性能，而電解磨削與放電強(qiáng)化相互作用，有利于提高電解磨削加工效率，改善電弧放電表面強(qiáng)化層的均勻性與表面質(zhì)量，能夠獲得平整光滑的表面強(qiáng)化層；
[0022](3)本發(fā)明的一種柔性集束導(dǎo)電磨頭電解磨削同步電弧放電強(qiáng)化復(fù)合加工方法，其電解磨削作用和電弧放電強(qiáng)化作用強(qiáng)度比例可以通過電解液濃度、脈沖電源的電參數(shù)和柔性集束導(dǎo)電磨頭與工件加工表面之間的接觸壓力調(diào)整，可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整電解磨削作用和電弧放電強(qiáng)化作用強(qiáng)度比例；
[0023](4)本發(fā)明的一種柔性集束導(dǎo)電磨頭電解磨削同步電弧放電強(qiáng)化復(fù)合加工方法，其操作方便，使用效果好，可以實(shí)現(xiàn)材料特別是難切削材料的高效切割與表面性能同步改善，具有高效、低成本的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的一種柔性集束導(dǎo)電磨頭電解磨削同步電弧放電強(qiáng)化復(fù)合加工方法中步驟I)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025 ]圖2為本發(fā)明中柔性集束導(dǎo)電磨頭復(fù)合加工過程中的極間加工電壓電流波形；
[0026]圖3為現(xiàn)有電解磨削加工過程中的極間加工電壓電流波形。
[0027]示意圖中的標(biāo)號說明:1、柔性集束導(dǎo)電磨頭;2、工作液槽;3、工件;4、電解液噴射管;5、脈沖電源。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0029]實(shí)施例
[0030]本實(shí)施例的一種柔性集束導(dǎo)電磨頭電解磨削同步電弧放電強(qiáng)化復(fù)合加工方法，其步驟為: