嵌片式復合工具及電化學機械復合加工裝置及其加工方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及嵌片式復合工具及電化學機械復合加工裝置及其加工方法。本發明專利技術的復合工具包括有嵌片及基體，嵌片固定在基體上。本發明專利技術的復合工具制作簡便，更換嵌片容易，可以通過調整嵌片和基體的幾何參數來調整加工過程中的極間間隙，電解區域和磨削區域的比例，同時可以根據加工材料可以采用盡量小的磨粒，從而達到比較高的表面粗糙度。本發明專利技術的復合加工裝置包括機械運動機構、控制系統及電解液供給系統，其中機械運動機構包括能使復合工具實現自旋運動的機構以及能使復合工具相對于工件實現上下前后左右運動的機構。本發明專利技術的加工過程是利用電化學陽極溶解原理和機械刮膜作用的復合實現金屬去除。對難加工材料的加工具有工具損耗小，加工效率高，加工精度高等特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及嵌片式復合工具及電化學機械復合加工裝置及其加 工方法，具體涉及一種嵌片式復合工具及使用該工具的電化學機械復 合拋光及切割成型的加工裝置及其加工方法。
技術介紹
目前，電化學及其與機械復合加工的現狀如下1) 電解成型加工技術是利用金屬工件在電解液中發生陽極溶解的一 種加工技術。電解加工具有加工過程穩定，可加工的材料范圍廣，電極無損 耗，加工速度比電火花加工快5-IO倍，加工間隙為電火花加工的IO倍以 上等特點，適合用于大型零件的拷貝式加工。但是，必須制作成型電極，并 且成型電極的精度對加工質量的影響非常大。2) 電解拋光技術是利用電化學陽極溶解的原理對金屬表面進行拋光的 一種效率較高的加工方法。電解拋光的原理和電解成型加工的原理一樣，但 是，拋光工藝與成型工藝不同，其要求的材料去除量小，精度高，表面質量 好。因此，要求對電解的過程實現高精度的控制。3) 電化學機械復合加工技術是以電解作為材料去除的主要方式，由電 解生成鈍化膜而影響電解的進一步進行，再以適當的機械作用去除鈍化膜， 其關鍵是怎么匹配電解作用和機械作用。該技術始于20世紀70年代曰本， 80年代已經成功應用不銹鋼、炭鋼零件的表面和內外圓旋轉面的拋光，最佳 效果可達到鏡面，我國從90年代開始研究，但是在實際應用過程中還存在 很多問題。另外，目前國內外電解磨削加工的工具形式多為砂輪式或拷貝式，且一 般的電化學機械加工由于砂輪尺寸較大，很難應用于窄縫、深槽等領域的拋 光。
技術實現思路
本專利技術的目的在于考慮上述問題而提供 一 種能將電解和機械磨削有機 的結合在一起的嵌片式復合工具。本專利技術的嵌片式復合工具制作簡便，更換 嵌片容易。本專利技術的另一目的在于提供一種工具損耗小，加工效率高，加工精度高 的電化學機械復合加工裝置。本專利技術還有一目的在于提供一種控制方便，操作簡單的電化學機械復合 加工裝置的加工方法。本專利技術的技術方案是本專利技術的復合工具包括有能去除材料、光整加工、刮除鈍化膜及引導電 解加工的區域和方向的嵌片和作為電解加工的工具電極的基體，嵌片固定在基體上。上述嵌片的加工表面使用電鍍或者釬焊的方法附上一層磨粒，或者用粉 末冶金的方法直接燒結成嵌片形式的砂片。上述嵌片和基體之間通過絕緣樹脂粘結劑粘合；或上述嵌片和基體的結合面涂刷有絕緣涂料，再通過連接件將嵌片固定在基體上。上述嵌片和基體之間的極間間隙通過調整嵌片的尺寸來調節，電解加工 區和磨削加工區的比例通過嵌片外表面的弧度和基體外表面的弧度之間的 比例來調整。本專利技術的使用嵌片式復合工具的電化學機械復合加工裝置，包括有機械 運動機構、控制系統及將電解液噴入加工區域的電解液供給系統，其中機械運動機構包括有機座、安裝在機座上能使復合工具實現自旋運動的機構以及 能使復合工具相對于工件實現上下前后左右運動的機構，控制系統分別控制 機械運動機構的運動及控制電解液供給系統的供給過程。上述使復合工具實現自旋運動的機構包括有調速電機、聯軸器、兩個換 向器、手緊鉆夾頭，其中調速電機的輸出軸通過聯軸器及把垂直方向的旋轉 運動轉換成水平方向上的旋轉運動的兩個換向器與手緊鉆夾頭連接，復合工具安裝在手緊鉆夾頭上；使復合工具相對于工件實現上下前后左右運動的機構包括有機座、Y軸工作臺、X軸工作臺、T型工作臺、Z軸導軌、絲杠、步進電機、臺架、夾具，使復合工具實現自旋運動的機構安裝在臺架上，臺架安裝在作下上運動的z軸導軌上，z軸導軌與由步進電機驅動的絲杠連接，夾緊工件的夾具固定在T型工作臺上，T型工作臺裝設在電解液槽上，電解 液槽通過槽座及固定件固定在X軸工作臺上，X軸工作臺裝設在Y軸工作臺 上，Y軸工作臺裝設在機座上，X軸工作臺及Y軸工作臺的驅動裝置分別與 控制系統電連接，電解液供給系統與置于加工區域的噴嘴連接。上述兩換向器通過一對錐齒輪實現其換向，并通過螺栓和軸承座固定在 兩下懸臂上，兩下懸臂之間裝設有能調整其之間間距的絲杠，兩換向器之間通過能實現兩者同步運動的同步帶輪及同步帶連接；上述同步帶還裝有張緊機構，張緊機構固裝在與機座連接的立柱上。上述控制系統包括有中央控制單元、數據釆集卡、電壓和電流監測裝置、運動控制卡、接口電路、脈沖電源、D/A轉換器、加工過程的監控裝置及電 機驅動器，中央控制單元的輸入端通過數據釆集卡與電壓和電流監測裝置連 接，中央控制單元的輸出端通過運動控制卡分別與接口電路及D/A轉換器連 接，接口電路與脈沖電源連接，控制脈沖電源的頻率，電壓，占空比；D/A 轉換器分別與X軸工作臺及Y軸工作臺的驅動裝置電連接及與步進電機、調速電機電連接。上述中央控制單元還連接有顯示器、調速變頻器，顯示器上設有加工電 流顯示窗、加工頻率顯示窗、加工電壓顯示窗，中央控制單元還連接有電源 頻率調整旋鈕、電源電壓調整旋鈕、占空比調整旋鈕、鍵盤。上述電解液供給系統包括有噴嘴、濾網、濾芯、儲液箱、水泵、機座、 水管接頭、立柱、水管法蘭接頭，水泵經過濾網、濾芯將電解液從儲液箱抽 出，并經管路送至將電解液噴入加工區域的噴嘴，電解液在噴嘴的出口形成 高壓，從噴嘴出來的電解液經由電解液槽底部的水管接頭、水管法蘭接頭及 其水管流回儲液箱。本專利技術電化學機械復合拋光及切割成型裝置的加工方法，其包括如下步驟1)安裝工件及復合工具，并根據工件的材料和加工要求選擇包括工具 的自旋速度、進給速度、工具參數、電源參數及其電解液配方的工藝參數；2) 根據要求的加工形狀在CAD編程系統中進行加工過程的代碼編程；3) 工件及復合工具分別接加工電源的負極和正極；4) 開啟水泵，啟動電解液供給系統；5) 啟動控制系統，讀入加工代碼，進行工件的加工；6) 加工過程中，電解加工作為材料去除的主要方式，磨削加工的主要 作用是去除電解過程中生成的鈍化膜，以引導電解加工的區域和方向；控制 系統能對加工狀況進行實時監視并進行調節，使整個加工體系保持最佳的狀 態。本專利技術由于釆用嵌片式復合工具作為電極的結構，新型的嵌片式 復合工具將電解和機械磨削有機的結合在一起，實現了電解加工加工 范圍廣，工具損耗小和機械磨削加工可控性能好的優勢結合，利用磨 削的機械刮膜作用引導電解加工的區域和方向，提高電解加工過程的 可控性。本專利技術中的新型嵌片式復合工具制作簡便，更換嵌片容易，可以通過調整嵌片和基體的幾何參數來調整加工過程中的極間間隙， 電解區域和磨削區域的比例，同時可以根據加工材料可以釆用盡量小 的磨粒，從而達到比較高的表面粗〗造度。由于其結構特點，可以勝任 窄縫、深槽等領域的拋光，本專利技術電化學機械復合加工裝置的加工過 程是利用電化學陽極溶解原理和機才戒刮膜作用的復合實現金屬去除 的技術。在電化學機械加工中，電化學和機械作用貫穿其加工過程的 始終，材料的去除主要以電化學作用完成，因此，本專利技術對難加工材 料的加工具有工具損耗小，加工效率高，加工精度高等特點。另外， 本專利技術中的控制系統根據釆集加工過程中的電流、電壓值判斷電解加 工所處的狀態是否短路，自動調整機械進給參數和電源參數以適應加 工。本專利技術的加工方法由于綜合了電解加工和機械加工的優點，此工 藝過程具有加工成本較低，加工精度較高，工具損耗小的特點，在實 現對難加工的拋光和平面及曲面的加工中具有一定的優勢。 附圖說明圖l (l)為本發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種嵌片式復合工具，復合工具（２２）包括有能去除材料、光整加工、刮除鈍化膜及引導電解加工的區域和方向的嵌片（２２１）和作為電解加工的工具電極的基體（２２２），嵌片（２２１）固定在基體（２２２）上。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭鐘寧，劉國躍，劉江文，張永俊，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：81[中國|廣州]