專利名稱：采用簡單中空長電極進行高效銑削放電加工的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高效放電銑削加工成形方法，特別涉及基于數(shù)控技術并采用簡單中空長電極通過放電(如電弧、電火花)進行高效銑削的放電加工方法。
背景技術：
在航空航天、軍工、燃氣輪機、模具等領域中有很多特殊材料的零部件需要進行加工，比如鈦合金、高溫耐熱合金、不銹鋼等，這些材料粘性較強，導熱性差，機械加工性能很差，加工效率極低，刀具費用也很大，因此嚴重制約了這些行業(yè)的技術進步和發(fā)展。近年來，隨著電加工技術和工藝水平的飛速發(fā)展，針對上述特殊材料的銑削成形加工技術作為前沿電加工技術被提了出來，一般電火花成形加工需用與加工型腔形狀一致的復雜電極，電極的制造相對困難而且成本高，而電火花分層銑削作為一種新的工藝方法越來越受到人們的關注。它為電火花加工工藝和設計所帶來的突破性發(fā)展，以及用簡單電極加工復雜工件的設計思想和靈活的加工方法也越來越為廣大同行所認可。特別是應用于加工類似鈦合金這樣的，導熱性差、粘性大的工件時其效果是機械切削加工所無法比擬的，尤其是采用高效放電加工方法對這些特殊材料的零件進行粗加工，又有其得天獨厚的特點，同時也是電加工銑削工藝發(fā)展的一種很主要的趨勢。但是，在高效放電銑削加工中，由于電流很大，電極損耗相當突出，因此應用過程中通常遇到兩方面難題，第一個是如何解決電極可以補償?shù)膯栴}，以便維持高效放電加工中的持續(xù)性。因目前在其它的電火花銑削研究中都采用較短的棒狀電極進行加工，這樣限制了電極加工損耗后的補償能力，特別是在高效放電銑削加工中，電極損耗增大導致頻繁更換電極，因此不僅大大降低了加工效率，而且使操作變得復雜。顯然，這種方法在高效電火花加工中是實用程度較小。第二個是解決電極損耗怎樣補償?shù)膯栴}，這個問題解決得好壞直接影響加工精度。對高效銑削電加工來說，由于電極損耗較大，隨之帶來的問題是被加工工件的尺寸精度和仿形精度大大下降，尤其對多型腔加工，無法保證各個型腔尺寸精度一致?，F(xiàn)有技術中，一種方法是對電極損耗進行檢測和在線補償；另一種方法是直接通過軟件對電極損耗進行理論在線補償。然而兩種方式相比之下各有利弊，如果采用第一種方法，顯然精度問題得以解決，但因檢測而花去的時間卻使加工效率成倍下降。如果采用第二種方法，盡管對加工效率無影響，但由于工藝條件存在不定性，電極的補償量與實際損耗之間的偏差隨著時間推移越拉越大，最終使得加工精度誤差太大，無法保證精度要求?？傊鲜鰞煞N方法在實踐中都很難做到兩全其美。針對上述問題，本發(fā)明提出了一種適合于高效放電銑削成形的、實用的、電極可以方便補償?shù)碾娂庸し椒?。至于電極損耗怎樣補償?shù)膯栴}，我們將在另一個專利申請中進行描述。

發(fā)明內(nèi)容
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種采用簡單中空長電極進行高效銑削電加工的方法，在數(shù)控技術基礎上，采用簡單中空長電極加導向器導向進行內(nèi)外沖液，對工件進行放電銑削成形加工，其中所述簡單長電極為(1)、電極截面簡單；(2)、電極為中空可以內(nèi)沖液；(3)、電極的長徑比在30∶1以上。
上述技術方案的有關內(nèi)容解釋如下1、簡單電極的概念一是指外形簡單的電極，比如通常采用圓柱作為電極的外形；二是指電極軸向不同位置的截面形狀和大小相同，但電極安裝夾持部分可以除外。這里需要強調(diào)的是在簡單幾何形狀的基礎上進行切割所形成的外形仍然包括在簡單外形有范圍之內(nèi)，比如在圓柱基礎上沿軸向進行一次或多次切割所形成的柱形屬于簡單電極。從電極外形角度看，棒狀圓柱最為簡單，加工也很方便，但有時考慮到排屑方便，將棒狀圓柱沿軸向切去一邊或兩邊也是很有效果的。
2、長電極的概念是指電極的長度與徑向尺寸的比例要求在30∶1以上，較好的比例關系在50∶1以上，從高效連續(xù)加工的角度看最好的比例關系在80∶1以上。因為高效放電銑削加工電流很大，相應的電極損耗也很大，如果電極在加工過程中不提供時間上的連續(xù)性，其實用性和效果將會大大下降，甚至對高效放電加工是無意義的。因此在本發(fā)明中，長電極是保證高效放電銑削加工的關鍵，提供了電極連續(xù)、大長度補償?shù)目赡堋嶒炛形覀儗㈦姌O的絕對長度做到了1000mm以上，從實際效果看，這種做法打破了以往傳統(tǒng)觀念，收到了預想不到的效果。這種效果主要體現(xiàn)在以下兩方面一是對鈦合金、高溫耐熱合金不銹鋼等機械加工性能差的特殊材料放電銑削加工效率特別高，不用制造復雜電極，成本低，尤其對航天航空、軍工、燃氣輪機、模具等領域中特殊材料的加工具有重大意義；二是能夠有效地維持高效加工的連續(xù)性，不會經(jīng)常出現(xiàn)因更換電極而中斷加工的現(xiàn)象。
3、為了維持大電流前提下放電銑削高效加工的連續(xù)性和穩(wěn)定性，需要采用內(nèi)沖液、外沖液或內(nèi)外沖液相結合的冷卻方式。其中，實現(xiàn)內(nèi)沖液冷卻方式就要求將長電極制做成中空型結構，以提供內(nèi)沖液冷卻通道。這種通道可以為單孔、雙孔或多孔結構，甚至可以采用環(huán)形孔。
4、為了獲得較好地表面加工質(zhì)量，簡單中空長電極在放電加工中相對工件產(chǎn)生位移同時，繞自身軸線旋轉。從實際效果看，電極旋轉與以上方法相結合是有效的。尤其是當電極設置排屑切面時，其效果更加突出。
本發(fā)明工作原理是在高效電火花銑削加工時，利用簡單中空長電極一層一層的去除多余材料，直到達到加工的尺寸要求。對電極損耗利用簡單長電極可不斷連續(xù)補償，以實現(xiàn)高效、連續(xù)、準確的最佳加工綜合效果。
由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點1、本發(fā)明采用簡單中空長電極進行高效放電銑削加工，由于電極損耗比較大，需要在長度上不斷進行補償，以往傳統(tǒng)習慣做法都采用短的簡單電極進行，需要經(jīng)常更換電極，使工作效率下降，實用性差，而采用長的簡單電極加導向器導向進行高效電火花銑削加工，就可以大大減少電極更換次數(shù)，實現(xiàn)自動連續(xù)加工，這樣可能大大提高加工效率，因此這種改進具有很強的實用性，也有利于數(shù)控化。
2、一般電火花成形加工需用與加工型腔形狀一致的復雜電極，這樣的電極制造相對困難，成本高，而本發(fā)明采用簡單電極進行加工，電極簡單制造方便，成本較低，實用性強。
3、電極的中空結構可以實現(xiàn)內(nèi)充液，充分改善加工區(qū)域的冷卻和排屑條件，使加工能夠采用大能量的電源順利進行高效加工。
4、以往傳統(tǒng)電火花小孔加工也用長電極，然而高效放電銑削電加工工藝與電火花打孔工藝從工藝方法上有很大區(qū)別，要求和目的也不相同，因此，本發(fā)明采用簡單長電極進行高效放電銑削加工的技術構思，顯然不是簡單地將電極長度加長，而是針對特殊材料，采用簡單中空的長電極，運用銑削成形方法所進行的高效放電銑削加工，因此具有新穎性和顯著地技術進步，尤其對于高效放電銑削加工具有重大實際意義。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步描述實施例一種采用簡單長電極進行高效數(shù)控銑削放電加工的方法，被加工件為發(fā)動機渦輪葉片，材料為高溫耐熱合金，通過高效放電分層銑削加工的方法銑出渦輪葉片的空間曲面。這種粗加工型的高效銑削放電加工在數(shù)控技術基礎上，采用長徑比在80∶1以上的簡單電極，加導向器導向，對工件進行放電分層銑削成形加工。所述簡單電極為棒狀圓柱電極，長度為1000mm，直徑為Φ6mm，簡單長電極的截面中心設有單孔，該單孔用于內(nèi)沖液冷卻，工作時采用內(nèi)沖液和外沖液兩種方式組合同時對加工區(qū)域進行冷卻排屑。電極在放電銑削中繞自身軸線旋轉。另外在放電分層銑削加工過程中，要對簡單長電極的電極損耗進行在線補償。
權利要求
1.一種采用簡單中空長電極進行高效銑削放電加工的方法，其特征在于在數(shù)控技術基礎上，采用簡單中空長電極加導向器導向，對工件進行放電銑削成形加工，其中所述簡單中空長電極為(1)、電極截面簡單；(2)、電極為中空可內(nèi)沖液結構；(3)、電極的長徑比在30∶1以上。
2.根據(jù)權利要求1所述高效銑削放電加工的方法，其特征在于所述電極的長徑比在50∶1以上。
3.根據(jù)權利要求2所述高效銑削放電加工的方法，其特征在于所述電極的長徑比在80∶1以上。
4.根據(jù)權利要求1所述高效銑削放電加工的方法，其特征在于所述電極由棒狀簡單幾何形狀構成。
5.根據(jù)權利要求4所述高效銑削放電加工的方法，其特征在于所述電極為棒狀圓柱電極。
6.根據(jù)權利要求4所述高效銑削放電加工的方法，其特征在于所述電極的幾何形狀是由棒狀圓柱沿軸向經(jīng)一次或多次切割所形成的棒體構成。
7.根據(jù)權利要求1所述高效銑削放電加工的方法，其特征在于所述電極中空為單孔或雙孔或多孔或環(huán)形孔結構。
8.根據(jù)權利要求1所述高效銑削放電加工的方法，其特征在于所述簡單長電極在放電加工中可繞自身軸線旋轉。
9.根據(jù)權利要求1所述高效銑削放電加工的方法，其特征在于所述簡單長電極在放電銑削加工中的冷卻方式可采用內(nèi)沖液、外沖液或兩者組合。
全文摘要
一種采用簡單中空長電極進行高效銑削放電加工的方法，特征是在數(shù)控技術基礎上，采用簡單中空長電極加導向器導向，對工件進行放電銑加工，其中所述簡單長電極為(1)、電極截面簡單；(2)、電極為中空可內(nèi)沖液結構；(3)、電極的長徑比在30∶1以上。本發(fā)明采用簡單中空長電極是保證高效放電銑削加工的關鍵，提供了電極連續(xù)、大長度補償?shù)目赡?。從實際效果看，這種做法打破了以往的傳統(tǒng)，收到了預想不到的效果。這些效果主要表現(xiàn)在以下兩方面一是對鈦合金、高溫耐熱合金不銹鋼等機械加工性能差的特殊材料放電銑削加工效率特別高，不用制造復雜電極，成本低，這對航天航空、軍工、燃氣輪機、模具等領域中特殊材料的加工具有重大意義；二是能夠有效地維持高效加工的連續(xù)性，不會經(jīng)常出現(xiàn)因更換電極而中斷加工的現(xiàn)象。
文檔編號B23H3/04GK1397399SQ0213787
公開日2003年2月19日 申請日期2002年6月27日 優(yōu)先權日2002年6月27日
發(fā)明者葉軍, 吳國興, 康樂, 萬富榮, 陳敏, 朱紅月 申請人:蘇州中特機電科技有限公司