专利名称：非导电材料电火花刨削方法
技术领域：
本发明属于机械加工领域，涉及一种非导电材料电火花刨削方法。
背景技术：
目前，国内外学者研究较多的非导电材料电加工方法主要有高压电火花加工、辅助电 极加工、电解电火花复合加工等方法。
高压电火花加工是在尖电极与平板电极间放入绝缘的工件，两极间加以直流或工频交流 高电压，使尖电极附近的空气被击穿，发生辉光放电蚀除。由于两极间存在寄生电容，把电
源变为高频或脉冲性，可以流过较大的辉光电流。其使用的高压高频电源的电压为5000 6000 伏，最高电压为12000伏，频率为数十千Hz到数十兆Hz。该种加工方法仅可用于浅孔的加 工，且所加工孔的表面较粗糙。
辅助电极电火花加工法把一个金属片或金属网预先放置在非导电材料的表面上作为辅助 电极，当工具电极打穿辅助电极后，在非导电材料表面上形成一层碳化导电层，使工件表面 具有导电性，工具电极与新形成的导电层之间放电，在蚀除旧导电层的同时，产生新的导电 层，从而实现对非导电材料的电火花加工；此后，人们又采用在非导电材料的表面上镀敷金 属、涂敷导电石墨乳等来形成导电层的方法，实现了非导电材料的电火花加工，但其加工效 率和精度均较低。
电解电火花放电复合加工是当前研究最多的非导电材料电加工技术，它是借助于电解液 中的火花放电作用来蚀除加工非导电材料的一种电加工方法。其加工时工具电极接脉冲电源 的负极，辅助电极接脉冲电源的正极，当两极间加上脉冲电压时，由电化学作用，在工具电 极表面产生气泡，通过此气泡使工具电极表面与导电的工作液间形成高的电位梯度，引起火 花放电，由放电时的瞬时高温及冲击波等作用来达到蚀除非导电材料的目的。该种加工方法 存在效率低、能耗大、加工精度低、表面质量差，同时加工过程中还排出有害电解气体，加 工环境较差等问题。
目前，国内外尚未见有关非导电材料电火花刨削技术的文献报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非导电料电火花刨削方法，开发高效、实用的非导电材料电 火花加工技术，解决非导电难加工材料的加工效率低、成本高等问题。
本发明的原理是正、负工具电极分别与脉冲电源的正、负极相连；正、负工具电极被 同时安装在主轴头上，在随主轴头做Z方向运动的同时，正、负工具电极自身还可做轴向进 给运动，以维持合适的放电间隙；加工时，正、负工具电极的端部间在非导电材料表面上产 生火花放电，形成放电通道，由该放电通道流经非导电材料表面时产生的高温、高压作用来 蚀除加工非导电材料；水基乳化液被冲注于放电间隙间，用于压縮放电通道、排除电蚀产物、 冷却工具电极；被加工的非导电材料工件安装在X、 Y方向移动工作台上，由主轴头和工作
台之间的联动，来实现对非导电材料工件的电火花刨削加工。 本发明具有如下优点-
1. 利用正、负工具电极间的放电通道流经非导电材料表面时产生的高温、高压作用来蚀 除加工非导电材料，可以加工各种难加工的非导电材料。
2. 通过调整火花放电参数和工具电极，可在同一台机床上实现对非导电材料的粗、中、 精加工。
3. 在非导电材料电火花刨削过程中，正、负工具电极与工件间的宏观作用力很小，可以 方便地实现对复杂低刚度非导电材料零件的加工。
4. 用水基乳化液作电火花刨削工作液，加工过程无电解作用存在，避免了电解电火花复 合加工方法存在的加工环境差、易锈蚀机床的问题。
5. 电火花刨削非导电材料的加工效率高，较现有的非导电材料电火花加工方法提高2倍 左右。
图1为依据本发明所设计出的非导电材料电火花刨削方法的系统构成图。
具体实施例方式
参见图l。本发明的非导电材料电火花刨削方法的系统构成图中，l是脉冲电源，提供电 火花放电刨削过程中所需要的脉冲电能；2是连接脉冲电源的正极与正工具电极的导线，提 供电火花刨削加工时的电流通路；3是正工具电极，与脉冲电源的正极相连，被安装在主轴 头上，在随主轴头做Z方向移动的同时，正工具电极自身还可做轴向进给运动；4是主轴系 统，其上装有主轴头和可驱动主轴头做Z方向移动的直流伺服电动机，在伺服控制系统的控 制下，主轴头带动正、负工具电极做Z方向移动；5是负工具电极，与脉冲电源的负极相连， 被安装在主轴头上，在随主轴头做Z方向移动的同时，负工具电极自身还可做轴向进给运动； 6是喷嘴，用于向正、负工具电极间的放电间隙冲注工作液；7是连接数控系统与主轴头直流 伺服电动机的导线，为直流伺服电机提供检测与控制回路；8是数字控制系统，主要用于速 度、位移和加工参数等的控制；9是连接数控系统与X、 Y方向移动工作台的直流伺服电动 机的导线，为X、 Y直流伺服电机提供检测与控制回路；IO是水基工作液，用于压縮放电通 道，冷却正、负工具电极，同时带走电蚀产物；ll是被加工的非导电材料工件；12是X、 Y 方向移动工作台，在数控系统的控制作用下，带动工件做X、 Y方向移动；13是连接脉冲电 源的负极与负工具电极的导线，提供电火花刨削加工时的电流通路。加工时，正、负工具电 极的端部间在非导电材料工件的表面上产生火花放电，形成放电通道，由该放电通道流经非 导电材料表面时产生的高温、高压作用来蚀除加工非导电材料，由主轴头和工作台之间的联 动，来实现对非导电材料工件的电火花刨削加工。
权利要求
1.一种非导电材料电火花刨削方法，其特征在于正、负工具电极的端部间在非导电材料表面上产生火花放电，形成放电通道，利用该放电通道流经非导电材料表面时产生的高温、高压作用来蚀除加工非导电材料。
2. 如权利要求l所述的非导电材料电火花刨削方法，其特征在于正、负工具电极被同 时安装在主轴头上，在随主轴头做Z方向移动的同时，正、负工具电极自身还可做轴向进给 运动，以维持合适的放电间隙，被加工的非导电材料工件安装在X、 Y移动工作台上，由主 轴头和工作台之间的联动，来实现对非导电材料工件的电火花刨削加工。
全文摘要
本发明涉及一种非导电材料电火花刨削方法，属于机械加工领域。电火花铣削加工用的正、负工具电极分别与脉冲电源的正、负极相连，并可在主轴的带动下做Z方向的运动；加工时，正、负工具电极的端部间在非导电材料表面上产生火花放电，形成放电通道，由该放电通道流经非导电材料表面时产生的高温、高压作用来蚀除加工非导电材料；水基乳化液被冲注于放电间隙间中，用于压缩放电通道、排除电蚀产物、冷却工具电极；由工作台带动工件做X和Y方向的运动，主轴头带动工具电极做Z方向的运动，从而实现对非导电材料工件的电火花铣削。本发明的非导电材料电火花铣削方法具有加工效率高、表面质量高、对环境无污染等优点。
文档编号B23H1/00GK101176934SQ200710114920
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月19日 优先权日2007年11月19日
发明者于丽丽, 刘永红, 李小朋, 李庆云, 王大伟, 纪仁杰, 蔡宝平 申请人:中国石油大学(华东)