[发明专利]柔性集束导电磨头电解磨削同步电弧放电强化复合加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合加工方法，更具体地说，涉及一种柔性集束导电磨头电解磨削同步 电弧放电强化复合加工方法。

背景技术

电解磨削加工是电化学蚀除金属作用和机械磨削刮除钝化膜相结合而实现金属材料加工 的复合加工技术，主要应用于高硬度、高强度等难切削零件和复杂曲面的加工。例如中国专 利号ZL2008100232304，公开日为2008年8月27日，发明创造名称为：数控电解机械复合 加工机床，该申请案涉及一种数控电解机械复合加工机床，包括床身、机架、水平工作台、 数控双回转工作台、防护箱、主轴头、电主轴、数控系统、脉冲电源、电解液循环装置，以 及X向传动机构、Z向传动机构、Y向传动机构，上述电主轴、脉冲电源、电解液循环装置 中的电解液泵、X向伺服电机、Z向伺服电机、Y向伺服电机、数控双回转工作台的B向回 转电机和C回转电机均由数控系统控制。该申请案利用导电磨轮的母线相对于被加工零件进 行展成运动进行复杂曲面电解磨削加工，可以一次成型复杂曲面。在电解磨削加工的基础上， 学者相继提出了脉冲电流电解磨削加工、磨削和电化学蚀除复合钻孔等新加工方法。但是电 解磨削加工表面仍基本为电解加工表面，可从图3上直观了解到电解磨削加工过程中的极间 加工电压电流波形基本不变，可知电解作用蚀除金属，磨削仅为去除钝化膜和蚀除产物，加 工表面物理化学与机械性能并没有得到明显改善，反而存在晶界腐蚀等缺陷影响加工表面性 能

放电表面强化技术是直接利用放电的高能量密度对表面进行强化的工艺，通过放电产生 的高温熔化电极材料后渗入到工件表面提高表面物理化学与机械性能。学者进行了大量的电 弧放电表面强化技术研究。相继研究了普通电火花放电、压结体或烧结体电极电火花放电、 工作液中混入粉末、气中电火花放电、超声辅助电火花表面放电等表面强化工艺。但是仍无 法解决强化层不均匀等问题。

现有技术中尚未有将电解磨削与电弧放电强化相结合的复合加工方法。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中尚未有将电解磨削与电弧放电强化相结合的复合加工 方法的不足，提供了一种柔性集束导电磨头电解磨削同步电弧放电强化复合加工方法，采用 本发明的技术方案，电解磨削与放电强化同步结合，在电解磨削加工的同时在加工表面形成 一层均匀的强化层，显著改善电解磨削加工表面物理、化学与机械性能，又因电解磨削与放 电强化相互作用，改善电弧放电表面强化的均匀性与表面质量。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种柔性集束导电磨头电解磨削同步电弧放电强化复合加工方法，其步骤为：

1)设置一电解磨削加工机床，电解磨削加工机床包括机床主轴、夹持在机床主轴上的柔 性集束导电磨头、工作液槽、通过夹具安装在工作液槽内的工件、正对工件喷射电解液的电 解液喷射管和脉冲电源，所述的脉冲电源的负极与柔性集束导电磨头相连，脉冲电源的正极 与工件相连，其中要求电解液中所添加粉末和/或制成柔性集束导电磨头的材料中含有能与工 件实现合金化的金属或合金元素；

2)机床主轴带动柔性集束导电磨头运动到工件需要加工的位置，将工件浸入电解液或通 过电解液喷射管确保工件需加工位置处有电解液；

3)通过脉冲电源给柔性集束导电磨头和工件之间施加脉冲电压；

4)机床主轴以恒定速度运动，并带动柔性集束导电磨头做旋转运动，对工件进行加工， 其中柔性集束导电磨头与工件加工表面接触又弹开的过程中同步完成电解磨削、电弧放电强 化以及电解磨削与电弧放电强化相互作用。

更进一步地，所述的步骤4)中柔性集束导电磨头与工件加工表面接触又弹开的过程对 在电解作用下工件加工表面产生的钝化膜和蚀除产物进行机械刮除，同时柔性集束导电磨头 与工件接触又弹开的过程中形成电弧放电，将制成柔性集束导电磨头材料中的合金元素和/或 电解液中所添加粉末中的合金元素熔渗进工件加工表面，实现表面合金化形成表面强化层， 并同步电解磨削与电弧放电强化相互作用，即电弧放电在进行工件加工表面强化的同时利用 产生的爆炸力辅助蚀除在电解作用下工件加工表面产生的钝化膜和蚀除产物，电解磨削在对 工件表面进行材料蚀除同时对在电弧放电作用下工件加工表面形成的表面强化层进行修整。