[发明专利]多材质电火花加工电极及其加工方法

说明书

本发明公开了一种多材质电火花加工电极及其加工方法，包括电极基体和设置于电极基体底部的组分电蚀材料；组成组分电蚀材料的电蚀材料具有一种以上，并且多种电蚀材料之间的耐电蚀程度不同，电蚀材料同电极基体之间的耐电蚀程度不同；当电极基体和工件分别接脉冲电源的正极、负极，组分电蚀材料底部表面形成微细复杂曲面。本发明所述的多材质电火花加工电极及其加工方法，利用电火花成形方法加工微细复杂曲面，避免了传统分层铣削加工方法加工效率低下，频繁更换电极及需采用繁琐的刀具轨迹规划策略等问题；能够实现复杂结构的一次成形，避免了更换电极所造成的二次装夹误差，更精准地实现微细复杂曲面的高效成形加工。

技术领域

本发明涉及微细、特种加工技术领域，应用于微细复杂曲面电火花加工行业的一种多材质电火花加工电极及其加工方法。

背景技术

微型化、精密化、复杂化是当今机电产品的重要发展方向。在航空航天、光电通讯、生物医疗、模具制造等诸多技术领域中，许多关键零件常具有微细复杂曲面特征，甚至涉及自由曲面(如微型飞行器的复杂壳体、微型精密光学器件、微型传感器的复杂敏感元件、微小仿生机构的运动高副等)，这些关键零件因应用条件与工作环境的特殊要求常采用高性能金属合金及功能材料等难加工材料。

目前微细复杂曲面加工多采用电火花铣削加工方法，它运用简单电极(如棒状、空心管状电极等)在数控系统的控制下按照特定轨迹做成形运动，通过简单电极与工件之间在不同相对位置的放电作用实现所需工件形状的加工。用该方法加工微细复杂结构时，工具电极应制造得尽量细长，以保证微小特征加工精度并抵抗严重的电极损耗。在通常情况下，单根电极也很难完成整个加工过程，更换电极将产生二次装夹误差，若采用在线方法重新制作电极，将降低加工效率。由于严重的电极损耗，加工过程中工具在长度方向上快速缩短，电极形状也发生变化，现有的电极损耗补偿策略很难实时发挥效用，降低了加工精度，加之分层策略和工具轨迹规划策略的在曲面加工效率和精度方面难以兼顾。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种多材质电火花加工电极及其加工方法，用于解决现有的传统分层铣削加工方法，具有加工效率低下，需频繁更换电极，及需采用繁琐的刀具轨迹规划策略的缺点。本发明采用的技术手段如下：

一种多材质电火花加工电极，包括电极基体和设置于电极基体底部的组分电蚀材料；组成组分电蚀材料的电蚀材料具有一种以上，并且多种电蚀材料之间的耐电蚀程度不同，电蚀材料同电极基体之间的耐电蚀程度不同；当电极基体和工件分别接脉冲电源的正极、负极，组分电蚀材料底部表面形成微细复杂曲面。

作为优选当组分电蚀材料包括第一电蚀材料Ⅰ、第一电蚀材料Ⅱ和第一电蚀材料Ⅲ，具有不同耐电蚀程度的第一电蚀材料Ⅰ、第一电蚀材料Ⅱ和第一电蚀材料Ⅲ在电极基体底部并排设置。

作为优选当组分电蚀材料为单独的第二电蚀材料，电极基体和第二电蚀材料为圆柱体，第二电蚀材料顶部表面的直径小于电极基体底部表面的直径。

作为优选当组分电蚀材料包括第三电蚀材料Ⅰ和第三电蚀材料Ⅱ，第三电蚀材料Ⅰ包括六棱柱部和设置于六棱柱部一面侧壁的长方体部，第三电蚀材料Ⅱ为圆柱体，设置于六棱柱部和长方体部之间的侧壁。

作为优选当组分电蚀材料包括第四电蚀材料Ⅰ、第四电蚀材料Ⅱ和第四电蚀材料Ⅲ，第四电蚀材料Ⅰ、第四电蚀材料Ⅱ和第四电蚀材料Ⅲ依次设置于电极基体底部，并且第四电蚀材料Ⅰ为长方体，第四电蚀材料Ⅱ为圆柱体，第四电蚀材料Ⅲ为六棱柱，第四电蚀材料Ⅰ、第四电蚀材料Ⅱ和第四电蚀材料Ⅲ的底部表面积依次减少。

作为优选组成组分电蚀材料的电蚀材料之间，以及组分电蚀材料和电极基体之间，通过电化学沉积、导电胶粘接、外薄膜封接或金属材料焊接方式中的一种或几种方式连接在一起。

一种多材质电火花加工电极的加工方法，包括以下步骤：

S1、根据所需加工的成型工件微细复杂曲面进行分析，并反推获得不同材质组分的损耗体电蚀材料的加工电极；