[发明专利]多通道放电雾化烧蚀磨削复合加工方法

说明书

一种多通道放电雾化烧蚀磨削复合加工方法，其特征是将多个相互绝缘的中空铜管电极(10)集束成所需形状，给其中每个中空铜管进电端接入电阻(2)，再整体与脉冲电源连接以产生多通道放电；而后将混合有磨粒(11)的绝缘树脂胶(9)液体流入不同中空铜管之间的间隙里，固化成形获得带磨削作用的多通道放电分立电极(6)。使用该分立电极进行放电雾化烧蚀磨削复合加工，实现同时多点放电分散放电能量并多点诱导烧蚀反应，扩大燃烧范围实现高效蚀除，其次利用分立电极中磨粒(11)的磨削作用，磨除烧蚀表面的氧化层(a)和软化层(b)，露出新基体。本发明能提高烧蚀加工的持续性、效率和表面质量，解决加工效率和质量之间的矛盾。

技术领域

本发明涉及一种多通道放电雾化烧蚀磨削复合加工方法，具体地说是能提高电火花加工效率，利用多通道放电来分散放电能量，扩大金属材料的燃烧范围，充分利用金属多点活化产生的烧蚀作用，并辅以磨粒的机械修整作用来去除氧化层a和软化层b，实现加工效率高和表面质量好的一种复合加工方法，其属于高效放电加工，特种加工新技术领域。

背景技术

现代科技发展中，新结构、新材料使用越来越广泛，特别是应用于航空航天领域的难加工材料，如钛合金、高温合金及复合材料等。传统的机械加工方法主要依靠机械切削力去除材料，材料的高性能也使得机械切削变得困难，传统的机械加工方法越来越难以满足现有的加工需求。电火花加工技术利用脉冲电源电能转化为热能去除工件材料，加工过程中工件和电极不接触，无宏观作用力，不受材料强度、硬度限制，可以加工任何硬脆、韧及高熔点的导电材料，且专长于难加工材料、复杂型面工件的加工，是金属切削加工的重要方法。由于蚀除能量受脉冲电源的制约，电火花加工方法与传统机械加工方法相比加工效率比较低：且放电通道蚀除材料形成表面凹坑，使得表面质量也较差。

为提高电火花加工效率和加工表面质量，研究人员进行了很多研究，相继提出气中电火花加工、液中充气电火花加工、喷雾电火花加工等方法。但其本质还是同一时刻产生一个放电通道蚀除工件材料，提高单次放电能量，可以提高加工效率，但放电凹坑变大，表面质量不能保证；提高频率，单次放电时间缩短，放电能量减小，表面质量虽有所提高，但加工效率不能提高，放电加工效率与加工质量存在不可避免的矛盾。如何突破这一限制，实现同一时刻多个放电通道蚀除工件，成为电火花加工研究中急需解决的重要基础问题。黄赛娟对半导体硅电火花多通道放电进行了研究，发现由于半导体硅材料体电阻和接触势垒的存在，在极间介质被击穿之后，只有放电通道处的电压下降到火花维持电压，放电点外的其它点依旧维持一个较高的电势差，从而可以再一次形成放电，呈现多通道放电特性。所以在放电加工中，可以实现加工过程中的多通道放电加工模式，在电源输出功率一定的情况下，多通道放电能实现能量的分散，提高表面加工质量。

高效放电加工方法中，刘志东教授提出放电诱导烧蚀加工方法，利用电火花放电诱导活化作用，使金属处于活化状态，再在加工区域通入可与金属基体发生燃烧反应的气体，利用金属的燃烧氧化反应释放的热量作为蚀除材料的主要能量来源，可以获得很高的加工效率。由于该加工方式本质还是单通道放电加工，在同一时刻两极之间仅有一个放电通道起到诱导活化作用，烧蚀区域范围受到限制，不利于烧蚀加工效率的进一步提升。烧蚀燃烧反应会在加工表面形成氧化层，这些金属氧化物一般不具有导电性和可燃性，其不仅会降低火花放电利用率，而且导致燃烧难以形成，使得烧蚀加工无法持续进行。而利用磨粒的机械磨削作用，在线修整加工表面，去除已烧蚀软化的金属材料，而且可以磨除氧化层，露出新的金属基体，促进烧蚀反应的持续进行，这可以提高烧蚀加工效率和表面质量。

发明内容