[发明专利]旋转电弧的电弧铣削加工装置及加工方法

说明书

本发明公开了一种旋转电弧的电弧铣削加工装置及加工方法，其中，该加工装置包括：工具电极和静态纵向磁场产生装置；工具电极具有第一端和第二端，工具电极设有自第一端向第二端贯通的高压冲流通道，工具电极用于对作为工件电极的待铣削加工工件进行加工，工具电极和工件电极采用直流电源供电；静态纵向磁场产生装置设置在工具电极上，用于产生静态纵向均匀磁场以使工具电极的第二端在静态纵向均匀磁场中利用旋转电弧对工件电极进行电弧铣削加工。本发明提高了铣削加工的速度与质量，提高了电弧铣削加工难切削材料的加工效率。

技术领域

本发明涉及特种加工领域，尤其是涉及一种旋转电弧的电弧铣削加工装置及加工方法。

背景技术

目前成熟的传统机械切削方法无法实现钛合金、镍基高温合金等难切削材料的高效加工。火花放电加工可以得到较好的表面质量和精度，但是由于电火花放电过程是逐点放电，并且放电过程中存在一个极间介质消电离阶段，如果省略该阶段或者该阶段时间太短，工作介质就不能恢复绝缘状态，因而在前一次放电位置附近就会形成稳定的电弧，造成重复放电，烧伤工件，所以，极间介质消电离阶段是电火花放电过程不可避免的，电火花加工时是间歇性的蚀除工件，效率低下。

目前出现一种直流动电弧电火花加工方法，该方法使用的工具电极为空心电极，内部冲液，采用直流电源代替脉冲电源进行供电，因此电火花加工就可以连续进行，避免了因为脉冲间隔而打断加工过程，极大的提高电火花加工的速度。

另一种旋弧耦合放电铣削加工装置，利用电机学原理，在工具电极周围施加一个旋转磁场，通过磁场影响工具电极放电的电弧形态。该发明方法仅适用于工具电极不旋转的情况，并且电磁耦合装置需要至少两组空间相差一定角度的线圈。然而电弧在旋转磁场的运动过程中，受力不是均匀的，因此铣削加工过程极不稳定，影响加工效率。并且电磁耦合装置非常复杂，加工困难，并不适用于实际加工。

传统电火花加工难切削材料效率低下，而随着航空航天领域的快速发展，对难切削材料的需求量增加，因此，需要提出一种实现高速加工难切削材料的新型电火花加工方法。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一方面的一个目的在于提出一种旋转电弧的电弧铣削加工装置，能够高效加工难切削材料，设备简单，节约成本且便于对机床的改造。

根据本发明第一方面实施例的旋转电弧的电弧铣削加工装置，包括：

工具电极，所述工具电极具有第一端和第二端，所述工具电极设有自所述第一端向所述第二端贯通的高压冲流通道，所述工具电极用于对作为工件电极的待铣削加工工件进行加工，所述工具电极和所述工件电极采用直流电源供电；

静态纵向磁场产生装置，所述静态纵向磁场产生装置设置在所述工具电极上，用于产生静态纵向均匀磁场以使所述工具电极的第二端在所述静态纵向均匀磁场中利用旋转电弧对所述工件电极进行电弧铣削加工。

根据本发明第一方面实施例的旋转电弧的电弧铣削加工装置，重点提高铣削加工的速度与质量，在工具电极周围设置静态纵向磁场产生装置，外加的纵向静态磁场在工具电极加工端均匀分布，能够让运动电弧均匀受力，且所受的洛伦兹力均为最大值，即使工具电极不旋转，洛伦兹力也可以拉动电弧作绕工具电极轴线的高速螺旋运动，可以连续性地蚀除材料。此外，纵向静态磁场能够使电弧实现匀质化和收缩，有效控制电弧形态，使电弧放电能量更加集中在工具电极的第二端，旋转电弧在加工位置处高速稳定旋转，持续蚀除工件电极，提高了电弧铣削加工难切削材料的加工效率。高压冲流通道可以输送高压液体或高压气体，高压液体或高压气体可以从第一端进入高压冲流通道并从第二端流出，冲向正在进行的铣削加工区，快速地带走加工区域的加工屑和热量，并且能够有效地消电离，保证放电加工过程的持续进行。综上，根据本发明第一方面实施例的旋转电弧的电弧铣削加工装置，能够高速工作，效率高，设备简单，节约成本且便于对机床的改造。