[发明专利]一种电场辅助砂带磨削方法

说明书

本发明公开了一种电场辅助砂带磨削方法，包括如下步骤：1)将砂带磨头安装在磨床上，并将工件夹持在磨床夹具上；2)布置电场辅助装置；3)打开电源，使两个电极之间产生电场；调节电源参数，改变电源电压脉冲频率、大小和方向，产生脉冲电场；4)通过砂带磨头对工件依次进行表面的粗磨、精磨和抛光加工等步骤；本发明公开的电场辅助砂带磨削方法通过引入电场的影响，所加工工件将产生电致塑性、焦耳热效应等现象，使工件性能发生改变，从而达到改善材料组织和性能、提高加工效率和减少加工缺陷、变形等，从而实现工件的无应力、高表面完整性和高性能的加工，且实现了砂带磨削方法内容的扩充。

技术领域

本发明属于砂带磨削技术领域，具体涉及一种电场辅助砂带磨削方法。

背景技术

单晶合金材料是一种应用日益广泛的新材料，由单独的一个晶体组成，它具有以下特征：均匀性、各向异性、自限性、对称性、最小内能和最大稳定性。单晶材料良好的结构稳定性使得材料具有非常好的循环稳定性，随着生产和科学技术的发展，天然单晶已经不能满足人们的需要，各种产业都提出了对单晶材料的大量需求。针对单晶材料的加工，要求实现加工过程中的无应力，从而避免单晶材料内部的组织和力学性能的改变。

砂带磨削加工也逐渐应用于单晶材料的精密加工中，如单晶硅片、镍基单晶叶片等。砂带磨削技术是利用进行磨削运动的砂带作为磨具对被加工物表面进行研磨抛光的技术，与普通磨削方式相比，砂带磨削兼具抛光和磨削双重作用，高工艺灵活性和适应性以及其柔性磨削的特性在型面平滑过渡的方面有着其他加工手段不可比拟的优势，使得砂带磨削在加工薄壁件等若刚性工件具有独特的优势，故常用于加工叶片、整体叶盘等复杂曲面零件。再加上其所具有的冷态磨削特性，使得砂带磨削成为了高表面完整性加工时最适宜的工艺之一。但由于磨削力热的存在，加工后的工件内部将产生残余应力，而镍基单晶叶片对于加工后的无应力要求，进一步限制了砂带磨削。

关于电场对材料影响的研究可以追述到20世纪50年代，电场对材料组织性能的影响，最初是由电塑效应的发现而被人们所逐渐认识。近年来，许多研究表明脉冲电场能够影响材料回复、再结晶、相变、晶粒细化等行为，是改善材料组织和性能的有效方法。

发明内容

本发明目的是提供一种电场辅助砂带磨削的方法，该方法可实现工件在脉冲电场中的砂带磨削加工，从而达到工件表面的高效率、无应力、高表面完整性和工件的高综合力学性能，该方法可克服砂带磨削加工单晶合金材料时产生残余应力的缺点。且该方法可丰富砂带磨削加工工艺内涵，具有提高各种材料工件加工质量的潜力。为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种电场辅助砂带磨削方法，包括如下步骤：

1)将砂带磨头安装在磨床上，并将工件夹持在磨床夹具上。

2)布置电场辅助装置。所述电场辅助装置包括电源和两个电极。两个所述电极间隔布置，使工件位于两个电极之间。所述电源的正极与两个电极并联。所述电源的负极连接工件。

3)打开电源，使两个电极之间产生电场。调节电源参数，改变电源电压脉冲频率、大小和方向，产生脉冲电场。

4)通过砂带磨头对工件依次进行表面的粗磨、精磨和抛光加工。

5)在加工过程中，脉冲电场产生电致塑性，使得工件内部产生位错滑移。同时，脉冲电场产生焦耳热效应，脉冲电流将电能瞬时输入到工件内部，脉冲电流在工件损伤部位发生焦耳热效应，使得工件损伤部位局部温度升高。

6)持续加工工件，直至加工完成。

进一步，在步骤2)中，根据工件的大小和位置实时调节两个电极的位置和距离。

进一步，所述电源为高性能高频率开关型直流电源。所述电源具有大直流脉冲变换系统。