具有跟踪电极的半导陶瓷回转表面放电磨削加工装置

摘要

本发明涉及一种工程陶瓷材料电加工装置，特别是涉及一种具有跟踪电极的半导陶瓷回转表面放电磨削加工装置。目的在于消除放电通道中工件电阻值随放电加工部位的变化而改变的现象，以此来保证加工过程脉冲放电能量的一致性，进而保证放电蚀除量和加工质量的一致性。该装置将线切割机脉冲电源的负极与电极丝相连，正极通过自适应变径跟踪电极装置与陶瓷工件相连，利用跟踪电极装置使线切割机脉冲电源的电极在加工过程中可以相对于工件滑动，从而使送电端与放电点之间工件的电阻值保持恒定。本发明改变了原有的脉冲电源电极连接于工作台上，仅在工件装夹位置处供电的加工方式。

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程陶瓷材料电加工装置，特别是涉及一种具有跟踪电极的半导陶瓷回转表面放电磨削加工装置。

背景技术

工程陶瓷材料具有高硬度、耐磨、耐高温、耐腐蚀等优越性能，但难以通过传统方法对其进行去除式加工，严重制约了其在实际工程领域的推广应用。回转表面在零件形状要素中占有很大的比例，而目前工程陶瓷材料的回转表面加工主要还是利用金刚石砂轮磨削的方法，加工效率低，成本高。许多工程陶瓷(如碳化硼、碳化钛、二氧化钛等)具有一定的导电性，通常被称为半导陶瓷。近年来，已经出现了基于线电极放电磨削原理的电火花线切割加工半导陶瓷回转表面的方法，即在线切割机工作台上加装主轴回转装置，通过陶瓷工件的回转运动以及工作台的进给运动实现对陶瓷工件回转表面的放电磨削。

但在利用线切割机放电磨削半导陶瓷回转表面的过程中，由于半导陶瓷材料的体积电阻率较之金属材料大很多，若仅利用主轴回转装置在主轴夹头处供电，则放电通道中的工件电阻值将随放电加工位置的变化而变化，这必然导致脉冲放电能量变化。而电火花线切割加工恰是利用脉冲放电能量来蚀除金属的，因此脉冲放电能量的变化必然导致加工表面质量不均匀、加工效率不一致，甚至严重影响加工的顺利进行。陶瓷材料的电阻率越大，这种影响就越强烈。本发明针对上述问题研制了一种能够跟踪线切割电极丝、并与之保持一定距离的电极装置，将其加装在线切割机床上，以此保证放电通道中工件电阻值的恒定，改善线切割机放电磨削半导陶瓷回转表面的加工质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有跟踪电极的半导陶瓷回转表面放电磨削加工装置，即利用跟踪电极装置使线切割机脉冲电源的电极可以相对于工件滑动，改变了原有的脉冲电源电极连接于工作台上、仅在工件装夹位置处供电的加工方法。该装置可保证放电通道中工件电阻值的恒定，改善线切割机放电磨削半导陶瓷回转表面的加工质量。

本发明的上述目的是这样实现的：本发明研制了一种滑履式自适应变径跟踪电极。加工中，该装置时刻与工件表面紧密接触，以保证电源供电通道畅通。跟踪电极装置与工件的接触点(这里我们简称其为送电点)与加工的放电点之间的距离恒定，即从工件的角度而言实现了跟踪电极丝的作用。如工件回转表面为阶梯轴或其他形式的变径回转表面，整个跟踪电极装置可以顺利实现越阶。

本发明的具体技术方案结合附图说明如下：

一种具有跟踪电极的半导陶瓷回转表面放电磨削加工装置，主要由主轴回转装置、跟踪电极装置、丝架和脉冲电源组成，所说的跟踪电极装置3固定在线切割机床丝架5上，工件2装夹在主轴回转装置1上，并随主轴回转装置1作进给回转运动，工件2由跟踪电极装置3夹持，脉冲电源6正极与跟踪电极装置3相连，脉冲电源6负极通过机床导电柱与电极丝7相连。

所说的跟踪电极装置包括：夹具体、电极支架和跟踪电极，所说的电极支架采用两片，通过T形滑块11安装在夹具体10上的T形槽中，并可在T形槽中滑动，所说的跟踪电极采用石墨电刷16、19，跟踪电极作为触头分别通过销孔配合安装在两片电极支架15、21上，并可相对于电极支架转动。

所说的两片电极支架15、21之间连接拉伸弹簧23，并通过调节拉伸弹簧23适中的弹簧力使石墨电刷16、19与陶瓷工件20保持紧密接触并具备自动越阶的能力。

所说的夹具体10通过紧固螺钉9、13固定在线切割机床的丝架5上，夹具体10与丝架5之间添加绝缘胶垫4，由夹具体10本身的尺寸来保证跟踪电极装置3与电极丝7之间的稳定的相对位置关系。

所说的石墨电刷16、19的中间打有通孔，通过销轴17、18固定在电极支架15、21上的卡槽中，石墨电刷16、19两端加工出圆弧过渡面，并可在电极支架卡槽中实现一定角度的旋转，石墨电刷16、19与电极支架15、21之间添加铜制薄弹簧垫片。

以加工表面的表面粗糙度为主要指标，对未加装跟踪电极装置与加装了跟踪电极装置两种情况下的线切割放电磨削B₄C、Al₂O₃-TiC等半导陶瓷回转表面选取了不同的加工电参数进行了对比试验。试验表明，采用跟踪电极装置可以使半导陶瓷回转表面放电磨削的表面质量均匀一致，放电电压保持恒定。

附图说明

图1为本发明的跟踪电极装置使用安装示意图；

图2为本发明中的自适应变径跟踪电极装置；

图3为图2的A-A剖视图。

图中1.主轴回转装置 2.工件 3.跟踪电极装置 4.绝缘胶垫 5.线切割机床丝架 6.脉冲电源 7.电极丝 8.工作台 9.紧固螺钉 10.夹具体 11.T形滑块 12.螺栓 13.紧固螺钉 14.螺钉 15.电极支架 16.石墨电刷 17.销轴 18.销轴 19.石墨电刷 20.陶瓷工件 21.电极支架 22.螺钉 23.拉伸弹簧 24.螺母

具体实施方式

参见图1，跟踪电极装置3在使用时固定在线切割机床丝架5上，为保证夹具体与丝架之间绝缘，在夹具体与丝架之间添加绝缘胶垫4。工件2装夹在主轴回转装置1上，跟踪电极装置夹持住工件。脉冲电源6正极接跟踪电极装置，负极通过机床导电柱与电极丝7相连。工件在主轴回转装置的带动下做旋转运动，工作台8带动主轴回转装置与工件一起沿工件的轴向进给。随着加工的进行，工作台逐步向前进给，从移动中的工件的角度来看，跟踪电极装置相对于电极丝即实现了同步的跟踪运动。当加工中遇到工件上的台阶面或其他变径表面时假设该区段工件半径的变化为r′，工作台便会带动主轴回转装置与工件一起沿工件的径向移动r′。此时，跟踪电极装置将在保证与工件紧密接触的前提下，柔顺地滑越工件上的变径区段，实现顺利的越阶。

一种用于电火花线切割放电磨削半导陶瓷回转表面的滑履式跟踪电极装置参见图2至3，该跟踪电极装置使用高品质石墨电刷16、19作为触头，保证跟踪电极装置与欲加工的陶瓷工件20紧密接触；石墨电极中间打有通孔，通过销轴17、18固定在电极支架15、21上，石墨电极可以在电极支架卡槽中实现一定角度的旋转；为使装置顺利实现阶越，在石墨电极两端加工出圆弧过渡面；为避免石墨电极在电极支架卡槽中因接触不良而与槽壁产生火花，在石墨电极与电极支架之间添加铜制薄弹簧垫片；利用拉伸弹簧23连接两片电极支架15、21，合理调节弹簧力即可保证石墨电刷与陶瓷工件的紧密接触；电极支架由螺栓12和螺母24固定在T形滑块11上；在电极支架15、21下端开卡槽，且打有螺纹孔以安装石墨电刷16、19；电极支架形状保证了石墨电极对陶瓷工件在铅垂方向上不产生较大的力；T形滑块11可以在夹具体10的T形槽中滑动，用以实现跟踪电极装置在加工复杂回转表面时可以沿工件径向方向移动一定距离的需要；利用夹具体上的紧固螺钉9、13将跟踪电极装置固定在高速走丝电火花线切割机床丝架上，保证装置与电极丝相对位置不变。综上所述，这种滑履式自适应变径跟踪电极可以实时跟踪线切割电极丝、与之保持一定距离；可以自动适应加工各种回转表面的需要。