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一种在回转体表面电加工锯削环状或螺旋沟槽的方法和装置

阅读：1053发布：2021-01-28

IPRDB可以提供一种在回转体表面电加工锯削环状或螺旋沟槽的方法和装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种在回转体表面电加工锯削环状或螺旋沟槽的方法和装置涉及一种带弧形刃的工具电极与待加工回转体工件(2)表面以“内切或近似内切”方式或者以“外切或近似外切”方式电加工环状或螺旋沟槽的方法和装置，属于特种加工技术领域。工具电极为带有弧形轮廓的工具电极，并以弧形轮廓作为加工刃。在回转体外表面加工环状或螺旋沟槽时，回转体外表面“内切”或以小于1mm的距离“近似内切”于工具电极弧形轮廓，也即加工刃，当在回转体内表面加工环状或螺旋沟槽时，工具电极弧形轮廓，也即加工刃“外切”或以小于1mm的距离“近似外切”加工回转体内表面。采用该方式加工可以获得更长的有效加工刃，获得更高的加工效率。，下面是一种在回转体表面电加工锯削环状或螺旋沟槽的方法和装置专利的具体信息内容。

1.一种在回转体表面电加工锯削环状或螺旋沟槽的方法和装置，其特征在于：工具电极含有弧形轮廓，并以弧形轮廓作为加工刃，当在回转体工件(2)外表面加工环状或螺旋沟槽时，工件的外表面“内切或近似内切”于工具电极弧形轮廓，当在回转体工件(2)内表面加工环状或螺旋沟槽时，工具电极的加工刃“外切或近似外切”工件回转体内表面，“近似内切”与“近似外切”特指回转体工件(2)表面和工具电极弧形轮廓之间并不真正相切，而是二者在切点附近相距很近，小于1mm。

2.根据权利要求1所述的加工方法和装置，其特征在于：加工环状或螺旋沟槽的工具电极，其作为加工刃的弧形轮廓是具有曲率半径的一段弧线，也可以是具有不同曲率半径的多段弧线的组合。

3.根据权利要求1所述的加工方法和装置，其特征在于：所采用的工艺可以电解加工工艺、电火花加工工艺、电解磨削工艺或电火花磨削工艺。

4.根据权利要求1所述的加工方法和装置，其特征在于：工具电极作为加工刃的弧形轮廓被加工出锯齿状，齿形可以是三角形、矩形、圆弧形等，或这些齿形的组合。

5.根据权利要求1所述的方法和装置，其特征在于：工具电极是多片工具电极相隔一定间隙平行排列固定在一起构成的层叠式多加工刃工具电极。

6.根据权利要求1所述的方法和装置，其特征在于：回转体工件(2)绕着其回转中心旋转，工具电极不旋转。

7.根据权利要求1所述的方法和装置，其特征在于：工具电极绕着其弧形加工刃的回转中心回转，工件不旋转。

8.根据权利要求1所述的方法和装置，其特征在于：回转体工件(2)绕其自己的中心轴线旋转，同时工具电极绕其弧形加工刃的回转中心旋转。

9.根据权利要求1所述的方法和装置，其特征在于：回转体工件(2)和工具电极之间有径向相对进给运动。

10.根据权利要求1所述的方法和装置，其特征在于：回转体工件(2)的轴线与工具电极弧形轮廓中心轴线不平行。

说明书全文

一种在回转体表面电加工锯削环状或螺旋沟槽的方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种带弧形轮廓的工具电极与待加工回转体表面以“内切或近似内切”或“外切或近似外切”方式进行电加工环状或螺旋沟槽的方法和装置，属于特种加工技术领域。

背景技术

目前，在回转体表面加工环状或螺旋沟槽的工艺有切削、激光、电解、电火花加工等，切削方式对超硬材料加工困难，特别是对细小环状或螺旋沟槽加工更不易；激光加工设备成本高，不易获得大深径比微细环状或螺旋沟槽，而且无论是切削还是激光工艺对内表面，尤其是微细内孔表面加工都很困难。电解、电火花分别是以阳极溶解和热蚀除的非接触方式加工工件，具有不受工件硬度影响、作用力小等优点，尤其适合加工各类超硬金属材料及在狭小空间内加工。现有的电解、电火花加工回转体环状或螺旋沟槽常采用线切割方式，曾永彬提出了运丝微细电解线切割工艺方法，该工艺的特点是使用运丝方法增强产物排出，可实现微细窄沟槽的加工(参照：曾永彬，徐坤，曲宁松，朱荻.运丝微细电解线切割工艺：中国，CN104475893A[P].2015-04-01)。但线与回转体表面是以点“接触”方式加工，即实际加工区域很小，加工效率低，而且内表面无法加工，电解车削加工虽然能加工内表面环形沟槽，但是也是以点“接触”方式加工，效率不高。

发明内容

本发明是针对回转体工件(2)内、外表面的环状或螺旋沟槽加工的难题，提出的一种新加工方法，采用带弧形轮廓的工具电极，并以弧形轮廓作为加工刃，将加工刃与工件以“内切或近似内切”或者“外切或近似外切”的方式布置，应用电解、电火花或电解磨削、电火花磨削工艺，“锯削”回转体工件(2)内表面或外表面上环状或螺旋沟槽。
带弧形轮廓的工具电极最常用的是圆形工具电极或环形工具电极，如图1所示为圆状锯齿片电极电加工回转体工件(2)外表面沟槽，图2所示为圆锯片电极(4)电加工回转体工件(2)内表面沟槽，当圆锯片电极(4)轴线与回转体工件(2)轴线平行时加工出环形沟槽。图呈一定角度时加工出螺旋沟槽。图6所示为圆锯片电极(4)电加工回转体内表面螺旋沟槽，当圆锯片电极(4)轴线与工件轴线成一定角度时加工出螺旋沟槽。工具电极外形轮廓也可以是由其它曲线构成，如图3所示的内切式非完整弧形电极(11)为非完整的带圆弧轮廓的工具电极，或者加工刃由曲线-曲线，曲线-直线等组合而构成，如图4所示外切式非完整弧形电极(12)电加工外表面沟槽，外切式非完整弧形电极(12)的加工刃是由不同半径圆弧构成，中间的小半径圆弧更适合切入工件后沟槽底圆的加工。
电解、电火花加工为非接触加工工艺，实际加工中，工具电极的弧形加工刃和回转体工件(2)的加工面之间并不会真正相切，而是在切点处存在一个小于1mm的间隙，这里称之为“内切或近似内切”或“外切或近似外切”加工。采用该方式加工时，工具电极和回转体工件(2)在切点附近的间隙变化很小，因此工具电极实际非“点”加工，而是“线”加工，也即有效加工刃变长，这样可以大幅提高加工效率。
电解磨削、电火花磨削为接触加工，采用内切或近似内切”或“外切或近似外切”方式同样可以增加工具电极实际加工刃长度，提高生产效率。
为改善加工效果，有利于将工作液带入加工区域，工具电极的加工刃可以开出锯齿，其形状可以是三角形、矩形、圆弧形等。
如图5所示，为进一步提高加工效率，可以将多片环状锯齿片电极(1)组合起来构成多加工刃的层叠式环状锯齿片电极，电极之间平行布置，间距可以相等也可以不等，还可以直接制造出类似层叠式环状锯齿片电极的整体式多加工刃工具电极。
如图4所示，对于用外切式非完整弧形电极(12)加工回转体工件(2)内表面上的沟槽或螺旋槽，外切式非完整弧形电极(12)的加工刃可以采用不同半径的单段或者多段圆弧组成，对于采用多段圆弧段作为加工刃加工回转体工件(2)内表面上的沟槽或螺旋槽，开始用圆周上曲率半径较小的部分加工沟槽，随着沟槽深度越来越大，沟槽底部半径越来越大，这时更大曲率半径的加工刃加工沟槽时可以实际获得更长的加工刃，也即实际加工区域更大，加工效率更高。
如图6所示，当工具电极圆周的中心线与回转体工件(2)轴线偏转一个角度时，可以加工螺旋槽。
实际加工中，回转体工件(2)和工具电极的旋转运动有几种组合形式：1.回转体工件(2)旋转，工具电极旋转；2.回转体工件(2)旋转，工具电极不旋转；3.回转体工件(2)不旋转，工具电极旋转；4.工具电极和回转体工件(2)之间存在径向进给，可以是回转体工件(2)做进给运动，也可以是工具电极做进给运动，或二者之间同时相对做进给运动。

附图说明

图1环状锯齿片电极电加工回转体外表面沟槽
图2圆锯片电极电加工回转体内表面沟槽
图3内切式非完整弧形电极电加工回转体外表面沟槽
图4外切式非完整弧形电极电加工外表面沟槽
图5层叠式环状锯齿片电极电加工回转体外表面沟槽
图6工具电极与回转体工件轴线呈一定角度时加工出螺旋沟槽
图中标号名称：
其中标号名称：1、环状锯齿片电极，2、回转体工件，3、锁紧螺钉，4、圆锯片电极，5、固定轴，6、绝缘环，7、圆环垫圈，8、阴极导杆，9、阴极夹具，10、异形垫片，11、内切式非完整弧形电极，12、外切式非完整弧形电极。
实施方式
图1所示的环状锯齿片电极(1)用其内圈圆周作为加工刃，以“内切或近似内切”方式电加工回转体工件(2)外表面沟槽。加工中，环状锯齿片电极(1)和回转体工件(2)单独旋转或同时旋转使得二者在切点处沿切线方向有相对运动，有利于工作液被带入加工区，为进一步加强工作液的循环更替，工具电极的弧形加工刃可以被加工出锯齿状，齿形可以是三角形、矩形、圆弧形等，或这些齿形的组合。同时环状锯齿片电极(1)和回转体工件之间有径向相对运动，以获得所需的加工深度。
图2所示，采用圆锯片电极(4)的外圈圆周作为加工刃，在回转体工件(2)的内表面加工沟槽。工具电极的弧形加工刃可以被加工出锯齿状，齿形可以是三角形、矩形、圆弧形等，或这些齿形的组合。工具电极和工件的运动方式类似于图1。
图3为内切式非完整弧形电极(11)电加工回转体外表面沟槽，为进一步提高加工效率，可以采用层叠式工具电极，也即将多个电极平行布置固定在阴极夹具(9)上，间距由异形垫片(10)的厚度来调整，实现多沟槽同时加工。
图4为外切式非完整弧形电极(12)电加工外表面沟槽，工具电极加工刃为不同直径圆弧构成，刚开始加工时，较大直径圆弧进行沟槽加工，当沟槽加工得越来越深时，沟槽底部直径越来越小，这时工具电极加工刃上较小直径圆弧开始进入加工，可以延长实际有效加工刃的长度，提高加工效率。
如图5所示，为了有利于电解液的循环更新，同时为进一步提高加工效率，将多个环状锯齿片电极(1)按一定间距平行，用锁紧螺钉(3)固定在绝缘环(6)上，绝缘环(6)固定安装在固定轴(5)上，间距由圆环垫圈(7)的厚度来调整。构成多加工刃工具电极，实现多沟槽同时加工。
如图6所示，圆锯片电极(4)按一定间距平行安装固定在阴极导杆(8)上，当圆锯片电极(4)圆周的中心线与回转体工件(2)轴线偏转一个角度时，可以加工多条螺旋槽。
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