[发明专利]电火花诱导可控烧蚀及机械修整复合切削双伺服进给加工系统

说明书

技术领域

本发明涉及一套电火花诱导可控烧蚀及机械修整复合切削双伺服进给加工系统，具体地说是一套能保证电火花诱导可控烧蚀及机械修整复合切削加工稳定进行，将放电诱导可控烧蚀取样伺服进给与切削力取样自动伺服进给相结合，从而实现对难加工金属材料进行放电诱导可控烧蚀并同时通过机械修整刀具对烧蚀层和软化层进行修整的双伺服进给加工系统。

背景技术

电火花诱导可控烧蚀高效加工方法是利用金属的可燃特性，在脉冲电源作用下，利用难加工金属材料与诱导烧蚀电极之间产生电火花诱导放电，使得少量难加工材料被火花放电蚀除，形成放电凹坑，凹坑及附近材料由于温度较高，产生活化区，达到金属燃点温度以上。同时向加工区域连续通入能与难加工金属材料产生燃烧放热效应的助燃气体，在助燃气体作用下活化区及其周围金属材料被诱导引燃，产生剧烈的烧蚀反应，强烈的烧蚀反应蚀除大量金属材料，形成烧蚀坑。同时，烧蚀释放出大量热量作用于被加工金属材料基体，使得加工区域金属材料被加热软化甚至达到熔融状态。然后，利用刀具的机械修整作用将覆盖在工件表面的燃烧产物和软化层机械修整切削去除，露出新的基体材料。由于机械修整刀具不与脉冲电源相连接，加工过程中刀具与工件不产生电火花放电，刀具不会因电火花放电而产生放电损耗，并且刀具主要对已软化区域进行加工，从而减少了刀具损耗。

诱导烧蚀电极进给速度将直接影响工件烧蚀速度、软化层厚度、烧蚀表面质量、烧蚀的可控性，因此必须进行取样伺服控制，而机械修整主要是将烧蚀产生的烧蚀产物及软化切削去除，并且由于加工对象为难切削金属材料，因此应尽量少的切削到基体材料，以减少刀具损耗。因此，必须有两套完整的取样自动进给伺服控制系统来保证诱导烧蚀电极以及机械修整刀具的合理进给速度。

发明内容

本发明的目的是针对电火花诱导可控烧蚀及机械修整复合切削伺服进给问题，发明了一套包括诱导烧蚀电极的基于烧蚀取样伺服进给和机械修整刀具的基于切削力取样伺服进给的双伺服进给加工系统。

本发明的技术方案是：

一套电火花诱导可控烧蚀及机械修整复合切削双伺服进给加工系统，其特征是它包括以下两套相辅相成的自动进给伺服控制系统：

（1）电火花诱导烧蚀电极伺服进给控制系统，它以工件与电极之间烧蚀状态为采样信号，通过工件与电极之间的烧蚀状态控制电极进给；在烧蚀取样伺服进给系统控制下，保障诱导烧蚀电极与工件材料之间电火花诱导烧蚀能够可控、稳定、高效地进行，可控烧蚀后工件加工区域形成烧蚀产物及软化层，完成电火花诱导可控烧蚀加工过程；

（2）机械修整刀具伺服进给控制系统，它以机械修整刀具切削力为采样信号，以此切削力信号控制机械修整刀具进给；在切削力取样自动进给调节系统控制下，机械修整刀具将烧蚀产生的烧蚀产物及软化层切削去除，露出新的基体金属材料表面，完成机械修整过程；

在所述的双伺服进给控制系统控制下，电火花诱导可控烧蚀和机械修整过程交替重复进行，直至完成对难加工金属材料的加工。

详述如下：

一、电火花诱导烧蚀取样的伺服进给调节系统。

电火花诱导烧蚀电极作用：在脉冲电源作用下，诱导烧蚀电极与难加工金属材料之间产生电火花诱导放电，具有一定压力（0.01~10MPa）的助燃气体通过诱导烧蚀电极内部进气孔充入加工区域，与处于加工区域的金属材料产生剧烈的电火花引燃烧蚀加工，蚀除大量难加工材料。同时，烧蚀释放出的大量热量作用于被加工材料基体，使难加工金属材料加工区域被加热软化甚至达到熔融状态。

诱导烧蚀电极的进给直接影响难加工材料的烧蚀速度、烧蚀表面质量、软化层厚度、烧蚀的可控性和稳定性等，因此必须有一套自动进给调节系统来自动调节诱导烧蚀电极的进给速度，保证工件材料与诱导烧蚀电极之间稳定、可控、高效烧蚀的进行。

本发明中，诱导烧蚀电极的取样伺服进给调节系统采样信号为工件与电极间烧蚀状态（烧蚀状态信号可以是烧蚀放电电流（电压）、放电脉冲峰值电流（电压）、烧蚀放电脉冲有效放电个数、烧蚀平均放电效率、烧蚀放电功率等），通过该系统控制诱导烧蚀电极的进给，实现对工件的稳定、可控、高效烧蚀加工。