[发明专利]基于圆锥电极电火花铣削加工相对体积损耗比测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及特种加工中的电火花加工领域的电火花铣削加工相对体积损耗比的测量方法，尤其涉及一种基于圆锥电极电火花铣削加工相对体积损耗比测量方法。

背景技术

电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，由于电火花加工是依靠电蚀作用而非机械接触来去除工件材料的，加工中无宏观力，所以无需考虑工具与工件的变形问题。电火花加工可以用于加工任何导电的材料，不论该种导电材料的硬度与强度。近些年来，电火花加工技术得到迅速发展。国内外学者从加工机理、加工策略、电极制备、脉冲电源、控制系统、电极伺服、装置装备等多方面进行了探索。

电火花铣削加工是电火花成型加工与电火花线切割相结合的产物。电火花铣削加工是指使用简单圆柱形电极、管型电极使其旋转并进行类似铣削的电火花加工。与传统电火花成型加工对比，电火花铣削加工技术具有以下几个特点：电火花铣削加工可以解决传统成型加工有困难、甚至无法加工的任务，如复杂圆弧直线组成的长且深的窄槽；电火花铣削过程中可以有效地解决由于复杂形状成型电极而造成的电极损耗不均匀及加工间隙中工作液流场不稳定等问题，并大大简化电极损耗的补偿策略；电极旋转以及相对放电位置的不断改变可以改善放电条件，从而使得加工稳定；传统的成型加工中，随着加工面积的增大，由于电容效应作用，很难获得较高表面质量，电火花铣削可以有效减小电容效应，获得更好表面质量。但是在电火花铣削过程中电极会存在损耗，实验表明电极形状会变为圆锥形；圆锥形电极形成后，轴向损耗仍然存在，为了保证加工精度，在加工过程中需要对圆锥形电极进行轴向补偿。相对体积损耗比是电极补偿计算中极其重要的一个参数，相对体积损耗比的测量是电火花加工中比较困难的问题。通常是先加工一系列的孔，根据孔的直径和深度算出加工体积，然后通过接触感知法测出电极的损耗长度，获得电极损耗体积，然后求得相对体积损耗比。这种方法费时，对操作人员的要求较高；并且只考虑电极轴向损耗没有考虑电极径向损耗，根据孔深度和直径算出加工体积误差比较大。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种新的相对体积损耗比测量方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于圆锥电极电火花铣削加工相对体积损耗比测量方法，以克服现有相对体积损耗比测量方法存在的上述不足。

本发明提出的基于圆锥电极电火花铣削加工相对体积损耗比测量方法简单易行，在工件上加工一道简单的浅槽，测量加工稳定后的深度与角度，通过计算得到精确的相对体积损耗比。

本发明提供的基于圆锥电极电火花铣削加工相对体积损耗比测量方法包括以下步骤：

第一步，在工件上铣削加工并测量加工稳定后的参数。

加工稳定是指工作电极形成稳定圆锥面。

所述参数包括加工深度和角度，所述角度是指电极锥面与水平面夹角。

第二步，计算相对体积损耗比。

在计算相对体积损耗比时，本发明提供了一种基于圆锥电极电火花铣削加工相对体积损耗比计算公式。该公式推导如下：

（1）建立圆锥形端面电极铣削加工模型。

电火花铣削加工过程中电极会损耗，为研究相对体积损耗比，需要对电极铣削过程进行建模，得到电极损耗体积与工件损耗体积的关系式。

加工工件的初始表面表示为方程y=F(x)，控制电极理论上按照y=f(x)的轨迹加工，由于存在着电极损耗的缘故，实际加工出的工件表面形状是y=Y(x)，x表示加工距离。沿着x轴方向加工距离Δx时，电极加工掉的工件体积为ΔV_W，用如下公式表示

ΔV_W=S_W·Δx     (1)

式中ΔV_W——Δx距离内工件被加工的体积；

S_W——电极加工槽的横截面面积；

Δx——电极沿着x轴加工的距离。

而电极的损耗体积ΔV_E用如下公式表示

ΔV_E=S_E·Δl     (2)

式中ΔV_E——加工Δx距离电极损耗的体积；

S_E——电极的横截面面积；

Δl——电极轴向的损耗长度；

加工Δx距离后电极轴向损耗的长度可用下式表示：