[发明专利]一种基于超声磨削的电极在线精密修正方法

说明书

本发明公开了一种基于超声磨削的电极在线精密修正方法，通过超声磨削对电极进行在线修正。即：附加有轴向超声振动的砂轮，由转速可调的高速电机驱动旋转作为磨削主运动。砂轮、超声装置和电机等又通过可转位支承和防护箱等安装在放电机床工作台上。由放电机床各轴移动带动砂轮移动，实现移动进给；由放电机床主轴带动电极转动，实现圆周进给；用放电液实现润滑与冷却；电极修正与放电加工通过防护箱隔离，互不影响。本发明构成简练、易于实现，能快速在线修复电极，提高效率和精度；清除电极表面损伤和积碳；可适应于多种形式、多种材料的电极修正，特别适合于电极需高精度、快速修复场合。

技术领域

本发明属于电加工技术领域，具体为一种电极在线修正方法，是一种基于超声磨削的 电极在线精密修正。

背景技术

电火花加工是与机械加工性质完全不同的先进工艺，能解决高硬度、高熔点、高强度、 难加工材料的加工，能应对刚性差、尺寸小、易变形的工件加工。电火花加工的基本原理 是将电火花作用于工件和电极之间，所以其电极损耗也不可避免。

为解决电极损耗对电加工精度和效率制约问题，人们进行了长期不懈的研究，解决途 径分为两种：一方面从电极材料、放电规准、放电介质、刀具轨迹等方面进行改进，进而 提高电极的耐蚀性、降低损耗率；另一方面就是对已损耗的电极进行修正。修正分为在线 修正和非在线修正，在线修正无需将电极重复安装和定位，因而更加快捷、高效和高精度。

目前电极在线制备与修复的方法是电极反烤法，其基本原理仍是基于电加工，将电极 损耗部分修正。这种方法几乎无切削力，修正过程中电极不变形，修正尺寸精度高，特别 适合微细电极修正(微细电火花加工用电极)。另一方面，借助放电机床本身对电极进行放电修复，也无需增添附加装备，实施方便。但缺点也很明显：

1.放电修正效率低，不能满足需多次、快速、高效、高精度等要求的修正；烤块形状简单，不适用复杂形状的电极修正和3D电极的多次修正；

2.由于尖端放电效应，电极上的锐边和锐角损失无法完全修正，该情况也无法通过电 加工过程中的平动、摇动、轮廓补偿、长度补偿等来修正，不利于放电加工清根；

3.无法完全清除电极表面积碳；

4.不适合难放电材料电极的修正，诸如纯钨、银钨合金等这些电极材料，难于进行放 电修正。

为解决上述技术缺陷，需要效率和精度更高的方法。随着科学技术发展，工农业生产 对电加工精度和效率要求越来越高，许多高科技产品在尺寸、精度、材料、生产效率等方面对电加工电极修正提出苛刻要求。

例如，广泛应用于天体物理、大气探测、安全检测等领域的外差型阵列接收机上的波 导孔构件，内部带有高精度3D波导网络孔，沿波导方向的垂直截面是矩形断面，材料是难于放电成型的紫铜，而且误差要在10μm之内。这样的波导构件采用一种先进的3D打印 方法成型，即：分层超声焊接增材，各层电火花加工去除空缺部分。由于每层增材厚度小 于0.01mm，电火花加工时，纯钨棒电极损耗集中在电极底部，高度不超过10μm，如果 能多次快速高精度地在线去除电极底部损耗，就能大大提高波导孔构件制造精度和效率， 这样的场合，反烤法修正电极效率太低，就难于胜任。

在现有的加工方法中，磨、铣属于机械加工，效率比电加工高的多，其中磨比铣精度 更高，用在电极修正效果好，精度和效率更有保证。然而要在放电机床上实现在线磨削功 能，存在一定的技术障碍，包括：

1.一般磨削加工切削力大，温度高。一方面易使要修正的电极产生变形，电极尺寸小 时更是困难，且装夹电极的夹头也难于承受来自磨削加工的切削力；另一方面，放电机床 主轴及各进给轴是为放电加工情形设计的，难于抵御磨削加工的切削力，一般在尺寸、结 构、装夹方式等方面都不适合磨削加工。

2.磨削加工产生的磨屑易污染放电机床，特别是污染放电液；

3.磨削加工产生的火星在放电机床上易引起安全事故；