[发明专利]雾化烧蚀与电解组合加工方法

说明书

一种雾化烧蚀与电解组合加工方法，其特征是：整个加工过程分两个步骤进行，第一是电火花放电诱导烧蚀加工，工作介质采用工作液与可助燃气体形成的雾化介质喷入加工区域，在电火花脉冲电源作用下，进行持续的烧蚀加工，该阶段实现工件材料的大量蚀除。第二是电解加工，首先停止气体供给，接着电解液替代烧蚀加工时的雾化介质，内冲液和外冲液同时进行，最后使用电解修整电源进行电解加工，该阶段对烧蚀加工表面进行修整。本发明不仅提高了材料蚀除效率，是常规电火花加工的数倍、甚至数十倍，同时极大地改善了加工质量和精度，可加工出无变质层的优质表面，广泛适用于导电材料的铣削、深型盲孔的加工。

技术领域

本发明涉及一种金属材料的雾化烧蚀与电解组合加工方法，具体来说将雾化烧蚀加工与电解加工在同一工位、同一电极下顺序进行，加工效率方面是电火花加工的数倍甚至数十倍，表面质量方面较电火花加工或者电火花-电解复合加工可实现无表面变质层的优势，其属于高效电加工技术，特种加工新领域。

背景技术

随着世界范围内航空航天工业、医疗器械、汽车工业以及核工业的快速发展，难切削加工材料得到快速应用，但其加工效率低甚至不能加工已成为制造业难题。由于难切削加工材料具有高硬度、高强度、高塑性和高韧性、低塑性和高脆性、低导热性等特性，使得对其进行切削加工非常困难。电火花加工技术是制造复杂几何形状或常规机械难加工材料的合适手段，其被广泛应用于航天、军工、汽车、仪表仪器、医疗器械和微机械等制造领域。然而，电火花加工的能量来源于脉冲放电，用于蚀除材料的能量受到脉冲电源能量输出、工件加工表面质量和精度、电极损耗等因素的制约，与传统机械加工相比，其加工效率很低。

放电诱导雾化烧蚀加工，即向加工区域通入“水基-氧气”雾化介质，在电火花放电诱导作用下活化金属发生燃烧反应，利用金属燃烧释放的巨大化学能蚀除材料，大大提高了材料去除率，同时也非常适合难切削加工材料的加工需求。但由于加工能量大，导致加工面残留有较厚变质层，影响零件的表面质量。

电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理将工件加工成形的一种特种加工方法。加工时，工件接直流电源的正极，工具接负极，两极之间保持较小的间隙。电解液从极间间隙中流过，使两极之间形成导电通路，并在电源电压下产生电流，从而形成电化学阳极溶解。该工艺加工范围广，不受材料的强度、硬度、韧性等机械、物理性能的限制，且加工表面质量好，不存在表面变质层和微裂纹等缺陷。但电解加工一般精度较低，设备庞大且成本较高。

电火花-电解复合加工技术是将电火花放电加工和电解加工的特性结合在同一过程中。加工时，在低电导率盐溶液中不仅可以发生电化学溶解作用，还可以发生电火花放电现象，该加工技术利用两种加工方法的各自优点，将二者有机地组合在一起，作用在同一个加工表面上，使其具备加工精度高，表面质量好，生产效率高等优点。

但电火花-电解复合加工过程中，电火花放电加工和电解加工同时进行，这样会使得电解加工不充分，加工后表面变质层并不能完全去除，这对于零件的使用和寿命仍会有较大影响。所以如何在保证加工效率的同时可以完全去除表面变质层成为了该技术需要解决的关键问题。

针对上述加工技术中存在的典型问题，如加工效率低、表面变质层无法完全去除。基于此有必要提出一种新的加工技术，不仅可以提高加工效率，最关键还可实现加工表面无变质层的目的，充分解决之前技术的不足。

发明内容

本发明是为解决难加工导电材料进行电火花加工时效率低下，表面质量较差，存在残余内应力和表面变质层等诸多缺陷的问题，发明了一种雾化烧蚀与电解组合加工方法，就是使烧蚀加工与电解加工在同一机床、同一工位、同一工具电极下顺序完成，烧蚀加工改变了传统电火花加工蚀除材料能量的来源，大大提高了加工效率，而电解加工使得电化学溶解作用更加充分，可保证加工表面无变质层，同时该加工技术简化了操作过程，避免二次装夹引起的加工误差。