專利名稱：具有跟蹤電極的半導陶瓷回轉表面放電磨削加工裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工程陶瓷材料電加工裝置，特別是涉及一種具有跟蹤電極的半導陶瓷回 轉表面放電磨削加工裝置。
技術背景工程陶瓷材料具有高硬度、耐磨、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)越性能，但難以通過傳統(tǒng)方法對 其進行去除式加工，嚴重制約了其在實際工程領域的推廣應用?；剞D表面在零件形狀要素中 占有很大的比例，而目前工程陶瓷材料的回轉表面加工主要還是利用金剛石砂輪磨削的方 法，加工效率低，成本高。許多工程陶瓷(如碳化硼、碳化鈦、二氧化鈦等)具有一定的導 電性，通常被稱為半導陶瓷。近年來，已經(jīng)出現(xiàn)了基于線電極放電磨削原理的電火花線切割 加工半導陶瓷回轉表面的方法，即在線切割機工作臺上加裝主軸回轉裝置，通過陶瓷工件的 回轉運動以及工作臺的進給運動實現(xiàn)對陶瓷工件回轉表面的放電磨削。但在利用線切割機放電磨削半導陶瓷回轉表面的過程中，由于半導陶瓷材料的體積電阻 率較之金屬材料大很多，若僅利用主軸回轉裝置在主軸夾頭處供電，則放電通道中的工件電 阻值將隨放電加工位置的變化而變化，這必然導致脈沖放電能量變化。而電火花線切割加工 恰是利用脈沖放電能量來蝕除金屬的，因此脈沖放電能量的變化必然導致加工表面質量不均 勻、加工效率不一致，甚至嚴重影響加工的順利進行。陶瓷材料的電阻率越大，這種影響就 越強烈。本發(fā)明針對上述問題研制了一種能夠跟蹤線切割電極絲、并與之保持一定距離的電 極裝置，將其加裝在線切割機床上，以此保證放電通道中工件電阻值的恒定，改善線切割機 放電磨削半導陶瓷回轉表面的加工質量。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具有跟蹤電極的半導陶瓷回轉表面放電磨削加工裝置，即利 用跟蹤電極裝置使線切割機脈沖電源的電極可以相對于工件滑動，改變了原有的脈沖電源電 極連接于工作臺上、僅在工件裝夾位置處供電的加工方法。該裝置可保證放電通道中工件電 阻值的恒定，改善線切割機放電磨削半導陶瓷回轉表面的加工質量。本發(fā)明的上述目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明研制了一種滑履式自適應變徑跟蹤電極。加工 中，該裝置時刻與工件表面緊密接觸，以保證電源供電通道暢通。跟蹤電極裝置與工件的接 觸點(這里我們簡稱其為送電點)與加工的放電點之間的距離恒定，即從工件的角度而言實 現(xiàn)了跟蹤電極絲的作用。如工件回轉表面為階梯軸或其他形式的變徑回轉表面，整個跟蹤電 極裝置可以順利實現(xiàn)越階。本發(fā)明的具體技術方案結合


如下一種具有跟蹤電極的半導陶瓷回轉表面放電磨削加工裝置，主要由主軸回轉裝置、跟蹤 電極裝置、絲架和脈沖電源組成，所說的跟蹤電極裝置3固定在線切割機床絲架5上，工件 2裝夾在主軸回轉裝置1上，并隨主軸回轉裝置1作進給回轉運動，工件2由跟蹤電極裝置 3夾持，脈沖電源6正極與跟蹤電極裝置3相連，脈沖電源6負極通過機床導電柱與電極絲 7相連。所說的跟蹤電極裝置包括夾具體、電極支架和跟蹤電極，所說的電極支架采用兩片， 通過T形滑塊11安裝在夾具體10上的T形槽中，并可在T形槽中滑動，所說的跟蹤電極采 用石墨電刷16、 19,跟蹤電極作為觸頭分別通過銷孔配合安裝在兩片電極支架15、 21上， 并可相對于電極支架轉動。所說的兩片電極支架15、 21之間連接拉伸彈簧23,并通過調節(jié)拉伸彈簧23適中的彈簧 力使石墨電刷16、 19與陶瓷工件20保持緊密接觸并具備自動越階的能力。所說的夾具體10通過緊固螺釘9、 13固定在線切割機床的絲架5上，夾具體10與絲架 5之間添加絕緣膠墊4，由夾具體10本身的尺寸來保證跟蹤電極裝置3與電極絲7之間的穩(wěn) 定的相對位置關系。所說的石墨電刷16、 19的中間打有通孔，通過銷軸17、 18固定在電極支架15、 21上 的卡槽中，石墨電刷16、 19兩端加工出圓弧過渡面，并可在電極支架卡槽中實現(xiàn)一定角度 的旋轉，石墨電刷16、 19與電極支架15、 21之間添加銅制薄彈簧墊片。以加工表面的表面粗糙度為主要指標，對未加裝跟蹤電極裝置與加裝了跟蹤電極裝置兩 種情況下的線切割放電磨削B4C、 Al203-TiC等半導陶瓷回轉表面選取了不同的加工電參數(shù) 進行了對比試驗。試驗表明，采用跟蹤電極裝置可以使半導陶瓷回轉表面放電磨削的表面質 量均勻一致，放電電壓保持恒定。

圖1為本發(fā)明的跟蹤電極裝置使用安裝示意圖； 圖2為本發(fā)明中的自適應變徑跟蹤電極裝置； 圖3為圖2的A-A剖視圖。圖中l(wèi).主軸回轉裝置2.工件3.跟蹤電極裝置4.絕緣膠墊5.線切割機床絲架6. 脈沖電源7.電極絲8.工作臺9.緊固螺釘IO.夾具體ll.T形滑塊12.螺栓13. 緊固螺釘14.螺釘15.電極支架16.石墨電刷17.銷軸18.銷軸19.石墨電刷20. 陶瓷工件21.電極支架22.螺釘23.拉伸彈簧24.螺母具體實施方式
參見圖l，跟蹤電極裝置3在使用時固定在線切割機床絲架5上，為保證夾具體與絲架 之間絕緣，在夾具體與絲架之間添加絕緣膠墊4。工件2裝夾在主軸回轉裝置1上，跟蹤電極裝置夾持住工件。脈沖電源6正極接跟蹤電極裝置，負極通過機床導電柱與電極絲7相連。 工件在主軸回轉裝置的帶動下做旋轉運動，工作臺8帶動主軸回轉裝置與工件一起沿工件的 軸向進給。隨著加工的進行，工作臺逐步向前進給，從移動中的工件的角度來看，跟蹤電極 裝置相對于電極絲即實現(xiàn)了同步的跟蹤運動。當加工中遇到工件上的臺階面或其他變徑表面 時假設該區(qū)段工件半徑的變化為r'，工作臺便會帶動主軸回轉裝置與工件一起沿工件的徑向 移動,。此時，跟蹤電極裝置將在保證與工件緊密接觸的前提下，柔順地滑越工件上的變徑 區(qū)段，實現(xiàn)順利的越階。一種用于電火花線切割放電磨削半導陶瓷回轉表面的滑履式跟蹤電極裝置參見圖2至 3，該跟蹤電極裝置使用高品質石墨電刷16、 19作為觸頭，保證跟蹤電極裝置與欲加工的陶 瓷工件20緊密接觸；石墨電極中間打有通孔，通過銷軸17、 18固定在電極支架15、 21上， 石墨電極可以在電極支架卡槽中實現(xiàn)一定角度的旋轉；為使裝置順利實現(xiàn)階越，在石墨電極 兩端加工出圓弧過渡面；為避免石墨電極在電極支架卡槽中因接觸不良而與槽壁產(chǎn)生火花， 在石墨電極與電極支架之間添加銅制薄彈簧墊片；利用拉伸彈簧23連接兩片電極支架15、 21，合理調節(jié)彈簧力即可保證石墨電刷與陶瓷工件的緊密接觸；電極支架由螺栓12和螺母 24固定在T形滑塊11上；在電極支架15、 21下端開卡槽，且打有螺紋孔以安裝石墨電刷 16、 19:電極支架形狀保證了石墨電極對陶瓷工件在鉛垂方向上不產(chǎn)生較大的力；T形滑塊 11可以在夾具體10的T形槽中滑動，用以實現(xiàn)跟蹤電極裝置在加工復雜回轉表面時可以沿 工件徑向方向移動一定距離的需要；利用夾具體上的緊固螺釘9、 13將跟蹤電極裝置固定在 高速走絲電火花線切割機床絲架上，保證裝置與電極絲相對位置不變。綜上所述，這種滑履 式自適應變徑跟蹤電極可以實時跟蹤線切割電極絲、與之保持一定距離；可以自動適應加工 各種回轉表面的需要。
權利要求
1. 一種具有跟蹤電極的半導陶瓷回轉表面放電磨削加工裝置，主要由主軸回轉裝置、跟蹤電極裝置、絲架和脈沖電源組成，其特征在于所說的跟蹤電極裝置(3)固定在線切割機床絲架(5)上，工件(2)裝夾在主軸回轉裝置(1)上，并隨主軸回轉裝置(1)作進給回轉運動，工件(2)由跟蹤電極裝置(3)夾持，脈沖電源(6)正極與跟蹤電極裝置(3)相連，脈沖電源(6)負極通過機床導電柱與電極絲(7)相連。
2、 根據(jù)權利要求1所述的具有跟蹤電極的半導陶瓷回轉表面放電磨削加工裝置，其特 征在于所說的跟蹤電極裝置包括夾具體、電極支架和跟蹤電極，所說的電極支架采用兩片， 通過T形滑塊(11)安裝在夾具體(10)上的T形槽中，并可在T形槽中滑動，所說的跟蹤 電極采用石墨電刷(16、 19)，跟蹤電極作為觸頭分別通過銷孔配合安裝在兩片電極支架(15、 21)上，并可相對于電極支架轉動。
3、 根據(jù)權利要求2所述的具有跟蹤電極的半導陶瓷回轉表面放電磨削加工裝置，其特 征在于所說的兩片電極支架(15、 21)之間連接拉伸彈簧(23),并通過調節(jié)拉伸彈簧(23) 適中的彈簧力使石墨電刷(16、 19)與陶瓷工件(20)保持緊密接觸并具備自動越階的能力。
4、 根據(jù)權利要求2所述的具有跟蹤電極的半導陶瓷回轉表面放電磨削加工裝置，其特 征在于所說的夾具體(10)通過緊固螺釘(9、 13)固定在線切割機床的絲架(5)上，夾具 體(10)與絲架(5)之間添加絕緣膠墊(4),由夾具體(10)本身的尺寸來保證跟蹤電極 裝置(3)與電極絲(7)之間的穩(wěn)定的相對位置關系。
5、 根據(jù)權利要求2所述的具有跟蹤電極的半導陶瓷回轉表面放電磨削加工裝置，其特 征在于所說的石墨電刷(16、 19)的中間打有通孔，通過銷軸(17、 18)固定在電極支架(15、 21)上的卡槽中，石墨電刷(16、 19)兩端加工出圓弧過渡面，并可在電極支架卡槽中實現(xiàn) 一定角度的旋轉，石墨電刷(16、 19)與電極支架(15、 21)之間添加銅制薄彈簧墊片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工程陶瓷材料電加工裝置，特別是涉及一種具有跟蹤電極的半導陶瓷回轉表面放電磨削加工裝置。目的在于消除放電通道中工件電阻值隨放電加工部位的變化而改變的現(xiàn)象，以此來保證加工過程脈沖放電能量的一致性，進而保證放電蝕除量和加工質量的一致性。該裝置將線切割機脈沖電源的負極與電極絲相連，正極通過自適應變徑跟蹤電極裝置與陶瓷工件相連，利用跟蹤電極裝置使線切割機脈沖電源的電極在加工過程中可以相對于工件滑動，從而使送電端與放電點之間工件的電阻值保持恒定。本發(fā)明改變了原有的脈沖電源電極連接于工作臺上，僅在工件裝夾位置處供電的加工方式。
文檔編號B23H5/00GK101279391SQ20081005076
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月29日 優(yōu)先權日2008年5月29日
發(fā)明者楊兆軍, 芝 韓, 寧 馬 申請人:吉林大學