專利名稱：一種復(fù)雜型面刀具的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精密加工領(lǐng)域，尤其是一種復(fù)雜型面刀具的加工方法。
背景技術(shù)：
軸承溝道是滾動軸承的關(guān)鍵工作表面，其表面質(zhì)量直接影響整個 滾動軸承的使用性能。其中內(nèi)外溝道的表面粗糙度是影響軸承振動的 主要原因，從而對加工軸承溝道的刀具提出了要求。
硬質(zhì)合金軸承刀具主要應(yīng)用于軸承加工中車削自動線和加工專機(jī)
上的成形加工。其刀具分別有可轉(zhuǎn)位溝道刀具、密封槽刀具、端面倒R
角刀具以及焊接式內(nèi)圈溝道及密封槽刀具、外圈密封槽刀具,外圈溝道 刀具等。這些成形刀具在加工中一次車削成形，不僅提高了加工效率， 且保證了每一個工件尺寸一致性，精度高，外觀漂亮，降低了磨加工 廢品率，提高了軸承的使用壽命。現(xiàn)已經(jīng)在車削加工自動線上和小臺 車上得到了較好的應(yīng)用。用硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位溝道成形刀加工軸承套圈， 省去麻煩的刀具刃磨工作,調(diào)整刀具的工作量亦大大減輕，可以節(jié)省大 量的輔助時間,深受工人的歡迎。在磨加工工序,磨削留量減少,縮小工 作行程，提高了生產(chǎn)率。
硬質(zhì)合金刀具屬于難加工材料，使用一般磨削方法，不僅效率低， 表面質(zhì)量由于磨削產(chǎn)生的很多熱量而變得很差。同時用于磨削的砂輪 需要經(jīng)常的用金剛石筆進(jìn)行修銳，所以效率低下。
由于硬質(zhì)合金刀具具有的復(fù)雜型面，所以用于磨削的金屬結(jié)合劑 金剛石砂輪也需要擁有復(fù)雜型面，但是如何對金屬結(jié)合劑金剛石砂輪進(jìn)行修整成了一個難點(diǎn)。
普通磨料磨具修整法中由于修整砂輪結(jié)合劑和磨粒的硬度及強(qiáng) 度都遠(yuǎn)低于金剛石砂輪，因而修整效率極低GC杯形砂輪的修整機(jī) 理同磨削油石法相類似，主要依賴磨料對金屬結(jié)合劑的研蝕去除作 用，這樣就造成砂輪修整器的損耗較大，需用較復(fù)雜的專用修整裝置， 與各類磨床結(jié)合較差，而且不能夠?qū)崿F(xiàn)成形砂輪的在線修整；電解修 整法速度快但難以修整，且由于陰極工具和砂輪之間的電場、流場、 電極反應(yīng)動力過程的影響，加工間隙不是處處相等，從而使被修整的 表面凸凹不均勻，磨削粗糙度不理想；激光修整法雖然優(yōu)點(diǎn)很多，但 激光修整器價(jià)格昂貴，維護(hù)困難，難于在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用；其它一些 新的修整方法還處于研究試驗(yàn)階段，修整效率無法保證。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有復(fù)雜型面刀具的加工方法的不能兼顧修整效率與成 本的不足，本發(fā)明提供一種修整效率高、成本低的復(fù)雜型面刀具的加 工方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所釆用的技術(shù)方案是
一種復(fù)雜型面刀具的加工方法，所述加工方法包括以下步驟
(1) 、根據(jù)待加工刀具的結(jié)構(gòu)和大小要求，依據(jù)刀具設(shè)計(jì)理論和仿形 法的加工原理設(shè)計(jì)出工具電極；
(2) 、利用工具電極修整砂輪的廓形，包括
(2.1) 、金屬結(jié)合劑金剛石砂輪通過陽極固定裝置與高頻脈沖電 源正極相接做陽極，工具電極與高頻脈沖電源負(fù)極相接做陰極；
(2.2) 、在金屬結(jié)合劑金剛石砂輪與工具電極之間通入具有導(dǎo)通 兩極和冷卻作用的媒介，在金屬結(jié)合劑金剛石砂輪與工具電極之間產(chǎn)生電火花；
(2.3)、連續(xù)通過電火花精密整形蝕除砂輪余量，把工具電極形 狀逐步復(fù)制到金屬結(jié)合劑金剛石砂輪上；
(3) 、利用修正出廓形的砂輪磨削加工工具電極，包括
(3.1) 、金屬結(jié)合劑金剛石砂輪通過陽極固定裝置與高頻脈沖電 源正極相接做陽極，工具電極與直流電源負(fù)極相接做陰極；
(3.2) 、在陽極和陰極之間通入起電解作用的磨削液，使砂輪、 磨削液、工具電極和電源構(gòu)成電解回路發(fā)生電解反應(yīng)，電解電壓選為 60-120V，電解電流控制在3-4A，砂輪磨削表面的電解速度大于鈍化 膜速度；
(3.3) 、對砂輪表面的金屬結(jié)合劑基體進(jìn)行電解去除，同時生成 一層鈍化膜附著于砂輪表面；
(3.4) 、將電解電壓逐漸降為60V,電解電流控制在0-2A，砂輪 磨削表面生成鈍化膜的效率高于電解效率；
(4) 、對已經(jīng)在線電解修銳磨削的工件表面進(jìn)行無壓力滾動研磨和沖
擊拋光，得到硬質(zhì)合金刀具。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為根據(jù)電火花整形原理，利用金屬結(jié)合劑砂
輪導(dǎo)電和可蝕除的特點(diǎn)，用電火花精密整形方法對砂輪磨削表面結(jié)合
劑基體材料進(jìn)行去除，實(shí)現(xiàn)對砂輪表面的整形。
本發(fā)明的目的是針對硬脆材料、復(fù)合材料等難加工材料的精密磨
削加工，特別是成形表面磨削加工，提供一種金屬結(jié)合劑砂輪的整形
方法。它適應(yīng)于各種磨料、各種形狀、各種粒度金屬結(jié)合劑砂輪的整
形，而且整形結(jié)束后，磨削可以馬上進(jìn)行，無需拆卸砂輪，所以整形
效率以及整形精度高，磨削狀態(tài)佳。本發(fā)明提供的復(fù)雜型面刀具的加工方法包括電火花精密整形、
Elid磨削方法。
所述金屬結(jié)合劑砂輪電火花精密整形，其特征在于，它包括以下
步驟
(1) 、金屬結(jié)合劑金剛石砂輪通過陽極固定裝置與高頻脈沖電源 正極相接做陽極，工具電極與高頻脈沖電源負(fù)極相接做陰極；
(2) 、在砂輪與工具電極之間通入具有導(dǎo)通兩極和冷卻作用的媒 介，使電火花能在砂輪與工具電極之間產(chǎn)生，由于需要整形出具有復(fù) 雜型面的砂輪，所以對工藝要求很高，本發(fā)明中所指的電火花精密整 形工藝就是發(fā)明人自行制定的電火花精密整形工藝復(fù)雜型面砂輪的 電火花整形工藝方法。
(3) 、連續(xù)通過電火花精密整形蝕除砂輪余量。 如圖3所示，整形時，在陽極和陰極之間通入媒介，使砂輪和工
具電極之間能產(chǎn)生電火花，通過電火花不斷蝕除砂輪余量，能把電極 形狀逐步復(fù)制到砂輪上。
所述的Elid磨削方法，其特征在于，它包括以下步驟
(1 )、金屬結(jié)合劑通過陽極固定裝置與高頻脈沖電源正極相接做
陽極，工具電極與直流電源負(fù)極相接做陰極；
(2) 、在砂輪陽極和陰極之間通入起電解作用的磨削液，使砂輪、 磨削液、工具電極和電源構(gòu)成電解回路發(fā)生電解反應(yīng)，修銳時，電解 電壓選為60-120V，電解電流控制在3-4A，使砂輪磨削表面的電解速 度大于鈍化膜速度；
(3) 、對砂輪表面的金屬結(jié)合劑基體進(jìn)行電解去除，從而逐漸露 出嶄新鋒利的磨粒，形成對砂輪的修銳作用；同時生成一層鈍化膜附著于砂輪表面，抑制砂輪的過度電解，整個過程重復(fù)進(jìn)行，此時電解 效率高于成膜效率，保證砂輪在磨削過程中能夠得到充分的修銳。
(4)、將電解電壓逐漸降為60V，電解電流控制在0-2A，使砂輪
磨削表面生成鈍化膜的效率高于電解效率，保證有足夠多的鈍化膜參 與磨削。
如圖4所示，在砂輪和電極的間隙中通過電解磨削液、利用電解 過程中的陽極溶解效應(yīng)，對砂輪表層的金屬結(jié)合劑進(jìn)行電解去除，從 而逐漸露出嶄新鋒利的磨粒，形成對砂輪的修銳作用；同時形成一層 鈍化膜附著于砂輪表面，抑制砂輪的過度電解。當(dāng)砂輪表面的磨粒磨 損后，鈍化膜被工件材料去除，電解過程繼續(xù)進(jìn)行，對砂輪表面重新 進(jìn)行修銳，整個過程重復(fù)進(jìn)行。上述過程是一個動態(tài)平衡的過程，既 避免了砂輪過快消耗，又能自動保持砂輪表面的磨削能力。從而使砂 輪以最佳磨削狀態(tài)連續(xù)進(jìn)行磨削加工。
在Elid磨削過程中， 一方面由于磨粒嵌在結(jié)合劑中，對于單個的 固著磨粒而言，其有效磨削尺寸占磨粒尺寸的1/3，磨粒主要以微切削 的方式去除工件表面材料，所以造成的破碎區(qū)域要小得多，另一方面 砂輪表面生成一層具有一定厚度和彈性的鈍化膜。鈍化膜中的脫落磨 料在進(jìn)給量很小的精密磨削中，對已加工表面進(jìn)行高速無壓力滾動研 磨和沖擊拋光。
超精密磨削或者光磨時，由于進(jìn)給量很小或者沒有進(jìn)給量，砂輪 表面鈍化膜的厚度遠(yuǎn)大于磨料的出刃高度，也大于進(jìn)給深度，從而使 砂輪表面能夠?qū)嵤┣邢髯饔玫墓讨チＴ诔セ蛘吖饽ブ胁荒苤苯?與被加工表面接觸，鈍化膜將代替砂輪參與真正的磨削過程。
用Elid方法磨削金屬結(jié)合劑砂輪時，由于砂輪的整形和修銳都在磨床上進(jìn)行，可以免除卸載砂輪所造成的誤差，磨床工作臺往復(fù)運(yùn)動 可以獲得高的整形效率和精度。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在修整效率高、成本低。


圖1是工具電極設(shè)計(jì)圖。
圖2是電火花精密整形示意圖。
圖3是Elid磨削示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
參照圖1 圖3， 一種復(fù)雜型面刀具的加工方法，所述加工方法包 括以下步驟
(1) 、根據(jù)待加工刀具的結(jié)構(gòu)和大小要求，依據(jù)刀具設(shè)計(jì)理論和仿形 法的加工原理設(shè)計(jì)出工具電極；
(2) 、利用工具電極修整砂輪的廓形，包括
(2.1) 、金屬結(jié)合劑金剛石砂輪通過陽極固定裝置與高頻脈沖電 源正極相接做陽極，工具電極與高頻脈沖電源負(fù)極相接做陰極；
(2.2) 、在金屬結(jié)合劑金剛石砂輪與工具電極之間通入具有導(dǎo)通 兩極和冷卻作用的媒介，在金屬結(jié)合劑金剛石砂輪與工具電極之間產(chǎn) 生電火花；
(2.3) 、連續(xù)通過電火花精密整形蝕除砂輪余量，把工具電極形 狀逐步復(fù)制到金屬結(jié)合劑金剛石砂輪上；
(3) 、利用修正出廓形的砂輪磨削加工工具電極，包括
(3.1)、金屬結(jié)合劑金剛石砂輪通過陽極固定裝置與高頻脈沖電源正極相接做陽極，工具電極與直流電源負(fù)極相接做陰極；
(3.2) 、在陽極和陰極之間通入起電解作用的磨削液，使砂輪、
磨削液、工具電極和電源構(gòu)成電解回路發(fā)生電解反應(yīng)，電解電壓選為
60-120V，電解電流控制在3-4A，砂輪磨削表面的電解速度大于鈍化 膜速度；
(3.3) 、對砂輪表面的金屬結(jié)合劑基體進(jìn)行電解去除，同時生成 一層鈍化膜附著于砂輪表面；
(3.4) 、將電解電壓逐漸降為60V，電解電流控制在0-2A，砂輪 磨削表面生成鈍化膜的效率高于電解效率；
(4)、對已經(jīng)在線電解修銳磨削的工件表面進(jìn)行無壓力滾動研磨和沖
擊拋光，得到硬質(zhì)合金刀具。
本實(shí)施例中，該裝置中ELID磨削系統(tǒng)包括改裝的平面磨床，自
制HDMD-II型ELID磨削專用高頻直流脈沖電源，金屬結(jié)合劑金剛石
砂輪，自制HDMY—201型磨削液。
該裝置中電火花精密整形系統(tǒng)包括改裝的平面磨床，電火花精 密整形高頻脈沖電源，金屬結(jié)合劑金剛石砂輪，工具電極，高壓噴槍。
首先根據(jù)刀具要求設(shè)計(jì)出工具電極，然后利用工具電極對砂輪進(jìn) 行電火花精密整形，使金屬結(jié)合劑金剛石砂輪與電源正極相連接為陽 極，工具電極與電源負(fù)極相接做陰極，打開電火花精密整形高頻脈沖 電源，根據(jù)工藝要求，通入適當(dāng)媒介，同時讓砂輪緩慢下降，利用電 火花對砂輪的蝕除砂輪磨料層表面的金屬結(jié)合劑進(jìn)行去除，從而達(dá)到 對金屬結(jié)合劑金剛石砂輪高效率高精度整形的目的。
調(diào)整好砂輪和刀具后進(jìn)行在線電解修銳磨削。修銳時，電解電壓 選為60-120V，電解電流控制在3-4A，使砂輪磨削表面的電解去除速度大于生成鈍化膜的速度，保證砂輪具有良好的修銳效果。如圖3所 示，金屬結(jié)合劑金剛石砂輪通過接線夾與電源正極相連接為陽極，圓 弧陰極塊通過螺釘與電源陰極連接為陰極，在砂輪電極間隙中通過電 解磨削液，利用電解過程中的陽極融解效應(yīng)，對砂輪表層的金屬基體 進(jìn)行電解去除，從而逐漸露出嶄新鋒利的磨粒，形成對砂輪的修銳作 用；同時形成一層鈍化膜附著于砂輪表面， 一直砂輪過度電解，使砂 輪磨粒始終以鋒利狀態(tài)連續(xù)進(jìn)行磨削加工。當(dāng)砂輪表面的磨粒磨損后， 鈍化膜被工件材料掛擦去除，電解過程繼續(xù)進(jìn)行，對砂輪表面重新進(jìn) 行修銳，整個過程重復(fù)進(jìn)行。上述過程是一個動態(tài)平衡的過程，既避 免了砂輪過快消耗，又能自動保持砂輪表面的磨削能力。從而使砂輪 始終以最佳磨削狀態(tài)連續(xù)進(jìn)行磨削加工。所以該技術(shù)將砂輪修銳與磨 削在線加工結(jié)合在一起，在金屬結(jié)合劑砂輪進(jìn)行磨削加工的同時，利 用電解方法對砂輪進(jìn)行修銳，從而實(shí)現(xiàn)精密磨削。
最后，對已經(jīng)在線電解修銳磨削的工件表面進(jìn)行無壓力滾動研磨 和沖擊拋光，得到硬質(zhì)合金刀具。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)雜型面刀具的加工方法，其特征在于所述加工方法包括以下步驟(1)、根據(jù)待加工刀具的結(jié)構(gòu)和大小要求，依據(jù)刀具設(shè)計(jì)理論和仿形法的加工原理設(shè)計(jì)出修整電極；(2)、利用修整電極修整砂輪的廓形，包括(2.1)、金屬結(jié)合劑金剛石砂輪通過陽極固定裝置與高頻脈沖電源正極相接做陽極，修整電極與高頻脈沖電源負(fù)極相接做陰極；(2.2)、在金屬結(jié)合劑金剛石砂輪與工具電極之間通入具有導(dǎo)通兩極和冷卻作用的媒介，在金屬結(jié)合劑金剛石砂輪與工具電極之間產(chǎn)生電火花；(2.3)、連續(xù)通過電火花精密整形蝕除砂輪余量，把修整電極形狀逐步復(fù)制到金屬結(jié)合劑金剛石砂輪上；(3)、利用修正出廓形的砂輪磨削加工修整電極，包括(3.1)、金屬結(jié)合劑金剛石砂輪通過陽極固定裝置與高頻脈沖電源正極相接做陽極，修整電極與直流電源負(fù)極相接做陰極；(3.2)、在陽極和陰極之間通入起電解作用的磨削液，使砂輪、磨削液、修整電極和電源構(gòu)成電解回路發(fā)生電解反應(yīng)，電解電壓選為60-120V，電解電流控制在3-4A，砂輪磨削表面的電解速度大于鈍化膜速度；(3.3)、對砂輪表面的金屬結(jié)合劑基體進(jìn)行電解去除，同時生成一層鈍化膜附著于砂輪表面；(3.4)、將電解電壓逐漸降為60V，電解電流控制在0-2A，砂輪磨削表面生成鈍化膜的效率高于電解效率；(4)、對已經(jīng)在線電解修銳磨削的工件表面進(jìn)行無壓力滾動研磨和沖擊拋光，得到硬質(zhì)合金刀具。
全文摘要
一種復(fù)雜型面刀具的加工方法，包括以下步驟(1)、根據(jù)待加工刀具的結(jié)構(gòu)和大小要求，依據(jù)刀具設(shè)計(jì)理論和仿形法的加工原理設(shè)計(jì)出修整電極；(2)、利用修整電極修整砂輪的廓形；(3)、利用修正出廓形的砂輪磨削加工修整電極；(4)、對已經(jīng)在線電解修銳磨削的工件表面進(jìn)行無壓力滾動研磨和沖擊拋光，得到硬質(zhì)合金刀具。本發(fā)明提供一種修整效率高、成本低的復(fù)雜型面刀具的加工方法。
文檔編號B23P15/28GK101298122SQ20081006140
公開日2008年11月5日 申請日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月9日
發(fā)明者璟 張, 偉 李, 耿寶功, 馬樹林 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)