本發(fā)明涉及一種帶弧形輪廓的工具電極與待加工回轉(zhuǎn)體表面以“內(nèi)切或近似內(nèi)切”或“外切或近似外切”方式進(jìn)行電加工環(huán)狀或螺旋溝槽的方法和裝置，屬于特種加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，在回轉(zhuǎn)體表面加工環(huán)狀或螺旋溝槽的工藝有切削、激光、電解、電火花加工等，切削方式對(duì)超硬材料加工困難，特別是對(duì)細(xì)小環(huán)狀或螺旋溝槽加工更不易；激光加工設(shè)備成本高，不易獲得大深徑比微細(xì)環(huán)狀或螺旋溝槽，而且無(wú)論是切削還是激光工藝對(duì)內(nèi)表面，尤其是微細(xì)內(nèi)孔表面加工都很困難。電解、電火花分別是以陽(yáng)極溶解和熱蝕除的非接觸方式加工工件，具有不受工件硬度影響、作用力小等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合加工各類(lèi)超硬金屬材料及在狹小空間內(nèi)加工?，F(xiàn)有的電解、電火花加工回轉(zhuǎn)體環(huán)狀或螺旋溝槽常采用線切割方式，曾永彬提出了運(yùn)絲微細(xì)電解線切割工藝方法，該工藝的特點(diǎn)是使用運(yùn)絲方法增強(qiáng)產(chǎn)物排出，可實(shí)現(xiàn)微細(xì)窄溝槽的加工(參照：曾永彬，徐坤，曲寧松，朱荻.運(yùn)絲微細(xì)電解線切割工藝：中國(guó)，CN104475893A[P].2015-04-01)。但線與回轉(zhuǎn)體表面是以點(diǎn)“接觸”方式加工，即實(shí)際加工區(qū)域很小，加工效率低，而且內(nèi)表面無(wú)法加工，電解車(chē)削加工雖然能加工內(nèi)表面環(huán)形溝槽，但是也是以點(diǎn)“接觸”方式加工，效率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是針對(duì)回轉(zhuǎn)體工件(2)內(nèi)、外表面的環(huán)狀或螺旋溝槽加工的難題，提出的一種新加工方法，采用帶弧形輪廓的工具電極，并以弧形輪廓作為加工刃，將加工刃與工件以“內(nèi)切或近似內(nèi)切”或者“外切或近似外切”的方式布置，應(yīng)用電解、電火花或電解磨削、電火花磨削工藝，“鋸削”回轉(zhuǎn)體工件(2)內(nèi)表面或外表面上環(huán)狀或螺旋溝槽。

帶弧形輪廓的工具電極最常用的是圓形工具電極或環(huán)形工具電極，如圖1所示為圓狀鋸齒片電極電加工回轉(zhuǎn)體工件(2)外表面溝槽，圖2所示為圓鋸片電極(4)電加工回轉(zhuǎn)體工件(2)內(nèi)表面溝槽，當(dāng)圓鋸片電極(4)軸線與回轉(zhuǎn)體工件(2)軸線平行時(shí)加工出環(huán)形溝槽。圖呈一定角度時(shí)加工出螺旋溝槽。圖6所示為圓鋸片電極(4)電加工回轉(zhuǎn)體內(nèi)表面螺旋溝槽，當(dāng)圓鋸片電極(4)軸 線與工件軸線成一定角度時(shí)加工出螺旋溝槽。工具電極外形輪廓也可以是由其它曲線構(gòu)成，如圖3所示的內(nèi)切式非完整弧形電極(11)為非完整的帶圓弧輪廓的工具電極，或者加工刃由曲線-曲線，曲線-直線等組合而構(gòu)成，如圖4所示外切式非完整弧形電極(12)電加工外表面溝槽，外切式非完整弧形電極(12)的加工刃是由不同半徑圓弧構(gòu)成，中間的小半徑圓弧更適合切入工件后溝槽底圓的加工。

電解、電火花加工為非接觸加工工藝，實(shí)際加工中，工具電極的弧形加工刃和回轉(zhuǎn)體工件(2)的加工面之間并不會(huì)真正相切，而是在切點(diǎn)處存在一個(gè)小于1mm的間隙，這里稱(chēng)之為“內(nèi)切或近似內(nèi)切”或“外切或近似外切”加工。采用該方式加工時(shí)，工具電極和回轉(zhuǎn)體工件(2)在切點(diǎn)附近的間隙變化很小，因此工具電極實(shí)際非“點(diǎn)”加工，而是“線”加工，也即有效加工刃變長(zhǎng)，這樣可以大幅提高加工效率。

電解磨削、電火花磨削為接觸加工，采用內(nèi)切或近似內(nèi)切”或“外切或近似外切”方式同樣可以增加工具電極實(shí)際加工刃長(zhǎng)度，提高生產(chǎn)效率。

為改善加工效果，有利于將工作液帶入加工區(qū)域，工具電極的加工刃可以開(kāi)出鋸齒，其形狀可以是三角形、矩形、圓弧形等。

如圖5所示，為進(jìn)一步提高加工效率，可以將多片環(huán)狀鋸齒片電極(1)組合起來(lái)構(gòu)成多加工刃的層疊式環(huán)狀鋸齒片電極，電極之間平行布置，間距可以相等也可以不等，還可以直接制造出類(lèi)似層疊式環(huán)狀鋸齒片電極的整體式多加工刃工具電極。

如圖4所示，對(duì)于用外切式非完整弧形電極(12)加工回轉(zhuǎn)體工件(2)內(nèi)表面上的溝槽或螺旋槽，外切式非完整弧形電極(12)的加工刃可以采用不同半徑的單段或者多段圓弧組成，對(duì)于采用多段圓弧段作為加工刃加工回轉(zhuǎn)體工件(2)內(nèi)表面上的溝槽或螺旋槽，開(kāi)始用圓周上曲率半徑較小的部分加工溝槽，隨著溝槽深度越來(lái)越大，溝槽底部半徑越來(lái)越大，這時(shí)更大曲率半徑的加工刃加工溝槽時(shí)可以實(shí)際獲得更長(zhǎng)的加工刃，也即實(shí)際加工區(qū)域更大，加工效率更高。

如圖6所示，當(dāng)工具電極圓周的中心線與回轉(zhuǎn)體工件(2)軸線偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度時(shí)，可以加工螺旋槽。

實(shí)際加工中，回轉(zhuǎn)體工件(2)和工具電極的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有幾種組合形式：1.回轉(zhuǎn)體工件(2)旋轉(zhuǎn)，工具電極旋轉(zhuǎn)；2.回轉(zhuǎn)體工件(2)旋轉(zhuǎn)，工具電極不旋轉(zhuǎn)；3.回轉(zhuǎn)體工件(2)不旋轉(zhuǎn)，工具電極旋轉(zhuǎn)；4.工具電極和回轉(zhuǎn)體工件(2)之間存在徑向進(jìn)給，可以是回轉(zhuǎn)體工件(2)做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可以是工具電極做 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，或二者之間同時(shí)相對(duì)做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1環(huán)狀鋸齒片電極電加工回轉(zhuǎn)體外表面溝槽

圖2圓鋸片電極電加工回轉(zhuǎn)體內(nèi)表面溝槽

圖3內(nèi)切式非完整弧形電極電加工回轉(zhuǎn)體外表面溝槽

圖4外切式非完整弧形電極電加工外表面溝槽

圖5層疊式環(huán)狀鋸齒片電極電加工回轉(zhuǎn)體外表面溝槽

圖6工具電極與回轉(zhuǎn)體工件軸線呈一定角度時(shí)加工出螺旋溝槽

圖中標(biāo)號(hào)名稱(chēng)：

其中標(biāo)號(hào)名稱(chēng)：1、環(huán)狀鋸齒片電極，2、回轉(zhuǎn)體工件，3、鎖緊螺釘，4、圓鋸片電極，5、固定軸，6、絕緣環(huán)，7、圓環(huán)墊圈，8、陰極導(dǎo)桿，9、陰極夾具，10、異形墊片，11、內(nèi)切式非完整弧形電極，12、外切式非完整弧形電極。

實(shí)施方式

圖1所示的環(huán)狀鋸齒片電極(1)用其內(nèi)圈圓周作為加工刃，以“內(nèi)切或近似內(nèi)切”方式電加工回轉(zhuǎn)體工件(2)外表面溝槽。加工中，環(huán)狀鋸齒片電極(1)和回轉(zhuǎn)體工件(2)單獨(dú)旋轉(zhuǎn)或同時(shí)旋轉(zhuǎn)使得二者在切點(diǎn)處沿切線方向有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，有利于工作液被帶入加工區(qū)，為進(jìn)一步加強(qiáng)工作液的循環(huán)更替，工具電極的弧形加工刃可以被加工出鋸齒狀，齒形可以是三角形、矩形、圓弧形等，或這些齒形的組合。同時(shí)環(huán)狀鋸齒片電極(1)和回轉(zhuǎn)體工件之間有徑向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以獲得所需的加工深度。

圖2所示，采用圓鋸片電極(4)的外圈圓周作為加工刃，在回轉(zhuǎn)體工件(2)的內(nèi)表面加工溝槽。工具電極的弧形加工刃可以被加工出鋸齒狀，齒形可以是三角形、矩形、圓弧形等，或這些齒形的組合。工具電極和工件的運(yùn)動(dòng)方式類(lèi)似于圖1。

圖3為內(nèi)切式非完整弧形電極(11)電加工回轉(zhuǎn)體外表面溝槽，為進(jìn)一步提高加工效率，可以采用層疊式工具電極，也即將多個(gè)電極平行布置固定在陰極夾具(9)上，間距由異形墊片(10)的厚度來(lái)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)多溝槽同時(shí)加工。

圖4為外切式非完整弧形電極(12)電加工外表面溝槽，工具電極加工刃為不同直徑圓弧構(gòu)成，剛開(kāi)始加工時(shí)，較大直徑圓弧進(jìn)行溝槽加工，當(dāng)溝槽加工得越來(lái)越深時(shí)，溝槽底部直徑越來(lái)越小，這時(shí)工具電極加工刃上較小直徑圓 弧開(kāi)始進(jìn)入加工，可以延長(zhǎng)實(shí)際有效加工刃的長(zhǎng)度，提高加工效率。

如圖5所示，為了有利于電解液的循環(huán)更新，同時(shí)為進(jìn)一步提高加工效率，將多個(gè)環(huán)狀鋸齒片電極(1)按一定間距平行，用鎖緊螺釘(3)固定在絕緣環(huán)(6)上，絕緣環(huán)(6)固定安裝在固定軸(5)上，間距由圓環(huán)墊圈(7)的厚度來(lái)調(diào)整。構(gòu)成多加工刃工具電極，實(shí)現(xiàn)多溝槽同時(shí)加工。

如圖6所示，圓鋸片電極(4)按一定間距平行安裝固定在陰極導(dǎo)桿(8)上，當(dāng)圓鋸片電極(4)圓周的中心線與回轉(zhuǎn)體工件(2)軸線偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度時(shí)，可以加工多條螺旋槽。