本發明涉及機械加工設備技術領域，特別涉及一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置及方法。

背景技術：

磨削加工在機械加工中隸屬于精加工，其具有切削量少、加工精度高等特點。磨削加工后的表面往往是機械零件中的重要表面。這些表面對加工精度和加工質量往往有著嚴格的要求。

傳統的磨削加工是使用硬度較高的物體作為刀具去切削較軟的物體，通過擠壓的方法將待加工工件表面上的多余的材料去除，從而使工件達到規定的幾何形狀、尺寸精度和表面質量的加工方法。隨著科技的發展，具有優良性能的材料被應用于眾多先進裝備中，如高溫合金、不銹鋼、鈦合金、超高強度鋼等，這類材料的切削加工性較差，難以采用傳統的方法進行零件的磨削加工，由此誕生了非傳統的磨削方法。

非傳統的磨削方法主要有電化學磨削和電火花磨削等。電化學磨削加工是通過電化學的方法將待加工區域的金屬去除，使工件達到規定的幾何形狀、尺寸精度和表面質量的加工方法。雖然其在加工過程中陰極無損耗、無宏觀切削力、適宜加工各種難切削材料零件及薄壁件、加工效率高、表面質量好等優點，但是其定域性不好控制，容易出現雜散腐蝕，不利于保證加工精度，電火花磨削加工是通過采用標準形狀的電極對工件進行火花放電加工，從而將待加工區域的金屬去除，使工件達到規定的幾何形狀、尺寸精度和表面質量的加工方法。雖然該方法可以加工任何硬度的導電材料，但由于該過程為放電加工，電極在加工工件的同時自身也會受到損傷，這無疑將極大地影響加工精度和加工質量，因此，如何提供一種對于超硬材料的加工具有：加工精度高、使用壽命長、加工成本低的磨削加工方法成為本領域技術人員亟待解決的重要技術問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供了一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置及方法，以達到在加工過程中使工具電極的幾何形狀能得以及時恢復，提高加工精度和加工質量，延長工具電極的使用壽命長，降低加工成本的目的。

為實現上述目的,本發明提供如下技術方案：

一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置，主要包括：

工具電極，包括金屬基體以及固結在所述金屬基體表面的磨粒層，所述磨粒層包括磨粒，所述磨粒通過磨粒結合劑固結于所述工具基體上，所述磨粒結合劑為導電材料；

金屬塊，壓緊在所述磨粒層上；

所述工具電極可在其軸線上旋轉，且可沿著工件(3)表面運動。

優選地，所述金屬塊為鋁塊或銅塊。

優選地，所述磨粒密布在所述磨粒層的內部及表面。

優選地，所述磨粒可由金剛石、碳化硅、氧化鋁或者立方氮化硼制成。

優選地，所述磨粒可為菱形、三角形或者不規則多邊形結構。

優選地，所述工具電極在第一驅動裝置驅動下旋轉，所述第一驅動裝置的輸出端通過旋轉軸與所述工具電極相連接。

優選地，還包括承載機構，所述承載機構包括工作臺以及設置于所述工作臺上可橫向及縱向移動的運動平臺及其控制系統。

優選地，還包括用于盛放工作液的容槽，其內部設置有用于夾持所述待加工工件的夾具，所述容槽設置于所述運動平臺上，且所述容槽的頂部開口高于所述待加工工件的頂部。

一種自修復工具電極磨削式放電加工方法，包括步驟：

當工具電極旋轉時，其上的磨粒層磨削金屬塊，由此產生的金屬碎屑將粘附到磨粒層表面磨粒的間隙中形成金屬粘附層；

接通電源，將電源的兩極分別連接于工具電極及固定有待加工工件的夾具，所述夾具能夠相對于所述工具電極沿工作臺所在平面移動，使所述工具電極接近所述待加工工件的表面，在此過程中金屬粘附層對待加工工件表面進行磨削放電加工；

當所述金屬粘附層放電損耗掉以后，暴露出來的磨粒將重新磨削金屬塊，磨削產生的金屬碎屑將粘附到磨粒的間隙中，從而實現金屬粘附層的補償重建。

從上述技術方案可以看出，本發明提供的一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置，主要包括工具電極1以及金屬塊2；其中，工具電極1包括金屬基體11以及通過導電磨粒結合劑固結于金屬基體11表面的磨粒層12，工具電極1可繞自身軸線旋轉，且可沿著工件3表面運動；金屬塊2壓緊在工具電極1的磨粒層12上；

在使用時，工具電極1的轉軸通過電刷13與電源9的一極相連，待加工工件3與電源9的另一極相連，工具電極1繞自身軸線旋轉，在工具電極粘附層建立區I由磨粒12a磨削金屬塊2產生的金屬碎屑將粘附到磨粒層12表面磨粒12a的間隙中形成金屬粘附層5，并隨著工具電極1的旋轉經過工具電極粘附層成型區II到達加工區III，并在加工區III對工件3進行放電加工。在放電加工過程中，金屬粘附層5會被損耗，磨粒12a將重新暴露在工具電極1表面，讓其重新獲得磨削能力。隨著工具電極1的旋轉，在經過工具電極粘附層待補償區IV后磨粒12a到達工具電極粘附層建立區I，在工具電極粘附層建立區I磨粒12a再次對金屬塊2進行磨削，使得消耗掉的金屬粘附層5得到補充重建，即工具電極1在放電加工過程中的損耗能夠得到及時的修復，使工具電極1的幾何形狀能得以及時恢復，從而延長了工具電極1的使用壽命，避免了由于工具電極1損耗對工件加工精度的影響，保證工件質量，降低加工成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置的結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置的橫剖示意圖；

圖3為圖2中A處的局部放大結構示意圖；

圖4為本發明實施例提供的一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置的縱剖示意圖。

具體實施方式

本發明提供了一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置及方法，以達到延長工具電極使用壽命，提高加工精度，提升加工質量，降低加工成本的目的。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1-圖3.，圖1為本發明實施例提供的一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置的結構示意圖，圖2為本發明實施例提供的一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置的橫剖示意圖，圖3為圖2中A處的局部放大結構示意圖。

本發明實施例提供了一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置，主要包括工具電極1以及金屬塊2。

其中，工具電極1包括金屬基體11以及固結在金屬基體11表面的磨粒層12，磨粒層12包括磨粒12a，磨粒12a通過磨粒結合劑固結于工具基體11上，磨粒結合劑為導電材料，工具電極1可繞自身軸線旋轉，且可沿著工件3表面運動；金屬塊2壓緊在其磨粒層12上。

與現有技術相比，本發明實施例提供的一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置，在使用時，工具電極1的轉軸通過電刷13與電源9的一極相連，待加工工件3與電源9的另一極相連，工具電極1繞自身軸線旋轉，在工具電極粘附層建立區I由磨粒12a磨削金屬塊2產生的金屬碎屑將粘附到磨粒層12表面磨粒的間隙中形成金屬粘附層5，并隨著工具電極1的旋轉經過工具電極粘附層成型區II到達加工區III，并在加工區III對工件3進行放電加工。在放電加工過程中，金屬粘附層5會被損耗，磨粒12a將重新暴露在工具電極1表面，讓其重新獲得磨削能力。隨著工具電極1的旋轉，在經過工具電極粘附層待補償區IV后磨粒12a到達工具電極粘附層建立區I，在工具電極粘附層建立區I磨粒12a再次對金屬塊2進行磨削，使得消耗掉的金屬粘附層5得到補充重建，即工具電極1在放電加工過程中的損耗能夠得到及時的修復，使工具電極1的幾何形狀能得以及時恢復，從而延長了工具電極1的使用壽命，避免了由于工具電極1損耗對工件加工精度的影響，保證工件質量，降低加工成本。

在本發明實施例中，金屬塊采用軟質的容易磨削形成金屬粘附層的材質，比如銅、鋁等進行制作，當然，上述的材質僅僅是本發明實施例提供的一種優選實施方案，實際操作中并不局限于此，在此不做限定。

從上述內容中可以看出，磨粒12a用于與金屬塊2磨削產生金屬碎屑，磨粒12a的性能及狀態直接關系到金屬粘附層5能否順利形成，磨粒12a損耗后會導致磨削效果大大降低，不利于金屬粘附層5的形成。導致磨粒12a損耗的原因主要有摩擦損耗以及摩擦過程中產生的大量的熱。因此，為了避免磨粒12a的損耗影響磨削的效果，在本發明實施例中，磨粒12a由高溫耐磨絕緣材料制成，比如可以采用金剛石、碳化硅、氧化鋁以及立方氮化硼等高熔點、耐磨且絕緣的材料進行制作，通過采用高溫耐磨絕緣材料制作磨粒12a，能夠盡量降低磨粒12a的損耗，保證金屬粘附層5的順利形成。隨著加工的進行，當工具表層磨粒磨損嚴重，失去磨削能力后，金屬粘附層將難以及時建立，火花放電將在磨粒結合劑和工件之間產生，在這種情況下，火花放電效應將去除表層磨粒的磨粒結合劑，致使表層磨粒脫落，從而使得底層新的磨粒露出工具表面，實現工具的修銳。

進一步優化上述技術方案，在本發明實施例中，磨粒12a最好為有尖銳棱角的結構，比如菱形、三角形或者不規則多邊形結構。

進一步優化上述技術方案，在本發明實施例中，工具電極1在驅動裝置驅動下旋轉，驅動裝置的輸出端通過旋轉軸4與工具電極1相連接。

在本發明實施例中，如圖1所示，工具電極1可在自身軸線上旋轉，且可沿著工件3表面運動，金屬塊2壓緊在工具電極1的磨粒層12上。

在本發明實施例中，請參閱圖4，圖4為本發明實施例提供的一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置的縱剖示意圖，一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置還包括承載機構8，承載機構8包括工作臺81以及設置于工作臺81上可橫向及縱向移動的運動平臺82及其控制系統83。

在本發明實施例中，如圖4中所示，一種自修復工具電極磨削式放電加工裝置還包括用于盛放工作液10的容槽6，其內部設置有用于夾持所述待加工工件3的夾具7，所述容槽6設置于所述運動平臺82上，且所述容槽6的頂部開口高于所述夾具7的頂部。這樣，在放電加工過程中，可在容槽6中注入工作液10，工作液10在放電加工過程中充當放電介質。工作液10可以為去離子水。

本發明實施例還提供了一種自修復工具電極磨削式放電加工方法，包括步驟：

S1：當工具電極旋轉時，其上的磨粒層磨削金屬塊，由此產生的金屬碎屑將粘附到磨粒層表面磨粒的間隙中形成金屬粘附層；

S2：接通電源，將電源的兩極分別連接于工具電極及固定有待加工工件的夾具，所述夾具能夠相對于所述工具電極沿工作臺所在平面移動，使所述工具電極接近所述待加工工件的表面，在此過程中金屬粘附層對待加工工件進行磨削放電加工；

S3：當所述金屬粘附層放電損耗掉以后，暴露出來的磨粒將重新磨削金屬塊，磨削產生的金屬碎屑將粘附到磨粒的間隙中，從而實現金屬粘附層的補償重建。夾具為由導電材料，如金屬材料制成的夾具。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。