【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于切割加工，具體涉及一種電弧-機械復合切割加工系統及方法。
技術介紹
1、在航空發動機領域，高溫鎳基合金因其卓越的高溫性能和抗氧化能力，成為制造熱端部件的理想材料。特別是葉片、葉盤等關鍵構件，常采用鑄造工藝生產，以確保構件完整性和材料性能。然而，鑄造后會產生較大體積的澆、冒口，給后續加工帶來了巨大挑戰。由于高溫鎳基合金硬度高、強度大，傳統砂輪切割會導致嚴重的刀具磨損，而且加工后的工件表面常常存在夾渣現象，這些問題導致生產成本顯著提高，同時降低了加工效率。
2、電弧加工因其較高的材料去除率而在特種加工領域受到廣泛關注，其能量密度遠高于傳統電火花加工，并且無顯著接觸應力，特別適用于高溫鎳基合金的高效加工，被認為是高溫鎳基合金澆、冒口切割潛在的解決方案。但電弧加工過程中產生的高溫和快速冷卻導致工件表面形成更明顯的重鑄層、熱影響層和裂紋等缺陷，顯著降低了工件表面質量，這還可能對構件的疲勞壽命產生不利影響。因此，如何在電弧切割過程中有效去除重鑄層等熱致表面缺陷，提高工件表面質量，成為亟待解決的技術難題。
3、基于此，提出了一種電弧-機械復合切割加工系統。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種電弧-機械復合切割加工系統及方法，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是：
3、第一方面，一種電弧-機械復合切割加工系統，包括水箱、主軸、電刷、夾頭、盤踞
4、其中，所述水箱內放置有工作液，所述水箱內的工作液通過管路和水泵送至三通處，所述三通的另外兩個通路分別連通在旋轉接頭和轉接頭上；
5、所述旋轉接頭轉動連接在主軸上，所述主軸通過第一角接觸球軸承和第二角接觸球軸承安裝在絕緣滑臺固定板上，所述絕緣滑臺固定板上還安裝有電機，通過所述電機驅動主軸的旋轉，所述夾頭安裝在主軸的底端，所述夾頭底端安裝有轉接管，所述盤踞和石墨盤組成的旋轉刀具安裝在轉接管上；
6、所述工作臺設置在旋轉刀具下方空間內，且在所述工作臺上的水槽內通過夾具安裝有工件，所述工件電性連接直流電源的正極，所述主軸外設置有導電環，所述導電環上設置有電刷，所述電刷電性連接直流電源的負極；
7、所述絕緣滑臺固定板和工作臺分別信號連接在控制器上，所述控制器信號連接有控制計算機，通過控制計算機調度控制器驅動絕緣滑臺固定板和工作臺的移動能完成切割作業。
8、作為本專利技術的進一步說明，所述盤鋸設置有三個鋸片，所述石墨盤設置有三個石墨片，三個所述鋸片呈圓周狀等間距的固定在凹槽外側，三個所述石墨片呈圓周狀等間距的固定在凸臺的外側，所述凸臺裝配在凹槽內，且所述鋸片和石墨片交錯設置，所述凸臺和凹槽通過螺釘固定在轉接管上。
9、作為本專利技術的進一步說明，所述石墨盤的凸臺與轉接管的內腔連通，且在所述連通處設置有密封圈。
10、作為本專利技術的進一步說明，所述石墨盤的石墨片內設置有三個弧形通孔，通過弧形通孔完成轉接管內腔與外界的連通。
11、作為本專利技術的進一步說明，所述盤鋸的鋸片前端設置有刀刃，所述鋸片的上表面和下表面上均設置有磨粒。
12、作為本專利技術的進一步說明，所述水泵與三通之間的連通管路上設置有第一流量計和第一閥門。
13、作為本專利技術的進一步說明，所述水槽還通過管路連通有過濾器，所過濾器的出液口通過管路與水箱連通。
14、作為本專利技術的進一步說明，所述水槽與過濾器之間的連通管路上設置有第二流量計和第二閥門。
15、作為本專利技術的進一步說明，所述主軸上設置有主軸皮帶輪，所述電機的輸出軸上設置有驅動皮帶輪，所述驅動皮帶輪和主軸皮帶輪之間通過皮帶圈驅動連接。
16、作為本專利技術的進一步說明，所述直流電源的正負極電路上還連接有示波器，用于監測加工電壓，通過電流探頭可以同步檢測加工電流。
17、第二方面，一種電弧-機械復合切割加工系統的加工方法，包括以下步驟：
18、將工件通過夾具安裝在工作臺上的水槽內，通過控制計算機調度控制器，驅動絕緣滑臺固定板和工作臺移動，使得旋轉刀具旋轉并向工件靠近；
19、當石墨盤旋轉正對工件時，在直流電源的作用下產生電弧等離子體，產生的高溫能快速熔化工件初步形成割縫；
20、部分熔融材料在運動過程中重新粘附在工件表面形成重鑄層，隨著旋轉刀具整體繼續旋轉并進給，盤鋸的鋸片開始接觸工件，依靠鋸片刀刃端切削去除了初步形成的軟化重鑄層和部分預熱的基體材料；
21、旋轉刀具旋轉過程中帶動盤鋸和石墨盤旋轉，在工件割縫前端形成重鑄層，由于石墨盤的橫截面積更大，在工件割縫處的上表面和下表面也會產生重鑄層，盤鋸的鋸片前端設置有刀刃，所述鋸片的上表面和下表面上均設置有磨粒，當盤鋸的鋸片進入割縫中時，同步磨削割縫的上表面和下表面，同時持續的磨削工件的材料表面；
22、切割過程中弧形通孔能完成轉接管內腔與外界的連通，當內沖液流入轉接管的內孔時，內沖液可順著石墨片的弧形通孔流入割縫內部，當石墨盤旋轉至正對割縫時，其石墨片的內孔正對加工區域前端，冷卻加工表面并沖刷電蝕顆粒，外沖液被布置在割縫的水平面處，利用旋轉刀具旋轉運動的離心力進入加工間隙，配合內沖液將電蝕顆粒更快地沖出加工區域，提高加工穩定性，完成切割作業。
23、本專利技術與現有技術相比具有以下優點：
24、本專利技術中的電弧切割工藝可在無顯著接觸應力的前提下高效熔蝕材料；通過旋轉刀具實現了電弧-機械復合切割工藝，利用電弧大余量去除材料的同時軟化部分基體材料，結合盤鋸輔助切割來提高割縫的完整性；利用盤鋸上表面和下表面的磨粒可在重鑄層等熱致表面缺陷初步形成時就輕易去除，減小磨削力并提高了鑄件和回收切割料的表面質量；采用內外組合沖液進行加工，內沖液可直接沖刷加工區增強排屑、冷卻效率，減少不良放電率，外沖液結合電極旋轉運動也可進入加工區域輔助排屑、冷卻，使加工過程趨于穩定、可靠，使該工藝能夠適應深窄割縫的復雜工況，高效實用。
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1.一種電弧-機械復合切割加工系統，其特征在于：包括水箱(1)、主軸(8)、電刷(10)、夾頭(17)、盤踞(21)、石墨盤(22)、工作臺(27)和控制器(34)；
2.根據權利要求1所述的一種電弧-機械復合切割加工系統，其特征在于，所述盤鋸(21)設置有三個鋸片，所述石墨盤(22)設置有三個石墨片，三個所述鋸片呈圓周狀等間距的固定在凹槽外側，三個所述石墨片呈圓周狀等間距的固定在凸臺的外側，所述凸臺裝配在凹槽內，且所述鋸片和石墨片交錯設置，所述凸臺和凹槽通過螺釘(36)固定在轉接管(20)上。
3.根據權利要求2所述的一種電弧-機械復合切割加工系統，其特征在于，所述石墨盤(22)的凸臺與轉接管(20)的內腔連通，且在所述連通處設置有密封圈(35)。
4.根據權利要求3所述的一種電弧-機械復合切割加工系統，其特征在于，所述石墨盤(22)的石墨片內設置有三個弧形通孔，通過弧形通孔完成轉接管(20)內腔與外界的連通。
5.根據權利要求1所述的一種電弧-機械復合切割加工系統，其特征在于，所述盤鋸(21)的鋸片前端設置有刀刃，所述鋸片的上表
6.根據權利要求1所述的一種電弧-機械復合切割加工系統，其特征在于，所述水泵(3)與三通(6)之間的連通管路上設置有第一流量計(4)和第一閥門(5)。
7.根據權利要求1所述的一種電弧-機械復合切割加工系統，其特征在于，所述水槽(26)還通過管路連通有過濾器(32)，所過濾器(32)的出液口通過管路與水箱(1)連通，所述水槽(26)與過濾器(32)之間的連通管路上設置有第二流量計(30)和第二閥門(31)。
8.根據權利要求1所述的一種電弧-機械復合切割加工系統，其特征在于，所述主軸(8)上設置有主軸皮帶輪(12)，所述電機(15)的輸出軸上設置有驅動皮帶輪(14)，所述驅動皮帶輪(14)和主軸皮帶輪(12)之間通過皮帶圈(13)驅動連接。
9.根據權利要求1所述的一種電弧-機械復合切割加工系統，其特征在于，所述直流電源(29)的正負極電路上還連接有示波器(28)，用于監測加工電壓，通過電流探頭可以同步檢測加工電流。
10.根據權利要求1-9任一項所述的一種電弧-機械復合切割加工系統的加工方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種電弧-機械復合切割加工系統，其特征在于：包括水箱(1)、主軸(8)、電刷(10)、夾頭(17)、盤踞(21)、石墨盤(22)、工作臺(27)和控制器(34)；
2.根據權利要求1所述的一種電弧-機械復合切割加工系統，其特征在于，所述盤鋸(21)設置有三個鋸片，所述石墨盤(22)設置有三個石墨片，三個所述鋸片呈圓周狀等間距的固定在凹槽外側，三個所述石墨片呈圓周狀等間距的固定在凸臺的外側，所述凸臺裝配在凹槽內，且所述鋸片和石墨片交錯設置，所述凸臺和凹槽通過螺釘(36)固定在轉接管(20)上。
3.根據權利要求2所述的一種電弧-機械復合切割加工系統，其特征在于，所述石墨盤(22)的凸臺與轉接管(20)的內腔連通，且在所述連通處設置有密封圈(35)。
4.根據權利要求3所述的一種電弧-機械復合切割加工系統，其特征在于，所述石墨盤(22)的石墨片內設置有三個弧形通孔，通過弧形通孔完成轉接管(20)內腔與外界的連通。
5.根據權利要求1所述的一種電弧-機械復合切割加工系統，其特征在于，所述盤鋸(21)的鋸片前端設置有刀刃，所述鋸片的上表面和下表面上均...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周宗杰，張晟晟，周建平，劉迎鑫，王蒙壘，張傳禮，陳小康，汪兵兵，
申請(專利權)人：新疆大學，
類型：發明
國別省市：
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