本發明專利技術涉及一種顆粒增強鋁基復合材料電火花銑削加工工具電極，屬于特種加工技術領域。為解決顆粒增強鋁基復合材料電火花銑削加工時因材料中高熔點硬脆增強顆粒而使得加工效率低、表面質量差的問題，本發明專利技術提供的電極為空心管狀，所述電極外壁上開設有一至四個窄長槽，所有窄長槽在電極管外壁的周向上均勻布置。本發明專利技術具有結構簡單、成本低、提高電火花銑削加工的表面質量和加工效率等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于特種加工
，涉及一種顆粒增強鋁基復合材料電火花加工用的電極，尤其涉及到電火花銑削加工用的工具電極。
技術介紹
近年來，隨著科學技術的不斷進步，對材料性能提出了更高的要求，既希望具有良好的綜合性能，如低密度、高強度、高剛度、高韌性、高耐磨性和良好的抗疲勞性能等，又期望能在高溫、高壓、高真空、強烈腐蝕及輻照等極端環境條件下服役。傳統的單一材料已難以滿足上述要求。當前，顆粒增強金屬基復合材料引起了廣泛的關注，已成為競相研究開發的一類多用途新型結構材料。金屬基體常采用鋁和鋁合金，采用的增強顆粒常有三氧化二鋁(Al2O3),碳化硅(SiC)，碳化鈦(TiC)，碳化四硼(B4C)等陶瓷顆粒及二硼化鈦(TiB2)，目的是提高材料的硬度、強度和耐磨擦磨損性能，SiC和Al2O3是使用最多的增強顆粒。陶瓷增強顆粒與鋁合金的復合使顆粒增強鋁基復合材料展現出優異的性能，如低密度、高的比強度和比剛度、高彈性模量、耐磨性能好、高熱導率和低的熱膨脹系數。顆粒增強鋁基復合材料已應用于制造導彈慣性器件殼體、戰斗機腹鰭和液壓制動器缸體、衛星儀器支架、電子封裝件、汽車制動盤等。顆粒增強鋁基復合材料已被列為國家“863”新型材料研究課題，并因其具有優異性能而在航空航天、電子、新型汽車等領域得到廣泛關注。顆粒增強鋁基復合材料中因加入高硬的增強顆粒，普通機械切削加工時刀具磨損劇烈，加工精度和表面質量難以保證，這已成為該種材料廣泛應用的“瓶頸”。如碳化硅顆粒增強鋁基復合材料(SiCp/Al)中加入了高強度的硬脆SiC陶瓷顆粒，SiC顆粒比常用的刀具如高速鋼刀具和硬質合金鋼刀具的硬度還高，在機械加工的過程中引起劇烈的刀具磨損和振動，因此，通常采用昂貴的聚晶金剛石(PCD)刀具和立方氮化硼(CBN)刀具對SiCp/Al復合材料進行切削加工，從而，其昂貴的加工成本限制了 SiCp/Al復合材料的廣泛應用。電火花加工顆粒增強金屬基復合材料的優點非常明顯，因為電火花加工中沒有機械能，材料的硬度、強度和粗糙度對材料的去除率沒有影響，因此對于顆粒體積分數高、尺寸大的復合材料，能夠有效避免切削加工時經常出現的材料崩碎問題。電火花銑削加工是指使用簡單圓柱形電極、管狀電極(可內噴工作液)使其旋轉并進行類似銑削的電火花加工，是20世紀90年代初才發展起來的一種新型加工工藝，極具發展前景，瑞士 Charmilles公司認為未來模具加工采用電火花銑削將占30%。它與傳統電火花成形加工相比具有如下優點節省成形電極的加工費用，提高加工的靈活性，電極高速旋轉以及相對放電位置的不斷改變大大改善了放電條件，有效避免了電弧放電和短路現象，加工更易穩定，加工面積小，電容效應小。電火花銑削可用于顆粒增強金屬基復合材料的孔、槽、曲面及型腔加工。與普通金屬材料的電火花加工不同，顆粒增強金屬基復合材料的電火花加工較大地受到增強顆粒的影響。如SiC顆粒增強鋁基復合材料的電火花加工時，在材料的去除過程中，包圍著增強顆粒的鋁基體首先被熔化和汽化去除，由于SiC顆粒有很高的熔點(約是鋁的4倍)，在加工過程中較難熔化，對材料的去除產生“屏蔽”作用，沒有被熔化或部分熔化的增強顆粒隨后還會脫落，影響排屑及加工速度，并會造成不正常電弧放電影響工件表面質量。普通管狀電極可從內孔沖注工作液，在電火花銑削加工腔槽時排屑效果優于實心圓柱電極，但受復合材料中高熔點增強顆粒的影響仍然較大，充斥在電極與工件間的較難熔的增強顆粒易導致排屑不暢，并易在加工表面上形成鋁基體材料先熔融后重新凝固留下的內含裂紋等缺陷的重鑄層，會使蝕除效率較低，增大表面粗糙度，影響表面質量。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種顆粒增強鋁基復合材料加工用的電火花銑削工具電極， 實現此類難加工的復合材料溝槽、型腔、曲面等結構的電火花銑削，提高其加工表面質量。所述目的是通過如下方案實現的一種顆粒增強鋁基復合材料電火花銑削加工工具電極，所述電極為空心管狀，所述電極外壁上開設有一至四個窄長槽，所有窄長槽在電極管外壁的周向上均勻布置。所述窄長槽的槽寬為10微米 100微米，槽深為槽寬的2 4倍。所述電極外表面的窄長槽不與管內孔貫通。所述電極的外徑在0. 3毫米至5毫米的范圍內。所述電極為管狀，管內孔直徑占管外徑的25% 50%。本專利技術具有如下優點1.電極管外的窄長槽有利于對增強顆粒的放電“碎屑”處理，并增加了容屑空間， 有利于排屑，可提高電火花銑削加工效率。2.旋轉的窄長槽電極對周圍工作液介質的攪拌作用更強，工作液隨著電極而快速旋轉，旋轉的流體對工件表面也起到沖刷作用，更進一步有利于蝕除顆粒的排出，減少重鑄層的形成，從而提高電火花銑削加工的表面質量。3.可提高電火花銑削加工的穩定性。電蝕除的微粒可進入窄長槽中排出，不影響電極對工件的正常放電加工，避免拉弧等不正常電弧放電的產生。4.采用多軸聯動的電火花數控機床，實現對顆粒增強鋁基復合材料三維型腔、曲面、深溝槽等結構的精密加工。5.本專利技術所述電極結構簡單、工作可靠、成本低。 附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖。圖2是圖1中A-A位置的剖面圖。圖3是本專利技術工具電極的制作示意圖。圖4是本專利技術實施例制作的開窄長槽管電極對SiC顆粒增強鋁基復合材料工件電火花銑削的腔槽側面照片。圖5是普通不帶窄長槽的管電極對SiC顆粒增強鋁基復合材料工件電火花銑削的腔槽側面照片。其中，金屬電極管1，窄長槽2，電極管內孔3，電極夾頭4，機床主軸5，噴液管6，塞尺7，脈沖電源8，塞尺夾塊9，工作臺10，床身11，放電火花12，工作液擋板13。 具體實施例方式下面結合附圖詳細闡述本專利技術優選的實施方式。本實施例所述電極為空心管狀，參見圖1和圖2，金屬電極管1是外直徑為1. 0mm、 內孔直徑為0. 3mm的銅電極管，電極管內孔3為工作液導孔，在電極管外壁的圓周方向上均勻開設三條窄長槽2。窄長槽的個數可以是1-4個，槽太多會增加電極相對損耗率且電極制作困難。本專利技術所述電極管外窄長槽可以采用現有技術中能夠實現的任意一種方法進行加工。本實施例以借助于電火花加工機床進行加工為例說明窄長槽的加工過程，參見圖3， 銅金屬電極管1被安裝在機床主軸5下端電極夾頭4上，并可在主軸頭的帶動下做轉動和上下的移動，本實例采用反拷法加工，用50 μ m厚的不銹鋼長塞尺7作為反拷電極，由簡易的塞尺夾塊9固定在安裝于床身11上的工作臺10上，可隨工作臺10左右前后運動，金屬電極管1和塞尺7 二者分別與脈沖電源8的正、負極相連，從噴液管6中沖注去離子水工作液于這二者之間，進行沖液電火花加工，工作液擋板13防工作液濺出，在脈沖電源8的作用下，二者間隙中產生放電火花12，進而在金屬電極管1上蝕除加工出約65 μ m寬、180 μ m深的管外窄長槽，所述窄長槽在長度方向上不同位置的截面形狀尺寸完全一致。窄長槽的長度方向與電極管軸線平行，窄長槽的長度無需限定，一般根據加工需要，在70mm以上都能實現本專利技術目的。本實例加工時，金屬電極管1不旋轉，加工一條窄長槽約需15分鐘，加工第一條窄長槽后，轉動120°后靜止，再進行第二條窄長槽加工，同理加工出第三條窄長槽。用上述加工方法加工出的電極管，與現有技術中同等尺寸不帶窄長槽的電極管用相同的加工參數分別對SiC顆粒增本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種顆粒增強鋁基復合材料電火花銑削加工工具電極，所述電極為空心管狀，其特征在于：所述電極外壁上開設有一至四個窄長槽，所有窄長槽在電極管外壁的周向上均勻布置。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡富強，郭云玲，陳強，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：93
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