电火花辅助铣削复合刀具 |
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| 申请号 | CN202111571602.9 | 申请日 | 2021-12-21 | 公开(公告)号 | CN114054823B | 公开(公告)日 | 2023-12-08 |
| 申请人 | 湖南科技大学; | 发明人 | 李常平; 徐默然; 魏荣; 高泰祖; 陈旖旎; 李臣臣; 陈洁林; 李树健; 李鹏南; 邱新义; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了电火花辅助 铣削 复合刀具，包括刀座、若干在刀座的周侧上间隔设置的柔性 电极 和与若干柔性电极在刀座的周侧上交替间隔设置的若干刀具，柔性电极与 工件 待加工面相对的一侧形成有放电面，放电面在外 力 作用下可 变形 自适应待加工面的弧度，柔性电极包括多个金属丝，多个金属丝一端相连另一端可相对摆动，其可摆动的一端形成有放电面。其通过由多个一端相连另一端可相对摆动的金属丝组成的可形变的柔性电极，使铣削复合刀具在不同工艺参数的加工过程中可及时修正柔性电极放电面的形状，使放电面可自适应待加工面的弧度，避免工件的刮蹭，避免放电效率的降低。优选地，柔性电极呈扇型，有利于放电面积的增大，放电功率及放电效率的提高。 | ||||||
| 权利要求 | 1.电火花辅助铣削复合刀具，其特征在于，包括刀座（1）、若干在所述刀座（1）的周侧上间隔设置的柔性电极（2）和与若干所述柔性电极（2）在所述刀座（1）的周侧上交替间隔设置的若干刀具（3），所述柔性电极（2）与工件待加工面相对的一侧形成有放电面（21），所述放电面（21）在外力作用下可变形自适应待加工面的弧度； |
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| 说明书全文 | 电火花辅助铣削复合刀具【技术领域】 [0001] 本申请涉及铣削领域，尤其涉及电火花辅助铣削复合刀具。【背景技术】 [0002] 随着现代金属加工工业的迅速发展，涌现了很多强度高、硬度高的新材料，由于新材料的强度高、硬度高，导致加工难度大。为了解决上述问题，提出了一种复合刀具，其上设 有电极和铣刀。切削时，先通过电极对工件待加工面进行放电软化，再利用铣刀对软化后的 待加工面进行切削。但由于复合刀具在切削过程中高速转动，电极极易与待加工面接触甚 至碰撞，降低电极的放电效率，以及刮蹭工件造成工件的损坏。 【发明内容】 [0003] 本申请的目的在于提供电火花辅助铣削复合刀具，其通过由多个一端相连另一端可相对摆动的金属丝组成的可形变的柔性电极，使铣削复合刀具在不同工艺参数的加工过 程中可及时修正柔性电极放电面的形状，使放电面可自适应待加工面的弧度，避免工件的 刮蹭，避免放电效率的降低。 [0004] 本申请是通过以下技术方案实现的： [0005] 电火花辅助铣削复合刀具，包括刀座、若干在所述刀座的周侧上间隔设置的柔性电极和与若干所述柔性电极在所述刀座的周侧上交替间隔设置的若干刀具，所述柔性电极 与工件待加工面相对的一侧形成有放电面，所述放电面在外力作用下可变形自适应待加工 面的弧度，所述柔性电极包括多个金属丝，多个所述金属丝一端相连另一端可相对摆动，其 可摆动的一端形成有所述放电面。 [0006] 如上所述的电火花辅助铣削复合刀具，多个所述金属丝在纵横方向上依次排列呈毛刷状。 [0007] 如上所述的电火花辅助铣削复合刀具，所述金属丝的直径为：0.25mm‑2mm。 [0008] 如上所述的电火花辅助铣削复合刀具，所述柔性柔性电极呈扇型，所述柔性柔性电极的圆心角为：95°‑105°。 [0009] 如上所述的电火花辅助铣削复合刀具，所述刀具上形成有第一刀刃和第二刀刃，所述第一刀刃沿所述刀座的轴向延伸凸起于所述刀座的上侧面，所述第二刀刃沿所述刀座 的径向延伸凸起于所述刀座的外周侧，所述刀座上设有驱动所述放电面移动，使所述放电 面在工件待加工面上形成的软化面与所述刀具在工件待加工面上形成的切割面重合的调 节组件。 [0010] 如上所述的电火花辅助铣削复合刀具，所述柔性电极形成有所述放电面的一侧凸起于所述刀座的外周侧，所述调节组件驱动所述放电面沿所述刀座的轴向移动，使所述放 电面在所述刀座轴向上的两端与所述第一刀刃在所述刀座轴向上的两端持平。 [0011] 如上所述的电火花辅助铣削复合刀具，所述柔性电极形成有所述放电面的一侧凸起于所述刀座的上侧面，所述调节组件驱动所述放电面沿所述刀座的径向移动，使所述放 电面在所述刀座径向上的两端与所述第二刀刃在所述刀座径向上的两端位于同心圆。 [0012] 如上所述的电火花辅助铣削复合刀具，所述调节组件包括弹性顶推所述柔性电极的弹性件和调节所述弹性件顶推力度的调节杆。 [0013] 如上所述的电火花辅助铣削复合刀具，所述刀座上形成有供所述柔性电极插入的安装孔，所述柔性电极与所述弹性件在所述安装孔内层叠设置并与所述安装孔紧密配合， 所述调节杆依次穿设在所述刀座、所述柔性电极和所述弹性件上。 [0014] 如上所述的电火花辅助铣削复合刀具，所述刀座包括刀盘和与所述刀盘形成所述安装孔的支撑架，所述支撑架可相对所述刀盘移动以调节所述柔性电极与工件待加工面的 间距，所述刀盘上形成有椭圆孔，所述刀盘与所述支撑架上连接有可沿所述椭圆孔移动的 紧固件。 [0015] 与现有技术相比，本发明具有如下优点： [0016] 1、本发明通过由多个一端相连另一端可相对摆动的金属丝组成的可形变的柔性电极，使铣削复合刀具在不同工艺参数的加工过程中可及时修正柔性电极放电面的形状， 使放电面可自适应待加工面的弧度，避免工件的刮蹭，避免放电效率的降低。 [0018] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。 [0019] 图1为本申请实施例电火花辅助铣削复合刀具的立体图； [0020] 图2为图1中A处的局部放大图； [0021] 图3为本申请实施例电火花辅助铣削复合刀具的主视图； [0022] 图4为本申请实施例电火花辅助铣削复合刀具的俯视图； [0023] 图5为图4中B‑B处的剖视图； [0024] 图6为本申请实施例电火花辅助铣削复合刀具的局部分解图； [0025] 图7为本申请实施例中柔性电极的俯视图； [0026] 图8为应用电火花辅助铣削复合刀具的电火花铣削系统的示意图。【具体实施方式】 [0027] 为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以 解释本申请，并不用于限定本申请。 [0028] 如图1‑7所示的电火花辅助铣削复合刀具，包括刀座1、若干在所述刀座1的周侧上间隔设置的柔性电极2和与若干所述柔性电极2在所述刀座1的周侧上交替间隔设置的若干 刀具3，所述柔性电极2与工件待加工面相对的一侧形成有放电面21，所述放电面21在外力 作用下可变形自适应待加工面的弧度，具体地，所述柔性电极2包括多个金属丝22，多个所 述金属丝22一端相连另一端可相对摆动，其可摆动的一端形成有所述放电面21。该电火花 辅助铣削复合刀具通过由多个一端相连另一端可相对摆动的金属丝组成的可形变的柔性 电极，使铣削复合刀具在不同工艺参数的加工过程中可及时修正柔性电极放电面的形状， 使放电面可自适应待加工面的弧度，避免工件的刮蹭，避免放电效率的降低。 [0029] 具体地，多个所述金属丝22在纵横方向上依次排列呈毛刷状。此形状规则，易在外力作用下变形自适应待加工面的弧度，且导电效率高。更优地，所述金属丝22为铜丝，由于 铜丝具有良好的导电率，可进一步提高该柔性电极2的放电效率。 [0030] 进一步地，作为本发明的优选实施方式而非限定，所述金属丝22的直径为：0.25mm‑2mm。其中，所述金属丝22过粗不利于金属丝的形变，所述金属丝22过细又容易导致 变形过度甚至断裂。上述取值合理，即有利于形变又不至于形变过度或断裂。 [0031] 进一步地，作为本发明的优选实施方式而非限定，所述柔性电极2呈扇型，所述柔性电极2的圆心角为：95°‑105°，优选地，所述柔性电极2的圆心角为：98°。其中，所述柔性电极2采用扇型有利于放电面积的增大，放电功率及放电效率的提高。 [0032] 进一步地，作为本发明的优选实施方式而非限定，所述刀具3上形成有第一刀刃31和第二刀刃32，所述第一刀刃31沿所述刀座1的轴向延伸凸起于所述刀座1的上侧面，所述 第二刀刃32沿所述刀座1的径向延伸凸起于所述刀座1的外周侧。此设置便于所述刀具3的 安装与拆卸，且多个刀刃的设置可提高所述刀具3使用的灵活度。 [0033] 进一步地，作为本发明的优选实施方式而非限定，所述刀座1上形成有供所述柔性电极2插入的安装孔10。由于所述柔性电极2由多个所述金属丝22组成，此设置可提高所述 柔性电极2装配的稳定性，避免所述柔性电极2的松脱散开。 [0034] 由于所述柔性电极2装配在所述安装孔10内，而所述第一刀刃31沿所述刀座1的轴向凸起于所述刀座1的上侧面，所述第二刀刃32沿所述刀座1的径向凸起于所述刀座1的周 侧。这将导致所述放电面21在工件待加工面上形成的软化面与所述刀具3在工件待加工面 上形成的切割面不能完全重叠，导致待加工面未软化部分切削失效，影响工件的加工效果。 [0035] 为了解决上述问题，进一步地，所述刀座1上设有驱动所述放电面21移动，使所述放电面21在工件待加工面上形成的软化面与所述刀具3在工件待加工面上形成的切割面重 合的调节组件4。具体地，所述柔性电极2形成有所述放电面21的一侧凸起于所述刀座1的外 周侧，所述调节组件4驱动所述放电面21沿所述刀座1的轴向移动，使所述放电面21在所述 刀座1轴向上的两端与所述第一刀刃31在所述刀座1轴向上的两端持平，实现软化面与切割 面的重合，避免切削失效。具体地，所述刀具3在所述刀座1轴向上的两端分别是A端和B端， 所述放电面21在所述刀座1轴向上的两端分别是A’端和B’端，所述调节组件4使所述A端与 所述A’端持平，以及使所述B端和所述B’端持平。 [0036] 相应地，所述调节组件4包括沿所述刀座1轴向弹性顶推所述柔性电极2的弹性件41和调节所述弹性件41顶推力度的调节杆42。此结构简单且紧凑，微调效果佳。 [0037] 当然，上述实施例为所述安装孔10开口于所述刀座1外周侧，所述放电面21凸起于所述刀座1外周侧时，所述调节组件4的具体结构。而所述安装孔10除了开口于所述刀座1外 周侧外，其还可开口于所述刀座1的上侧面。此时，所述柔性电极2形成有所述放电面21的一 侧凸起于所述刀座1的上侧面，所述调节组件4驱动所述放电面21沿所述刀座1的径向移动， 使所述放电面21在所述刀座1径向上的两端与所述第二刀刃32在所述刀座1径向上的两端 位于同心圆，实现软化面与切割面的重合，避免切削失效。具体地，所述刀具3在所述刀座1 径向上的两端分别是C端和D端，所述放电面21在所述刀座1径向上的两端分别是C’端和D’ 端，所述调节组件4使所述C端与所述C’端位于第一圆上，以及使所述D端和所述D’端位于第 二圆上，所述第一圆与所述第二圆为同心圆。 [0038] 相应地，所述调节组件4包括沿所述刀座1径向弹性顶推所述柔性电极2的弹性件41和调节所述弹性件41顶推力度的调节杆42，所述弹性件41为橡胶，所述调节杆42为螺栓。 此结构简单且紧凑，微调效果佳。 [0039] 进一步地，作为本发明的优选实施方式而非限定，所述柔性电极2与所述弹性件41在所述安装孔10内层叠设置并与所述安装孔10紧密配合，所述调节杆42依次穿设在所述刀 座1、所述柔性电极2和所述弹性件41上。由图可知，所述调节杆42位于远离所述放电面21的 一侧。此结构简单且紧凑，微调效果佳。 [0040] 进一步地，作为本发明的优选实施方式而非限定，所述刀座1包括刀盘11和与所述刀盘11形成所述安装孔10的支撑架12，所述柔性电极2与所述弹性件41连接在所述支撑架 12上并位于所述安装孔10内。其中，所述支撑架12与所述刀座1可拆卸连接，且可相对所述 刀盘11移动以调节所述柔性电极2与工件待加工面的间距。通过此设置，可使所述柔性电极 2与工件待加工面的间距大于或等于零，实现间隙放电的同时，可实现工件待加工面的清 扫。 [0041] 具体地，所述刀盘11上形成有椭圆孔13，所述刀盘11与所述支撑架12上连接有可沿所述椭圆孔13移动的紧固件14。此结构简单且紧凑，微调效果佳。 [0042] 如图8所示的应用电火花辅助铣削复合刀具的电火花铣削系统，包括机床100、设置在所述机床100输出端上的所述电火花辅助铣削复合刀具、分别与所述电火花辅助铣削 复合刀具以及工件400电连接的电源200以及朝所述电火花辅助铣削复合刀具与工件400间 喷洒电解液的电解液循坏装置300。具体地，所述机床100上电连接有示波器101以及控制端 102。具体地，所述电解液循坏装置300包括开口向上用于储放电解液的蓄液槽301、用于喷 洒电解液的喷洒头303以及将所述蓄液槽301内的电解液抽至所述喷洒头303的循环泵302， 所述蓄液槽301内设有用于支撑工件的支撑台(图中未标出)，所述喷洒头303延伸至工件与 所述电火花辅助铣削复合刀具之间。具体地，所述柔性电极2与所述电源200的负极电连接， 工件与所述电源200的正极电连接。其中，所述电源200为现有的QC250型号的电火花电源。 此结构可实现接触式放电、间隔式放电以及部分接触式放电，使用灵活。 [0043] 基于上述应用电火花辅助铣削复合刀具的电火花铣削系统，在工件加工过程中，将应用如下铣削方法，具体步骤如下： [0044] S1：调节放电面与工件待加工面的间隙，使放电面与工件待加工面干涉，关闭电源，转动刀座，放电面与工件待加工面接触后变形与工件待加工面匹配； [0045] S2：驱动放电面移动，使放电面在工件待加工面上形成的软化面与刀具在工件待加工面上形成的切割面重合； [0046] S3：调节放电面与工件待加工面的间距，使放电面与工件待加工面完全不接触或完全接触或部分接触，启动电源，转动刀座，柔性电极放电软化工件待加工面，铣刀切削软 化后的待加工面。 [0047] 其中，通过步骤S1可实现放电面与工件待加工面的匹配，避免工件加工过程中柔性电极与工件的碰撞。 [0048] 其中，步骤S3中，当放电面与工件待加工面完全不接触时，放电面与工件待加工面形成间隙，柔性电极为不接触放电，由于在步骤S1中放电面与工件待加工面已经过接触式 匹配，使柔性电极的放电更均匀，放电效果佳；当放电面与工件待加工面完全接触时，柔性 电极为接触式放电，由于放电面可在加工过程中及时调整变形，使其可通过电弧均匀地软 化工件待加工面，同时，可将碎屑扫离待加工面，提高工件待加工面的质量；当放电面与工 件待加工面部分接触时，其即达到了间隙放电的效果，又达到了接触放电的效果，以及起到 清扫作用。 [0049] 其中，所述柔性电极2放电软化工件待加工面时，所述喷洒头303朝工件与所述柔性电极2形成的间隙喷洒电解液。 [0050] 应当理解的是，本申请中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。此外，术语“圆心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描 述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本申请的限制。 [0051] 如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本申请的具体实施只局限于这些说明。凡与本申请的方法、结构等近似、雷同，或是对于本申请构思前提下 做出若干技术推演，或替换都应当视为本申请的保护范围。 |
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