多材质电火花加工电极及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种多材质电火花加工电极及其加工方法，包括电极基体和设置于电极基体底部的组分电蚀材料；组成组分电蚀材料的电蚀材料具有一种以上，并且多种电蚀材料之间的耐电蚀程度不同，电蚀材料同电极基体之间的耐电蚀程度不同；当电极基体和工件分别接脉冲电源的正极、负极，组分电蚀材料底部表面形成微细复杂曲面。本发明专利技术所述的多材质电火花加工电极及其加工方法，利用电火花成形方法加工微细复杂曲面，避免了传统分层铣削加工方法加工效率低下，频繁更换电极及需采用繁琐的刀具轨迹规划策略等问题；能够实现复杂结构的一次成形，避免了更换电极所造成的二次装夹误差，更精准地实现微细复杂曲面的高效成形加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微细、特种加工
，应用于微细复杂曲面电火花加工行业的一种多材质电火花加工电极及其加工方法。
技术介绍
微型化、精密化、复杂化是当今机电产品的重要发展方向。在航空航天、光电通讯、生物医疗、模具制造等诸多
中，许多关键零件常具有微细复杂曲面特征，甚至涉及自由曲面(如微型飞行器的复杂壳体、微型精密光学器件、微型传感器的复杂敏感元件、微小仿生机构的运动高副等)，这些关键零件因应用条件与工作环境的特殊要求常采用高性能金属合金及功能材料等难加工材料。目前微细复杂曲面加工多采用电火花铣削加工方法，它运用简单电极(如棒状、空心管状电极等)在数控系统的控制下按照特定轨迹做成形运动，通过简单电极与工件之间在不同相对位置的放电作用实现所需工件形状的加工。用该方法加工微细复杂结构时，工具电极应制造得尽量细长，以保证微小特征加工精度并抵抗严重的电极损耗。在通常情况下，单根电极也很难完成整个加工过程，更换电极将产生二次装夹误差，若采用在线方法重新制作电极，将降低加工效率。由于严重的电极损耗，加工过程中工具在长度方向上快速缩短，电极形状也发生变化，现有的电极损耗补偿策略很难实时发挥效用，降低了加工精度，加之分层策略和工具轨迹规划策略的在曲面加工效率和精度方面难以兼顾。
技术实现思路
根据上述提出的技术问题，而提供一种多材质电火花加工电极及其加工方法，用于解决现有的传统分层铣削加工方法，具有加工效率低下，需频繁更换电极，及需采用繁琐的刀具轨迹规划策略的缺点。本专利技术采用的技术手段如下：一种多材质电火花加工电极，包括电极基体和设置于电极基体底部的组分电蚀材料；组成组分电蚀材料的电蚀材料具有一种以上，并且多种电蚀材料之间的耐电蚀程度不同，电蚀材料同电极基体之间的耐电蚀程度不同；当电极基体和工件分别接脉冲电源的正极、负极，组分电蚀材料底部表面形成微细复杂曲面。作为优选当组分电蚀材料包括第一电蚀材料Ⅰ、第一电蚀材料Ⅱ和第一电蚀材料Ⅲ，具有不同耐电蚀程度的第一电蚀材料Ⅰ、第一电蚀材料Ⅱ和第一电蚀材料Ⅲ在电极基体底部并排设置。作为优选当组分电蚀材料为单独的第二电蚀材料，电极基体和第二电蚀材料为圆柱体，第二电蚀材料顶部表面的直径小于电极基体底部表面的直径。作为优选当组分电蚀材料包括第三电蚀材料Ⅰ和第三电蚀材料Ⅱ，第三电蚀材料Ⅰ包括六棱柱部和设置于六棱柱部一面侧壁的长方体部，第三电蚀材料Ⅱ为圆柱体，设置于六棱柱部和长方体部之间的侧壁。作为优选当组分电蚀材料包括第四电蚀材料Ⅰ、第四电蚀材料Ⅱ和第四电蚀材料Ⅲ，第四电蚀材料Ⅰ、第四电蚀材料Ⅱ和第四电蚀材料Ⅲ依次设置于电极基体底部，并且第四电蚀材料Ⅰ为长方体，第四电蚀材料Ⅱ为圆柱体，第四电蚀材料Ⅲ为六棱柱，第四电蚀材料Ⅰ、第四电蚀材料Ⅱ和第四电蚀材料Ⅲ的底部表面积依次减少。作为优选组成组分电蚀材料的电蚀材料之间，以及组分电蚀材料和电极基体之间，通过电化学沉积、导电胶粘接、外薄膜封接或金属材料焊接方式，其中的一种或几种连接在一起。一种多材质电火花加工电极的加工方法，包括以下步骤：S1、根据所需加工的成型工件微细复杂曲面进行分析，并反推获得不同材质组分的损耗体电蚀材料的加工电极；S2、选定分析后的获得的不同材质组分的加工电极的设计方案，准备组成组分电蚀材料；S3、准备加工电极及工件分别接脉冲电源的正极、负极；S4、加工过程中，加工电极前端的组成组分电蚀材料经过放电损耗形成微细复杂曲面，得到所需微细复杂曲面的成形工件。作为优选S1中所述的分析为根据微细电火花加工电极损耗规律，在微细复杂曲面多谷部位的相应电极区域，增添不同材质组分的损耗体，利用材料耐电蚀特性的不同及电极组分体积的不同，综合实现在同步进给情况下电极均匀损耗阶段工件不同部位加工去除量的差异，并反拷获得所需不同材质组分的损耗体电蚀材料设计。作为优选当加工电极特征尺度在几微米到几十微米之间，此时镀层厚度与特征尺寸相近，用局部电沉积的方法将电极基体外的其它电极材料镀覆到设计方案相应的位置，实现多材质电极加工；当加工电极特征尺度在百微米以上的，采用局部电沉积方法将电蚀材料组分连接起来，或采用导电胶连接和导电膜溅射两种方法进行连接。作为优选通电加工时，所述的加工电极和工件两极均浸入有一定绝缘性质的工作液中；所述加工电极的末端设置有用于控制垂直方向进给运动自动进给调节装置。与现有技术相比较，本专利技术所述的多材质电火花加工电极及其加工方法，具有以下优点：1、本专利技术所述的多材质电火花加工电极及其加工方法，当电极基体和工件分别接脉冲电源的正极、负极，组分电蚀材料底部表面形成微细复杂曲面。利用电火花成形方法加工微细复杂曲面，避免了传统分层铣削加工方法加工效率低下，频繁更换电极及需采用繁琐的刀具轨迹规划策略等问题；能够实现复杂结构的一次成形，避免了更换电极所造成的二次装夹误差，更精准地实现微细复杂曲面的高效成形加工。2、本专利技术所述的多材质电火花加工电极及其加工方法，利用电极均匀损耗后的曲面加工微细复杂曲面特征，曲面的表面质量比传统分层铣削加工方法有较大的提高。3、本专利技术所述的多材质电火花加工电极及其加工方法，所需设备简单，加工中电极只作Z向进给就能够实现三维复杂曲面的加工，避免三维电火花机床加工对各轴伺服进给功能的要求，提高了工件的加工效率和加工精度，实现微细复杂曲面的高效精确成形。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1-1是本专利技术实施例1加工前多材质电火花加工电极组成及加工简图。图1-2是本专利技术实施例1加工过程中多材质电火花加工电极组成及加工简图。图1-3是本专利技术实施例1加工完成后多材质电火花加工电极组成及加工简图。图2-1是本专利技术实施例2加工前多材质电火花加工电极组成及加工简图。图2-2是本专利技术实施例2加工前多材质电火花加工电极组成仰视图。图2-3是本专利技术实施例2加工完成后多材质电火花加工电极组成及加工简图。图3-1是本专利技术实施例3加工前多材质电火花加工电极组成示意图。图3-2是本专利技术实施例3加工前多材质电火花加工电极组成仰视图。图3-3是本专利技术实施例3加工完成后多材质电火花加工电极组成仰视图。图3-4是本专利技术实施例3加工完成后工件俯视图。图4-1是本专利技术实施例4加工前多材质电火花加工电极组成仰视图。图4-2是本专利技术实施例4加工前多材质电火花加工电极组成主视图。图4-3是本专利技术实施例4加工完成后多材质电火花加工电极组成主视图。图4-4是本专利技术实施例4加工完成后工件剖视图。其中：11、第一电极基体，12、第一电蚀材料Ⅰ，13、第一电蚀材料Ⅱ，14、第一电蚀材料Ⅲ，15、第一工件，21、第二电极基体，22、第二电蚀材料，25、第二工件，31、第三电极基体，32、第三电蚀材料Ⅰ，33、第三电蚀材料Ⅱ，35、第三工件，321、六棱柱部，322、长方体部，41、第四电极基体，42、第四电蚀材料Ⅰ，43、第四电蚀材料Ⅱ，44、第四电蚀材料Ⅲ，45、第四工件。具体实施方式一种多材质电火花加工电极，包括电极基体和设置于电极基体底部的组分电蚀材料；组成组分电蚀材料的电蚀材料具有一种以上，并且多种电蚀材料之间的耐电蚀程度不同，电蚀材料同电极基体之间的耐电蚀程度不同；当电极基体和工件分别接脉冲电源的正极、负极，组分电蚀材料底部表面形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多材质电火花加工电极，其特征在于包括电极基体和设置于电极基体底部的组分电蚀材料；组成组分电蚀材料的电蚀材料具有一种以上，并且多种电蚀材料之间的耐电蚀程度不同，电蚀材料同电极基体之间的耐电蚀程度不同；当电极基体和工件分别接脉冲电源的正极、负极，组分电蚀材料底部表面形成微细复杂曲面。

【技术特征摘要】
1.一种多材质电火花加工电极，其特征在于包括电极基体和设置于电极基体底部的组分电蚀材料；组成组分电蚀材料的电蚀材料具有一种以上，并且多种电蚀材料之间的耐电蚀程度不同，电蚀材料同电极基体之间的耐电蚀程度不同；当电极基体和工件分别接脉冲电源的正极、负极，组分电蚀材料底部表面形成微细复杂曲面。2.根据权利要求1所述的多材质电火花加工电极，其特征在于：当组分电蚀材料包括第一电蚀材料Ⅰ、第一电蚀材料Ⅱ和第一电蚀材料Ⅲ，具有不同耐电蚀程度的第一电蚀材料Ⅰ、第一电蚀材料Ⅱ和第一电蚀材料Ⅲ在电极基体底部并排设置。3.根据权利要求1所述的多材质电火花加工电极，其特征在于：当组分电蚀材料为单独的第二电蚀材料，电极基体和第二电蚀材料为圆柱体，第二电蚀材料顶部表面的直径小于电极基体底部表面的直径。4.根据权利要求1所述的多材质电火花加工电极，其特征在于：当组分电蚀材料包括第三电蚀材料Ⅰ和第三电蚀材料Ⅱ，第三电蚀材料Ⅰ包括六棱柱部和设置于六棱柱部一面侧壁的长方体部，第三电蚀材料Ⅱ为圆柱体，设置于六棱柱部和长方体部之间的侧壁。5.根据权利要求1所述的多材质电火花加工电极，其特征在于：当组分电蚀材料包括第四电蚀材料Ⅰ、第四电蚀材料Ⅱ和第四电蚀材料Ⅲ，第四电蚀材料Ⅰ、第四电蚀材料Ⅱ和第四电蚀材料Ⅲ依次设置于电极基体底部，并且第四电蚀材料Ⅰ为长方体，第四电蚀材料Ⅱ为圆柱体，第四电蚀材料Ⅲ为六棱柱，第四电蚀材料Ⅰ、第四电蚀材料Ⅱ和第四电蚀材料Ⅲ的底部表面积依次减少。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的多材质电火花加工电极，其特征在于：组成组分电蚀材料的电蚀材料之间，以及组分电蚀材料和电极基体之间，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张生芳，刘宇，张文超，王普永，马付建，宿崇，阎长罡，黄文丽，沙智华，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21