【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于切割加工，具体涉及一种电弧-机械复合切割加工系统及方法。
技术介绍
1、在航空发动机领域，高温镍基合金因其卓越的高温性能和抗氧化能力，成为制造热端部件的理想材料。特别是叶片、叶盘等关键构件，常采用铸造工艺生产，以确保构件完整性和材料性能。然而，铸造后会产生较大体积的浇、冒口，给后续加工带来了巨大挑战。由于高温镍基合金硬度高、强度大，传统砂轮切割会导致严重的刀具磨损，而且加工后的工件表面常常存在夹渣现象，这些问题导致生产成本显著提高，同时降低了加工效率。
2、电弧加工因其较高的材料去除率而在特种加工领域受到广泛关注，其能量密度远高于传统电火花加工，并且无显著接触应力，特别适用于高温镍基合金的高效加工，被认为是高温镍基合金浇、冒口切割潜在的解决方案。但电弧加工过程中产生的高温和快速冷却导致工件表面形成更明显的重铸层、热影响层和裂纹等缺陷，显著降低了工件表面质量，这还可能对构件的疲劳寿命产生不利影响。因此，如何在电弧切割过程中有效去除重铸层等热致表面缺陷，提高工件表面质量，成为亟待解决的技术难题。
3、基于此，提出了一种电弧-机械复合切割加工系统。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种电弧-机械复合切割加工系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
3、第一方面，一种电弧-机械复合切割加工系统，包括水箱、主轴、电刷、夹头、盘踞
4、其中，所述水箱内放置有工作液，所述水箱内的工作液通过管路和水泵送至三通处，所述三通的另外两个通路分别连通在旋转接头和转接头上；
5、所述旋转接头转动连接在主轴上，所述主轴通过第一角接触球轴承和第二角接触球轴承安装在绝缘滑台固定板上，所述绝缘滑台固定板上还安装有电机，通过所述电机驱动主轴的旋转，所述夹头安装在主轴的底端，所述夹头底端安装有转接管，所述盘踞和石墨盘组成的旋转刀具安装在转接管上；
6、所述工作台设置在旋转刀具下方空间内，且在所述工作台上的水槽内通过夹具安装有工件，所述工件电性连接直流电源的正极，所述主轴外设置有导电环，所述导电环上设置有电刷，所述电刷电性连接直流电源的负极；
7、所述绝缘滑台固定板和工作台分别信号连接在控制器上，所述控制器信号连接有控制计算机，通过控制计算机调度控制器驱动绝缘滑台固定板和工作台的移动能完成切割作业。
8、作为本专利技术的进一步说明，所述盘锯设置有三个锯片，所述石墨盘设置有三个石墨片，三个所述锯片呈圆周状等间距的固定在凹槽外侧，三个所述石墨片呈圆周状等间距的固定在凸台的外侧，所述凸台装配在凹槽内，且所述锯片和石墨片交错设置，所述凸台和凹槽通过螺钉固定在转接管上。
9、作为本专利技术的进一步说明，所述石墨盘的凸台与转接管的内腔连通，且在所述连通处设置有密封圈。
10、作为本专利技术的进一步说明，所述石墨盘的石墨片内设置有三个弧形通孔，通过弧形通孔完成转接管内腔与外界的连通。
11、作为本专利技术的进一步说明，所述盘锯的锯片前端设置有刀刃，所述锯片的上表面和下表面上均设置有磨粒。
12、作为本专利技术的进一步说明，所述水泵与三通之间的连通管路上设置有第一流量计和第一阀门。
13、作为本专利技术的进一步说明，所述水槽还通过管路连通有过滤器，所过滤器的出液口通过管路与水箱连通。
14、作为本专利技术的进一步说明，所述水槽与过滤器之间的连通管路上设置有第二流量计和第二阀门。
15、作为本专利技术的进一步说明，所述主轴上设置有主轴皮带轮，所述电机的输出轴上设置有驱动皮带轮，所述驱动皮带轮和主轴皮带轮之间通过皮带圈驱动连接。
16、作为本专利技术的进一步说明，所述直流电源的正负极电路上还连接有示波器，用于监测加工电压，通过电流探头可以同步检测加工电流。
17、第二方面，一种电弧-机械复合切割加工系统的加工方法，包括以下步骤：
18、将工件通过夹具安装在工作台上的水槽内，通过控制计算机调度控制器，驱动绝缘滑台固定板和工作台移动，使得旋转刀具旋转并向工件靠近；
19、当石墨盘旋转正对工件时，在直流电源的作用下产生电弧等离子体，产生的高温能快速熔化工件初步形成割缝；
20、部分熔融材料在运动过程中重新粘附在工件表面形成重铸层，随着旋转刀具整体继续旋转并进给，盘锯的锯片开始接触工件，依靠锯片刀刃端切削去除了初步形成的软化重铸层和部分预热的基体材料；
21、旋转刀具旋转过程中带动盘锯和石墨盘旋转，在工件割缝前端形成重铸层，由于石墨盘的横截面积更大，在工件割缝处的上表面和下表面也会产生重铸层，盘锯的锯片前端设置有刀刃，所述锯片的上表面和下表面上均设置有磨粒，当盘锯的锯片进入割缝中时，同步磨削割缝的上表面和下表面，同时持续的磨削工件的材料表面；
22、切割过程中弧形通孔能完成转接管内腔与外界的连通，当内冲液流入转接管的内孔时，内冲液可顺着石墨片的弧形通孔流入割缝内部，当石墨盘旋转至正对割缝时，其石墨片的内孔正对加工区域前端，冷却加工表面并冲刷电蚀颗粒，外冲液被布置在割缝的水平面处，利用旋转刀具旋转运动的离心力进入加工间隙，配合内冲液将电蚀颗粒更快地冲出加工区域，提高加工稳定性，完成切割作业。
23、本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
24、本专利技术中的电弧切割工艺可在无显著接触应力的前提下高效熔蚀材料；通过旋转刀具实现了电弧-机械复合切割工艺，利用电弧大余量去除材料的同时软化部分基体材料，结合盘锯辅助切割来提高割缝的完整性；利用盘锯上表面和下表面的磨粒可在重铸层等热致表面缺陷初步形成时就轻易去除，减小磨削力并提高了铸件和回收切割料的表面质量；采用内外组合冲液进行加工，内冲液可直接冲刷加工区增强排屑、冷却效率，减少不良放电率，外冲液结合电极旋转运动也可进入加工区域辅助排屑、冷却，使加工过程趋于稳定、可靠，使该工艺能够适应深窄割缝的复杂工况，高效实用。
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1.一种电弧-机械复合切割加工系统，其特征在于：包括水箱(1)、主轴(8)、电刷(10)、夹头(17)、盘踞(21)、石墨盘(22)、工作台(27)和控制器(34)；
2.根据权利要求1所述的一种电弧-机械复合切割加工系统，其特征在于，所述盘锯(21)设置有三个锯片，所述石墨盘(22)设置有三个石墨片，三个所述锯片呈圆周状等间距的固定在凹槽外侧，三个所述石墨片呈圆周状等间距的固定在凸台的外侧，所述凸台装配在凹槽内，且所述锯片和石墨片交错设置，所述凸台和凹槽通过螺钉(36)固定在转接管(20)上。
3.根据权利要求2所述的一种电弧-机械复合切割加工系统，其特征在于，所述石墨盘(22)的凸台与转接管(20)的内腔连通，且在所述连通处设置有密封圈(35)。
4.根据权利要求3所述的一种电弧-机械复合切割加工系统，其特征在于，所述石墨盘(22)的石墨片内设置有三个弧形通孔，通过弧形通孔完成转接管(20)内腔与外界的连通。
5.根据权利要求1所述的一种电弧-机械复合切割加工系统，其特征在于，所述盘锯(21)的锯片前端设置有刀刃，所述锯片的上表
6.根据权利要求1所述的一种电弧-机械复合切割加工系统，其特征在于，所述水泵(3)与三通(6)之间的连通管路上设置有第一流量计(4)和第一阀门(5)。
7.根据权利要求1所述的一种电弧-机械复合切割加工系统，其特征在于，所述水槽(26)还通过管路连通有过滤器(32)，所过滤器(32)的出液口通过管路与水箱(1)连通，所述水槽(26)与过滤器(32)之间的连通管路上设置有第二流量计(30)和第二阀门(31)。
8.根据权利要求1所述的一种电弧-机械复合切割加工系统，其特征在于，所述主轴(8)上设置有主轴皮带轮(12)，所述电机(15)的输出轴上设置有驱动皮带轮(14)，所述驱动皮带轮(14)和主轴皮带轮(12)之间通过皮带圈(13)驱动连接。
9.根据权利要求1所述的一种电弧-机械复合切割加工系统，其特征在于，所述直流电源(29)的正负极电路上还连接有示波器(28)，用于监测加工电压，通过电流探头可以同步检测加工电流。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种电弧-机械复合切割加工系统的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种电弧-机械复合切割加工系统，其特征在于：包括水箱(1)、主轴(8)、电刷(10)、夹头(17)、盘踞(21)、石墨盘(22)、工作台(27)和控制器(34)；
2.根据权利要求1所述的一种电弧-机械复合切割加工系统，其特征在于，所述盘锯(21)设置有三个锯片，所述石墨盘(22)设置有三个石墨片，三个所述锯片呈圆周状等间距的固定在凹槽外侧，三个所述石墨片呈圆周状等间距的固定在凸台的外侧，所述凸台装配在凹槽内，且所述锯片和石墨片交错设置，所述凸台和凹槽通过螺钉(36)固定在转接管(20)上。
3.根据权利要求2所述的一种电弧-机械复合切割加工系统，其特征在于，所述石墨盘(22)的凸台与转接管(20)的内腔连通，且在所述连通处设置有密封圈(35)。
4.根据权利要求3所述的一种电弧-机械复合切割加工系统，其特征在于，所述石墨盘(22)的石墨片内设置有三个弧形通孔，通过弧形通孔完成转接管(20)内腔与外界的连通。
5.根据权利要求1所述的一种电弧-机械复合切割加工系统，其特征在于，所述盘锯(21)的锯片前端设置有刀刃，所述锯片的上表面和下表面上均...
【专利技术属性】
技术研发人员：周宗杰，张晟晟，周建平，刘迎鑫，王蒙垒，张传礼，陈小康，汪兵兵，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：
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