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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410657258.9 (22)申请日 2014.11.18 B23H 5/04(2006.01) B23H 1/04(2006.01) (71)申请人 上海交通大学 地址 200240 上海市闵行区东川路 800 号 (72)发明人 顾琳 梁统生 赵万生 (74)专利代理机构 上海新天专利代理有限公司 31213 代理人 张宁展 (54) 发明名称 低刚度圆锥面杆件的电火花磨削加工方法 (57) 摘要 本发明公开一种低刚度圆锥面杆件的电火花 磨削加工方法，包括 ：设计并制造圆盘电极 ；将圆 盘电极安装在加工设备上，将待加工的圆锥面。
2、杆 件安装在设有回主转轴的工作台上；电加工时， 圆盘电极沿自身轴线与圆锥面杆件相向运动进行 放电加工至预定深度，使圆盘电极沿其自身的旋 转轴线轴向进给，以圆盘电极的锥面与杆件锥面 之间的放电的方式去除工件材料，并使圆盘电极 进给到指定位置 ；再使圆盘电极绕轴线缓慢旋转 一定角度，使用电极未损耗部分蚀除工件材料，当 无放电产生时，结束加工。本发明提高加工尺寸精 度，提高电极材料利用率，降低电极成本，提高加 工效率。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104475887 A (43)申。
3、请公布日 2015.04.01 CN 104475887 A 1/1 页 2 1.一种低刚度圆锥面杆件的电火花磨削加工方法，其特征在于 ：该方法包括以下步 骤： 步骤 1、设计并制造圆盘电极 (1)，所述的圆盘电极为圆盘状、整体导电，所述的圆盘电 极包括放电区域 (3)、非放电区域，所述的放电区域即圆盘电极的工作面，是与圆锥面杆件 (2) 的待加工锥面相对的、圆盘电极的圆锥面区域，所述的非放电区域为除去放电区域以外 的其他部分 ； 所述的圆盘电极的工作面与圆盘电极的轴线的夹角 和所述的圆锥面杆件 (2) 的待 加工锥面与圆锥面杆件的回转轴线的夹角 互余 ； 确定所述的圆盘电极的外圆直径 D，公。
4、式如下 ： D/2 d/2+L 1 式中 ： d 为圆盘电极 (1) 与圆锥面杆件 (2) 的圆锥体顶部横截面 (5) 的交汇处的圆盘电极的 直 径 ，R f 为圆锥面杆件 (2) 的圆锥体底部横截面 (4) 的半径，r f 为圆锥面杆件 (2) 的圆锥 体顶部横截面 (5) 的半径，L 为圆锥面杆件 (2) 的圆锥体底部横截面 (4) 与圆锥体顶部横 截面 (5) 之间的距离，即圆锥面杆件 (2) 待加工部分的轴线长度 ； 步骤 2、将所述的圆盘电极 (1) 安装在加工设备上，将待加工的圆锥面杆件 (2) 安装在 设有回主转轴的工作台上，安装时保证圆盘电极的轴线与圆锥面杆件 (2) 的轴线垂。
5、直且相 交，圆盘电极的最外侧与圆锥面杆件 (2) 的圆锥底部对齐 ； 步骤 3、开始放电加工时，首先，圆盘电极不转动、圆锥面杆件 (2) 转动，同时圆盘电极 沿自身轴线与圆锥面杆件 (2) 相向运动进行放电加工至预定深度 ； 随后，圆盘电极进行转动，圆锥面杆件 (2) 保持转动，同时放电蚀除圆锥面杆件 (2) 至 无明显放电，获得预定的圆锥面杆件形状。 2.根据权利要求 1 所述的低刚度圆锥面杆件的电火花磨削加工方法，其特征在于 ：所 述的圆盘电极与电火花成型机床的电源部分的一极导线连接，圆锥面杆件 (2) 与机床的电 源部分的另一极的导线连接。 权 利 要 求 书CN 104475887 A。
6、 1/4 页 3 低刚度圆锥面杆件的电火花磨削加工方法 技术领域 0001 本发明涉及电火花加工技术领域的电火花磨削加工方法，具体地说，是一种低刚 度锥面杆件的基于圆盘电极旋转进给等厚度损耗的电火花加工方法。 背景技术 0002 电火花磨削加工具有不受工件材料强度、硬度等机械性能的限制及无宏观切削力 的优点，在超硬、低刚度、微细及其他特殊零件的精密、超精密加工方面有特殊的优势。特别 适合难加工材料、低刚度及微细零件的加工，在航空、航天、汽车、电子、模具、轻工等行业有 较广泛的应用。 0003 目前，电火花磨削低刚度、微细杆件，多采用块状电极切向进给电火花磨削法和线 电极电火花磨削法(WEDG)。
7、。哈尔滨工业大学的耿春明的博士论文中提出的块状电极切向进 给电火花磨削法，具有加工效率高、电极损耗自动补偿的优点。但采用块状电极切向进给电 火花磨削法加工锥面杆件时，由于电极材料沿杆件轴向损耗不均匀，从而导致机加工后的 杆件锥角偏大，从而降低了工件的尺寸精度。为了克服块状电极切向进给电火花磨削法所 带来的锥角偏大的问题，需要将电极沿切向进给更长的距离，然而需要使用更长的电极，导 致电极材料利用率较低，从而增加了电极材料的成本。线电极电火花磨削法是日本东京大 学的增泽隆久教授于 1984 年所发明的，它特别适合于磨削微细工具电极和微细轴类零件。 但使用线电极电火花磨削法加工锥面杆件时，由于电极与。
8、工件为点接触，材料去除率低，从 而使加工效率十分低下。 发明内容 0004 本发明的目的在于克服现有技术中的不足和缺陷，提出一种用于低刚度锥 面杆 件加工的圆盘电极旋转进给电火花加工方法，使其提高电极材料利用率，降低电极成本，提 高加工效率的同时获得高的加工尺寸精度。 0005 本发明是通过以下技术方案实现的 ： 0006 一种低刚度圆锥面杆件的电火花磨削加工方法，其特点在于 ：该方法包括以下步 骤： 0007 步骤 1、设计并制造圆盘电极，所述的圆盘电极为圆盘状、整体导电，所述的圆盘电 极包括放电区域、非放电区域，所述的放电区域即圆盘电极的工作面，是与圆锥面杆件的待 加工锥面相对的、圆盘电极。
9、圆锥面的一侧，所述的非放电区域为除去放电区域以外的其他 部分 ； 0008 所述的圆盘电极的工作面与圆盘电极的轴线的夹角 和所述的圆锥面杆件的待 加工锥面与圆锥面杆件的回转轴线的夹角 互余 ； 0009 根据沿圆锥面杆件轴向等厚度损耗原则，使圆盘电极沿圆锥面杆件轴向均匀损 耗，提高加工圆锥面杆件的锥角精度，确定所述的圆盘电极的外圆直径 D，公式如下 ： 0010 D/2 d/2+L 1 说 明 书CN 104475887 A 2/4 页 4 0011 式中 ： 0012 d 为圆盘电极与圆锥面杆件的圆锥体顶部横截面的交汇处的圆盘电极的直径，R f 为圆锥面杆件的圆锥体底部横截面的半径，r f 。
10、为圆锥面杆件的圆锥体顶部横截面的半径， L 为圆锥面杆件的圆锥体底部横截面与圆锥顶部横截面之间的 距离，即圆锥面杆件待加工 部分的轴线长度 ； 0013 步骤 2、将所述的圆盘电极安装在加工设备上，将待加工的圆锥面杆件安装在设有 回主转轴的工作台上，安装时保证圆盘电极的轴线与圆锥面杆件的轴线垂直且相交，圆盘 电极的最外侧与圆锥面杆件的圆锥体的底部横截面对齐 ； 0014 步骤 3、开始放电加工时，首先，圆盘电极不转动、圆锥面杆件转动，同时圆盘电极 沿自身轴线与圆锥面杆件相向运动进行放电加工至预定深度 ； 0015 随后，圆盘电极进行转动，圆锥面杆件保持转动，同时放电蚀除圆锥面杆件至无明 显放电。
11、，获得预定的圆锥面杆件形状。 0016 所述的圆盘电极与电火花成型机床的电源部分的一极的导线连接，圆锥面杆件与 机床的电源部分的另一极的导线连接。 0017 所述的圆盘电极的上下面均可作为工作面。 0018 与现有技术相比，本发明的有益效果是 0019 (1) 通过圆盘电极切向旋转进给法电火花磨削圆锥面杆件，保证沿工件轴向电极 损耗是等厚度的。 0020 (2) 通过沿工件轴向电极等厚度损耗的原则，确定圆盘电极的外圆直径 D，使电极 沿圆锥面杆件轴向均匀损耗，提高加工杆件的锥角精度。 0021 (3) 实现电极与工件为线接触，提高加工效率。 0022 (4) 一个电极可用于连续加工多个工件，大。
12、大提高电极材料利用效率，减少电极拆 装次数，从而节约材料成本和就降低总体加工时间。 0023 (5) 锥形工件的整个锥面同时加工完成，避免切向进给法带来的因不同部位加工 效率不同而造成的部分过切现象，提高了加工精度。 附图说明 0024 图 1 为本发明实施方式示意图 0025 图 2 为本发明圆盘电极的径向示意图 0026 图 3 为本发明圆盘电极的轴向示意图 0027 图 4 为本发明圆盘电极的上下两面为工作面示意图 0028 图 5 为本发明圆盘电极的单面为工作面示意图 具体实施方式 0029 下面结合实施例和附图对本发明做进一步的阐述。 0030 请先参阅图1-图3，图1为本发明实施方。
13、式示意图，图2为本发明圆盘电极的径向 示意图，图 3 为本发明圆盘电极的轴向示意图，如图所示，一种低刚度圆锥面杆件的电火花 磨削加工方法，包括以下步骤 ： 说 明 书CN 104475887 A 3/4 页 5 0031 步骤 1、设计并制造圆盘电极 1，所述的圆盘电极为圆盘状、整体导电，所述的圆盘 电极包括放电区域 3、非放电区域，所述的放电区域即圆盘电极的工作面，是与圆锥面杆件 2 的待加工锥面相对的、圆盘电极的圆锥面区域，所述的非放电区域为除去放电区域以外的 其他部分 ； 0032 所述的圆盘电极的工作面与圆盘电极的轴线的夹角 和所述的圆锥面杆件 2 的 待加工锥面与圆锥面杆件的回转轴线。
14、的夹角 互余 ； 0033 确定所述的圆盘电极的外圆直径 D，公式如下 ： 0034 D/2 d/2+L 1 0035 式中 ： 0036 d 为圆盘电极 1 与圆锥面杆件 2 的圆锥体顶部横截面 5 的交汇处的圆盘电极的直 径 ，R f 为圆锥面杆件 2 的圆锥体底部横截面 4 的半径，r f 为圆锥面杆件 2 的圆锥体顶部横截 面 5 的半径，L 为圆锥面杆件 2 的圆锥体底部 4 横截面与圆锥体顶部横截面 5 之间的距离， 即圆锥面杆件 2 待加工部分的轴线长度 ； 0037 步骤 2、将所述的圆盘电极 1 安装在加工设备上，将待加工的圆锥面杆件 2 安装 在设有回主转轴的工作台上，安装。
15、时保证圆盘电极的轴线与圆锥面杆件 2 的轴线垂直且相 交，圆盘电极的最外侧与圆锥面杆件 2 的圆锥底部对齐 ； 0038 步骤 3、开始放电加工时，首先，圆盘电极不转动、圆锥面杆件 2 转动，同时圆盘电 极沿自身轴线与圆锥面杆件 2 相向运动进行放电加工至预定深度 ； 0039 随后，圆盘电极进行转动，圆锥面杆件 2 保持转动，同时放电蚀除圆锥面杆件 2 至 无明显放电，获得预定的圆锥面杆件形状。 0040 所述的圆盘电极与电火花成型机床的电源部分的一极的导线连接，圆锥面杆件 2 与机床的电源部分的另一极的导线连接。 0041 实施例 1 0042 某含有圆锥体的细长杆零件，其锥杆微细结构的尺。
16、寸精度和刚度等性能一致性要 求极高。毛坯经过车削加工初步成型后，此时锥杆微细结构属于细长杆件，传统的车削或磨 削加工方式容易造成工件加工应力残留和弯曲，已无法满足要求，因此需要靠电火花做最 后的精加工，其具体的步骤为 ： 0043 1) 根据零件锥杆部分的尺寸，按照本发明提到的公式 12 设计并制造相应的 圆盘电极，电极材料为导电材料紫铜 ； 0044 2) 将电火花加工圆盘电极安装在加工设备上，将待加工的零件安装在设有回主转 轴的工作台上，圆盘电极与零件在安装时保证圆盘电极轴线与零件锥杆部分 回转轴线垂 直且相交，圆盘电极的最外侧与零件圆锥底部横截面对齐 ； 0045 3) 开始放电加工时，。
17、首先电极不转动而仅反馈杆发生转动，同时电极沿自身轴线 与零件相向运动进行放电加工至预定深度 ；随后圆盘电极进行转动，同时放电蚀除工件至 无明显放电，获得预定工件形状。 0046 4) 最终结果 : 零件最终达到预定尺寸，且无加工应力残留，刚度等各项性能一致 性极好。 0047 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制尽管参 说 明 书CN 104475887 A 4/4 页 6 照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的 技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在 本发明的权利要求范围当中。 说 明 书CN 104475887 A 1/3 页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104475887 A 2/3 页 8 图3 图4 说 明 书 附 图CN 104475887 A 3/3 页 9 图5 说 明 书 附 图CN 104475887 A 。