本發(fā)明概括地說涉及機械加工領域，具體來說，涉及一種銑削加工裝置。
背景技術：
隨著科技的發(fā)展，鎳基高溫合金、鈦合金、合金模具鋼等材料因其優(yōu)良的性能，在航空、航天、醫(yī)療、原子能、電子、機械、冶金、化工、核反應堆和石油化工等領域獲得了廣泛的應用，并帶來了巨大的社會和經(jīng)濟效益。但是這些材料屬于典型的難加工材料，對其加工十分困難。例如鎳基高溫合金由于其熱傳導性低，強度和韌性較高，在切削過程中塑性變形抗力大，冷硬現(xiàn)象嚴重，相對加工性僅為45#鋼的6％-20％，且刀具磨損嚴重、使用壽命低，加工效率低，加工表面存在殘余拉應力、微裂紋等表面完整性問題。鈦合金的切削難點包括：變形系數(shù)小、切削溫度高、單位面積上的切削力大、冷硬現(xiàn)象嚴重及刀具易磨損等。
為了提高這些材料的切削加工性能，國內(nèi)外專家學者多在傳統(tǒng)切削加工方法的基礎上引入其他能量進行輔助加工，主要有激光加熱輔助切削、等離子弧加熱輔助切削、超聲振動輔助切削等。激光加熱輔助切削和等離子弧加熱輔助切削可降低材料切削區(qū)域的硬度，提高材料的延展性，但是相應的輔助設備昂貴，且加工區(qū)易產(chǎn)生毛刺和熱影響層，因而降低了零件的使用性能。超聲振動輔助切削能夠降低加工過程中的切削力和切削熱，減小工件的變形和燒傷，但使用該超聲振動輔助切削加工效率低，工具損耗較為嚴重，而且其主要適合于簡單規(guī)則形狀零件的加工。
電脈沖處理是利用金屬的電致塑性效應，通過給金屬加載脈沖性的高峰值電流，金屬內(nèi)部發(fā)生運動電子與位錯的交互作用，能夠細化金屬晶粒，改善其微觀組織，從而使得金屬的塑性、耐疲勞、耐腐蝕等性能得以提高，并降低其內(nèi)部變形阻力和殘余應力。目前，電脈沖處理主要用于金屬材料的軋制、輥壓、拉拔等塑性成型加工，利用金屬的電致塑性效應能夠降低材料塑性成型加工過程中的加工力，降低材料的強度和硬度，提高材料的塑性。
對鈦合金、鎳基高溫合金、合金模具鋼等金屬材料進行整體電脈沖處理后，其硬度和強度有一定程度的降低，這有利于進行后續(xù)的機械切削加工，但是材料硬度和強度的降低會在一定程度上降低這些材料的使用性能。
目前，國內(nèi)外尚未見難加工材料的在線電脈沖處理輔助銑削加工裝置的文獻報道。
在所述背景技術部分公開的上述信息僅用于加強對本發(fā)明的背景的理解，因此它可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現(xiàn)有技術的信息。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種針對難加工材料的具有在線電脈沖處理輔助銑削加工的銑削加工裝置。
本發(fā)明的額外方面和優(yōu)點將部分地在下面的描述中闡述，并且部分地將從描述中變得顯然，或者可以通過本發(fā)明的實踐而習得。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種銑削加工裝置，用于一銑床，所述銑床設有主軸安裝部，所述主軸安裝部上安裝有主軸，所述主軸上安裝有銑刀。所述銑削加工裝置包括在線電脈沖處理裝置。在線電脈沖處理裝置用于對一工件的待加工區(qū)域進行電脈沖處理，以改善所述待加工區(qū)域的加工性能，所述在線電脈沖處理裝置包括脈沖電源和電極。脈沖電源具有正極和負極，所述正極和負極其中之一與所述工件電性連接；電極能接觸所述工件的所述待加工區(qū)域表面并位于所述銑刀前方，所述電極與所述正極和負極中的另一個電性連接。
由上述技術方案可知，本發(fā)明具備以下優(yōu)點和積極效果中的至少之一：本發(fā)明銑削加工裝置包括在線電脈沖處理裝置，能夠在銑刀對工件進行切削加工之前對工件的待加工區(qū)域進行電脈沖處理，以改善所述待加工區(qū)域的加工性能，可減小銑削所需的作用力，提高加工表面質(zhì)量，降低刀具損耗；在線電脈沖處理裝置的電極僅對待銑削區(qū)域進行電脈沖處理，不影響整個工件材料的性能，因此不影響材料加工后的使用效果；此外在線電脈沖處理裝置結構簡單，能直接安裝于銑床的主軸安裝部上，加工成本較低。
附圖說明
通過參照附圖詳細描述其示例實施方式，本發(fā)明的上述和其它特征及優(yōu)點將變得更加明顯。
圖1示出本發(fā)明銑削加工裝置一實施方式的結構示意圖；
圖2是圖1所示的銑削加工裝置的剖視圖。
圖中：1、脈沖電源；2、銑刀；3、工件；4、電極；5、外套管；51、第一凸出部；6、壓緊螺母；7、連接螺釘；9、連接板；10、內(nèi)套管；101、第二凸出部；11、第二壓緊螺釘；12、第一壓緊螺釘；13、彈簧；21、主軸；22、夾具；300、電極安裝組件。
具體實施方式
現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發(fā)明將全面和完整，并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構，因而將省略它們的詳細描述。
所描述的特征、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施方式中，如有可能，各實施例中所討論的特征是可互換的。在下面的描述中，提供許多具體細節(jié)從而給出對本發(fā)明的實施方式的充分理解。然而，本領域技術人員將意識到，可以實踐本發(fā)明的技術方案而沒有所述特定細節(jié)中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、組件、材料等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知結構、材料或者操作以避免模糊本發(fā)明的各方面。
雖然本說明書中使用相對性的用語，例如“上”“下”來描述圖標的一個組件對于另一組件的相對關系，但是這些術語用于本說明書中僅出于方便，例如根據(jù)附圖中所述的示例的方向。能理解的是，如果將圖標的裝置翻轉使其上下顛倒，則所敘述在“上”的組件將會成為在“下”的組件。當某結構在其它結構“上”時，有可能是指某結構一體形成于其它結構上，或指某結構“直接”設置在其它結構上，或指某結構通過另一結構“間接”設置在其它結構上。
參見圖1，圖1示出本發(fā)明銑削加工裝置一實施方式的結構示意圖。如圖1所示，本發(fā)明銑削加工裝置可應用于一銑床上，銑床設有主軸安裝部(圖未示)，主軸安裝部上安裝有主軸21，主軸21上通過夾具22安裝有銑刀2。銑刀2在主軸21的帶動下作高速旋轉運動，并能沿z方向的上下移動。工件3可以安裝于一數(shù)控工作臺(圖未示)上，在數(shù)控工作臺的帶動下做x、y方向的運動。
本發(fā)明中，以外套管5為圓管作為參考，說明書中所述的徑向是指沿著外套管5的直徑方向，軸向方向是指沿著外套管5的中心線方向；外套管5的下端部是指在使用狀態(tài)下，距離工件3較近的一端部，相應地，外套管5的上端部是指在使用狀態(tài)下，距離工件3較遠的一端部。
本發(fā)明銑削加工裝置一實施方式包括在線電脈沖處理裝置，該在線電脈沖處理裝置用于對一工件3的待加工區(qū)域進行電脈沖處理，以改善待加工區(qū)域的加工性能。其中“在線”的含義是指電脈沖處理與銑削加工同時同步進行，在工件3的旋轉方向上，在線電脈沖處理裝置設置在前面，銑刀設置在后面，這樣當在線電脈沖處理裝置對待加工區(qū)域處理完成后，銑刀即刻對該區(qū)域進行銑削加工處理。
如圖1所示，在線電脈沖處理裝置包括脈沖電源1和電極4。脈沖電源1具有正極和負極。
脈沖電源1的正極和負極其中之一例如負極可以通過一導線與工件3電性連接。在一實施方式中，脈沖電源1的正極或負極電性連接于工件3的一端面的中心位置(如圖1所示)，當然本發(fā)明不限于此，在其他一些實施方式中，脈沖電源1的正極或負極也可以電性連接于工件3的端面上并靠近工件3的外周面，即偏離工件3的端面中心位置。
電極4可以通過一導線與脈沖電源1的正極和負極中的另一個例如正極電性連接。電極4能接觸工件3的待加工區(qū)域表面。這樣由脈沖電源1、電極4和工件3形成了閉合回路，則電極4能對其接觸的工件3的待加工區(qū)域表面進行脈沖處理。電極4位于銑刀2前方，以確保工件3的待加工區(qū)域先經(jīng)在線電脈沖處理裝置處理后，銑刀2再對該區(qū)域進行銑削加工。
在一實施方式中，銑削加工裝置還包括控制單元，電極4在銑削工件3過程中，控制單元能控制電極4的運動軌跡與銑刀2的運動軌跡相同。
在一實施方式中，在線電脈沖處理裝置還進一步包括電極安裝組件300，電極安裝組件300安裝于銑床的主軸安裝部上，電極4安裝于電極安裝組件300上，也就是說電極通過一電極安裝組件300安裝于銑床的主軸安裝部上。下面舉例說明一電極安裝組件300的詳細結構。
參見圖2，圖2示出本發(fā)明銑削加工裝置中的電極安裝組件的剖視圖。如圖2所示，電極安裝組件300包括外套管5和安裝部。
外套管5例如可以是一圓管，其具有內(nèi)壁和外壁，內(nèi)壁下部具有向內(nèi)凸出的第一凸出部51。外套管5的下端部開口，上端部可以開口，也可以封閉。
安裝部設置于外套管5內(nèi)，安裝部的具體結構可以多種多樣，例如，安裝部為一內(nèi)套管10，內(nèi)套管10具有外壁和內(nèi)壁，在內(nèi)套管10的外壁上沿徑向向外延伸有第二凸出部101，該第二凸出部101能與第一凸出部51接觸配合而被限位。電極4可拆卸地安裝于內(nèi)套管10上。當然，本發(fā)明中安裝部并不限于上面列舉的結構，其他的例如實心桿、塊狀物等只要能固定電極的結構均可適用于本發(fā)明。
電極4安裝于內(nèi)套管10上，并且下端部伸出外套管5的下端部。優(yōu)選地，電極4可拆卸地安裝于內(nèi)套管10上。舉例來說，內(nèi)套管10的上端部設有第一壓緊螺釘12，用于壓緊電極4的上端面；內(nèi)套管10的管壁上設有兩個對稱布置的第二壓緊螺釘11，用于壓緊電極4的側面。第二壓緊螺釘11的數(shù)量不限于兩個，可以適當增加或減少。第二壓緊螺釘11的數(shù)量為多個時，也并非必然對稱設置。在該實施方式中，電極4通過一個第一壓緊螺釘12和兩個第二壓緊螺釘11可拆卸地連接于內(nèi)套管10上，方便單獨更換電極4，而內(nèi)套管10可以重復使用。在另外一些實施方式中，電極4也可以通過不可拆卸的方式例如焊接等固定于內(nèi)套管10。
在一實施方式中，本發(fā)明銑削加工裝置還進一步包括壓緊螺母6，該種情況下，外套管5的外壁至少在上端部可以設置外螺紋，以通過螺紋配合將壓緊螺母6安裝于外套管5上端。
進一步地，電極安裝組件300還包括彈簧13，彈簧13可以是一壓縮彈簧，其設置于外套管5內(nèi)，一端抵接于壓緊螺母6，另一端抵接于內(nèi)套管10頂端。彈簧13具有預緊力，使得內(nèi)套管10的第二凸出部101接觸配合于外套管5內(nèi)的第一凸出部51，這樣可以保證安裝于內(nèi)套管10的電極4抵頂于工件3的外表面，而避免出現(xiàn)電極4脫離工件3外表面的情況，有利于提高工件3的外表面處理質(zhì)量。
在組裝電極安裝組件300時，先將第一壓緊螺釘12擰入內(nèi)套管10中，然后將電極4由內(nèi)套管10下端的開口插入到內(nèi)套管10中，使電極4頂端抵到第一壓緊螺釘12；再將兩個第二壓緊螺釘11擰入內(nèi)套管10中，使得電極4固定于內(nèi)套管10，并使其與內(nèi)套管10保持同軸；接下來，將電極4、內(nèi)套管10、第一壓緊螺釘12等從外套管5的上端部開口裝入，然后裝入彈簧13；最后在外套管5的上端旋入壓緊螺母6。彈簧13在壓緊螺母6和內(nèi)套管10的作用下被壓縮，使內(nèi)套管10的第二凸出部101壓緊在外套管5的第一凸出部51上。
本發(fā)明的銑削加工裝置中的在線電脈沖處理裝置可以安裝于主軸安裝部上，從而與銑刀2同步動作?？梢栽趬壕o螺母6上端部，固定一連接板9，連接板9采用尼龍等絕緣材料制成，以確保電極4與銑床保持絕緣，防止銑床帶電。
連接板9呈“l(fā)”形，具有第一邊和第二邊，其中第一邊通過多個連接螺釘7連接于壓緊螺母6頂端部，第二邊可以連接于所述主軸安裝部上，從而將本發(fā)明中的在線電脈沖處理裝置安裝于主軸安裝部上。在銑床主軸安裝部結構合適情況下，也可以不必使用連接板9或者使用其他連接結構將在線電脈沖處理裝置安裝于主軸安裝部。
本發(fā)明的銑削加工裝置適合于加工所有的材料，特別適合于加工難加工材料例如鈦合金、鎳基高溫合金、合金模具鋼等。在線電脈沖處理裝置與銑刀2均安裝于主軸安裝部上，所以二者能作相同軌跡的運動，能夠確保工件3的待加工區(qū)域在被銑削去除之前已進行了電脈沖處理。
在對難加工材料進行銑削加工過程中，由在線電脈沖處理裝置中的電極4對待加工的區(qū)域進行局部電脈沖處理，改善了工件3的該區(qū)域的微觀組織，降低了材料的硬度，提高了加工性能，然后由銑刀2將處理過的材料層銑削去除，可減小銑削所需的作用力，提高加工表面質(zhì)量，降低刀具損耗；在線電脈沖處理裝置的電極4僅對待銑削區(qū)域進行電脈沖處理，不影響整個工件3材料的性能，因此不影響材料加工后的使用效果；在線電脈沖處理裝置結構簡單，可直接安裝于銑床的主軸安裝部上，加工成本較低。
應可理解的是，本發(fā)明不將其應用限制到本說明書提出的部件的詳細結構和布置方式。本發(fā)明能夠具有其他實施方式，并且能夠以多種方式實現(xiàn)并且執(zhí)行。前述變形形式和修改形式落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。應可理解的是，本說明書公開和限定的本發(fā)明延伸到文中和/或附圖中提到或明顯的兩個或兩個以上單獨特征的所有可替代組合。所有這些不同的組合構成本發(fā)明的多個可替代方面。本說明書所述的實施方式說明了已知用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式，并且將使本領域技術人員能夠利用本發(fā)明。