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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109759659A(43)申请公布日2019.05.17(21)申请号201910089059.5(22)申请日2019.01.30(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)发明人何国健顾琳(74)专利代理机构上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31317代理人张宁展(51)Int.Cl.B23H5/04(2006.01)B23H9/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种轮廓表面的高效粗化加工系统及方法(57)摘要本发明公开了一种轮廓表面的高效粗化加工系统及方法,通过配合使用工具头、放电电源,在待粗化零件轮廓表面可分别实现微小余量放电加工、磨削加工或者放电磨削复合的加工方式,工具头与待粗化零件进行相对运动,进而在零件轮廓表面加工出单个或多个微小尺寸槽,实现表面粗化效果。本发明适用范围广,对于难切削加工材料的表面也具有粗化成本低、效率高、效果好的工艺特点。特别地,与现有表面粗化方法相比,本发明高效和精密兼具,且粗化表面无毛刺产生。CN109759659ACN109759659A权利要求书1/2页1.一种轮廓表面的高效粗化加工系统,系统包括机床工作台、机床主轴、快换接头、工具头(2)、放电电源(3)和电源开关(4),其特征在于:所述放电电源(3)的正极/负极与机床工作台上夹持的待粗化零件连接,所述放电电源(3)的负极/正极与所述工具头(2)连接,所述工具头(2)包括放电加工工具头、机械磨削工具头和放电磨削复合加工工具头,通过快换接头实现工具头(2)的快速换装并以此实现对待粗化零件(1)轮廓表面的放电加工、磨削加工或放电磨削复合加工。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述放电电源(3)为直流电源或交流电源,且放电参数为放电电流0.5A-1000A范围可调,脉宽和脉间0.1μs-100ms范围可调。3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述的放电加工方式包括电弧放电加工、电火花加工和电化学放电加工。4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述的工具头(2)在轴向间隔的设置至少一个加工部。5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于:所述工具头(2)的加工部的截面形状包括矩形、梯形、三角形、弧形或前述形状的组合。6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于:所述的放电加工工具头为具有光滑表面的导电工具头,采用工具头外侧面的加工部加工。7.根据权利要求5所述的系统,其特征在于:所述放电磨削复合加工工具头包括导电层和磨料层,导电层用于放电加工,磨料层进行机械磨削以实现复合加工;磨料层的磨料不导电,磨料层的外表面凸出于导电层的外表面;当采用电火花或电弧加工时,工具头的导电层和待粗化零件(1)之间形成放电通道以熔化或软化工件材料,磨料层去除材料;当采用电化学加工时,工具头的导电层和待粗化零件(1)之间形成导电通道,工件接电源正极并发生电化学反应,同时磨料层去除材料。8.根据权利要求5所述的系统,其特征在于:所述的机械磨削工具头参与加工部分的表面全部为磨料层,依靠磨料与待粗化零件(1)表面之间的机械力去除材料。9.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述的放电磨削复合加工工具头和机械磨削工具头磨料层的磨料粒度尺寸为1μm-100μm。10.一种采用权利要求1-9任一项所述系统对工件轮廓表面高效粗化的方法,其特征在于,方法包括以下步骤:步骤一、待粗化零件准备阶段,根据待粗化零件的结构尺寸、材料特性和粗化需求选择粗化用工具头类型、放电电源的放电参数、加工参数和编写加工代码,将待粗化零件安装在机床工作台上,调整机床工作台将待粗化零件移动到机床加工起点位,将选好的工具头(2)装夹到快换接头上并移动至加工始点;步骤二、当待粗化零件(1)为难切削材料,工具头可选择放电加工工具头或放电磨削复合加工工具头;当选择放电加工工具头时,将放电加工工具头卡接到快换接头上,闭合电源开关(4),启动加工程序,在待粗化零件(1)的轮廓表面与工具头的加工部之间形成高温放电等离子体,进而蚀除待粗化表面的材料形成微小尺寸槽,获得粗化效果的零件;当选择放电磨削符合加工工具头时,将放电磨削复合加工工具头卡接到快换接头上,放电磨削复合加工工具头的导电层与待粗化零件(1)的轮廓表面之间放电通道或导电通道,熔化或软化工件材料达到可磨削硬度,工具头转动,使得放电磨削复合加工工具头的磨料层与已熔化2CN109759659A权利要求书2/2页或软化的待粗化零件的轮廓表面之间相对运动,磨料层的进给施加机械力去除材料形成微小尺寸槽,获得粗化效果的零件;当待粗化零件(1)为易切削材料时,将机械磨削工具头卡接到快换接头上,电源开关(4)处于断开