高温合金模具加工方法与加工系统与流程

本技术涉及精密模具制造，具体涉及一种高温合金模具加工方法、系统、模具、设备与储存介质。

背景技术：

1、高温合金因其普遍具有优异的高温强度、抗氧化和抗热腐蚀性能，被广泛应用于航空发动机涡轮盘等关键热端部件的真空等温锻造模具制造。

2、然而，高温合金中往往含有大量的铝、钛、钒、铬、钼、钨等强化元素，属于典型的难加工材料；一些牌号的高温合金如k403合金更具有硬度高、脆性大的特性，使用传统的机械切削方法（如普通铣床加工）进行复杂型腔的加工时，存在刀具磨损严重、工人劳动强度大、加工耗时长等问题。此外，传统铣削加工在面对高温合金模具型腔转角等复杂部位的粗糙度往往难以达到模具图纸要求，且加工质量不稳定，严重影响了模具的制造精度和交付周期。

3、综上可见，现有技术中缺乏针对高温合金模具、特别是模具复杂型腔的高效、高精度加工方法。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种高温合金模具加工方法、系统、模具、设备与储存介质，以解决现有技术中高温合金模具复杂型腔加工时刀具磨损严重、加工耗时长、型面粗糙度达不到要求以及划线和止扣加工精度低、效率低的技术问题，实现了提高加工效率、保证型面粗糙度和尺寸精度、降低劳动强度的技术效果。

2、为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、根据本技术第一方面，提供了一种高温合金模具加工方法，包括：获取高温合金材料的模具毛坯，并对所述模具毛坯进行基准划线与止扣加工；制备紫铜电极，所述紫铜电极的型面沿深度方向分为三个段型面，以匹配所述模具毛坯的型腔深度；采用电火花设备，使用第一段型面的紫铜电极对所述模具毛坯进行粗加工，在粗加工阶段采用第一电参数组合与第一非电参数组合；采用所述电火花设备，使用第二段型面的紫铜电极对粗加工后的模具毛坯进行半精加工，在半精加工阶段采用第二电参数组合与第二非电参数组合；采用所述电火花设备，使用第三段型面的紫铜电极对半精加工后的模具毛坯进行精加工，在精加工阶段采用第三电参数组合与第三非电参数组合，得到具有目标粗糙度的高温合金材料模具型腔。

4、进一步地，所述第一电参数组合包括：脉冲宽度为40~80μs，脉冲间隔为80~160μs，峰值电流为8~16a，伺服参考电压为55~65v；且所述脉冲间隔为所述脉冲宽度的2~2.5倍。

5、进一步地，所述第二电参数组合包括：脉冲宽度为15~30μs，脉冲间隔为40~80μs，峰值电流为3~7a，伺服参考电压为45~55v。

6、进一步地，所述第三电参数组合包括：脉冲宽度为4~12μs，脉冲间隔为30~60μs，峰值电流为0.8~3a，伺服参考电压为35~45v。

7、进一步地，所述第一非电参数组合、第二非电参数组合和第三非电参数组合均包括冲油参数；所述冲油参数采用侧面冲油与电极内冲油结合的方式；在所述粗加工阶段，冲油压力为0.15~0.25mpa；在所述半精加工阶段，冲油压力为0.10~0.15mpa；在所述精加工阶段，冲油压力为0.05~0.1mpa。

8、进一步地，所述第一非电参数组合、第二非电参数组合和第三非电参数组合均包括抬刀参数；在所述粗加工阶段，抬刀高度为1.5~3mm，抬刀周期为每2~4s抬刀一次；在所述半精加工阶段，抬刀高度为1~2mm，抬刀周期为每3~5s抬刀一次；在所述精加工阶段，抬刀高度为0.5~1mm，抬刀周期为每4~6s抬刀一次。

9、进一步地，所述方法还包括加工余量控制，所述加工余量控制包括：在所述粗加工阶段，单边加工余量保留为0.25~0.40mm；在所述半精加工阶段，单边加工余量保留为0.08~0.12mm；在所述精加工阶段，加工至目标尺寸。

10、进一步地，所述对所述模具毛坯进行基准划线与止扣加工，包括：采用数控铣床对所述模具毛坯进行划线，以确定型腔与止扣的加工基准；采用普通铣床对所述模具毛坯的止扣配合部分进行铣削加工，以保证止扣配合面的尺寸公差。

11、进一步地，所述制备紫铜电极，包括：选用无气孔沙眼的高纯度紫铜材料，加工出带有7°拔模斜度的三个段型面；在装夹所述紫铜电极时，同步保持所述紫铜电极垂直，以防止局部放电集中。

12、进一步地，在所述加工方法的加工过程中，采用电火花专用煤油或合成矿物油作为工作液；所述工作液的液面高于所述模具毛坯的加工面50~80mm；在所述加工方法的加工过程中，在所述工作液输出前，通过滤芯对所述工作液进行过滤以保持透明度。

13、进一步地，在所述粗加工阶段之后，且在所述半精加工阶段之前，还包括：对粗加工后的模具毛坯进行去应力处理，以减少热变形。

14、进一步地，所述高温合金材料为镍基高温合金材料。

15、作为一种实施方式，所述镍基高温合金材料具体为k403合金材料。

16、根据本技术第二方面，提供了一种高温合金模具加工系统，其包括：前置加工模块，用于获取高温合金材料的模具毛坯，并对所述模具毛坯进行基准划线与止扣加工；电极制备模块，用于制备紫铜电极，所述紫铜电极的型面沿深度方向分为三个段型面，以匹配所述模具毛坯的型腔深度；粗加工模块，用于采用电火花设备，使用第一段型面的紫铜电极对所述模具毛坯进行粗加工，在粗加工阶段采用第一电参数组合与第一非电参数组合；半精加工模块，用于采用所述电火花设备，使用第二段型面的紫铜电极对粗加工后的模具毛坯进行半精加工，在半精加工阶段采用第二电参数组合与第二非电参数组合；精加工模块，用于采用所述电火花设备，使用第三段型面的紫铜电极对半精加工后的模具毛坯进行精加工，在精加工阶段采用第三电参数组合与第三非电参数组合，得到具有目标粗糙度的高温合金模具型腔。

17、根据本技术第三方面，提供了一种高温合金模具，所述高温合金模具的型腔采用如本技术第一方面所述的高温合金模具型腔的加工方法加工成型；以及，所述高温合金模具采用k403合金材料制成。

18、根据本技术第四方面，提供了一种电子设备，其包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本技术第一方面所述的高温合金模具型腔的加工方法。

19、根据本技术第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如本技术第一方面所述的高温合金模具型腔的加工方法。

20、与现有技术相比，本技术至少具有以下技术效果：

21、在如本技术上述提供的高温合金模具加工方法、系统、模具、设备及存储介质中，通过将紫铜电极的型面沿深度方向分为三个段型面以匹配模具毛坯的型腔深度，并分阶段采用不同的电参数组合与非电参数组合进行电火花蚀除加工。具体而言，在粗加工阶段采用第一电参数组合与第一非电参数组合，能够快速蚀除大量材料，提高加工效率；在半精加工和精加工阶段，依次采用第二、第三电参数组合与非电参数组合，逐步降低放电能量并优化冲油与抬刀参数，能够有效控制单脉冲放电能量，减小热影响并控制重铸层，从而获得细小、光滑的表面。同时，采用数控铣床进行基准划线与止扣加工，提高了定位和配合面的尺寸公差及加工效率。由此，本技术解决了传统铣削加工中刀具磨损严重、加工耗时长、转角处粗糙度不达标的问题，实现了在保证加工稳定性的前提下，综合提高高温合金模具复杂型腔的加工效率和成型质量，降低工人劳动强度并缩短交付周期的技术效果。结合加工余量控制、去应力处理以及工作液过滤等从属特征，进一步避免了积碳拉弧烧伤工件，减少了热变形，保证了深腔排屑的顺畅和放电间隙的稳定性。