[實(shí)用新型]復(fù)合同步超聲頻振動(dòng)微細(xì)電解加工裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820038927.4
• 申請(qǐng)日: 2008-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201235433Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱永偉;汪建春;王占和;李紅英;范仲俊;云乃彰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23H5/06
• 分類(lèi)號(hào): B23H5/06;B23H5/10;B23H7/14
• 代理公司: 揚(yáng)州蘇中專(zhuān)利事務(wù)所
• 代理人: 孫忠明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種復(fù)合同步超聲頻振動(dòng)微細(xì)電解加工裝置，屬于復(fù)合微細(xì)特種加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在微細(xì)特種加工技術(shù)領(lǐng)域，有許多加工裝置，如微細(xì)電火花加工、微細(xì)電解加工、微細(xì)超聲加工、微細(xì)高能束流加工以及由兩種或兩種以上加工裝置組合而成的微細(xì)復(fù)合加工等，這些加工裝置能解決普通切削加工難以實(shí)現(xiàn)的精密、微細(xì)加工難題，在零部件微精加工中發(fā)揮了重要作用。然而，現(xiàn)有微細(xì)加工裝置在各具優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，亦有一定的局限性。

微細(xì)超聲加工特別適合于非金屬硬脆材料微小孔、槽加工，具有效率高、精度及表面質(zhì)量好的工藝特點(diǎn)，但在材料硬度及韌性高、加工面積及深徑比大時(shí)，加工效率很低，且由于超聲工具的相對(duì)磨損大，微細(xì)加工精度很難保證；

電化學(xué)加工是“分子”級(jí)單位去除加工，具有微精加工機(jī)理優(yōu)勢(shì)，存在微細(xì)加工甚至是nm級(jí)加工的可行性，其中基于電化學(xué)陰極沉積原理的微細(xì)電鑄技術(shù)可制作形狀復(fù)雜、精度很高的細(xì)小金屬零件，但存在材料可鑄性、廢品率高及效率低的技術(shù)局限性；基于電化學(xué)陽(yáng)極溶解的微細(xì)電解加工由于大電流密度時(shí)的雜散腐蝕作用，加工精度較難控制，而微電流電解由于鈍化作用，加工過(guò)程難以持續(xù)，采用高頻窄脈沖微細(xì)電解可消除鈍化，實(shí)現(xiàn)小間隙微精加工，但微小間隙過(guò)程變化復(fù)雜，加工須要合理的陰極結(jié)構(gòu)、電解液系統(tǒng)，且須要精密微位移進(jìn)給系統(tǒng)、高頻窄脈沖電源及快速短路保護(hù)系統(tǒng)，設(shè)備投資成本很高。

中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利“97250167.3”公開(kāi)了一種非導(dǎo)電材料超聲電解放電復(fù)合加工裝置，將超聲波電源、電火花電源和電解電源組合在一起，形成一個(gè)復(fù)合電源，將工件浸入電解液磨料中，將電解電源的陰極與工具電極相聯(lián)，將電解電源的陽(yáng)極與電解磨料中的輔助陽(yáng)極相聯(lián)，電解電源與電火花電源相聯(lián)接，電火花電源與超聲波電源的調(diào)制電路相聯(lián)接，將超聲磨料的破碎加工與電解、電火花放電加工復(fù)合，對(duì)非導(dǎo)電材料進(jìn)行加工，設(shè)備簡(jiǎn)單、加工精度與效率有所提高。但此裝置放電、電解作用機(jī)理不適于對(duì)導(dǎo)電材料進(jìn)行復(fù)合加工，而且在復(fù)合加工過(guò)程中，輔助電極與工具間火花放電與電解作用很難聯(lián)合控制及進(jìn)行有效能量匹配，超聲頻振動(dòng)只是與電解/電火花作用簡(jiǎn)單組合；同時(shí)裝置中工件與電極間接觸力用砝碼、杠桿施加，無(wú)法進(jìn)行精密微細(xì)連續(xù)調(diào)節(jié)，因此加工精度很難精確控制。

中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利“ZL200620068677.X”公開(kāi)了一種可實(shí)現(xiàn)微器件的超聲電解復(fù)合微細(xì)加工裝置，將超聲波電源產(chǎn)生的超聲頻交變電信號(hào)利用調(diào)制電路轉(zhuǎn)換為電解直流電源的斬波信號(hào)，使電解直流電壓成為與工具陰極超聲頻振動(dòng)保持相位有序同步的脈沖電壓，在工具陰極超聲振動(dòng)與微加工器件接近區(qū)間加電解脈沖，進(jìn)行電解加工，超聲振動(dòng)分開(kāi)區(qū)間關(guān)斷電解脈沖，使微細(xì)加工過(guò)程同電解產(chǎn)物排除及電解液更新過(guò)程交替進(jìn)行，有利于改善微細(xì)加工精度。此專(zhuān)利裝置提取超聲頻交變電信號(hào)通過(guò)調(diào)制電路產(chǎn)生電解電源斬波信號(hào)，由于超聲發(fā)生器產(chǎn)生的交變電信號(hào)與超聲換能器、變幅桿、微細(xì)陰極等構(gòu)成的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)有相位滯后誤差，這種誤差隨加工系統(tǒng)條件變化而變化，很難保證加工中脈沖加電是在小間隙區(qū)，有時(shí)可能因相位延時(shí)誤差變大，在大間隙處加電電解，這種超聲頻振動(dòng)與加電相位之間的滯后誤差客觀存在，不能避免，也很難通過(guò)調(diào)制電路進(jìn)行快速、有效的實(shí)時(shí)相位調(diào)節(jié)，超聲頻振動(dòng)與加電相位很難實(shí)現(xiàn)真正同步，因此用這種微細(xì)加工裝置，加工精度難以得到有效保證。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種復(fù)合同步超聲頻振動(dòng)微細(xì)電解加工裝置，將微細(xì)電解與超聲頻振動(dòng)同頻、同步有機(jī)復(fù)合，實(shí)現(xiàn)低電壓、小間隙、微粉級(jí)磨粒或無(wú)磨料、微電流密度、高頻脈沖電解與超聲頻振動(dòng)同步復(fù)合加工，實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)高速、高精、低成本微細(xì)加工。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為，提供一種復(fù)合同步超聲頻振動(dòng)微細(xì)電解加工裝置，包括：

(1)超聲頻振動(dòng)單元，包括超聲波發(fā)生器、壓電式換能器及振動(dòng)輻射頭，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生連續(xù)可調(diào)超聲頻交變電信號(hào)，通過(guò)壓電式換能器與振動(dòng)輻射頭轉(zhuǎn)換、放大后連接微細(xì)陰極，微細(xì)陰極加工端面產(chǎn)生同頻超聲頻機(jī)械振動(dòng)；

(2)微細(xì)電解加工單元，包括微細(xì)陰極、電解液及電解電源，微細(xì)陰極與工件間充滿低濃度、鈍化性電解液，電源正負(fù)極分別與工件及微細(xì)陰極連接；

(3)激光微位移傳感器單元，對(duì)微細(xì)陰極的超聲頻振動(dòng)位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)快速測(cè)量，并將其轉(zhuǎn)換為包含超聲頻振動(dòng)頻率、相位、幅值信息的電信號(hào)；