[實用新型]微尺度脈沖電解射流加工系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920234710.5
• 申請日: 2009-07-30
• 公開（公告）號: CN201586806U
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙建社;黃巍;余毅權(quán);張立鑫;文碩;徐坤
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00;B23H3/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 唐小紅

一、技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種微尺度脈沖電解射流加工系統(tǒng)，屬于電解加工技術(shù)領(lǐng)域。

二、背景技術(shù)

隨著精密器械產(chǎn)品朝著高性能、高可靠性以及集成化的方向快速發(fā)展，在產(chǎn)品零件中出現(xiàn)了大量形狀各異的微結(jié)構(gòu)，對于航空航天、精密器械產(chǎn)品中廣泛存在的尺寸在100μm～1.5mm之間的微細(xì)孔、窄槽、細(xì)縫、微型凹坑、微細(xì)刻痕等微結(jié)構(gòu)的加工，目前已經(jīng)發(fā)展了多種微尺度加工方法，主要有微細(xì)切削加工技術(shù)和微細(xì)特種加工技術(shù)，其中微細(xì)特種加工技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位，主要包括微細(xì)電火花加工、微細(xì)電解加工、激光加工、LIGA技術(shù)、電子束加工、離子束加工以及它們的復(fù)合、組合加工。每一種制造技術(shù)都有其顯著的優(yōu)點，也有其自身的局限性，例如電子束加工、離子束加工易于實現(xiàn)超精密微細(xì)加工，加工精度高，而且由于加工是在真空中進(jìn)行，加工表面質(zhì)量也好，但加工成本較高；LIGA技術(shù)能夠制造出深寬比大于500、表面粗糙度在亞微米范圍的三維立體金屬微結(jié)構(gòu)，倍受當(dāng)今研究人員關(guān)注，但其必須使用高強(qiáng)度、高準(zhǔn)直度的X射線光源和特制的掩模板，成本極高，且很難用于斜面、階梯面、自由曲面的微結(jié)構(gòu)件加工，同時由于LIGA技術(shù)采用電鑄工藝，能被其加工的金屬零件材料種類也受到限制，一般為鎳和銅，因此在工業(yè)應(yīng)用中也受到限制。而激光微細(xì)加工、微細(xì)電火花加工近些年來雖都取得了顯著進(jìn)展，易于實現(xiàn)加工過程自動化，對于特殊微結(jié)構(gòu)和難切削材料零件的加工極為有利，但由于受加工原理的制約，加工表面容易產(chǎn)生微裂紋、殘余應(yīng)力和變質(zhì)層，由此影響了零件使用的可靠性，從而限制了該技術(shù)在某些產(chǎn)品中的應(yīng)用，為使加工后不產(chǎn)生表面缺陷，人們對改進(jìn)工藝條件、優(yōu)選工藝參數(shù)作了許多努力，但至今仍未能從根本上解決問題。電解加工，特別是電液束(或稱電射流)小孔加工，效率較高、而且是公認(rèn)的“三無”(無再鑄層、無殘余應(yīng)力、無微裂紋)加工技術(shù)，美國、英國、俄羅斯等早已成熟應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)葉片等零件的小孔加工，我國近幾年來也開始得到應(yīng)用，比較成功地解決了再鑄層問題。加工過程中，被加工件接正極，在呈收斂形狀的絕緣玻璃管噴嘴中有一金屬絲或金屬管接負(fù)極，在正、負(fù)極間加100～1000V高壓直流電，小流量耐酸高壓泵將凈化了的電解液壓入導(dǎo)電密封頭進(jìn)入玻璃管電極中，被“負(fù)極化”后，高速射向加工工件的待加工部位，進(jìn)行“切削”加工。但其加工中使用的玻璃噴嘴容易碎裂，影響了加工的穩(wěn)定性，另外，玻璃管噴嘴的設(shè)計制造極其復(fù)雜，無形中增加了工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)成本。

三、實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、加工精度高的微尺度脈沖電解射流加工系統(tǒng)。

一種微尺度脈沖電解射流加工系統(tǒng)，包括高壓脈沖電源、電解液射流噴射裝置、電解液循環(huán)過濾系統(tǒng)、工件安裝固定及工作臺運動控制系統(tǒng)，其特征在于：上述電解射流噴射裝置包括具有圓柱形腔體的噴射裝置殼體、安裝于噴射裝置殼體底部的噴嘴、安裝于噴射裝置殼體內(nèi)的濾芯體、以及包裹在濾芯體外圓柱面上的濾網(wǎng)，濾芯體將噴射裝置殼體的圓柱形腔體分成了兩部分，介于噴射裝置殼體和濾芯體之間的環(huán)形腔為外腔體，濾芯體和噴嘴形成的圓柱形腔體為內(nèi)腔體；電解液僅能通過設(shè)置于噴射裝置殼體上的進(jìn)液口進(jìn)入外腔體，然后再經(jīng)濾網(wǎng)從均布于濾芯體上的眾多小孔中進(jìn)入內(nèi)腔體，最后經(jīng)噴嘴射向工件的待加工部位；上述噴射裝置殼體通過絕緣安裝座與Z向進(jìn)給軸相連；上述噴射裝置殼體、噴嘴、濾芯體、工件安裝夾具均為金屬導(dǎo)電材料，其中噴射裝置殼體和噴嘴的外露部分經(jīng)絕緣處理，高壓脈沖電源的正極通過工件安裝夾具與工件相連，負(fù)極與濾芯體相連。

一種利用上述的脈沖電解射流加工系統(tǒng)的脈沖電解射流加工方法，其特征在于：加工過程中電解液在液壓泵的作用下，經(jīng)過兩級過濾器后從進(jìn)液連接件進(jìn)入噴射裝置殼體與濾芯體形成的外腔體中，充滿外腔體后通過濾網(wǎng)進(jìn)入濾芯體和噴嘴形成的內(nèi)腔體中，在高壓脈沖電源作用下被充分“負(fù)極化”后從噴嘴高速射向工件的待加工部位，在噴射點處產(chǎn)生電化學(xué)陽極溶解去除材料。電解液噴射裝置采用不進(jìn)給或小于等于初始間隙的微量經(jīng)給的方式，結(jié)合借助機(jī)床工作臺和Z向進(jìn)給軸的數(shù)控運動，從而實現(xiàn)小孔、窄槽、微凹坑等微結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)高效加工。