[發明專利]PZT同步激勵壓縮放電通道的微細電火花加工設備及其加工方法

無效

• 申請號: 201110376119.5
• 申請日: 2011-11-23
• 公開（公告）號: CN102500848A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 張勤河
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B23H1/00
• 分類號: B23H1/00;B23H1/02;B23H11/00;B23H9/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

技術領域

本發明涉及一種采用PZT同步激勵壓縮放電通道的微細電火花加工裝置，屬于微細電火花加工技術領域。

背景技術

產品的微型化是現代生產所追求的目標之一。而微細加工是實現產品零部件微型化的最基本技術，它已成為涉及機械、電子、化學、材料等多種學科的現代高技術。

實現精密、微細加工的一個重要條件是加工單位盡可能小。而在電火花加工過程中，其加工單位（即每次放電的蝕除量）只取決于單個放電脈沖的能量。隨著現代電力電子技術的發展，電火花加工的加工精度與表面質量得到了極大的提高，加工單位也日趨變小。電火花加工已成為零件精微加工的有效手段之一。

微細電火花加工技術的發展體現在加工裝置的微小型化上。脈沖電源作為電火花加工機床的主要組成部分，性能的優劣直接影響放電加工的速度、精度、穩定性、工件表面粗糙度以及電極耐加工性，同時也是產品升級換代的標志。目前國內外大多數微細電火花加工脈沖電源是RC電路脈沖電源，由于脈沖電源輸出功率的大部分都消耗在限流電阻上。這樣,?不僅造成了電能的極大浪費,?限流電阻由于散熱需要而體積龐大、材料昂貴,?而且脈沖電源內部的散熱問題一直是電源電柜結構設計的關鍵,?在脈沖電源內部必須附設冷卻風扇和排風通道,?這又進一步導致電能消耗和電柜體積加大。

另外，加工過程中的排屑問題是微細加工技術的一個難點。由于加工尺度較小，工具電極細微，放電脈沖能量和放電間隙小，傳統電火花加工中的沖液排屑方式已不適于微細電火花加工，致使電蝕產物不易從加工區排出，尤其是高深徑比的微細孔或異型孔排屑更困難。排不出去的碎屑不僅會占據一部分空間而使極間實際距離減小，而且還會引起極間電場的畸變，發生短路和拉弧，難以保證加工過程的穩定性和加工工件精度。

發明內容

本發明針對現有微細電火花加工技術存在的不足，提供一種加工過程穩定、能夠保證工件加工精度的PZT同步激勵壓縮放電通道的微細電火花加工裝置，該裝置將PZT?（壓電陶瓷，具有正壓電效應和負壓電效應）晶體致動器與晶體管式脈沖電源集合在一起，晶體管式脈沖電源利用PWM通過發脈沖控制主回路的電流通斷，PZT晶體致動電源使致動器產生高頻率振動，通過控制器調節兩電源脈沖相位來實現同步加工。

本發明的PZT同步激勵壓縮放電通道的微細電火花加工裝置采用下述技術方案：

該PZT同步激勵壓縮放電通道的微細電火花加工裝置，包括PZT晶體致動器、電極、PZT晶體致動器驅動電源、控制器和晶體管式脈沖電源，電極安裝在PZT晶體致動器上，晶體管式脈沖電源、電極和工件串聯構成主回路，PZT晶體致動器與PZT晶體致動器驅動電源連接，PZT晶體致動器驅動電源用于給PZT晶體致動器中的PZT晶體提供電能而使之伸縮，控制器為一個可編程控制的脈沖信號延遲裝置，通過對輸入脈沖信號的延遲調節控制PZT晶體致動器驅動電源與晶體管式脈沖電源信號的相位差，實現電火花同步加工。

晶體管式脈沖電源為現有技術，該電源通過PWM產生脈沖信號控制場效應管MOSFET開斷。而MOSFET與其他開關器件相比較，具有開關速度快、熱穩定好及噪聲低等特點，而且隨著半導體工業的發展，高頻功率器件MOSFET?已經得到了廣泛的應用。因此在該脈沖電源中選用了各項指標均能滿足加工要求的新型高頻快速MOSFET作為開關器件。

????PZT晶體致動器為現有技術，主要由PZT晶體構成，在電壓作用下，利用PZT晶體的逆壓電效應，使致動器伸長，而且其伸長的距離與電壓近似成正比。PZT晶體致動器驅動電源為致動器提供高頻電壓。

上述PZT同步激勵壓縮放電通道的微細電火花加工裝置進行電火花加工的方法，包括以下步驟：

（1）將工件固定在電火花加工機床的工作臺上，注入工作液，使工件浸在工作液中，將PZT晶體致動器安裝在電火花加工機床的直線運動軸上，直線運動軸帶動PZT晶體致動器及其上的電極進給，使電極與工件之間具有合適的放電間隙；