[發(fā)明專利]一種超聲調(diào)制靜電感應驅(qū)動的微細電火花加工裝置

有效

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• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103418865A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設計）人: 黃瑞寧;樓云江;石林
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院
• 主分類號: B23H1/02
• 分類號: B23H1/02;B23H1/04;B23H7/32;B23H7/38
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 羅志偉

技術領域

本發(fā)明涉及電火花加工裝置，尤其涉及一種超聲調(diào)制靜電感應驅(qū)動的微細電火花加工裝置。

背景技術

隨著科技水平的發(fā)展，對工件的加工精度要求越來越高，工件的尺寸越來越小，為此，國內(nèi)外學者發(fā)明了很多種微細加工技術，如光刻技術、LIGA技術、激光技術和微細電火花加工技術等。由于微細電火花在加工微小零件方面有其獨特的優(yōu)勢，因而獲得了越來越廣泛的應用。微細電火花加工的精度與伺服進給裝置的精度密切相關，因此，微小位移的精密伺服進給裝置是微細電火花加工系統(tǒng)不可缺少的組成部分。

微細電火花加工是利用電極和導電工件之間的非接觸式放電蝕除工件材質(zhì)，每次放電蝕除凹坑的大小與放電能量相關，能量越大，蝕除體積越大，但表面質(zhì)量越差，微細電火花加工為獲得較高的表面質(zhì)量、較高的蝕除精度而采用微能電源提供放電能量，單次放電能量約為????????????????????????????????????????????????，甚至更小。微細電火花加工狀態(tài)根據(jù)其放電狀態(tài)可分為開路、偏開路、正常和短路。由于每次蝕除工件的尺寸很小，每次伺服進給量也非常小，過大則造成短路，過小則造成開路，影響加工的連續(xù)性及穩(wěn)定性，從而降低工件的質(zhì)量。

一直以來，滾珠絲杠加交流伺服電機或直線電機是主流的伺服驅(qū)動裝置。隨著技術的進步，這兩種驅(qū)動機構的精度也在不斷提高，盡管如此，目前滾珠絲杠自身的誤差多數(shù)也在幾微米以上，再加上伺服電機的旋轉誤差，精度會進一步降低。而且微細電火花加工屬于低速加工，伺服電機在低速下易出現(xiàn)爬坡現(xiàn)象，嚴重影響了伺服機構的進給精度。配合高精密光柵尺的直線電機可以達到1微米的進給精度，但仍然不能滿足微細電火花加工伺服進給要求。

近年來，在精密伺服進給上開始采用壓電陶瓷電機，相對于前面兩種伺服裝置，壓電陶瓷電機的進給精度提高不少，可以達到納米級，但其成本較高，限制了其推廣應用。

另外傳統(tǒng)的電火花加工中由于加工尺寸很小，放電間隙狹小，蝕除產(chǎn)生的廢屑排出困難，極易造成短路、拉弧等非正常的放電，同時，為了達到較高的加工精度和表面質(zhì)量，采用減小單次放電能量的方法減小材料的蝕除量，降低了加工速度。在加工微孔時，工具電極細微，當加工深徑比較大的微孔時，異常放電易燒毀工具電極，造成加工不能穩(wěn)定進行，限制了微細電火花加工的應用。在實踐中，研究人員采用人工排氣法、強迫沖液或抽液法、加速工作液循環(huán)等方法加速蝕除物的排出，但都沒有達到很好的效果。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提供了一種超聲調(diào)制靜電感應驅(qū)動的微細電火花加工裝置。

本發(fā)明提供了一種超聲調(diào)制靜電感應驅(qū)動的微細電火花加工裝置，包括主控單元、機床本體和電源，所述機床本體上設有工作臺和Z軸升降進給機構，所述Z軸升降進給機構上設有金屬片，所述Z軸升降進給機構與所述金屬片絕緣連接，所述工作臺上設有超聲振動及檢測裝置，所述超聲振動及檢測裝置上設有工件夾具，所述金屬片、工件夾具、電源串聯(lián)，所述超聲振動及檢測裝置、電源分別與所述主控單元連接。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述金屬片包括薄金屬片、連接部和加工頭（即電極），所述薄金屬片的端部通過所述連接部與所述Z軸升降進給機構絕緣連接，所述加工頭設置在所述薄金屬片上。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述薄金屬片的端部分別通過所述連接部與所述Z軸升降進給機構絕緣連接，所述加工頭設置在所述薄金屬片的中部。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述薄金屬片上設有微細電極或通孔。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述電源為脈沖電源。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述脈沖電源包括脈沖調(diào)制電路，所述脈沖調(diào)制電路包括直流電源DC1、MOS管VT1和MOS管VT2，所述直流電源DC1、MOS管VT1、金屬片、工件夾具串聯(lián)，所述MOS管VT2與金屬片、工件夾具并聯(lián)。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述金屬片、工件夾具之間串聯(lián)有極間放電檢測電路，所述極間放電檢測電路與所述主控單元連接，所述極間放電檢測電路檢測金屬片、工件夾具之間的電壓并向所述主控單元輸出極間狀態(tài)信號和極間短路信號，所述主控單元根據(jù)所述極間放電檢測電路反饋的極間狀態(tài)信號和極間短路信號控制所述脈沖調(diào)制電路的MOS管VT1和MOS管VT2的開關。