[實用新型]一種電泳輔助超聲振動驅動磨粒運動拋光微孔的裝置

有效

• 申請號: 201320708029.6
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN203611072U
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 何俊峰;郭鐘寧;連海山;陳鐵牛
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B24B1/04
• 分類號: B24B1/04
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;宋靜娜

技術領域

本實用新型涉及金屬或非金屬硬脆材料微孔內表面的拋光，尤其是一種電泳輔助超聲振動驅動磨粒運動拋光微孔的裝置。

背景技術

各種微孔在飛機、汽車、電器、化工、食品、生物醫療等行業中的應用越來越廣泛。如印刷電路板上微孔、內燃機燃料噴嘴、化纖細絲噴嘴等。化纖絲噴嘴的噴出孔最小直徑約10微米。

目前適合于微孔加工的方法主要有：機械鉆孔、激光打孔、電火花加工和電解加工。但是，用機械鉆孔的方法，在微孔的出口處會留下毛刺，這種毛刺會影響使用效果，用激光和電火花加工都會在微孔孔壁處留下再鑄層，從而影響微孔的使用壽命，使得微孔的孔壁表面質量發生惡化。例如傳統方法加工的汽車噴油嘴，粗糙度大，在壓力室中有翻邊毛刺，噴油嘴流量系數只有0.5～0.6。為了滿足越來越嚴格的排放法規要求，柴油機要求噴油嘴流量系數在0.8以上，需要進一步提高其流量系數。

磨料流加工是利用磨粒相對于被加工表面的擠壓運動來實現的,磨粒必須在磨粒流介質承載下靠壓力作連續流動，磨粒流加工技術可分為動壓磨粒流加工和靜壓磨粒流加工技術，靜壓磨粒流加工技術是近二十年發展起來的，它采用粘度很高的有機高分子材料作為介質，將具有切削作用的磨粒懸浮，其中形成粘彈性磨料，在壓力作用下使磨料與被加工表面接觸，產生切削作用進行光整加工。由于磨粒流加工是通過緊貼壁面的邊界層磨粒的切削作用產生拋光效果的，通道內磨粒流沿徑向的流速分布直接影響到邊界層磨粒在壁面的運動及受力狀況，進而決定了加工效果。磨料流是擠壓工作液使磨粒相對于被加工表面運動，而電泳輔助超聲振動驅動磨粒運動拋光微孔是利用超聲振動的工具在溶液中形成正負液壓沖擊對溶液產生擠壓與泵吸作用，致使微孔內的溶液擾動，超聲空化泡潰滅產生的沖擊波又能加劇這種擾動，從而使磨粒相對于被加工表面運動。微孔越小，磨料流所需的擠壓力越大，對設備的要求更高；而電泳輔助超聲振動驅動磨料運動只需減小超微磨粒的平均粒徑。

申請人于2013年5月22日，提交過一份申請，名稱為一種電泳輔助微細超聲加工機床及加工方法，申請號為201310192315.6。主要介紹了電泳輔助微細超聲加工機床的結構及加工方法，而本申請是在面對微小孔難加工的技術問題時而提出的。由于磨粒流是磨粒相對于被加工表面的擠壓運動實現的，孔越小越難以實現，所需要的擠壓力越大，對液壓系統與設備的要求越高。磨料工作液在工件和工具之間比較分散，磨料利用率不高，影響拋光加工效率，尤其是對于極小微孔（50微米）采用磨粒流很難實現。

發明內容

本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種電泳輔助超聲振動驅動磨粒運動拋光微孔的裝置，能有效的解決磨粒利用率和微小孔的拋光。

為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案為：一種電泳輔助超聲振動驅動磨粒運動拋光微孔的裝置，包括超聲加工機床、工作液槽、電泳直流電源、工具、工作液、超微磨粒、微孔工件、電泳輔助圓形電極；所述超聲加工機床包括主軸系統、進電系統、主軸超聲縱振系統；所述電泳直流電源通過所述進電系統，其正極與工具連接，其負極與電泳輔助圓形電極連接；所述工具的端面應能覆蓋所需拋光微孔，且其與微孔工件的表面至少保持一個振幅的距離；所述超微磨粒分布在工作液中，超微磨粒的平均粒徑小于1微米；所述微孔工件，其微孔直徑小于等于50微米。

作為本實用新型所述電泳輔助超聲振動驅動磨粒運動拋光微孔的裝置的優選實施方式，所述微孔工件為單微孔工件。

作為本實用新型所述電泳輔助超聲振動驅動磨粒運動拋光微孔的裝置的優選實施方式，所述微孔工件為群微孔工件。

作為本實用新型所述電泳輔助超聲振動驅動磨粒運動拋光微孔的裝置的優選實施方式，所述工作液槽安裝在最小分辨率為0.1微米的三維運動平臺上。

作為本實用新型所述電泳輔助超聲振動驅動磨粒運動拋光微孔的裝置的優選實施方式，所述超微磨粒不帶電，由于其表面能很大，能夠吸附溶液中的負電荷呈現負電。

使用上述所述裝置實施電泳輔助超聲振動驅動磨粒運動拋光微孔的加工方法，包括以下步驟：

（1）微孔工件固定安裝在工作液槽中的工作臺上；

（2）電泳直流電源的正極與工具連接，電泳直流電源的負極與電泳輔助圓形電極連接；

（3）工具通過工具夾頭安裝在主軸超聲縱振系統上，工具在超聲電源的驅動下沿軸向高頻振動；

（4）電泳輔助圓形電極通過電泳輔助圓形電極夾具安裝浸泡于工作液中，由于電泳的吸附作用，使工作液中的超微磨粒在電場力的驅動下吸附到工具表面附近；