[發明專利]超聲調制微細電化學加工實驗系統

在審

• 申請號: 201510847737.1
• 申請日: 2015-11-27
• 公開（公告）號: CN105364236A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 朱永偉;楊大師;張宇;顧翔;孫繼欣
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: B23H5/06
• 分類號: B23H5/06;B23H5/12;B23H5/14
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

1.一種超聲調制微細電化學加工實驗系統，其特征是，包括超聲振動系統、 電解加工系統、同步斬波系統、伺服進給系統、短路保護系統、電解液循環系 統、在線參數調節系統、PLC裝置(30)；

所述超聲振動系統包括超聲電源(2)、壓電式換能器(9)、壓電陶瓷片(10)、 變幅桿(11)、工具電極(13)；所述電解加工系統包括數字存儲示波器(3)、 脈沖電源(4)、限流電阻(5)、電流傳感器(6)、電壓傳感器(27)、加工工件 (16)；所述同步斬波系統包括同步斬波器(8)、激光微位移傳感器(12)、超 聲振動測量基準片(14)；

所述伺服進給系統包括Z進給機構、X進給機構(24)、Y進給機構(25)、 電機驅動器(31)、升降臺(22)、工作臺(15)、位移傳感器(19)，所述Z進 給機構包括伺服電機(23)、減速器、滾珠絲杠(21)；所述短路保護系統設有 電磁閥開關(7)；

所述電解液循環系統包括溫度傳感器(28)、電導率傳感器(29)、純凈水 (32)、電解質(33)、儲液槽(37)、出液管(39)、進液管(40)；所述在線參 數調節系統設有控制計算機(1)；

所述超聲振動系統中，壓電式換能器(9)與超聲電源(2)連接，變幅桿 (11)一端與壓電陶瓷片(10)連接，另一端連接工具電極(13)，超聲電源產 生連續可調的超聲頻交變電信號，經過壓電式換能器、壓電陶瓷片和變幅桿轉 換放大后傳遞至工具電極，工具電極的端面產生同頻超聲頻機械振動，并作用 于加工工件(16)，加工工件置于設有電解液的工作臺(15)內；

所述電解加工系統中，限流電阻(5)串聯在電解加工系統中，可調節單個 脈沖放電能量，其分別連接變幅桿與脈沖電源；所述脈沖電源(4)還分別連接 數字存儲示波器(3)、電流傳感器(6)，電流傳感器也連接于數字存儲示波器， 并將電解加工系統中的電流信號轉換為電壓信號，由數字存儲示波器(3)進行 顯示、測量、存儲，用數字存儲示波器的兩個通道，可觀測超聲振動位置與電 源加電電壓的同步精度與變化情況；數字存儲示波器(3)與控制計算機(1) 連接，數字存儲示波器的電信號可由串行口傳送到控制計算機中顯示、處理； 電壓傳感器(27)一端連接PLC裝置(30)，另一端連接工具電極(13)與加工 工件(16)，可測得電解加工時的極間電壓值；

所述同步斬波系統中，激光微位移傳感器(12)位于超聲振動測量基準片 (14)上方，并與同步斬波器(8)連接，對工具電極(13)位置進行動態快速 測量，將其轉換為包含超聲振動頻率、相位、幅值信息的電信號傳送給同步斬 波器(8)；同步斬波器產生關閉與開通的斬波信號，控制所述電解加工系統的 開通與關斷，使電解加電與所述工具電極的超聲頻振動實現同頻、同步，提高 電解加工工件的效率；

所述伺服進給系統中，還包括支撐架(18)、裝置底座(26)，X進給機構(24) 固定于Y進給機構(25)，Y進給機構固定于裝置底座，支撐架置于工作臺下方， 并固定于X進給機構(24)上；Z進給機構的伺服電機(23)安裝于支撐架內， 與減速器配套使用，伺服電機(23)由電機驅動器(31)驅動運行，電機驅動 器連接于PLC裝置(30)；所述升降臺(22)、滾珠絲杠(21)均置于支撐架的 內部空腔，滾珠絲杠(21)穿過升降臺中部與伺服電機連接，并在伺服電機的 驅動下，帶動升降臺上下移動；所述工作臺(15)正下方設有工作臺底座(17)， 工作臺底座插入支撐架的內部空腔，并置于升降臺上方，升降臺上下移動，帶 動工作臺作Z向進給移動，工作臺(15)下方設置有可實現檢測升降距離變化 的位移傳感器(19)，該位移傳感器連接于PLC裝置(30)；

所述短路保護系統中，電磁閥開關(7)分別連接電流傳感器(6)、同步斬 波器(8)，且電磁閥開關與電流傳感器一并連接于PLC裝置(30)，一旦電流傳 感器檢測到電解短路信號，PLC裝置(30)通過電磁閥開關使所述電解加工系統 斷電，防止因短路對工具電極(13)或加工工件(16)的損壞，起到了短路保 護的作用；

所述電解液循環系統中，溫度傳感器(28)與電導率傳感器(29)用于檢 測工作臺(15)內電解液的溫度與分析電解液的電解質的成分對比，且兩傳感 器均連接于PLC裝置(30)，純凈水(32)與電解質(33)的容器下分別設有純 凈水電磁閥開關(34)、電解質電磁閥開關(35)；工作臺(15)與儲液槽(37) 通過出液管(39)與進液管(40)連接，出液管上設有出液管電磁閥開關(36)， 進液管上設有離心泵(42)與過濾器(41)，離心泵由泵用電動機(43)控制，泵 用電動機、純凈水電磁閥開關、電解質電磁閥開關、出液管電磁閥開關均連接 于PLC裝置(30)，進液管與出液管的端口分布于儲液槽(37)內兩端，兩端口 之間設有過濾網(38)，有效過濾掉電解加工排除的顆粒雜物；

所述在線參數調節系統中，控制計算機(1)連接超聲電源(2)、數字存儲 示波器(3)、激光微位移傳感器(12)、PLC裝置(30)，控制計算機通過實時采 集實驗加工過程數據，對加工過程進行實時參數數據的調節，進而控制超聲振 動系統、電解加工系統、同步斬波系統、伺服進給系統、短路保護系統、電解 液循環系統，通過對整個實驗系統實時在線參數配置，實現對實驗系統的控制 調節。