[發(fā)明專利]超聲調(diào)制微細(xì)電化學(xué)加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510847737.1
• 申請(qǐng)日: 2015-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN105364236A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱永偉;楊大師;張宇;顧翔;孫繼欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號(hào): B23H5/06
• 分類號(hào): B23H5/06;B23H5/12;B23H5/14
• 代理公司: 揚(yáng)州蘇中專利事務(wù)所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超聲調(diào)制微細(xì)電化學(xué)加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，屬于復(fù)合精密、微細(xì) 特種加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

難加工材料(如電子陶瓷、高溫合金、硬質(zhì)合金等)、復(fù)雜異形面(如：三 維曲面、異型孔槽等)零部件的制造已成為現(xiàn)代制造科學(xué)的研究熱點(diǎn)，其核心 問題在于如何解決精密、微細(xì)加工難題。

在精密微細(xì)特種加工技術(shù)領(lǐng)域，電化學(xué)加工以“分子”級(jí)單位去除加工， 具有微精加工的機(jī)理優(yōu)勢(shì)，存在實(shí)行微細(xì)加工甚至納米級(jí)加工的可行性。其中， 基于電化學(xué)陽極溶解的電解加工由于大電流時(shí)的雜散腐蝕作用、精度較難控制、 而微電流電解由于鈍化作用，加工過程難以持續(xù)。采用高頻、窄脈沖微細(xì)電解 可消除鈍化，實(shí)現(xiàn)小間隙微精加工。目前有選用高頻窄脈沖電源，將超聲與電 解復(fù)合用于大電流密度下的高速大去除量加工，提高了加工的效率。然而微小 間隙過程變化復(fù)雜，若無精密微位移進(jìn)給系統(tǒng)和及時(shí)去除加工雜質(zhì)的電解液系 統(tǒng)，電解加工過程隨時(shí)可能發(fā)生短路，這無疑將造成工具、工件燒傷報(bào)廢，影 響到加工過程的安全持續(xù)運(yùn)行。

在超聲復(fù)合電解加工實(shí)踐中，因電極與加工工件間存在復(fù)雜多變的物理、 化學(xué)過程，加工深度越深，加工過程的穩(wěn)定性越難以持續(xù)保持，如沒有完善的 超聲輔助系統(tǒng)、電解加工系統(tǒng)、伺服進(jìn)給系統(tǒng)、電解液系統(tǒng)、短路保護(hù)系統(tǒng)， 就不能對(duì)加工過程進(jìn)行及時(shí)有效的在線參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制，加工過程將不穩(wěn)定， 同時(shí)加工效率、精度均將下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種超聲調(diào)制微細(xì)電化學(xué)加工實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，解決上述問 題中加工深度不可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)控制的缺陷，解決隨著加工深度增大，加工過 程中出現(xiàn)的穩(wěn)定性低、加工效率低、加工精度下降的缺陷，通過本發(fā)明可準(zhǔn)確 檢測(cè)加工區(qū)的間隙大小，實(shí)現(xiàn)工件的恒速進(jìn)給加工，工作液的循環(huán)更新有效排 除加工產(chǎn)物，利用超聲輔助電解加工以提高加工效率，增加短路保護(hù)裝置以提 高加工安全度，本發(fā)明在提高工件加工效率與加工穩(wěn)定性同時(shí)，可有效提高加 工精度、提高加工表面質(zhì)量。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：超聲調(diào)制微細(xì)電化學(xué)加工實(shí)驗(yàn) 系統(tǒng)，其特征是，包括超聲振動(dòng)系統(tǒng)、電解加工系統(tǒng)、同步斬波系統(tǒng)、伺服進(jìn) 給系統(tǒng)、短路保護(hù)系統(tǒng)、電解液循環(huán)系統(tǒng)、在線參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、PLC裝置；

所述超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括超聲電源、壓電式換能器、壓電陶瓷片、變幅桿、 工具電極；所述電解加工系統(tǒng)包括數(shù)字存儲(chǔ)示波器、脈沖電源、限流電阻、電 流傳感器、電壓傳感器、加工工件；所述同步斬波系統(tǒng)包括同步斬波器、激光 微位移傳感器、超聲振動(dòng)測(cè)量基準(zhǔn)片；

所述伺服進(jìn)給系統(tǒng)包括Z進(jìn)給機(jī)構(gòu)、X進(jìn)給機(jī)構(gòu)、Y進(jìn)給機(jī)構(gòu)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、 升降臺(tái)、工作臺(tái)、位移傳感器，所述Z進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)、減速器、滾珠 絲杠；所述短路保護(hù)系統(tǒng)設(shè)有電磁閥開關(guān)；

所述電解液循環(huán)系統(tǒng)包括溫度傳感器、電導(dǎo)率傳感器、純凈水、電解質(zhì)、 儲(chǔ)液槽、出液管、進(jìn)液管；所述在線參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)有控制計(jì)算機(jī)；

所述超聲振動(dòng)系統(tǒng)中，壓電式換能器與超聲電源連接，變幅桿一端與壓電 陶瓷片連接，另一端連接工具電極，超聲電源產(chǎn)生連續(xù)可調(diào)的超聲頻交變電信 號(hào)，經(jīng)過壓電式換能器、壓電陶瓷片和變幅桿轉(zhuǎn)換放大后傳遞至工具電極，工 具電極的端面產(chǎn)生同頻超聲頻機(jī)械振動(dòng)，并作用于加工工件，加工工件置于設(shè) 有電解液的工作臺(tái)內(nèi)；

所述電解加工系統(tǒng)中，限流電阻串聯(lián)在電解加工系統(tǒng)中，可調(diào)節(jié)單個(gè)脈沖 放電能量，其分別連接變幅桿與脈沖電源；所述脈沖電源還分別連接數(shù)字存儲(chǔ) 示波器、電流傳感器，電流傳感器也連接于數(shù)字存儲(chǔ)示波器，并將電解加工系 統(tǒng)中的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，由數(shù)字存儲(chǔ)示波器進(jìn)行顯示、測(cè)量、存儲(chǔ)， 用數(shù)字存儲(chǔ)示波器的兩個(gè)通道，可觀測(cè)超聲振動(dòng)位置與電源加電電壓的同步精 度與變化情況；數(shù)字存儲(chǔ)示波器與控制計(jì)算機(jī)連接，數(shù)字存儲(chǔ)示波器的電信號(hào) 可由串行口傳送到控制計(jì)算機(jī)中顯示、處理；電壓傳感器一端連接PLC裝置， 另一端連接工具電極與加工工件，可測(cè)得電解加工時(shí)的極間電壓值；