[實用新型]超聲振動輔助微細電解電火花線切割加工裝置

有效

• 申請號: 201520828201.0
• 申請日: 2015-10-23
• 公開（公告）號: CN205129104U
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 劉勇;張建華;王明宇
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B23H5/02
• 分類號: B23H5/02;B23H7/02;B23H7/10;B23H7/36;B23H7/38
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本實用新型屬于復合微細加工領域，涉及一種面向非導電材料加工的超聲振動輔助微細電解電火花線切割加工裝置。

背景技術

隨著科學技術的發展，微型化已成為航空航天、生物工程和精密儀器等眾多領域的發展趨勢，機械零件正朝著“小”的方向發展。同時，石英、玻璃和陶瓷等非導電材料具有耐磨、耐高溫、耐腐蝕和良好的耐熱沖擊等性能，已經被廣泛應用于微機電系統(MEMS)、微流體系統、生物醫學及航空航天等領域，但由于材料本身的特性使其精密、微細加工問題成為了限制制造業技術進步的瓶頸難題。隨著MEMS的發展，微加速度計、微流量泵、微管道、微探針這樣的應用越來越廣泛，高深寬比微結構件在其中發揮著越來越重要的作用。非導電硬脆材料高深寬比微結構件的加工已成為當前的研究熱點之一。

目前，非導電材料高深寬比微結構的加工方法主要有激光刻蝕、等離子體法、輔助電極電火花線切割、電解電火花輔助砂漿線切割和電解電火花線切割等方法。激光刻蝕、等離子體法等方法都存在加工精度低、表面粗糙度高、成本高等問題，此外還要求工件的厚度不能太大，即深寬比低。輔助電極電火花線切割方法將絕緣陶瓷表面覆蓋一層導電材料作為輔助電極，利用金屬電極絲和輔助電極之間在煤油中發生擊穿放電產生的熱量來去除絕緣陶瓷的一種加工方法，該方法中涂覆輔助電極非常麻煩，雖然減少了裂紋的產生，但難以保證穩定加工，在高深寬比工件的加工中排屑困難，易短路，加工效率低。電解電火花輔助砂漿線切割方法是在傳統砂漿線切割加工的基礎上，利用陰極微弧電沉積技術，在加工過程中實時對工具絲表面進行氧化鋁陶瓷膜涂層，隨著電極絲的往復直線運動，噴嘴噴出帶研磨顆粒的切削液，在電極絲的帶動下，研磨顆粒進入電極絲和工件相互接觸的區域，對工件進行磨削，該方法往往只能簡單的切割工件，也存在排屑困難、易短路的問題。電解電火花線切割方法是電極絲與輔助電極反應生成氣泡膜，然后通過火花放電擊穿氣泡膜產生的高溫去除非導電工件材料，該方法排屑困難，加工穩定性差，加工精度不高，加工效率低。

公開號為“CN103920949A”的中國專利，記載了一種電解液循環式慢走絲電解電火花線切割加工裝置，該專利技術簡述為：一種電解液循環式慢走絲電解電火花線切割加工裝置，主要應用于非導電硬脆材料的電解電火花線切割加工，放電加工運絲過程采用慢走絲方式，更容易使氣泡富集于電極絲上，形成完整的氣體薄膜，提高放電效率，同時避免電解液對行絲裝置的腐蝕和提高加工精度。這種方法雖然能夠加工非導電硬脆材料，但是其加工效果并不好，尤其是在加工深高寬比結構時，容易造成電火花蝕除產物的堆積，排屑困難，加工效率和精度受到限制。

公開號為“CN103203506A”的中國專利，公開了一種非導電材料的砂漿線切割加工裝置及方法，在該切割加工裝置中給電極絲和輔助電極通直流或者脈沖電壓，使電極絲和輔助電極通過電解液形成回路浸入電解液中的電極絲發生電化學反應和電解電火花放電，并在電極絲表面形成一層硬質保護膜在電機的驅動和導輪的導向作用下，滾筒帶動電極絲做往復直線運動噴嘴噴出帶研磨顆粒的切削液，在電極絲的帶動下，研磨顆粒進入電極絲和工件相互接觸的區域，對工件進行磨削。這種方法無法對深高寬比的結構進行高精度加工，因為磨屑難以排出，還可能引起機械應力和熱應力；用這種方法加工的表面存有微裂紋，在磨削之后由于應力的作用會使裂紋生長。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種非導電材料的超聲振動輔助微細電解電火花線切割加工裝置。

本實用新型是通過以下方式實現的：

超聲振動輔助微細電解電火花線切割加工裝置，包括機床床身、電解-電火花線切割裝置、超聲振動單元和工作臺；機床床身上設有貯絲筒、主動輪、張緊裝置、導輪支架；電解-電火花線切割裝置包括固定工件的夾持裝置、工件、主軸、走絲裝置、電極絲、盛有電解液的工作液箱、輔助電極、電解-電火花電源；輔助電極接電解-電火花電源的正極，電極絲通過外部送絲裝置接負極；走絲裝置和工作液箱均固定在工作臺上，走絲裝置由貯絲筒、固定導輪、張緊裝置、V型固定導輪、主動輪組成；超聲振動單元包括超聲波電源、超聲波換能器和變幅桿；電極絲的其中一段通過走絲裝置浸沒在所述的電解液中，并且通過走絲裝置上V型固定導輪的支撐和導向作用水平設置在電解液中，通過張緊裝置拉緊。

上述超聲振動輔助微細電解電火花線切割加工裝置，其特征是：超聲振動單元與工件是螺紋固定連接，且保證工件加工部分浸沒在電解液中及超聲振動沿電極絲軸向。