[發明專利]三維旋轉超聲輔助電解展成加工機構及其加工方法

有效

• 申請號: 201710549297.0
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107470727B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 朱永偉;孫繼欣;張宇;趙青青;楊庭飛
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: B23H5/08
• 分類號: B23H5/08
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

1.一種三維旋轉超聲輔助電解展成加工機構，其特征是，包括機構底座(17)、設置在機構底座一側的支撐架(18)，所述支撐架上端設有Z向進給機構(16)，Z向進給機構連接有Z向旋轉超聲振動裝置(8)，Z向旋轉超聲振動裝置前端設有加工工件(10)的工具電極(9)；

所述機構底座的橫向導軌上設有Y向進給機構(15)，Y向進給機構上方設有X向進給機構(14)，X向進給機構上方設有繞Z軸旋轉的旋轉進給機構C(13)，旋轉進給機構C上固定設有雙徑向超聲振動裝置(12)；

所述雙徑向超聲振動裝置包括工作臺底座(19)、繞Y軸旋轉的旋轉進給機構B(20)、球形關節(21)、圓形底板(22)、X向超聲振動裝置(23)、Y向超聲振動裝置(24)；圓形底板固定于旋轉進給機構C上，X、Y向超聲振動裝置分別置于圓形底板上，且兩者之間夾角為90°；球形關節置于圓形底板中部，X、Y向超聲振動裝置前端分別對準球形關節的中心；

所述旋轉進給機構B設置在Y向超聲振動裝置的一端，旋轉進給機構B通過轉軸(25)與工作臺底座相連；所述工作臺底座上設有工作臺(11)，工作臺位于工作臺底座的正中心處，在工作臺的正上方放置工件。

2.根據權利要求1所述的三維旋轉超聲輔助電解展成加工機構，其特征是，所述X向進給機構、Y向進給機構、Z向進給機構、旋轉進給機構B、旋轉進給機構C構成五軸聯動機構，每個進給機構分別通過伺服電機、伺服驅動器和滾珠絲杠導軌，實現聯動微細進給。

3.根據權利要求2所述的三維旋轉超聲輔助電解展成加工機構，其特征是，所述加工機構一側還設有電解加工裝置，包括提供超聲振動的超聲電源(1)、用于接收信號及控制機構運作的編碼器(3)、控制計算機(2)、超聲波發生器(6)和檢測工件位置的激光微位移傳感器(7)以及提供電解加工所需電源的電解電源(4)、斬波電路(5)，激光微位移傳感器與伺服驅動器連接，用于測量進給機構所移動的距離，實時控制工件的進給方向和進給速度。

4.根據權利要求1所述的三維旋轉超聲輔助電解展成加工機構，其特征是，所述圓形底板頂部在Y軸方向的兩側分別設有安裝耳(26)，兩安裝耳對應位置分別設有開口向下的圓弧槽(27)，所述轉軸中部連接工作臺底座，兩端分別置于相應的圓弧槽內，且其中一端與旋轉進給機構B相連。

5.根據權利要求3所述的三維旋轉超聲輔助電解展成加工機構，其特征是，所述超聲波發生器為頻率自動跟蹤式發生器。

6.根據權利要求3所述的三維旋轉超聲輔助電解展成加工機構，其特征是，所述電解電源采用高頻脈沖電源。

7.根據權利要求3所述的三維旋轉超聲輔助電解展成加工機構，其特征是，電解加工時，采用5％鈍化性電解液硝酸鈉(NaNO₃)，其中摻入粒度W10的碳化硼(B₄C)磨料。

8.根據權利要求1所述的三維旋轉超聲輔助電解展成加工機構，其特征是，所述X、Y向超聲振動裝置通過耦合調制，可得到隨動的、跟隨展成加工面法向變化的二維超聲振動，并形成超聲輔助電解加工電極側面間隙。

9.根據權利要求3所述的三維旋轉超聲輔助電解展成加工機構，其特征是，超聲加工時采用含固結磨料的金剛石刀具作為超聲工具電極，電解加工時采用鈍化性電解液進行超聲輔助電解微精加工。

10.根據權利要求1-9中任一項所述的三維旋轉超聲輔助電解展成加工機構的加工方法，其特征是，首先將工件置于工作臺上，啟動超聲電源，利用控制計算機、激光微位移傳感器對五軸聯動機構進行檢測、調節及控制，開啟Z向旋轉超聲振動裝置、超聲波發生器、雙徑向超聲振動裝置、電解電源、斬波電路，同時在加工區注入含有超聲磨料的電解液，開始進行三維旋轉超聲輔助電解展成加工，在加工過程中根據控制計算機中的參數顯示，控制五軸聯動機構進給運動和超聲振幅大小；

在超聲振動時，會形成電極與工件間的電解加工間隙，電解液被超聲及旋轉運動帶入加工間隙，接陽極的工件表面形成鈍化膜，而旋轉運動及三維超聲振動會加速電解鈍化膜的去除，增強電解作用，實現零件表面的材料去除，循環往復加工至加工要求的型面精度。