[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

三維旋轉超聲輔助電解展成加工機構及其加工方法，屬于復合精密、微細特種加工技術領域。本發明中，Z向旋轉超聲與X向、Y向超聲耦合作用激勵、輔助電解展成加工，三維超聲振動及電極軸向旋轉運動，將大大增強加工間隙中的超聲效應，可有效去除電解鈍化、加速電解液循環更新及加工產物的及時排除，提高材料加工定域蝕除能力；通過在線檢測、數字化及計算機運算處理，對關鍵參數進行實時調節、控制，并補償電解液溫度、加工面積及深度參數的波動，協調展成進給加工中超聲、電解作用關系，計算機控制五軸聯動數控系統實現五軸聯動展成加工進給運動，有效提高加工效率、改善加工精度；可有效實現難加工材料復雜曲面零件高精、高效、低成本加工。

技術領域

本發明屬于復合精密、微細特種加工技術領域，特別涉及一種旋轉超聲復合電解展成加工、多維超聲加工及復雜曲面加工技術，具體是一種三維旋轉超聲輔助電解展成加工機構及其加工方法。

背景技術

在現代機械加工領域內，難加工材料，復雜曲面零件的加工已成為現代科學研究的重點，但傳統機械加工方法不能滿足其加工要求，所以實現這些難加工材料（鈦合金、硬質合金等）復雜曲面零件高精、高效、低成本加工已是當前需要解決的課題。

超聲輔助電解加工是利用超聲加工技術來輔助電化學加工技術對工件型面進行加工的，超聲加工通過懸浮磨粒的錘擊、蝕除和磨料懸浮液的空化作用來輔助去除電解加工時工件表面的鈍化膜，常應用于硬脆性難加工材料的加工，具有加工效率高、表面質量好的技術優點。但傳統一維超聲加工輔助技術，其超聲振動僅沿加工深度方向，復雜型面的超聲加工工具制造困難，且工具頭磨損較快，影響加工精度和效率。

超聲工具在軸向超聲振動的同時附加旋轉運動，可有效增強加工區域的超聲作用（錘擊、空化等）效果，減小超聲工具的損耗；設計研制X、Y徑向超聲振動系統，通過X、Y超聲振動耦合作用，使工件在超聲工具徑向產生輔助二維超聲振動，共產生三維旋轉加工效果；計算機數字控制系統使超聲工具相對工件實現三維超聲加工，這種方法利用簡單工具可實現復雜型面的展成加工，同時利用控制系統對在線加工參數的測量與控制，保持加工過程穩定優化，實現難加工材料（鈦合金、硬質合金等）復雜曲面高精、高效、低成本加工。

發明內容

本發明針對上述超聲振動輔助電解加工技術存在的應用局限性，提出一種三維旋轉超聲輔助電解展成加工機構及其加工方法，由Z軸旋轉超聲與X、Y徑向超聲耦合作用激勵、輔助電解展成加工，通過在線參數檢測、數字化及計算機運算處理，對關鍵參數（振幅、電解電壓、加電間隙）進行實時調節、控制，并補償電解液溫度、加工面積及深度參數的波動，可在低電壓、鈍化性電解液中，實現各種難加工材料、復雜曲面零部件柔性、高效、低成本、精細加工。

本發明的技術方案是: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、設置在機構底座一側的支撐架，所述支撐架上端設有Z向進給機構，Z向進給機構連接有Z向旋轉超聲振動裝置，Z向旋轉超聲振動裝置前端設有加工工件的工具電極；

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

所述雙徑向超聲振動裝置包括工作臺底座、繞Y軸旋轉的旋轉進給機構B、球形關節、圓形底板、X向超聲振動裝置、Y向超聲振動裝置；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通過轉軸與工作臺底座相連；所述工作臺底座上設有工作臺，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。