[發明專利]應用于碳化硼的切割加工裝置及方法

有效

• 申請號: 201910916261.0
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110561627B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 劉勇;陳浩然;王侃;李松松
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B28D1/22
• 分類號: B28D1/22;B28D7/00
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

1.一種應用于碳化硼的切割加工裝置，其特征在于，所述切割加工裝置包括：控制計算機(1)、電化學放電加工模塊(2)、主軸控制模塊(3)、進給模塊(4)以及旋轉主軸(5)，其中：

所述電化學放電加工模塊(2)包括：高頻脈沖電源(21)、工具電極(22)、輔助電極(23)和電解槽(24)，所述高頻脈沖電源(21)與所述控制計算機(1)通訊連接，所述高頻脈沖電源(21)的正極連接于所述工具電極(22)，負極連接于所述輔助電極(23)，所述電解槽(24)內設有電解液(25)，所述工具電極(22)和所述輔助電極(23)浸于所述電解液(25)中，所述工具電極(22)和所述輔助電極(23)通過所述電解液(25)形成電化學放電回路；

所述主軸控制模塊(3)與所述控制計算機(1)通訊連接，所述主軸控制模塊(3)包括：驅動電機和超聲振動組件，所述超聲振動組件包括依次連接的超聲發生器、換能器和變幅桿，所述驅動電機和所述變幅桿均連接于所述旋轉主軸(5)，所述工具電極(22)固定連接于所述旋轉主軸(5)的輸出軸(51)；

所述進給模塊(4)與所述控制計算機(1)通訊連接，所述進給模塊(4)包括：X軸進給器(41)、Y軸進給器(42)和Z軸進給器(43)，所述電解槽(24)設置于所述X軸進給器(41)上，所述X軸進給器(41)用于控制所述電解槽(24)沿x軸方向移動，所述Z軸進給器(43)設置于所述Y軸進給器(42)上，所述Y軸進給器(42)用于控制所述Z軸進給器(43)沿Y軸方向移動，所述旋轉主軸(5)設置于所述Z軸進給器(43)上，所述Z軸進給器(43)用于控制所述旋轉主軸(5)沿z軸方向移動；

電極夾具(6)，所述電極夾具(6)的一端固定于所述旋轉主軸(5)，另一端平行設有兩根橫梁(61)，所述橫梁(61)均設有通孔(62)，兩個所述通孔(62)的連線垂直于所述橫梁(61)；兩個所述通孔(62)均鑲嵌有導向器(63)，所述工具電極(22)為線電極，所述工具電極(22)貫穿兩個所述導向器(63)；

所述切割加工裝置還包括：數據采集模塊(7)，所述數據采集模塊(7)包括依次連接的霍爾電流傳感器(71)和數據采集卡(72)，所述數據采集卡(72)與所述控制計算機(1)通訊連接，所述霍爾電流傳感器(71)與所述電化學放電回路連接；

所述工具電極(22)包括疏水區(221)，所述疏水區(221)的長度大于碳化硼工件的高度，所述工具電極(22)上除所述疏水區(221)的部分均為絕緣區(222)；

所述高頻脈沖電源(21)的控制參數為：

電壓調節范圍為27V-54V；頻率調節范圍為500Hz-1000Hz；占空比為60％-80％；

所述工具電極(22)為鉑或鉑銥合金，所述輔助電極(23)為石墨。

2.根據權利要求1所述的應用于碳化硼的切割加工裝置，其特征在于，所述電解液(25)為氫氧化鈉與硝酸鈉的混合溶液。

3.一種應用于碳化硼的切割加工方法，其特征在于，利用權利要求1至2任一所述的應用于碳化硼的切割加工裝置，所述方法包括：

將碳化硼工件通過夾具固定在電解槽中；

控制計算機通過高頻脈沖電源向工具電極和輔助電極施加高頻恒壓直流矩形波信號；

所述控制計算機通過主軸控制模塊控制旋轉主軸旋轉并振動，所述旋轉主軸帶動所述工具電極旋轉并振動；

所述控制計算機通過進給模塊控制所述碳化硼工件與所述工具電極之間在X軸、Y軸和Z軸方向上的相對運動，最終完成碳化硼工件的切割。

4.根據權利要求3所述的應用于碳化硼的切割加工方法，其特征在于，

在所述碳化硼工件的切割過程中，所述控制計算機實時采集電化學放電回路中的電信號；

根據所述電信號，所述控制計算機實時調整所述高頻脈沖電源的電壓、頻率及占空比。