[發(fā)明專利]一種表面微坑陣列結(jié)構(gòu)超聲平動射流電解加工裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210087845.3
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114289803B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葛正輝;高大珂;朱永偉;侯遠;陳旺旺
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州大學(xué)
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00;B23H3/10;B23H9/00;B23H11/00
• 代理公司: 北京和聯(lián)順知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11621
• 代理人: 孫偉新

1.一種表面微坑陣列結(jié)構(gòu)超聲平動射流電解加工裝置，其特征在于：包括設(shè)置在機床主軸(1)上的超聲振動發(fā)生器(2)和位于超聲振動發(fā)生器(2)下方的液體分液裝置(6)，所述液體分液裝置(6)為內(nèi)部中空且底部開口的箱體，所述液體分液裝置(6)上設(shè)有進液口(29)，所述液體分液裝置(6)內(nèi)設(shè)有液體緩沖層(12)，所述液體緩沖層(12)上開設(shè)有多個漏液孔(13)，所述液體分液裝置(6)連接有由上至下依次設(shè)置的陰極板(8)、絕緣板(10)和陽極工件(11)，所述陰極板(8)設(shè)有多個呈陣列分布的第一陣列微孔，所述陰極板(8)的底部設(shè)有多個位于第一陣列微孔橫向和縱向上的雙向?qū)Я鞑郏械乃鲭p向?qū)Я鞑蹖⑺械牡谝魂嚵形⒖紫嗷ミB通，所述陰極板(8)上還連通有對稱設(shè)置的導(dǎo)出管(17)，所述絕緣板(10)上設(shè)有多個呈陣列分布的第二陣列微孔(15)，所述陽極工件(11)與陰極板(8)之間電連接有電源(25)，所述陽極工件(11)上加工出目標陣列微孔(26)；

所述液體分液裝置(6)與陰極板(8)之間設(shè)有密封墊圈(7)，所述密封墊圈(7)上開有與螺栓相配合的第一光孔(21)；所述液體分液裝置(6)的四個角上均設(shè)有第二光孔(27)；所述陰極板(8)的四個角上均攻有螺紋孔(20)；

所述陰極板(8)的底部還設(shè)有包覆在導(dǎo)流槽外的O型環(huán)槽(19)，所述O型環(huán)槽(19)上分別設(shè)有與對應(yīng)導(dǎo)出管(17)連通的對稱導(dǎo)出孔(18)，所述O型環(huán)槽(19)內(nèi)對稱卡合有O型密封圈(9)，兩個所述O型密封圈(9)之間留有與對稱導(dǎo)出孔(18)寬度相同的間隙；

所述陰極板(8)與絕緣板(10)保持一定壓力接觸，該壓力范圍在1kN-10kN且應(yīng)滿足下列公式：

其中，K為O型密封圈(9)的彈性系數(shù)，d₂為O型密封圈(9)的直徑，Δd₂為O型密封圈(9)的直徑方向形變量；

所述對稱導(dǎo)出孔(18)的直徑d滿足下列公式：

d＝(0.5-1.0)D₂

其中，D₂為進液口(29)的內(nèi)孔直徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面微坑陣列結(jié)構(gòu)超聲平動射流電解加工裝置，其特征在于：所述液體分液裝置(6)、陰極板(8)、螺栓(4)、墊圈(5)為不銹鋼材質(zhì)；所述密封墊圈(7)、O型密封圈(9)材質(zhì)為橡膠。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面微坑陣列結(jié)構(gòu)超聲平動射流電解加工裝置，其特征在于：所述導(dǎo)出管(17)通過焊接方法與陰極板(8)成45°角連接，所述導(dǎo)出管(17)的材質(zhì)為不銹鋼，所述導(dǎo)出管(17)的內(nèi)孔直徑Φ≤d₁，其中d₁為對稱導(dǎo)出孔(18)的直徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面微坑陣列結(jié)構(gòu)超聲平動射流電解加工裝置，其特征在于：所述液體緩沖層(12)的厚度為2-4mm，所述漏液孔(13)位于液體緩沖層(12)上縱向和橫向的總數(shù)相同；所述漏液孔(13)的個數(shù)n滿足如下公式：

n＝x²，x∈[2,10]

所述漏液孔(13)的總面積滿足如下公式：

其中n漏液孔(13)個數(shù)、π為圓周率、d₃為漏液孔(13)直徑、N為陽極工件(11)所需加工微孔總個數(shù)、D₁為目標陣列微孔(26)直徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的一種表面微坑陣列結(jié)構(gòu)超聲平動射流電解加工裝置，其特征在于：所述電解加工裝置的加工方法包括如下步驟：

S1、所述液體分液裝置的連接口與機床主軸相連，所述液體分液裝置和陰極板通過螺栓經(jīng)第一光孔、第二光孔、螺紋孔緊固連接，所述陰極板與絕緣板保持一定壓力接觸，所述超聲振動發(fā)生器固定在機床主軸上，所述絕緣板與陽極工件無縫貼合；

S2、陰極板與陽極工件分別與電源負極、正極相連；

S3、電解液在液體分液裝置中保持高壓，使其能夠向工作區(qū)域輸出均勻穩(wěn)定的射流工作液；提供新的工作液的同時將加工后的工作液和加工產(chǎn)物帶出工作區(qū)；

S4、開啟超聲振動發(fā)生器來調(diào)整陰極板的振動方向，可實現(xiàn)對陰極板在x方向與y方向的實時可控調(diào)節(jié)，其耦合振動放向可與任意優(yōu)化目標方向一致；陰極板高頻振動使得射流電解液交替正沖、側(cè)沖陽極工件；

S5、將工作時間控制在5-20s，保證陽極工件上加工目標陣列微孔符合加工需求；

S6、加工完成后更換陽極工件，可實現(xiàn)高效自動化加工。