[發(fā)明專利]一種電火花與電化學復合微細深孔加工裝備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310087126.6
• 申請日: 2023-02-09
• 公開（公告）號: CN116140726A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設計）人: 孫福臻;于清峰;賈廣斌;姜加男;吳一凡
• 申請（專利權）人: 北京機科國創(chuàng)輕量化科學研究院有限公司;北京機科國創(chuàng)輕量化科學研究院有限公司煙臺分公司
• 主分類號: B23H5/02
• 分類號: B23H5/02;B23H5/14;B23H9/14;B23H11/00;B23H7/36
• 代理公司: 煙臺智宇知識產(chǎn)權事務所(特殊普通合伙) 37230
• 代理人: 李增發(fā)

1.一種電火花與電化學復合微細深孔加工裝備，其特征在于，包括機床本體、電氣柜和

工藝參數(shù)與人機界面系統(tǒng)，其配置用戶與加工裝備的接口，用于監(jiān)控、管理、記錄加工裝備的工作狀態(tài)、性能和工藝參數(shù)；

脈沖電源系統(tǒng)，其通過脈沖發(fā)生器輸出可控變幅、周期性間斷脈沖，在工具電極和陽極工件之間的工作間隙產(chǎn)生電火花放電和電化學溶解作用使得工件材料被去除；

運動控制系統(tǒng)，其控制工具電極向工件進給并繞其軸線旋轉以增強電化學工作液在加工區(qū)域的沖洗作用；通過監(jiān)控加工過程中的電流和電壓波形變化并實時調(diào)整工具電極主軸的進給速度，控制電火花與電化學復合深小孔加工過程的穩(wěn)定性；

電化學液循環(huán)系統(tǒng)，其向加工區(qū)域連續(xù)、充分地供給清潔的電化學工作液以通過導電介質(zhì)傳遞電流；及時從加工區(qū)排出加工產(chǎn)物，并對工具電極和工件進行冷卻以保持脈沖供電過程穩(wěn)定而順利地進行。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種電火花與電化學復合微細深孔加工裝備，其特征在于，其中的機床本體包括機床立柱、主軸頭及附件、導向夾頭、工具電極、工作臺和底座；其中機床立柱和底座是基礎結構件，通過轉動機床立柱頂部的橫向和縱向絲桿來改變工具電極與工作臺的相對位置；工作臺用來支承和裝夾工具，工作臺上裝有電化學液槽用以容納電化學工作液，使電極和被加工工件浸泡在工作液中，起冷卻排屑作用；工作臺上還裝有相機和光源用來對工具電極首部的缺陷區(qū)域拍照；1個或1個以上的主軸頭及附件和導向夾頭構成1個或1個以上的積木式獨立模塊，每個獨立模塊垂直布置于機床立柱頂部的縱向?qū)к壣希芍本€運動系統(tǒng)和回轉運動系統(tǒng)組成，直線運動系統(tǒng)包括伺服電機和與其連接的減速器，通過聯(lián)軸器將扭矩傳遞給滾珠絲桿螺母副，將電機轉動轉換成直線運動，回轉運動系統(tǒng)通過回轉馬達驅(qū)動主軸作繞U軸的回轉運動實現(xiàn)對工具電極旋轉角度的實時控制；工具電極通過導向夾頭被夾持在旋轉的主軸頭中以控制工件和工具電極之間的徑向、軸向間隙。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種電火花與電化學復合微細深孔加工裝備，其特征在于，電氣柜安裝工藝參數(shù)與人機界面系統(tǒng)、脈沖發(fā)生器系統(tǒng)和運動控制系統(tǒng)的電氣組件，完成機床運行過程中的手動和自動化控制；

工藝參數(shù)與人機界面系統(tǒng)包括觸摸屏、按鈕和指示燈，方便用戶在觸摸屏上設定包括加工位置和加工時間在內(nèi)的工藝參數(shù)，查看機床運行狀態(tài)、處理系統(tǒng)報警信息；

脈沖發(fā)生器系統(tǒng)包括脈沖發(fā)生器、電流傳感器和電源開關，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生高壓和低壓可控幅度和占空比的脈沖輸出，使加工模式在電火花與電化學復合加工和純電化學加工之間可控變化；電流傳感器將毫安級的加工電流轉換成0～5v的電壓信號輸出到數(shù)據(jù)采集卡，從而實現(xiàn)加工狀態(tài)的實時檢測；電源開關用于保護脈沖發(fā)生器正常工作，免于機床加工過程中異常狀態(tài)造成脈沖發(fā)生器發(fā)生損壞；

運動控制系統(tǒng)包括工業(yè)計算機、示波器記錄儀、相機、光源、運動控制卡和數(shù)據(jù)采集卡；加工過程中的電壓波形和電流波形由具有存儲、導出功能的示波器記錄儀保存，以便分析、追溯、控制工藝質(zhì)量；相機和光源安裝在機床工作臺上，二者配合用于工具電極首部銳化循環(huán)流程；運動控制卡由歐姆龍公司的PMAC系統(tǒng)構成，控制主軸頭及附件和導向夾頭在X、Y、Z、U軸上的直線和旋轉運動；數(shù)據(jù)采集卡將得到的模擬電信號轉換成數(shù)字信號以傳輸給工業(yè)計算機系統(tǒng)進行分析處理；運動控制卡和數(shù)據(jù)采集卡集成在工業(yè)計算機上。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種電火花與電化學復合微細深孔加工裝備，其特征在于，電化學液循環(huán)系統(tǒng)包括壓力釋放閥、ph值控制單元、潔凈電化學液箱、過濾器、供給泵、單向閥、壓力計、電化學液槽、壓力過濾器或供液泵、渾濁電化學液箱、攪拌器、溫度控制單元、電導率測量儀和液位計；潔凈電化學液箱內(nèi)的電化學液經(jīng)過管道、過濾器、供給泵、單向閥、壓力計后被運送至包含中空管的工具電極內(nèi)；加工后的電化學液從電化學液槽經(jīng)過管道回流至渾濁電化學液箱；攪拌器能夠?qū)啙犭娀瘜W液箱內(nèi)的電化學液攪拌均勻；溫度控制單元能夠?qū)啙犭娀瘜W液箱內(nèi)的電化學液保持在指定溫度。

5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的一種電火花與電化學復合微細深孔加工裝備，其特征在于，工具電極包括中空管，中空管的外壁是金屬導體，金屬導體外包有電絕緣層以提高微細電化學溶解加工的定域性、減少雜散腐蝕，電絕緣層采用旋涂法在工具電極側面形成厚度5～10μm的高分子材料薄膜。