一種超聲頻振動復合微細放電及電解加工裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于復合精密、微細特種加工技術領域，特別是涉及一種超聲頻振動復合微細放電及電解加工裝置。
【背景技術】
[0002]難加工材料(如電子陶瓷、高溫合金、硬質合金等)、復雜異形面(如三維曲面、異型孔槽等)零部件的制造已成為現代制造科學的研究熱點，其核心問題在于如何解決精密、微細加工難題。
[0003]在微細特種加工技術領域，有許多加工方法，如微細電火花加工、微細電解加工、微細超聲加工、微細高能束流加工以及由兩種或者兩種以上加工方法組合而成的微細復合加工方法等。這些加工方法在零部件微精加工中發揮重要作用，解決了切削加工難以實現的精密、微細加工難題。但是，現有微細加工方法在具有優點的同時，亦有其一定的局限性。
[0004]現有的超聲復合電加工裝置是指將超聲掁動部件固定在電加工機床的主軸頭下部，將脈沖電源連接到工具電極和工件上，加工時，工件向工具電極作伺服進給移動，由于工具電極端面作超聲掁動，加工間隙很容易排肩與排氣，特別適合于小面積的微孔加工，然而此種復合加工方法不適用于深徑比大的工件，更不能用于加工復雜異形面。
[0005]超聲振動輔助技術是近些年來發展起來的一門新技術，該加工方法高效、環保。超聲振動輔助技術的原理是工具頭微細移動進給，工件附加超聲振動，能有效提高工具加工工件的能力。這種加工方法在導電材料的加工上應用廣泛，具有極其重要的理論意義和實用價值，對推動放電加工技術的進步具有重要意義。然而，在本發明之前，還沒有一種能充分發揮超聲頻振動作用的復合型電加工裝置，利用超聲頻振動的工具電極去加工被輔助以超聲頻振動，可實現三維微細進給的電加工工件。為了推動精密、微細特種加工技術的發展，解決制造業中存在的加工效率低下、復雜曲面難加工的問題，對復合型電加工裝置的研究設計勢在必行。
【發明內容】
[0006]本發明針對上述超聲振動輔助技術存在的不足，提出一種超聲頻振動復合微細放電及電解加工裝置，有效提高電加工的加工效率與精度，解決了超聲復合電加工在加工深徑比大的工件時效率低下，以及很難加工復雜異形面的缺陷。
[0007]本發明的技術方案是:一種超聲頻振動復合微細放電及電解加工裝置，包括機構底座、設置在機構底座上的支撐架以及工件；其特征在于:所述機構底座上設有進給機構，所述進給機構由橫向進給機構、縱向進給機構和軸向進給機構組成，所述軸向進給機構上固定設有超聲振動裝置，所述超聲振動裝置由振動裝置底板、支架板、超聲換能器和變幅桿構成，所述振動裝置底板上設有工作臺，所述工件置于所述工作臺的上方，所述支撐架的上端設有壓電式超聲換能器、上變幅桿和工具電極；
所述機構底座一側還設有電解加工裝置，所述電解加工裝置由超聲電源、信號轉發器、電解單元、超聲輔助單元和調節控制電路組成，所述調節控制電路置于所述電解單元和超聲輔助單元之間；
所述電解單元由電解電源、限流電阻、超聲斬波電路組成；
所述超聲輔助單元由超聲波發生器和功率放大電路組成；
所述功率放大電路的一端與所述超聲換能器相接，所述功率放大電路的另一端和所述超聲斬波電路合并連接在所述信號轉發器上，所述工作臺與所述超聲斬波電路作用相接，所述信號轉發器和超聲電源串聯作用在所述壓電式超聲換能器上，所述工具電極正對所述工件并進行超聲頻機械振動。
[0008]所述進給機構由軸向進給機構、縱向進給機構和橫向進給機構組成，軸向進給機構設置于縱向進給機構上方，縱向進給機構下方設置有橫向進給機構，橫向進給機構設在機構底座的橫向導軌上，軸向進給機構、縱向進給機構和橫向進給機構中都設有伺服電機與滾珠絲杠導軌，實現聯動微細進給。
[0009]所述超聲振動裝置由振動裝置底板、支架板、超聲換能器和下變幅桿構成，振動裝置底板通過螺栓固定在軸向進給機構上，支架板通過螺釘固定在振動裝置底板上，超聲換能器和下變幅桿均置于支架板上；支架板、超聲換能器和下變幅桿配套安裝且數量相同。
[0010]所述支架板的數量為4個。
[0011 ] 所述振動裝置底板的中間設有擁有支撐工作臺的凸臺，凸臺對稱分布在振動裝置底板的中心，凸臺的數量為4個。
[0012]所述超聲波發生器為頻率可調式發生器。
[0013]所述電解電源選用5000HZ的高頻率脈沖電源。
[0014]所述限流電阻為可調節電阻。
[0015]本發明裝置用于放電加工時，選用絕緣性工作液，而用于電解加工時，選用低濃度電解液，其中均摻入W10碳化硼磨料；所述進給機構中的伺服電機連接到計算機控制裝置，用于控制工件微細進給與快速后退；同時進給機構中還設有位移檢測裝置，可實時檢測工件加工位置，計算出工件與工具電極間的最小間隙，實現工件的微細精加工。
[0016]本發明的有益效果為:本發明提供了一種超聲頻振動復合微細放電及電解加工裝置，結構新穎，提高了工件的加工效率與精度，解決了超聲復合電加工在加工深徑比大的工件時效率低下，以及很難去加工復雜異形面的缺陷。超聲振動裝置使工作臺帶動工件輔助以超聲振動，有助于電加工橫縱向加工，提高加工效率，裝置結構對稱增加了工件加工的穩定性。本發明驅動伺服電機帶動工作臺機構在滾珠絲杠導軌上微細移動進給，進給機構可聯動微細進給，實現工件的復雜曲面加工。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明裝置結構示意圖。
[0018]圖2為本發明中超聲振動裝置結構不意圖。
[0019]圖3為本發明中超聲激勵裝置結構示意圖。
[0020]圖4為本發明中振動裝置底板結構示意圖。
[0021]圖中:1超聲電源、2信號轉發器、3電解電源、4限流電阻、5超聲斬波電路、6調節控制電路、7功率放大電路、8超聲波發生器、9壓電式超聲換能器、10上變幅桿、11工具電極、12工件、13工作臺、14超聲振動裝置、15螺栓、16軸向進給機構、17縱向進給機構、18橫向進給機構、19機構底座、20支撐架、21振動裝置底板、22第一支架板、23第二支架板、24第三支架板、25第四支架板、26超聲換能器、27下變幅桿、28雙頭螺釘孔、29螺釘通孔、30凸臺、31螺釘孔、32螺栓通孔。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
如圖1-4所示，一種超聲頻振動復合微細放電及電解加工裝置，包括機構底座19、設置在機構底座19上的支撐架20以及工件12 ;機構底座19上設有進給機構，進給機構由軸向進給機構16、橫向進給機構18和縱向進給機構17組成，軸向進給機構16上固定設有超聲振動裝置14，超聲振動裝置14由振動裝置底板21、支架板、超聲換能器26和變幅桿10構成，振動裝置底板21上設有工作臺13，工件12置于工作臺13的上方，支撐架20的上端設有壓電式超聲換能器9、上變幅桿10和工具電極11 ;工具電極11設置在變幅桿10的下端面；工件12固定在工作臺13正上方；工作臺13放置于超聲振動裝置14的正中心處。
[0023]軸向進給機構16設置于縱向進給機構17上方，縱向進給機構17下方設置有橫向進給機構18，橫向進給機構18設在機構底座19的橫向導軌上，軸向進給機構16、縱向進給機構17和橫向進給機構