专利名称：复合同步超声频振动微细电解加工方法
技术领域：
本发明涉及一种复合同步超声频振动微细电解加工方法，属于复合微细特 种加工技术领域。
技术背景在微细特种加工技术领域，有许多加工方法，如微细电火花加工、微细电 解加工、微细超声加工、微细高能束流加工以及由两种或两种以上加工方法组 合而成的微细复合加工等，这些加工方法能解决普通切削加工难以实现的精 密、微细加工难题，在零部件微精加工中发挥了重要作用。然而，现有微细加 工方法在各具优点的同时，亦有一定的局限性。微细超声加工特别适合于非金属硬脆材料微小孔、槽加工，具有效率高、 精度及表面质量好的工艺特点，但在材料硬度及韧性高、加工面积及深径比大 时，加工效率很低，且由于超声工具的相对磨损大，微细加工精度很难保证；电化学加工是"分子"级单位去除加工，具有微精加工机理优势，存在微 细加工甚至是nm级加工的可行性，其中基于电化学阴极沉积原理的微细电铸 技术可制作形状复杂、精度很高的细小金属零件，但存在材料可铸性、废品率 高及效率低的技术局限性；基于电化学阳极溶解的微细电解加工由于大电流密 度时的杂散腐蚀作用，加工精度较难控制，而微电流电解由于钝化作用，加工 过程难以持续，采用高频、窄脉冲微细电解可消除钝化，实现小间隙微精加工， 但微小间隙过程变化复杂，加工须要合理的阴极结构、电解液系统，且须要精 密微位移进给系统、高频窄脉冲电源及快速短路保护系统，设备投资成本很高。中国发明专利说明书"CN 87101455 A"公开了一种聚晶金刚石电火花超声波复合加工设备，包括高频高峰值电流窄脉冲发生器、超声波发生器以及由 超声频信号控制电火花脉冲发生的调制电路，在超声振动的工具与聚晶金刚石 工件之间，加入由超声频电信号调制的高频电火花脉冲放电，使工具在超声换 能器伸长时机械磨削工件，縮短时放电蚀除工件，以提高聚晶金刚石加工速度 与表面质量。此发明专利的装置用超声频信号调制高频电火花脉冲放电，进行 火花放电的关断与开通，在电路原理上确实可行，在加工机理上机械磨削与高 频电火花脉冲放电相互有机复合，具有明显技术优势。这种复合工艺采用超声 发生器输出电信号为调制输入信号，调制电路产生电火花电源开、关信号滞后 误差很小，但由于超声换能器、振幅扩大棒、放电加工电极等构成的机械超声 振动系统固有频率随加工条件变化，传递到工具电极端面的超声振动与超声发 生器输出的超声频交变电信号有相位滞后误差，这种误差随加工系统条件变化 而变化，很难保证脉冲放电始终是在工具电极振动的回程中发生，有时可能因 相位滞后而与要求的脉冲加电相序相反，不但不能提高加工精度与效率，反而 使加工过程发生混乱，精度、效率变差，复合作用发挥不甚明显或无复合作用。中国发明专利申请公开说明书"CN 1400077A"公开了一种动压轴承装置 的制造方法及动压轴承装置，其实质内容是一边利用超声波振动发生装置对电 解液给予超声波振动激励， 一边进行电解加工，在加工件表面形成工具电极的 反形状，加工精度良好。此专利主要用于动压轴承的高精度凹槽加工，应用范 围有限，很难实现微结构、任意形状零件的微细加工；另一方面其电解作用与 超声频振动只是简单迭加组合作用，没有进行同歩有机复合，复合作用效果没 有完全发挥。中国发明专利申请"CN200610037902.8"公开了一种超声电解复合微细 加工方法,取超声频电信号通过调制电路产生电解电源斩波信号，由于超声振 动机械系统动作滞后，复合同歩精度较难有效保证，而不同歩滞后误差积累， 加工过程中将会出现电解加电相位紊乱，发生持续大间隙处加电电解或电解短路，严重时破坏阴极与工件，而这种滞后误差很难通过调制电路进行实时补偿；为避免电解短路和火花放电烧伤工件与阴极，实用中必须在加工电解液中混入 粒度较大的超声磨粒，阻止工件与阴极的直接接触造成的电解短路，但超声磨 料在消除钝化，起一定去除材料作用同时，也不可避免对工具阴极产生磨损， 使微细加工中阴极使用寿命受到限制，在深径比大的微细加工中，难以达到微 细加工精度要求。 发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种复合同步超声频振动微细电解加工 方法，将微细电解与超声频振动同频、同步有机复合，实现低电压、小间隙、 无磨料或微粉级磨料、微电流密度、高频脉冲电解与超声频振动同步复合加工， 实现微结构高速、高精、低成本微细加工。为解决以上技术问题，本发明的技术方案为，提供一种复合同步超声频振动微细电解加工方法，包括如下步骤首先根据工件加工要求，加工微细阴极外形，并且用组合特种加工技术制 作与工件所需截面形状相反的微细阴极加工端面，超声频振动辐射头用螺纹与 微细阴极端部联接，联接处用凡士林或高密度植物油脂耦合；再通过导向器将微细阴极与工件定位，或者将工件粘接在绝缘工作台上， 借助测量显微镜观测、标定与定位，工作台与工件之间用绝缘薄膜电隔离；然后，在工件与微细阴极之间人工滴注低电导率钝化性电解液，或将加工 区完全置于电解液中，打开超声发生器电源，由超声发生器产生频率及功率连 续可调的超声频交变电信号，压电式换能器与超声频振动辐射头将此超声频交 变电信号放大转换为微细阴极端面的同频超声频机械振动；通过人工调节或控制计算机自动调节超声发生器的激振电容，改变超声频 交变电信号振荡频率，激励超声振动系统实现共振，此时阴极端面产生超声频 振动，阴极端部电解液将出现雾化，利用精密微细砝码，通过微压力调节装置始终保持工件与微细阴极之间0. 01N 3. 00N微压力接触，开通电解回路电源， 电压幅值1V 5V，开始加工，随着加工深度增加，由连通器压力油驱动工件与 工作台向上微量位移；加工过程中，通过激光微位移传感器对微细阴极的超声频振动位置进行动 态快速测量，并将其转换为包含超声振动频率、相位、幅值信息的电信号，再 传送到斩波电路处理、转换，产生切断与开通电解电源的斩波信号，对电解回 路进行开通或关断，实现电解加电与阴极超声频振动的精确同频、同步；通过电流传感器将电解电流转换为电压信号，由数字存储示波器进行显示、 测量、存储，用数字存储示波器两个通道，观测电解电压与电解电流的同步精 度与变化情况，可人工对复合微细电解加工过程进行参数优选与调节，电信号 可由串行口传送到控制计算机中显示、处理，进行超声参数和电参数的自动调 节，保持加工过程优化。以上方法中，电解液选用质量浓度为1% 5%的硝酸钠溶液，超声发生器产 生频率范围为16KHz 24KHz的超声频交变电信号，超声功率为10W 150W，微细 阴极端面的超声频振动振幅为O. 005 mm 0. 100 mm。以上方法中，可以选用以下参数电解电压为直流4V，系统超声频振动共 振频率为19.63KHz，超声功率60W，超声振幅O. 05mm，工件与微细阴极之间的接 触静压力为2.0N，电解液为5%的硝酸钠水溶液，在硝酸钠水溶液中加入1600目 碳化硅磨料，加工时间3分钟。以上方法中，还可以选用以下参数电解电压为脉冲电压，幅值2V，频率 5000Hz，占空比4: 6 ，系统超声频振动共振频率20. 12KHz，超声功率45W，超 声振幅0.03mm，工件与微细阴极之间的接触静压力为l. 60N，电解液为5%硝酸钠 水溶液，在硝酸钠水溶液中加入碳化硼W10微粉，加工时间3分钟。该复合同步超声频振动微细电解加工方法，将微细电解与超声频振动同频、 同步有机结合，依靠超声频振动作用消除电解钝化，实现加工产物的排除与工作液的循环更新，改善加工间隙过程，提高定域加工性能，在具有高加工效率同时， 可进一步提高微细加工精度、表面质量；加工中工件与阴极保持一定微压力接 触，可进行微压力连续无级调节，无需电解加工必须的精密稳速微进给系统， 同时采用低浓度钝化性电解液，无需复杂的电解液循环系统，与超声频振动同 频、同步开通和关断电解加工电源，加电间隙可实时调节，可不用超声磨料辅 助进行复合微细电解加工，阴极理论上无损耗，可有效提高加工精度，并大大 降低成本。
图1为复合同步超声频振动微细电解加工方法工作原理框图；图2为斩波电路原理图；图3为复合同歩加电方式；图中2a激光微位移传感器电信号、2b电压比较器、2c光电耦合器、2d 斩波管、2e斩波脉冲、2f电解电源、2g续流二极管、2h加工区、3a脉冲加 电区、3b脉冲关断区、3c电解加电间隙。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。 如图1所示，本发明的复合同步超声频振动微细电解加工方法包括如下步 骤，由超声发生器产生频率范围为16KHz 24KHz连续可调超声频交变电信号， 超声功率为10W 150W连续可调，压电式换能器与超声频振动辐射头将此超声 频交变电信号放大转换为微细阴极端面的同频、同相超声频机械振动，振幅可 达0. 005 mra 0. 100 mm，满足复合微细加工超声频振动振幅要求。超声频振动 辐射头端部通过螺纹联接微细阴极，用凡士林或高密度植物油脂耦合，避免超 声能量损失。利用电解加工机理，以"分子溶解"方式去除材料，利用超声频振动作用 去除电解产物，更新电解液，即可采用"静态供液"方式供给工作液，无需复杂的电解液循环系统；采用1% 5%低质量浓度硝酸钠钝化性电解液，避免电 解杂散腐蚀且无环境污染问题；采用小间隙加电电解并复合超声频振动，可实 现定域微量去除加工；不用超声磨料，阴极理论无损耗。采用这些加工方式， 在加工机理上非常有利于实现精密、微细、高效、低成本绿色制造。电解装置由微细阴极、加工件、电解液、电源、电流传感器及斩波器组成， 工作台与工件之间用绝缘薄膜电隔离，在加工区人工滴注低浓度钝化电解液， 亦可将加工区完全置于电解液中。超声振动冲击波及"空化"效应可将加工产 物及时带出加工区，并使新鲜电解液实现循环更新。激光微位移传感器对微细阴极的超声频振动位置进行动态快速测量，并将 其转换为包含超声振动频率、相位、幅值信息的电信号，再传送到斩波电路产 生切断与开通电解电源的斩波信号，对电解回路进行开通或关断，保证电解加 电与阴极超声频振动的同频、同步，即超声振动在小间隙处进行电解加工，超 声振动大间隙处进行电解产物排除及新鲜电解液的循环更新，精密激光微位移 传感器响应频率高达50KHz，远超过超声加工频率16 KHz 24KHz，因此工具阴 极超声振动与加电信号产生的相位滞后误差极小，加电区间与加工间隙变化关 系可始终保持同频、同步，稳定满足超声振动与电源之间的加电、关断动作同 步响应要求。微压力调节装置利用精密微细砝码，通过连通器压力油保持工件与微细阴 极之间0. 01N 3. OON的微接触压力，加工中工件始终与微细阴极保持一稳定微 压力接触，随加工深度增加，z轴自动向上进给；x、 y工作台进给由电致伸 縮微位移进给装置驱动，实现高刚度无间隙位移和极精细的微量位移，分辨力 可达1.0 2.5nm。电解电压、电流测量及分析装置是由电流传感器、数字存储示波器、控制 计算机组成，电流传感器将电解电流转换为电压信号，由数字存储示波器进行 显示、测量、存储，用数字存储示波器两个通道，观测电解电压与电流的同歩性与变化情况，以便对微细电解加工过程进行实时分析、参数优选与调节。电 信号可由串行口传送到控制计算机中存储，以便分析、运算处理。人工调节或 控制计算机自动调节超声发生器的激振电容，改变超声频交变电信号振荡频 率，可激励超声振动系统达共振加工条件。复合同步超声频振动微细电解加工方法一方面可解决微电流密度下，由于 电解钝化使单一电解微细加工过程难以持续的问题，由超声频振动减小电化学极化、浓差极化，消除电解钝化，实现低电压1 5V、小间隙0. 005 mm 0. 05mra、 小于20A/cm2的微电流密度、16KHz 24KHz高频脉冲电解加工的效果，提高微 细加工精度、表面质量及效率；另一方面利用斩波电路可控制电解加电间隙， 避免电解接触短路，无需超声磨料，理论上可实现"工具阴极无损耗"，克服 单纯微细超声加工工具损耗严重及在材料面积、韧性较大时，效率、精度显著 降低的问题。电解作用是"离子"式去除，在加工机理上具有实现微精加工的 现实可行性；依靠超声振动效应实现电解产物排除及新鲜电解液的循环更新， 无需复杂的电解液循环系统；采用低浓度钝化性电解液，无环境污染保护问题； 采用液体传递精密微压力调节装置，可自动保持工件与阴极之间的微接触压 力，无需电解加工的恒速稳定进给机构，在易于提高精度、保持高效率的同时， 设备及加工成本大为降低。当加工效率要求高、精度要求一般时，可采用微粉级磨料帮助消除钝化， 进行超声同歩电解加工，大大提高加工效率。采用水、乳化液或低质量浓度硝酸钠等低电导率钝化性工作液，釆用直流 电源或者高频脉冲电源，幅值4V及以上电源电压，可在加工装置上进行复合 同步超声频振动微细电解加工、复合同步超声频振动微细电火花加工、复合同 歩超声频振动微细电解/电火花加工及单一超声微细加工，满足不同加工材料、 不同加工精度及不同加工效率的工件加工需求；如何准确取出超声频振动信号，是实现微细电解与超声频振动同步复合的技术关键。本发明以超声频机械振动的阴极端面为基准，利用精密激光微位移传感器采集阴极超声频振动信号。采用"LK一G10"型CCD精密激光微位移传 感器，具有50kHz的超高采样速度，0. 02%的高精确度，0. 01 u m的超高再现性， 测量范围为lO土lrnm。传感器转换得到的阴极超声振动电信号直接反映微细阴 极端面与工件之间的加工间隙变化，将微细阴极端面超声振动电信号引入斩波 电路中，斩波电路产生开、断直流或脉冲电解电源的斩波信号，控制电解加工 的开、断。当微细阴极振动接近加工件时，加电电解加工，微细阴极振动远离 工件时切断电解电源，进行加工产物清除并更新电解液。如图2所示，将激光微位移传感器电信号2a与电压比较器2b的基准电压 信号进行比较，由比较结果,决定光电耦合器2c的开关状态，产生斩波脉冲2e， 斩波脉冲2e确定斩波管2d的开关状态，由斩波管2d的开关状态决定电解电 源2f的开、关，从而控制电解加工区2h的工作状态。续流二极管2g起电压 反向续流保护作用，而电压比较器2b的基准电压可以由可调电阻R3来调节。 斩波管2d采用M0SFET场效应管，具有容量大，适合低电压和较大电流、15kHz 35kHz工作频率、ns级开关速度、损耗低、耐压特性好、可靠性高等特点，尤 其适合此工艺。用激光微位移传感器直接采集阴极端面超声频振动信号，避免了超声振动 系统相对于超声频交变电信号之间的相位滞后误差，再通过斩波电路对激光微 位移传感器电信号2a进行处理，得到斩波脉冲2e对电解电源2f进行开、断 控制，可实现电解加电区与阴极超声频振动精确同频、同步。图3所示为采用的复合同步加电方法，当微细阴极沿z轴向往下振动，微 细阴极与加工件间隙小于电解加电间隙3c时，斩波电路给出斩波脉冲2e开通 电解电源2f，为脉冲加电区3a，进行电解加电加工；当微细阴极沿z轴向上 振动，微细阴极与加工件间隙大于电解加电间隙3c时，斩波电路给出的斩波 信号2e为关断信号，电解电源2f断电，为脉冲关断区3b，可以进行产物排除，更新电解液，均匀间隙参数,阻止杂散腐蚀，提高加工精度。采用图3所示的复合同步加电方法，在微细阴极振动与工件接触时，由于有电解回路电阻R9的限流作用，不会产生过大峰值电流；超声频振动也可避 免工件与阴极接触放电对工件与微细阴极的电蚀作用，复合加工过程无须超声 磨粒，可实现阴极无磨损微细加工；当在电解液中混入碳化硼等微米级磨粉，由于微粉阻断作用，阴极与工件 不会产生电解短路，可提高加工电参数，采用较大振幅，在保证加工精度条件 下，可显著提高加工效率。此外在此装置上，采用绝缘工作液，可实现复合同步超声电火花微细加工； 采用水、乳化液或低质量浓度硝酸钠等低电导率工作液，采用幅值4V及以上 电源电压，可实现复合同步超声电解/电火花复合微细加工。复合同步超声频振动微细电解加工步骤如下1) 根据工件加工要求，设计微细阴极，加工微细阴极外形，再用微细组 合电加工方法，利用"内、外表面转换"、"母电极复合平动放电拷贝"、"在线 放电磨削"及"掩模光刻"等方式制作与所需加工截面形状相反的微细阴极加 工端面；2) 微细阴极与工件可用导向器定位；也可用双面胶或专用粘接剂将工件 粘接在绝缘工作台上，借助测量显微镜观测、标定与定位；3) 根据微细加工要求选择工作液及电解电参数，复合微细电解采用质量 浓度1% 5%低浓度硝酸钠等钝化性电解液，电压幅值1V 5V。当加工精度要 求较高，加工效率要求一般时，电解液浓度、电压幅值要取相对低值，电源可 选择高频脉冲电源；加工效率要求较高，加工精度要求一般时，电解液浓度、 电压幅值取相对高值，可选择直流电源；当表面要求光整加工时，釆用绝缘工 作介质或低质量浓度硝酸钠等钝化性电解液，电压幅值须不低于4V，进行复合同步超声电火花微细加工或复合同步超声电解/电火花复合微细加工；4) 根据加工件加工面积、加工深度及效率要求，选择超声功率，可在10W 150W之间调节，超声共振振幅为在0. 005mm 0. lOOmm范围内一定值。5) 根据加工件与阴极接触面积选择恰当的微接触压力，可在0.01N 3.00N之间选择，通过精密微细砝码组合及压力连通器实现，可用测力仪检测。6) 工件与阴极之间滴注电解液，或将工件与阴极置于电解液中，开启超 声振动，频率在16KHz 24KHz之间连续可调，手动调节超声振动系统达共振状 态，阴极端面工作液将出现雾化，打开加工系统总电源，加工开始；精密激光 微位移传感器将实时、高速采集阴极超声频振动位移信号，转换为电信号传送 给斩波电路，斩波电路控制电源的开、断，保证阴极与工件间距在设置间隙以 下，开通电源加电加工，否则关断电源，进行产物清除及电解液更新；7) 加工过程参数由电流传感器、数字存储示波器、控制计算机测量显示， 加工参数的波动，会引起共振点漂移，通过控制计算机自动调节超声发生器激 振电容来保持共振，使阴极端面得到最大振幅；根据电流及加工速度变化，可 以在线调节加电间隙、电参数，以保持加工过程优化；8) 加工至一定深度或一定时间，系统超声振动及电解加工电源自动关断， 加工结束，更换加工部位重新加工或者解除定位器取下工件，进行测试分析。该复合同歩超声频振动微细电解加工方法技术效果微细电解加工复合同频、同步超声频振动，具有高频脉冲电解与同步超声 频振动的双重效果，可实现低电压、小间隙、无磨料、微电流密度、高频脉冲 电解与超声频振动同步复合微细加工，具有高速、高精、低成本的工艺特点； (2)电解加电间隙可在线连续调节，保证加工过程优化，能充分发挥复合技 术优势；(3)超声频振动可避免工件与阴极接触放电对工件与微细阴极的烧蚀 作用；电解回路限流电阻可限制短路峰值电流，复合加工过程可无须超声磨粒， 可实现阴极无磨损微细加工；(3)根据加工要求，可在加工装置上进行复合同 步超声频振动微细电解加工、复合同步超声频振动微细电火花加工、复合同步超声频振动微细电解/电火花加工及单一超声微细加工；(4)控制x、 y、 z工 作台联动进给，可实现工件型面的展成式复合微细加工，微细加工成形取决于 微细阴极与工件相对运动包络轨迹，可减小微细阴极制作难度，提高此方法对 不同形状零件加工的适应性。实例一方形微槽复合微细电解加工直流电解电压1V 4V，系统超声频振动共振频率19. 63KHz，超声功率60W， 超声振幅0.05mm，磨料1600目碳化硅，电解液为5%的硝酸钠水溶液，工件与 微细阴极之间的接触静压力2. 0N。使用边长lmm的方形阴极对硬质合金YG8进 行不同直流电压的电解复合超声振动加工试验，加工时间3分钟，随着加工电 压增加，工件表面方形槽深度逐渐增加；当电压超过3V增加明显，但电压升 高，电解作用增强，加工定域性减弱，材料去除一致性变差，加工尺寸精度变 差；电压达4V时，可见微火花放电，由于电解、电火花共同作用，加工出较 深、较大微坑；电解电压2V时工件表面粗糙度Ra最小，随着电解电压增加， 电解作用增强，加工产物更易于被超声作用及时清除，减小了对阴极的持续抛 磨，从而使阴极磨损量下降，超过3V后磨损量下降较显著。加工过程电解电流波形变化与超声频振动同频、同歩，振动接近时电流变大，振动远离时减小，而在电解电压关断区电流为零。加工形状有尖角变圆现象，原因有阴极制作时的放电圆角效应、微细磨粉 的超声抛磨圆角效应及微电流电解圆角效应，采用更小的放电参数制作微细阴 极，减小超声磨粉粒度或不用磨料，降低电解电压幅值，可减小尖角变圆程度。实例二方锥形阵列微凹坑复合电解微细加工脉冲电源电压幅值OV (对应单一超声加工)、IV、 2V、 4V ，频率5000Hz， 占空比4: 6 ，系统超声频振动共振频率20.32KHz ，超声功率45W，超声振幅 0.03mm，电解液为5%硝酸钠水溶液，在硝酸钠水溶液中加入碳化硼W10微粉，工 件与微细阴极之间的接触静压力l. 60N，加工时间3分钟。复合超声频振动微细电解加工方锥形微凹坑深度及效率明显高于单一超声 加工，电压增加，加工效率增高，同时由于微细电解加工间隙有所增大，凹坑 平面尺寸也有所扩大，其中2V电压电解复合加工精度及表面质量最佳。加工方锥形微凹坑时，双通道数字存储示波器采集的电解电压，电解电流 波形对应电流传感器输出电压信号，电解作用与脉冲加电电压同歩，在加电脉 冲区间，电流信号出现高频谐波，其频率对应于极间间隙的超声频变化，基波 为电解作用波形，尖峰为微火花放电波形，即在加工方锥形微凹坑时，有微细 电解及微细电火花合成作用。实例三硬质合金YBD151微齿轮电解复合加工脉冲电源电压幅值2V，频率5000Hz，占空比4: 6，系统超声频振动共振 频率20. 12KHz ，超声功率45W，超声振幅0. 03腿，工件与微细阴极之间的接 触静压力为1.60N，电解液为5%硝酸钠水溶液，在硝酸钠水溶液中加入碳化硼 W10微粉，加工时间3分钟。用有内齿形孔微细阴极，在有高耐磨性基体复合耐磨涂层硬质合金YBD151 材料上套料加工模数0.25mm，压力角20°的渐开线微齿轮，加工的微齿轮厚度 0.30 mm，渐开线齿形形状精度可达士O. OOlmm，齿面粗糙度Ra为0. 16他。
权利要求
1.一种复合同步超声频振动微细电解加工方法，首先根据工件加工要求，加工微细阴极外形，并且用组合特种加工技术制作与工件所需截面形状相反的微细阴极加工端面，超声频振动辐射头用螺纹与微细阴极端部联接，联接处用凡士林或高密度植物油脂耦合；再通过导向器将微细阴极与工件定位，或者将工件粘接在绝缘工作台上，借助测量显微镜观测、标定与定位，工作台与工件之间用绝缘薄膜电隔离；然后，在工件与微细阴极之间人工滴注低电导率钝化性电解液，或将加工区完全置于电解液中，打开超声发生器电源，由超声发生器产生频率及功率连续可调的超声频交变电信号，压电式换能器与超声频振动辐射头将此超声频交变电信号放大转换为微细阴极端面的同频超声频机械振动，其特征是通过人工调节或控制计算机自动调节超声发生器的激振电容，改变超声频交变电信号振荡频率，激励超声振动系统实现共振，此时阴极端面产生超声频振动，阴极端部电解液将出现雾化，利用精密微细砝码，通过微压力调节装置始终保持工件与微细阴极之间0.01N～3.00N微压力接触，开通电解回路电源，电压幅值1V～5V，开始加工，随着加工深度增加，由连通器压力油驱动工件与工作台向上微量位移；加工过程中，通过激光微位移传感器对微细阴极的超声频振动位置进行动态快速测量，并将其转换为包含超声振动频率、相位、幅值信息的电信号，再传送到斩波电路处理、转换，产生切断与开通电解电源的斩波信号，对电解回路进行开通或关断，实现电解加电与阴极超声频振动的精确同频、同步；通过电流传感器将电解电流转换为电压信号，由数字存储示波器进行显示、测量、存储，用数字存储示波器两个通道，观测电解电压与电解电流的同步精度与变化情况，可人工对复合微细电解加工过程进行参数优选与调节，电信号可由串行口传送到控制计算机中显示、处理，可进行超声参数和电参数的自动调节，保持加工过程优化。
2. 根据权利要求l所述的复合同步超声频振动微细电解加工方法，其 特征是所述电解液为质量浓度1% 5%的硝酸钠溶液，超声发生器产生频率范围为16KHz 24KHz的超声频交变电信号，超声功率为10W 150W，微 细阴极端面的超声频机械振动的振幅为0.005 mm 0. 100 mm。
3. 根据权利要求2所述的复合同步超声频振动微细电解加工方法，其 特征是电解电压为直流4V，系统超声频振动共振频率为19. 63KHz，超声 功率60W，超声振幅0.05mm，工件与微细阴极之间的接触静压力为2. 0N， 电解液为5%的硝酸钠水溶液，在硝酸钠水溶液中加入1600目碳化硅磨料， 加工时间3分钟。
4. 根据权利要求2所述的复合同步超声频振动微细电解加工方法，其 特征是电解电压为脉冲电压，幅值2V，频率5000Hz，占空比4: 6 ，系 统超声频振动共振频率20. 12KHz，超声功率45W，超声振幅0. 03mm，工件 与微细阴极之间的接触静压力为1.60N,电解液为5%硝酸钠水溶液，在硝 酸钠水溶液中加入碳化硼W10微粉，加工时间3分钟。
全文摘要
本发明公开了一种复合同步超声频振动微细电解加工方法，通过微压力调节装置保持工件与微细阴极之间微压力接触，通过激光微位移传感器对微细阴极的超声频振动位置进行动态快速测量，并将其转换为包含超声振动频率、相位、幅值的电信号，传送到斩波电路处理、转换，产生通断电解电源的斩波信号，实现电解加电与阴极超声频振动的精确同频、同步，通过电流传感器将电解电流转换为电压信号，由数字存储示波器进行显示、测量、存储，再传送到控制计算机进行超声参数和电参数的自动调节。该方法将微细电解与超声频振动同频、同步有机结合，依靠超声频振动作用消除电解钝化，提高了加工的精度与表面质量，降低成本，可实现任意型面微结构的微细加工。
文档编号B23H5/06GK101327536SQ20081002142
公开日2008年12月24日 申请日期2008年7月29日 优先权日2008年7月29日
发明者云乃彰, 朱永伟, 李红英, 汪建春, 王占和, 范仲俊 申请人:扬州大学