一种超声振动微细电火花加工工作台的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种超声振动微细电火花加工工作台，包括机床基座6、电源7、调节电阻8、工作液槽11；其特征是还包括预紧弹簧4、压电陶瓷5、压电致动器外壳9、推杆10；压电陶瓷5采用叠压组合形式，在电路中彼此并联；压电陶瓷5作为微振动激发构件，将电能转化为机械振动能；在电压作用下，利用压电陶瓷的逆压电效应，压电陶瓷带动工作台面伸长或缩短。进行电火花加工时，本发明利用工件的超声振动，有效地改善工作液循环状态，促进电蚀产物的排出，增加了加工过程的稳定性,并可以自动消除短路和拉弧等现象，特别适合微细深孔、深槽加工。
【专利说明】—种超声振动微细电火花加工工作台
【技术领域】:
[0001]本发明属于微细电火花加工【技术领域】，涉及一种超声振动微细电火花加工工作台。
【背景技术】:
[0002]微细电火花加工技术由于具有设备简单、可控性好、无切削力、适用性强等一系列优点，在微小尺度零件的加工中有巨大的优越性，在微器件的微细加工中具有很大的应用潜力。目前在工业上已有多种微细电火花加工机床投入使用，日本松下精机开发生产的微细电火花加工机床MG — ED82W，采用RC微能张弛式脉冲电源，并通过工具电极的定时回退，可稳定加工IOym尺度的微孔和窄槽。国内方面，南京航空航天大学采用压电陶瓷驱动工具电极微进给方式成功加工出了φ19μηπ的微细孔，哈尔滨工业大学特种加工研究所研制成功四轴联动精微电火花加工机床，并用该机床加工出了φ8μm微孔。现有的微细电火花加工机床都采用无振动工作台固定被加工工件，通过工具电极的进给实现微细加工。由于加工尺度较小，工具电极细微，放电脉冲能量和放电间隙小，传统电火花加工中的定时回退冲液排屑方式已不适于微细电火花加工，致使电蚀产物不易从加工区排出，尤其是高深径比的微细孔或异型孔排屑更困难，容易出现短路拉弧现象，加工效率极低。
【发明内容】
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[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种加工状态稳定、加工速度高、排屑效果好的超声振动微细电火花加工工作台。
[0004]本发明是通过以下方式实现的:
[0005]一种超声振动微细电火花加工工作台，包括机床基座、工作液槽、电源、调节电阻；其特征是还包括预紧弹簧、压电陶瓷、压电致动器外壳、推杆；压电陶瓷采用叠压组合形式，在电路中彼此并联；压电致动器外壳固定在机床基座上，压电陶瓷安装在压电致动器外壳内；推杆通过预紧弹簧与压电陶瓷连接，推杆上端与工作液槽连接；加工工件固定于工作液槽中。
[0006]上述超声振动微细电火花加工工作台，其特征是压电陶瓷作为微振动激发构件，将电能转化为机械振动能；在电压作用下，利用压电陶瓷的逆压电效应，压电陶瓷带动工作台面伸长或缩短，而且其伸长或缩短的距离与电压近似成正比。
[0007]上述超声振动微细电火花加工工作台，其特征是电源为晶体管超声波电源，频率范围 IOKHz-60KHz。
[0008]本发明的有益效果如下:
[0009]本发明的突出优点是有效改善微细电火花加工中工作液循环状态，促进电蚀产物的排出，增加了加工过程的稳定性。由于压电陶瓷每次伸缩，工件都在压电陶瓷的驱动下作伸缩运动，使工具电极和工件产生相对运动，相对运动作用于液体介质会产生扰动，形成扰动波，扰动波冲击电蚀产物并使其分散，然后扰动波遇到工件反射形成上下压力差，电蚀产物将在压力差和活塞(工具电极)的泵吸作用下，从加工放电间隙中排出，这样可有效地避免电蚀产物的沉积，有利于放电点的转移，因而可大幅度提高加工的稳定性。另外，当完成一次火花放电加工工件随压电致动器收缩而回退时，还可以使介质快速的消电离，控制单脉冲放电能量。本超声振动微细电火花加工工作台采用的压电陶瓷为多层叠压结构，具有优良的动、静态特性，其分辨率可达0.45nm，在IOOV时其行程达到45 μ m。
【专利附图】
【附图说明】:
[0010]图1为本发明的结构示意图。
图中:1-宏动轴、2-旋转主轴、3-加工工件、4-预紧弹簧、5-压电陶瓷、6-机床基座、7-电源、8-调节电阻、9-压电致动器外壳、10-推杆、11-工作液槽、12-工具电极、13-工具电极夹头。
【具体实施方式】:
[0011]下面结合附图给出本发明的三个最佳实施例:
[0012]实施例一:
[0013]如图1所不,本发明是一种基于微细电火花加工机床用的超声振动微细电火花加工工作台，包括预紧弹簧4、压电陶瓷5、机床基座6、电源7、调节电阻8、压电致动器外壳9、推杆10、工作液槽11。当加工工件3质量较小时，动态跟随效果较好，超声振动微细电火花加工工作台可采用高频超声振动，频率范围在38KHz-42KHZ，加工工件采用螺栓压紧固定在工作液槽5中，并浸入工作液中，加工效果较好。压电陶瓷5叠压的片数为三片。压电致动器外壳9起保护压电陶瓷5的作用，采用耐腐蚀的不锈钢制造，具体尺寸根据压电陶瓷5和推杆10的尺寸确定。电源7为晶体管超声波电源，频率范围10KHz-60KHz。预紧弹簧4采用标准弹簧，在装置中起压紧压电陶瓷5的作用，其尺寸依据压电陶瓷5而定。调节电阻8串联在压电陶瓷5的驱动电路中，通过调节电阻8可改变压电陶瓷5的伸长或缩短量，从而改变超声振动微细电火花加工工作台的振动幅度。
[0014]利用上述超声微细电火花加工工作台进行电火花加工的过程如下所述:
[0015](I)首先将超声振动微细电火花加工工作台安装固定在微细电火花加工机床上，用T型螺栓拧紧。
[0016](2)其次将工件3固定在超声微细电火花加工平台的工作液槽11中，注入工作液，使工件浸在工作液中，调节加工平台使工件3处于工具电极12的正下方，之后宏动轴I带动工具电极12进给，使工具电极12与加工工件3具有合适的放电间隙；
[0017](3)然后接通电源7，电源7输出电压波形为正弦波，在前半周期时压电陶瓷5充电，压电陶瓷5在逆压电效应下开始伸长，其中四分之一周期时伸长最大；电源7输出电压在后半周期时，压电陶瓷5在逆压电效应下开始缩短，其中四分之三周期时位移缩短最大。在这一过程中，压电陶瓷5通过推杆10带动工作液槽11和工件3运动。当加工工件3质量较大时，动态跟随效果不太好，超声振动微细电火花加工工作台宜采用低频超声振动，频率范围在18KHz-22KHZ。
[0018]实施例二:
[0019]如图1所示，当进行粗加工时，压电陶瓷5叠压的片数为五片，以获得较大的加工效率。其它同实施例一。[0020]实施例三:
[0021]如图1所示，当加工工件3尺寸较小时，机械固定较困难，加工工件3采用胶接方式固定在工作液槽5中，并浸入工作液中，加工完成后通过有机溶剂溶解取下工件。其它同实施例一。
【权利要求】
1.一种超声振动微细电火花加工工作台，包括机床基座(6)、电源(7)、调节电阻(8)、工作液槽(11);其特征是还包括预紧弹簧(4)、压电陶瓷(5)、压电致动器外壳(9)、推杆(10);压电陶瓷(5)采用叠压组合形式，在电路中彼此并联；压电致动器外壳(9)固定在机床基座(6)上，压电陶瓷(5)安装在压电致动器外壳(9)内；推杆(10)通过预紧弹簧(4)与压电陶瓷(5)连接，推杆(10)上端与工作液槽(11)连接。
2.根据权利要求1所述的一种超声振动微细电火花加工工作台，其特征是压电陶瓷(5)作为微振动激发构件，将电能转化为机械振动能；在电压作用下，利用压电陶瓷(5)的逆压电效应，压电陶瓷带动工作台面伸长或缩短，而且工作台面伸长或缩短的距离与电压近似成正比。
3.根据权利要求1或2所述的一种超声振动微细电火花加工工作台，其特征是电源(7)为晶体管超声波电源，频率范围10KHz-60KHz。
【文档编号】B23H7/38GK103480928SQ201310422775
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】张勤河, 张敏, 张覃婧 申请人:山东大学