超声调制微细电化学加工实验系统的制作方法

文档序号:10272628阅读:540来源:国知局
超声调制微细电化学加工实验系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种超声调制微细电化学加工实验系统,属于复合精密、微细特 种加工技术领域。
【背景技术】
[0002] 难加工材料(如电子陶瓷、高溫合金、硬质合金等)、复杂异形面(如:Ξ维曲面、异 型孔槽等)零部件的制造已成为现代制造科学的研究热点,其核屯、问题在于如何解决精密、 微细加工难题。
[0003] 在精密微细特种加工技术领域,电化学加工分子"级单位去除加工,具有微精 加工的机理优势,存在实行微细加工甚至纳米级加工的可行性。其中,基于电化学阳极溶解 的电解加工由于大电流时的杂散腐蚀作用、精度较难控制、而微电流电解由于纯化作用,加 工过程难W持续。采用高频、窄脉冲微细电解可消除纯化,实现小间隙微精加工。目前有选 用高频窄脉冲电源,将超声与电解复合用于大电流密度下的高速大去除量加工,提高了加 工的效率。然而微小间隙过程变化复杂,若无精密微位移进给系统和及时去除加工杂质的 电解液系统,电解加工过程随时可能发生短路,运无疑将造成工具、工件烧伤报废,影响到 加工过程的安全持续运行。
[0004] 在超声复合电解加工实践中,因电极与加工工件间存在复杂多变的物理、化学过 程,加工深度越深,加工过程的稳定性越难W持续保持,如没有完善的超声辅助系统、电解 加工系统、伺服进给系统、电解液系统、短路保护系统,就不能对加工过程进行及时有效的 在线参数的调节与控制,加工过程将不稳定,同时加工效率、精度均将下降。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是提供一种超声调制微细电化学加工实验系统,解决上述问题 中,加工深度不可实时准确调节控制的缺陷,解决随着加工深度增大,加工过程中出现的稳 定性低、加工效率低、加工精度下降的缺陷,通过本实用新型可准确检测加工区的间隙大 小,实现工件的恒速进给加工,工作液的循环更新有效排除加工产物,利用超声辅助电解加 工W提高加工效率,增加短路保护装置W提高加工安全度,本实用新型在提高工件加工效 率与加工稳定性同时,可有效提高加工精度、提高加工表面质量。
[0006] 本实用新型的目的是通过W下技术方案实现的:超声调制微细电化学加工实验系 统,其特征是,包括超声振动系统、电解加工系统、同步斩波系统、伺服进给系统、短路保护 系统、电解液循环系统、在线参数调节系统、PLC装置;
[0007] 所述超声振动系统包括超声电源、压电式换能器、压电陶瓷片、变幅杆、工具电极; 所述电解加工系统包括数字存储示波器、脉冲电源、限流电阻、电流传感器、电压传感器、加 工工件;所述同步斩波系统包括同步斩波器、激光微位移传感器、超声振动测量基准片;
[000引所述伺服进给系统包括Z进给机构、X进给机构、Y进给机构、电机驱动器、升降台、 工作台、位移传感器,所述Z进给机构包括伺服电机、减速器、滚珠丝杠;所述短路保护系统 设有电磁阀开关;
[0009] 所述电解液循环系统包括溫度传感器、电导率传感器、纯净水、电解质、储液槽、出 液管、进液管;所述在线参数调节系统设有控制计算机;
[0010] 所述超声振动系统中,压电式换能器与超声电源连接,变幅杆一端与压电陶瓷片 连接,另一端连接工具电极,超声电源产生连续可调的超声频交变电信号,经过压电式换能 器、压电陶瓷片和变幅杆转换放大后传递至工具电极,工具电极的端面产生同频超声频机 械振动,并作用于加工工件,加工工件置于设有电解液的工作台内;
[0011] 所述电解加工系统中,限流电阻分别连接变幅杆与脉冲电源,所述脉冲电源分别 连接数字存储示波器电流传感器,电流传感器也连接于数字存储示波器,数字存储示波器 与控制计算机连接,电压传感器一端连接化C装置,另一端连接工具电极与加工工件;
[0012] 所述同步斩波系统中,激光微位移传感器位于超声振动测量基准片上方,并与同 步斩波器连接,对工具电极位置进行动态快速测量;
[0013] 所述伺服进给系统中,还包括支撑架、装置底座,X进给机构固定于Y进给机构,Y进 给机构固定于装置底座,支撑架置于工作台下方,并固定于X进给机构上;Z进给机构的伺服 电机安装于支撑架内,与减速器配套使用,伺服电机由电机驱动器驱动运行,电机驱动器连 接于化C装置;所述升降台、滚珠丝杠均置于支撑架的内部空腔,滚珠丝杠穿过升降台中部 与伺服电机连接,并在伺服电机的驱动下,带动升降台上下移动;所述工作台正下方设有工 作台底座,工作台底座插入支撑架的内部空腔,并置于升降台上方,升降台上下移动,带动 工作台作Z向进给移动,工作台下方设置有可实现检测升降距离变化的位移传感器,该位移 传感器连接于化C装置;
[0014] 所述短路保护系统中,电磁阀开关分别连接电流传感器、同步斩波器,且电磁阀开 关与电流传感器一并连接于化C装置;
[0015] 所述电解液循环系统中,溫度传感器与电导率传感器一端分别与工作台连接,用 于检测工作台内电解液的溫度与分析电解液的电解质的成分对比,另一端均连接于化C装 置;纯净水与电解质的容器下分别设有纯净水电磁阀开关、电解质电磁阀开关;工作台与储 液槽通过出液管与进液管连接,出液管上设有出液管电磁阀开关,进液管上设有离屯、累与 过滤器,离屯、累由累用电动机控制,累用电动机、纯净水电磁阀开关、电解质电磁阀开关、出 液管电磁阀开关均连接于化C装置,进液管与出液管的端口分布于储液槽内两端,两端口之 间设有过滤网,有效过滤掉电解加工排除的颗粒杂物;
[0016] 所述在线参数调节系统中,控制计算机连接超声电源、数字存储示波器、激光微位 移传感器、PLC装置,通过实时采集实验加工过程数据,对加工过程进行实时参数数据的调 T。
[0017] 所述的工作台与储液槽选用防腐蚀强的花岗岩或耐蚀水泥制作。
[001引所述的过滤网采用筛孔尺寸为Φ 0.07-0.15mm的尼龙丝网。
[0019] 所述电解液离屯、累优选多级离屯、累。
[0020] 所述电解质优选硝酸钢,电解液选用质量分数为5%的硝酸钢水溶液,其中均参入 碳化棚W10微粉。
[0021] 所述的电解加工系统中电磁阀开关为常闭开关,灵敏度高,起到短路快速切断作 用。
[0022] 本实用新型的有益效果:
[0023] 该超声调制微细电化学加工实验系统,将微细电解加工与超声频振动同频、同步, 通过超声频振动作用消除电解纯化膜,促进加工产物的排除与工作液的更新,有效改善加 工间隙,提高加工效率;本实用新型工作台由伺服电机带动进给,实现恒参数控制,加工间 隙可实时检测,加工速度可调节控制,保持了加工过程的稳定,实现系统参数的实时优化、 高精度和高效率的加工目标;本实用新型的电解液系统电解液有足够的流动速度,电解液 循环流动,可冲走氨气、带走加工区的大量热量,过滤掉金属氨氧化物等电解产物,同时,电 解液的配置可根据实验要求实时调节控制;加工区极间电流被实时检测,短路一旦发生,能 及时切断电解加工回路的电流,有效保护了工具与工件,实现工件的可持续加工。
[0024] 本实用新型将超声辅助、伺服进给、短路保护、恒参数控制、在线参数调节功能结 合于一体,实现微细电化学实验系统参数的可实时在线配置调节,保证了加工过程的安全 稳定,实现了系统化、智能化、高精度和高效率的加工目标,可W解决复合精密、微细特种加 工技术领域的一系列问题,具有很广泛的市场应用。
【附图说明】
[0025] 图1为超声调制微细电化学加工实验系统的结构示意图;
[0026] 图中:1、控制计算机;2、超声电源;3、数字存储示波器;4、脉冲电源;5、限流电阻; 6、电流传感器;7、电磁阀开关;8、同步斩波器;9、压电式换能器;10、压电陶瓷片;11、变幅 杆;12、激光微位移传感器;13、工具电极;14、超声振动测量基准片;15、工作台;16、加工工 件;17、工作台底座;18、支撑架;19、位移传感器;20、橡胶垫圈;21、滚珠丝杠;22、升降台; 23、伺服电机;24、X进给机构;25、Y进给机构;26、装置底座;27、电压传感器;28、溫度传感 器;29、电导率传感器;30、PLC装置;31、电机驱动器;32、纯净水;33、电解质;34、纯净水电
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