一种激光与电化学复合的深小孔加工装置

1.本发明涉及电解加工领域，特别涉及一种激光与电化学复合的深小孔加工装置。


背景技术：

2.深小孔加工工艺是一种高精度的产品打孔工艺，为了提高加工的精细程度，在加工过程中，常采用非接触式的加工工艺，代替传统的接触式钻孔工艺。
3.例如，公开号为cn208262028u的中国实用新型专利公开了一种基于高频正负脉冲电源的深小孔电解加工装置，该装置通过脉冲电源供电，并在电解液的作用下对工件表面进行电化学溶解，从而形成小孔。但是，在电解的过程中，小孔的避免容易形成氧化层，从而阻碍电解液与工件的小孔内壁直接接触，导致工件与电解液之间无法有效反应，从而降低了加工的效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提供一种激光与电化学复合的深小孔加工装置。本发明可以有效减少电化学溶解过程中氧化层的形成，使得电解液能够与工件充分接触，提高加工的效率。
5.本发明的技术方案：一种激光与电化学复合的深小孔加工装置，所述加工装置包括工作台，工作台的上侧设有移动平台和支撑架，所述移动平台的上侧设有电解槽，所述支撑架上设置有安装座，安装座内部从上至下依次设有光路通道和水路通道，光路通道与水路通道相连通；所述支撑架上设置有正对光路通道的上端入口的激光器，光路通道的上部设置有反光镜，光路通道的下部设置有聚光镜；所述水路通道的侧部连通设有进液管；所述安装座的下部嵌设有管状的工具电极，工具电极的上端与水路通道相连通，工具电极的下端延伸至电解槽内，工具电极包括从内向外依次设置的玻璃管层、金属管层和绝缘涂层；所述加工装置还包括脉冲电源，脉冲电源的负极通过导线与工具电极的金属管层相连接。
6.前述的激光与电化学复合的深小孔加工装置中，所述安装座的内部设有气路通道，所述加工装置还包括供气设备，供气设备的出气端与气路通道的上端相连接；所述工具电极位于气路通道内，并且工具电极的下端从气路通道的下端穿出；所述工具电极与气路通道的内壁之间具有间隙。
7.前述的激光与电化学复合的深小孔加工装置中，所述水路通道的上部设置有窗口片，窗口片为平面镜。
8.前述的激光与电化学复合的深小孔加工装置中，所述移动平台包括设置在工作台上的纵向轨道，纵向轨道设有纵向滑块，纵向滑块的侧部设有纵向底座，纵向底座的上侧设置有横向轨道，横向轨道上设有横向滑块，横向滑块的上侧连接有横向底座。
9.前述的激光与电化学复合的深小孔加工装置中，所述移动平台的上侧设置有超声振动发生器，超声振动发生器位于电解槽的两侧并与电解槽相接触。
10.前述的激光与电化学复合的深小孔加工装置中，所述电解槽的侧部连通设有出液
管。
11.前述的激光与电化学复合的深小孔加工装置中，所述电解槽的侧部嵌设有透明板，支撑架上设置有正对透明板的ccd相机；所述加工装置还包括数据记录仪，数据记录仪与ccd相机相连接。
12.前述的激光与电化学复合的深小孔加工装置中，所述光路通道呈上宽下窄式结构，光路通道的下端正对工具电极设置。
13.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
14.1、本发明中，通过脉冲电源供电，并在电解液的作用下，对工件进行电化学溶解，从而形成深小孔，并且，在电解的过程中，激光器能够发射激光，并在反光镜和聚光镜的配合下与电解液一起进入到小孔中，通过激光的照射能够有效去除小孔壁面形成的氧化层，从而使得小孔的避免能够更好地与电解液接触，提高了电化学的反应速率，而且，通过激光自身的热能也能够提高电解液的温度，从而增强了电化学反应的离子传质速度，进一步提高了加工的效率。
15.2、本发明中，在安装座内还设有气路通道，通过供气装置向气路通道内输送高流速的气体，能够对小孔内的电解液起到良好的约束作用，在保证电解液能够充满小孔的同时，避免电解液外溢到小孔以外的其他区域，提高了电化学溶解的加工精度。
16.3、本发明中，在移动平台上还设置有超声振动发生器，通过超声振动发生器能够在电解时使得电解出的颗粒杂质上浮，避免电解杂质沉积在小孔底部并附着在小孔的避免上，提高小孔壁面的平滑度。在脉冲电源停止供电，供气装置停止供气时，电解液外溢能够更好地带走电解产生的杂质，有助于排屑。
附图说明
17.图1是本发明的结构示意图；
18.图2是本发明移动平台的结构示意图；
19.图3是本发明中激光的线路示意图；
20.图4是本发明电解液和气流的线路示意图；
21.图5是本发明气流压力过大时的示意图；
22.图6是本发明气流压力过小时的示意图；
23.图7是本发明中工具电极的剖视图。
24.附图中的标记为：1-工作台；2-支撑架；3-安装座；4-ccd相机；5-电解槽；6-工具电极；601-玻璃管层；602-金属管层；603-绝缘涂层；7-超声振动发生器；8-移动平台；801-纵向轨道；802-纵向滑块；803-纵向底座；804-横向轨道；805-横向滑块；806-横向底座；9-出液管；10-透明板；11-光路通道；12-反光镜；13-水路通道；14-进液管；15-气路通道；16-工件；17-聚光镜；18-窗口片；19-气液混合区；20-激光器。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
26.实施例：一种激光与电化学复合的深小孔加工装置，如附图1所示，所述加工装置
包括工作台1，工作台1的上侧设有移动平台8和支撑架2，移动平台8能够实现横向与纵向移动，或者实现曲线路径移动，如附图2所示，移动平台8包括但不限于以下形式：所述移动平台8包括设置在工作台1上的纵向轨道801，纵向轨道801设有纵向滑块802，纵向滑块802的侧部设有纵向底座803，纵向底座803的上侧设置有横向轨道804，横向轨道804上设有横向滑块805，横向滑块805的上侧连接有横向底座806。
27.所述移动平台8的上侧设有电解槽5，进一步地，电解槽5内设置有用于夹持工件16的夹具，在对工件16进行加工之前，先通过夹具将工件固定在电解槽5内，所述移动平台8的上侧设置有超声振动发生器7，超声振动发生器7位于电解槽5的两侧并与电解槽5相接触，在对工件16进行点解打孔的过程中，启动超声振动发生器7，使得通过超声振动能够使得电解形成的颗粒杂质上浮，避免杂质沉积在小孔的底部附着在小孔内壁上，从而提高小孔壁面的平滑度。所述电解槽5的侧部连通设有出液管9，出液管9与电解液的储存装置相连接，多余的电解液能够通过出液管9流向储存装置内。所述电解槽5的侧部嵌设有透明板10，支撑架2上设置有正对透明板10的ccd相机4；所述加工装置还包括数据记录仪，数据记录仪与ccd相机4相连接，ccd相机4能够记录对工件16进行深小孔加工的加工过程，并将记录信息发送至数据记录仪进行储存和分析。
28.所述支撑架2上设置有安装座3，如附图3和附图4所示，安装座3内部从上至下依次设有光路通道11和水路通道13，光路通道11与水路通道13相连通；所述支撑架2上设置有正对光路通道11的上端入口的激光器20，光路通道11的上部设置有反光镜12，光路通道11的下部设置有聚光镜17，所述水路通道13的上部设置有窗口片18，窗口片18为平面镜，设置窗口片18能够避免电解液向上溢出到光路通道11内；所述水路通道13的侧部连通设有进液管14，进液管14与电解液的储存装置相连通，并且连接处可设置水泵，从而提高电解液的流速，使得电解液对工件的冲击力更强；所述安装座3的下部嵌设有管状的工具电极6，工具电极6的上端与水路通道13相连通，所述光路通道11呈上宽下窄式结构，光路通道11的下端正对工具电极6设置，通过设置反光镜12使得激光的光线能够向下摄入到聚光镜17内，然后通过聚光镜17对光线进行汇集并射入工具电极6内；工具电极6的下端延伸至电解槽5内，如附图7所示，工具电极6包括从内向外依次设置的玻璃管层601、金属管层602和绝缘涂层603，激光光线在进入到工具电极6后，会在工具电极6的玻璃管层601的作用下被多次反射，最终射向工件16的表面；所述加工装置还包括脉冲电源，脉冲电源的负极通过导线与工具电极6的金属管层602相连接，脉冲电源的正极连接至工件16上，通过脉冲电源释放电流，并配合工具电极6内高速喷出的电解液，能够对工件16进行冲击和电化学溶解，从而实现打孔功能。在打孔过程中，通过激光照射至小孔内，一方面，能够小孔壁面电解形成的氧化层，从而使得电解液能够始终与工件相接触，提高电化学反应的速率；另一方面，激光自身的热能也能够有效提高电解液的温度，增强了电化学反应的离子传质速度。
29.所述安装座3的内部设有气路通道15，所述加工装置还包括供气设备，供气设备可以是高压气泵等，供气设备的出气端与气路通道15的上端相连接；所述工具电极6位于气路通道15内，并且工具电极6的下端从气路通道15的下端穿出；所述工具电极6与气路通道15的内壁之间具有间隙。在打孔的过程中，供气设备输出高压气流，经过气路通道15并沿着工具电极6的外壁向下喷出，在工具电极6与小孔上端的交接处形成气液混合区19，能够对小孔内的电解液起到良好的约束作用，防止电解液从小孔内溢出至工件的其他区域。进一步
地，供气设备上集成有气压调节装置，用以调节喷出气流的气压，使气压维持在适当的范围内，既需要使得电解液充满整个小孔，又需要避免电解液溢出到小孔外部。气压过大时，如附图5所示，会向下挤压电解液，电解液无法充满整个小孔，气压过小时，如附图6所示，气流对电解液的约束作用较小，电解液会溢出到小孔外部。
30.工作原理：启动脉冲电源，脉冲电源间断地释放电流，在电解液的作用下对工件16进行电化学溶解，值得注意的是，在电解过程中，供气装置的供气过程也是间断的，并且周期与脉冲电源的周期一致，即在脉冲电源放电时，供气装置供气，避免电解液外溢，在脉冲电源断电时，供气装置停止供气，电解液能够从小孔内溢出，并在超声振动发生器7的配合下将电解产生的颗粒杂质带出。