[实用新型]一种电泳辅助超声振动驱动磨粒运动抛光微孔的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属或非金属硬脆材料微孔内表面的抛光，尤其是一种电泳辅助超声振动驱动磨粒运动抛光微孔的装置。

背景技术

各种微孔在飞机、汽车、电器、化工、食品、生物医疗等行业中的应用越来越广泛。如印刷电路板上微孔、内燃机燃料喷嘴、化纤细丝喷嘴等。化纤丝喷嘴的喷出孔最小直径约10微米。

目前适合于微孔加工的方法主要有：机械钻孔、激光打孔、电火花加工和电解加工。但是，用机械钻孔的方法，在微孔的出口处会留下毛刺，这种毛刺会影响使用效果，用激光和电火花加工都会在微孔孔壁处留下再铸层，从而影响微孔的使用寿命，使得微孔的孔壁表面质量发生恶化。例如传统方法加工的汽车喷油嘴，粗糙度大，在压力室中有翻边毛刺，喷油嘴流量系数只有0.5～0.6。为了满足越来越严格的排放法规要求，柴油机要求喷油嘴流量系数在0.8以上，需要进一步提高其流量系数。

磨料流加工是利用磨粒相对于被加工表面的挤压运动来实现的,磨粒必须在磨粒流介质承载下靠压力作连续流动，磨粒流加工技术可分为动压磨粒流加工和静压磨粒流加工技术，静压磨粒流加工技术是近二十年发展起来的，它采用粘度很高的有机高分子材料作为介质，将具有切削作用的磨粒悬浮，其中形成粘弹性磨料，在压力作用下使磨料与被加工表面接触，产生切削作用进行光整加工。由于磨粒流加工是通过紧贴壁面的边界层磨粒的切削作用产生抛光效果的，通道内磨粒流沿径向的流速分布直接影响到边界层磨粒在壁面的运动及受力状况，进而决定了加工效果。磨料流是挤压工作液使磨粒相对于被加工表面运动，而电泳辅助超声振动驱动磨粒运动抛光微孔是利用超声振动的工具在溶液中形成正负液压冲击对溶液产生挤压与泵吸作用，致使微孔内的溶液扰动，超声空化泡溃灭产生的冲击波又能加剧这种扰动，从而使磨粒相对于被加工表面运动。微孔越小，磨料流所需的挤压力越大，对设备的要求更高；而电泳辅助超声振动驱动磨料运动只需减小超微磨粒的平均粒径。

申请人于2013年5月22日，提交过一份申请，名称为一种电泳辅助微细超声加工机床及加工方法，申请号为201310192315.6。主要介绍了电泳辅助微细超声加工机床的结构及加工方法，而本申请是在面对微小孔难加工的技术问题时而提出的。由于磨粒流是磨粒相对于被加工表面的挤压运动实现的，孔越小越难以实现，所需要的挤压力越大，对液压系统与设备的要求越高。磨料工作液在工件和工具之间比较分散，磨料利用率不高，影响抛光加工效率，尤其是对于极小微孔（50微米）采用磨粒流很难实现。

发明内容

本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种电泳辅助超声振动驱动磨粒运动抛光微孔的装置，能有效的解决磨粒利用率和微小孔的抛光。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种电泳辅助超声振动驱动磨粒运动抛光微孔的装置，包括超声加工机床、工作液槽、电泳直流电源、工具、工作液、超微磨粒、微孔工件、电泳辅助圆形电极；所述超声加工机床包括主轴系统、进电系统、主轴超声纵振系统；所述电泳直流电源通过所述进电系统，其正极与工具连接，其负极与电泳辅助圆形电极连接；所述工具的端面应能覆盖所需抛光微孔，且其与微孔工件的表面至少保持一个振幅的距离；所述超微磨粒分布在工作液中，超微磨粒的平均粒径小于1微米；所述微孔工件，其微孔直径小于等于50微米。

作为本实用新型所述电泳辅助超声振动驱动磨粒运动抛光微孔的装置的优选实施方式，所述微孔工件为单微孔工件。

作为本实用新型所述电泳辅助超声振动驱动磨粒运动抛光微孔的装置的优选实施方式，所述微孔工件为群微孔工件。

作为本实用新型所述电泳辅助超声振动驱动磨粒运动抛光微孔的装置的优选实施方式，所述工作液槽安装在最小分辨率为0.1微米的三维运动平台上。

作为本实用新型所述电泳辅助超声振动驱动磨粒运动抛光微孔的装置的优选实施方式，所述超微磨粒不带电，由于其表面能很大，能够吸附溶液中的负电荷呈现负电。

使用上述所述装置实施电泳辅助超声振动驱动磨粒运动抛光微孔的加工方法，包括以下步骤：

（1）微孔工件固定安装在工作液槽中的工作台上；

（2）电泳直流电源的正极与工具连接，电泳直流电源的负极与电泳辅助圆形电极连接；

（3）工具通过工具夹头安装在主轴超声纵振系统上，工具在超声电源的驱动下沿轴向高频振动；

（4）电泳辅助圆形电极通过电泳辅助圆形电极夹具安装浸泡于工作液中，由于电泳的吸附作用，使工作液中的超微磨粒在电场力的驱动下吸附到工具表面附近；