[发明专利]超声调制微细电化学加工实验系统

权利要求书

1.一种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(30)；

所述超声振动系统包括超声电源(2)、压电式换能器(9)、压电陶瓷片(10)、 变幅杆(11)、工具电极(13)；所述电解加工系统包括数字存储示波器(3)、 脉冲电源(4)、限流电阻(5)、电流传感器(6)、电压传感器(27)、加工工件 (16)；所述同步斩波系统包括同步斩波器(8)、激光微位移传感器(12)、超 声振动测量基准片(14)；

所述伺服进给系统包括Z进给机构、X进给机构(24)、Y进给机构(25)、 电机驱动器(31)、升降台(22)、工作台(15)、位移传感器(19)，所述Z进 给机构包括伺服电机(23)、减速器、滚珠丝杠(21)；所述短路保护系统设有 电磁阀开关(7)；

所述电解液循环系统包括温度传感器(28)、电导率传感器(29)、纯净水 (32)、电解质(33)、储液槽(37)、出液管(39)、进液管(40)；所述在线参 数调节系统设有控制计算机(1)；

所述超声振动系统中，压电式换能器(9)与超声电源(2)连接，变幅杆 (11)一端与压电陶瓷片(10)连接，另一端连接工具电极(13)，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(16)，加工工件置于设有电解液的工作台(15)内；

所述电解加工系统中，限流电阻(5)串联在电解加工系统中，可调节单个 脉冲放电能量，其分别连接变幅杆与脉冲电源；所述脉冲电源(4)还分别连接 数字存储示波器(3)、电流传感器(6)，电流传感器也连接于数字存储示波器， 并将电解加工系统中的电流信号转换为电压信号，由数字存储示波器(3)进行 显示、测量、存储，用数字存储示波器的两个通道，可观测超声振动位置与电 源加电电压的同步精度与变化情况；数字存储示波器(3)与控制计算机(1) 连接，数字存储示波器的电信号可由串行口传送到控制计算机中显示、处理； 电压传感器(27)一端连接PLC装置(30)，另一端连接工具电极(13)与加工 工件(16)，可测得电解加工时的极间电压值；

所述同步斩波系统中，激光微位移传感器(12)位于超声振动测量基准片 (14)上方，并与同步斩波器(8)连接，对工具电极(13)位置进行动态快速 测量，将其转换为包含超声振动频率、相位、幅值信息的电信号传送给同步斩 波器(8)；同步斩波器产生关闭与开通的斩波信号，控制所述电解加工系统的 开通与关断，使电解加电与所述工具电极的超声频振动实现同频、同步，提高 电解加工工件的效率；

所述伺服进给系统中，还包括支撑架(18)、装置底座(26)，X进给机构(24) 固定于Y进给机构(25)，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(24)上；Z进给机构的伺服电机(23)安装于支撑架内， 与减速器配套使用，伺服电机(23)由电机驱动器(31)驱动运行，电机驱动 器连接于PLC装置(30)；所述升降台(22)、滚珠丝杠(21)均置于支撑架的 内部空腔，滚珠丝杠(21)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(15)正下方设有工作台底座(17)， 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(15)下方设置有可实现检测升降距离变化 的位移传感器(19)，该位移传感器连接于PLC装置(30)；

所述短路保护系统中，电磁阀开关(7)分别连接电流传感器(6)、同步斩 波器(8)，且电磁阀开关与电流传感器一并连接于PLC装置(30)，一旦电流传 感器检测到电解短路信号，PLC装置(30)通过电磁阀开关使所述电解加工系统 断电，防止因短路对工具电极(13)或加工工件(16)的损坏，起到了短路保 护的作用；

所述电解液循环系统中，温度传感器(28)与电导率传感器(29)用于检 测工作台(15)内电解液的温度与分析电解液的电解质的成分对比，且两传感 器均连接于PLC装置(30)，纯净水(32)与电解质(33)的容器下分别设有纯 净水电磁阀开关(34)、电解质电磁阀开关(35)；工作台(15)与储液槽(37) 通过出液管(39)与进液管(40)连接，出液管上设有出液管电磁阀开关(36)， 进液管上设有离心泵(42)与过滤器(41)，离心泵由泵用电动机(43)控制，泵 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PLC装置(30)，进液管与出液管的端口分布于储液槽(37)内两端，两端口 之间设有过滤网(38)，有效过滤掉电解加工排除的颗粒杂物；

所述在线参数调节系统中，控制计算机(1)连接超声电源(2)、数字存储 示波器(3)、激光微位移传感器(12)、PLC装置(30)，控制计算机通过实时采 集实验加工过程数据，对加工过程进行实时参数数据的调节，进而控制超声振 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，通过对整个实验系统实时在线参数配置，实现对实验系统的控制 调节。