[实用新型]多轴联动超声调制微细电解加工系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多轴联动超声调制微细电解加工系统，属于复合精密、微细特种加工技术领域。

背景技术

随着工业的飞速发展，要求产品在有限空间内具有多种功能，因而对难加工材料、小型化、微型化的超精加工要求越来越高。精密微细与复杂曲面加工技术结合交叉了多学科的内容，是一个融前沿高技术和工程应用于一体的科学技术体系，成为现代制造科学的研究热点，也是各类工艺竞相发展的重要手段。

复合精密、微细特种加工技术领域，出现了微细超声加工与微细电火花加工、微细电解加工等微细复合加工方法，这些加工方法解决了普通切削难以实现的微细加工难题，在零部件的微细加工中发挥了重要作用，然而，此种加工方法亦有其局限性。

中国发明专利申请“CN200610037902.8”公开了一种超声电解复合微细加工方法及装置，该实用新型的微压力调节与Z向自动进给测量装置通过增加砝码使工作台在液压力作用下自动向上进给，随着加工深度的增加，工具电极与微加工器件很难继续保持恒定的微压力，而且增加砝码的手工方式增加了人力，不利于微细加工的自动化发展；加工中，必须在电解液中混入粒度较大的超声磨粒，进行超声加工同时阻止阴极的直接接触造成的电解短路，但是超声磨粒在消除钝化、去除材料的同时，也会对工具电极产生磨损，减少了工具电极的使用寿命，较难达到微精加工的精度要求。

中国发明授权专利“CN102513622B”公开了一种难加工材料的微精加工方法，在加工中工件与电极保持一定恒压力接触，利用磁性调节机构，进行微压力连续无极调节，此加工方法没有精密稳速的工作台进给系统，所以只能进行轴向加工，可加工零件有限，不能进行工件的三维加工，更不能用于加工复杂曲面或者异形孔槽，同时，当加工中出现短路情况时，因没有保护应急措施，工件与工具电极将直接烧毁，不利于工件的可持续加工。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种多轴联动超声调制微细电解加工系统，不仅能够实现对难加工材料（如电子陶瓷、高温合金、硬质合金等）的加工，而且可以加工复杂曲面或者异形孔槽，加工过程中，加工速度、加工间隙等参数可实时检测调节，有效减少工具电极损耗以及加工区的碰撞短路，提高工件的加工质量和加工效率。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：多轴联动超声调制微细电解加工系统，其特征是，包括超声振动系统、超声同步系统、电解加工供电系统、多轴机床控制系统、工作液循环系统、加工定位与间隙检测系统、在线参数观测与控制系统；

所述超声振动系统包括超声电源、超声波发生器、超声调节电路、横纵向激励装置、换能器、变幅杆、工具电极；所述超声同步系统中设有振动测量片；

所述电解加工供电系统包括限流电阻、脉冲电源、电磁阀开关、同步斩波器、电流传感器；

所述多轴机床控制系统包括伺服驱动器组、伺服电机组、Y轴进给机构、X轴进给机构、Z轴进给机构、C向旋转机构、A向旋转机构（C向旋转机构的旋转中心轴平行于Z轴，A向旋转机构的旋转中心轴平行于X轴）；

所述工作液循环系统包括工作液槽、工作液配送装置、温度传感器、电导率传感器；

所述加工定位与间隙检测系统包括X轴向激光微位移传感器、Y轴向激光微位移传感器、Z轴向激光微位移传感器、A向旋转编码器、C向旋转编码器、Z轴向位移传感器、X轴向位移传感器、Y轴向位移传感器；

所述在线参数观测与控制系统包括控制计算机以及与控制计算机连接的输出功放电路、可编程逻辑控制器、数据采集卡；

所述超声振动系统中，工具电极装于变幅杆底端，横纵向激励装置装于变幅杆振动节点处，并与超声调节电路的一端连接；

所述超声电源连接换能器，换能器亦与变幅杆连接，换能器转换超声电源产生的超声交变信号，经过变幅杆放大，使工具电极产生Z轴向超声频机械振动，并作用于工件；超声波发生器与超声调节电路的另一端连接，产生两种超声波电信号，经过横纵向激励装置转换放大后，使工具电极在X轴向和Y轴向发生超声频机械振动，并作用于工件；所述C向旋转机构内设有工作液，工件置于C向旋转机构的加工区内；

所述超声同步系统中，振动测量片装于变幅杆底端，Z轴向激光微位移传感器与同步斩波器连接，并对振动测量片实时测量，将其转换为所述工具电极振动的幅值、频率、相位的电信号，输送给所述同步斩波器；