[发明专利]一种超声振动辅助断续式电火花加工方法

权利要求书

1.一种超声振动辅助断续式电火花加工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：工件(6)接脉冲电源(4)正极，工具电极(9)接脉冲电源(4)负极，同时工具电极(9)按照预设转速绕其轴线高速旋转，工作液(2)由工具电极(9)内孔喷出，进入到加工区域内，在脉冲电源(4)打开的同时，工具电极(9)沿工具电极进给方向(10)向靠近工件方向进给，工具电极(9)做沿其轴线方向周期为T₂，振幅为I_m的超声振动与沿进给方向(10)周期为T₁的低频振动耦合的复合运动，且复合运动的周期为T₁；一个复合运动周期T₁内包括三个阶段，分别是低频振动进给阶段(A-B段)、耦合运动放电阶段(B-D段)、低频振动回退阶段(D-E段)；

步骤二：在低频振动进给阶段(A-B段)，工具电极(9)由侧面最大间隙H₂处(A点)逐渐进给至速度最大处(B点)，脉冲电源(4)保持关闭状态，工具电极(9)沿着进给方向(10)恒速进给，且工具电极(9)沿低频振动方向(1)振动进给，侧面加工间隙由最大间隙H₂逐渐减小，同时将大量新鲜的工作液(2)带入加工区域内，使加工区域内的工作液(2)恢复到介电状态，脱落的增强相颗粒(8)进入到工作液(2)中并充当磨料；

步骤三：在耦合运动放电阶段(B-D段)，工具电极(9)由速度最大处(B点)继续向靠近工件(6)方向低频进给至侧面间隙最小处(C点)，随后又向远离工件(6)方向低频回退至速度最大处(D点)，同时工具电极(9)开始沿轴线方向做超声振动运动，工具电极(9)与工件(6)之间侧面间隙先逐渐减小后逐渐增大，脉冲电源(4)打开，加工区域内发生多次火花放电(7)，同时工具电极(9)开始沿轴线方向做超声振动，工作液(2)内形成大量微空腔(5)，在超声作用下将大量火花放电产物(3)带离加工区域，且游离的增强相颗粒(8)对工件(6)产生机械撞击和抛磨作用，提高了电火花加工的表面质量；

步骤四：在低频振动回退阶段(D-E段)，工具电极(9)由速度最大点(D点)沿低频振动方向(1)回退，侧面加工间隙逐渐增大为H₂，工具电极(9)在振动回退时具有极大的加速度，将加工区域内大量的大量火花放电产物(3)带离加工区域，新鲜的工作液(2)回流到加工区域内，使加工区域内工作液(2)恢复到介电状态；

步骤五：加工区域不断重复上述步骤二至步骤四这三个阶段，在工具电极(9)低频振动和超声振动复合运动与脉冲电源(4)的断续式加工作用下，实现工件(6)的高质量加工；其中工具电极(9)低频振动与超声振动耦合运动的周期T₁等于低频振动进给阶段时间t_a、耦合运动放电阶段t_b与低频振动回退阶段时间t_c之和。

2.根据权利要求1所述的一种超声振动辅助断续式电火花加工方法，其特征在于：工具电极(9)低频振动的幅值为数100微米至4毫米，工具电极(9)超声振动的幅值为1-20微米，超声振动的周期T₂为数5-100微秒。

3.根据权利要求1所述的一种超声振动辅助断续式电火花加工方法，其特征在于：低频振动进给时间t_a、低频振动回退时间t_c与超声振动时间t_b均可调整，增大超声振动时间t_b以增加能量输入，获得更高的加工效率；增大低频振动进给时间t_a、低频振动回退时间t_c有利于加速加工区域加工产物输运，获得更好的表面质量。

4.根据权利要求1所述的一种超声振动辅助断续式电火花加工方法，其特征在于：工具电极(9)材料为铜钨合金、石墨、紫铜、紫铜。

5.根据权利要求1所述的一种超声振动辅助断续式电火花加工方法，其特征在于：工件(6)为中高体积分数的颗粒增强金属基复合材料。