[实用新型]多轴联动超声调制微细电解加工系统

摘要

多轴联动超声调制微细电解加工系统，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。通过在变幅杆节点处增设横纵向激励装置，机床可加工出复杂三维曲面或异型孔槽；机床工作台为多轴联动控制进给机构，实现工作台多维空间的微细进给移动，保证了加工过程的稳定；通过在机床进给机构上增设编码器与微位移传感器，有利于加工间隙的控制以及工件精确的定位进给移动；加工过程参数变化可实时在线观测，通过控制工作液配送装置完成所需工作液的配置与输送，通过控制电磁阀开关与多轴机床控制系统，实现加工区碰撞或短路时对工件与工具电极的保护。

主权项

一种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(10)、超声波发生器(9)、超声调节电路(11)、横纵向激励装置(26)、换能器(28)、变幅杆(27)、工具电极(21)；所述超声同步系统中设有振动测量片(22)；所述电解加工供电系统包括限流电阻(12)、脉冲电源(3)、电磁阀开关(4)、同步斩波器(8)、电流传感器(13)；所述多轴机床控制系统包括伺服驱动器组(6)、伺服电机组(7)、Y轴进给机构(15)、X轴进给机构(16)、Z轴进给机构(17)、C向旋转机构(18)、A向旋转机构(19)；所述工作液循环系统包括工作液槽(35)、工作液配送装置(36)、温度传感器(37)、电导率传感器(38)；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(23)、Y轴向激光微位移传感器(24)、Z轴向激光微位移传感器(25)、A向旋转编码器(29)、C向旋转编码器(30)、Z轴向位移传感器(31)、X轴向位移传感器(32)、Y轴向位移传感器(33)；所述在线参数观测与控制系统包括控制计算机(1)以及与控制计算机(1)连接的输出功放电路(2)、可编程逻辑控制器(5)、数据采集卡(34)；所述超声振动系统中，工具电极(21)装于变幅杆(27)底端，横纵向激励装置(26)装于变幅杆(27)振动节点处，并与超声调节电路(11)的一端连接；所述超声电源(10)连接换能器(28)，换能器亦与变幅杆(27)连接，换能器转换超声电源(10)产生的超声交变信号，经过变幅杆(27)放大，使工 具电极(21)产生Z轴向超声频机械振动，并作用于工件(20)；超声波发生器(9)与超声调节电路(11)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(26)转换放大后，使工具电极(21)在X轴向和Y轴向发生超声频机械振动，并作用于工件(20)；所述C向旋转机构(18)内设有工作液，工件置于C向旋转机构(18)的加工区内；所述超声同步系统中，振动测量片(22)装于变幅杆(27)底端，Z轴向激光微位移传感器(25)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(21)振动的幅值、频率、相位的电信号，输送给所述同步斩波器(8)；所述电解加工供电系统中，限流电阻(12)、脉冲电源(3)、电磁阀开关(4)、同步斩波器(8)、电流传感器(13)串联在一起，该电路两端分别连接变幅杆(27)与工件(20)；所述电流传感器(13)通过数据采集卡(34)连接到控制计算机(1)，用于实时记录电解加工供电系统的电流情况，所述电磁阀开关(4)处于常闭状态，其还连接于可编程逻辑控制器(5)；所述多轴机床控制系统中，A向旋转机构(19)设置于C向旋转机构(18)内，C向旋转机构(18)装于Z轴进给机构(17)正上方，Z轴进给机构(17)固定于X轴进给机构(16)内，作升降运动，X轴进给机构(16)基于下方的Y轴进给机构(15)移动，Y轴进给机构(15)设置于该加工系统的底座(14)上方；所述可编程控制器(5)与伺服驱动器组(6)输入端连接，与伺服驱动器组(6)输出端连接的是五个分别驱动Y轴进给机构(15)、X轴进给机构(16)、Z轴进给机构(17)、C向旋转机构(18)、A向旋转机构(19)加工进给移动或转动的伺服电机组(7)，伺服驱动器组(6)驱动伺服电机组(7)进行机构的轴向或者旋转微细进给运动；所述工作液循环系统中，温度传感器(37)与电导率传感器(38)的探测头置于C向进给机构(18)的工作液中，工作液配送装置(36)下端连接到其下方的工作液槽(35)，另一端为两个输送管道，分别通向C向进给机构(18)的加工区与工作液底端，所述工作液配送装置(36)还与可编程控制器(5)连接；所述加工定位与间隙检测系统中，X轴向激光微位移传感器(23)、Y轴向激光微位移传感器(24)、Z轴向激光微位移传感器(25)分别与数据采集卡(34)连接，将工具电极的位置信号经数据采集卡(34)传输给控制计算机(1)；所述A向旋转编码器(29)、C向旋转编码器(30)、Z轴向位移传感器(31)、X轴向位移传感器(32)、Y轴向位移传感器(33)分别通过数据采集卡(34)连接到控制计算机(1)；所述在线参数观测与控制系统中，输出功放电路(2)分别与超声振动系统中超声电源(10)、超声波发生器(9)以及所述电解加工供电系统中的脉冲电源(3)连接；所述数据采集卡(34)连接有电压传感器(39)，电压传感器(39)分别连接加工区工件(20)与工具电极(21)，用于测量加工区的极间电压；所述数据采集卡(34)与电流传感器(13)、工作液配送装置(36)以及所述加工定位与间隙检测系统连接，控制计算机(1)读取数据采集卡(34)显示工件(20)加工的实时参数数据。