[发明专利]三维超声波协同调制微细电火花线切割加工装置

说明书

技术领域

本发明涉及线切割，尤其涉及线切割中的一种三维超声波协同调制微细电火花线切割加工装置。

背景技术

随着科技水平的发展，对工件的加工精度要求越来越高，电火花线切割的加工精度与加工间隙密切相关，目前的加工方式使得电火花线切割机的加工间隙已近乎达到极限。

能够提供微小单个脉冲放电能量的脉冲电源是实现微细电火花线切割加工的前提。在微能脉冲电源方面，目前有晶体管可控RC脉冲电源、并联谐振脉冲电源、能量可控脉冲电源，还有应用于微细电火花加工的电容耦合式脉冲电源、超声振动同步的脉冲电源等。但大多数都是以RC脉冲电源作为基础。RC脉冲电源电容储存的能量可表示为Wp=0.5(C+C')U2，其中Wp为单个脉冲放电能量(J)；C为标称电容的容值(F)；C'为杂散电容的容值(F)；U为RC电源的工作电压(V)。从公式可知，要降低单个脉冲放电能量，降低电压U更为直接有效。但根据传统的观点：电火花加工不能在低于火花维持电压（一般为20~30V）下进行加工，所以一般认为，降低电容的容值是一种较为理想的选择。但电容的容值受整个装置杂散电容C' (一般在几百pF~几千pF之间)的影响，因此，使得降低单个脉冲放电能量也有限度。但据最新的研究成果表明，用RC电源作为微能脉冲电源时，其放电过程不存在火花维持电压，可以在超低电压(低于火花维持电压)下进行火花放电，比如2V开路电压来加工，其加工方法是加大放电电容（最小10μF），使得加工表面质量较差，这当然不是理想的微细加工方法。

目前没有采用低电压放电来获得微细单个脉冲能量进行加工的原因是因为低电压加工时放电间隙非常小，放电废屑和气泡不能从放电间隙中及时排出，导致一直处于短路和拉弧放电状态，因此不能进行加工。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种三维超声波协同调制微细电火花线切割加工装置。

本发明提供了一种三维超声波协同调制微细电火花线切割加工装置，包括走丝单元、控制单元、超声波电源、调制电路、脉冲电源和驱动待加工的工件进行三维振动的三维超声波振动机构，其中，所述控制单元分别与所述脉冲电源、超声波电源连接，所述调制电路串接于所述脉冲电源、超声波电源之间，所述脉冲电源与所述走丝单元连接并为所述走丝单元的极间提供线切割加工的脉冲信号，所述脉冲电源检测所述走丝单元的极间的放电状态并反馈给所述调制电路，所述脉冲电源将其脉宽信号、脉间信号反馈给所述调制电路，所述超声波电源将其振幅信号、频率信号反馈给所述调制电路，所述调制电路结合所述走丝单元的极间的放电状态，将所述超声波电源的振幅信号、频率信号和所述脉冲电源的脉宽信号、脉间信号进行联合调制，所述调制电路将调制后的振幅信号、频率信号反馈给所述超声波电源，所述调制电路将调制后的脉宽信号、脉间信号反馈给所述脉冲电源，所述超声波电源与所述三维超声波振动机构连接，所述超声波电源根据所述调制电路调制后的振幅信号、频率信号驱动所述三维超声波振动机构振动。

作为本发明的进一步改进，所述三维超声波振动机构包括工作台，所述工作台上设有X轴超声波换能器、Y轴超声波换能器和超声波X轴进给机构，所述超声波X轴进给机构上设有X轴振动台，所述X轴超声波换能器与所述X轴振动台相接触，所述X轴振动台上设有超声波Y轴进给机构，所述超声波Y轴进给机构上设有Y轴振动台，所述Y轴超声波换能器与所述Y轴振动台相接触，所述Y轴振动台上设有与待加工的工件连接的Z轴超声波换能器。

作为本发明的进一步改进，所述工作台与所述Y轴超声波换能器之间设有垫块，所述超声波X轴进给机构包括设置在所述工作台上的X轴导轨和设置在所述X轴导轨上并与其形成移动副的X轴滑块，所述X轴滑块与所述X轴振动台连接，所述超声波Y轴进给机构包括设置在所述X轴振动台上的Y轴导轨和设置在所述Y轴导轨上并与其形成移动副的Y轴滑块，所述Y轴滑块与所述Y轴振动台连接。

作为本发明的进一步改进，所述三维超声波协同调制微细电火花线切割加工装置还包括机床本体，所述机床本体上设有机床XY轴进给装置，所述机床XY轴进给装置包括机床X轴进给机构和机床Y轴进给机构，所述机床Y轴进给机构与所述三维超声波振动机构的工作台连接，所述机床X轴进给机构与所述超声波X轴进给机构的进给方向相同，所述机床Y轴进给机构与所述超声波Y轴进给机构的进给方向相同。