[发明专利]一种复合曲面聚焦超声振动电火花打孔装置及其使用方法

权利要求书

1.一种复合曲面聚焦超声振动电火花打孔装置，其特征在于，包括机床部件，复合曲面聚焦超声电火花打孔部件，电气控制装置；

机床部件包括：底座、运动平台、工件固定台、密封围栏、工作液、工件、粗调机构、微调机构；运动平台安装在底座上方，工件固定台安装在运动平台上方，工件固定在工件固定台上，密封围栏与工件固定台连接并作密封处理，工作液放置在密封围栏中，粗调机构安装在底座的一侧，微调机构与粗调机构通过螺母副连接；

复合曲面聚焦超声电火花打孔部件与微调机构连接；复合曲面聚焦超声电火花打孔部件包括电极丝送丝装置和复合曲面聚焦超声换能器，电极丝导向器；复合曲面聚焦超声换能器通过其法兰盘与电极丝送丝装置连接，并设置在电极丝送丝装置下方，电极丝导向器与复合曲面聚焦超声换能器同轴固定并安装在其下方；

复合曲面聚焦超声换能器包括预紧螺钉、后盖板、压电陶瓷片、复合曲面聚焦变幅杆；预紧螺钉依次穿过后盖板、压电陶瓷片和复合曲面聚焦变幅杆，并通过预紧螺钉同轴压紧，预紧螺钉和复合曲面聚焦变幅杆中心均设置有通孔用于电极丝通过；

复合曲面聚集变幅杆的内表面由平面A、球面B以及曲面C组成，平面A在与Z轴夹角为(0°，±α°)的范围内，球面B在与Z轴夹角为(±α°，±(α+β)°)的范围内，曲面C在与Z轴夹角为(±(α+β)°，±(α+β+γ)°)的范围内。

2.根据权利要求1所述一种复合曲面聚焦超声振动电火花打孔装置，其特征在于，运动平台是滚珠丝杠驱动形式或直线电机驱动形式的工作移动平台。

3.根据权利要求1所述一种复合曲面聚焦超声振动电火花打孔装置，其特征在于，复合曲面聚焦变幅杆的内表面由平面A、球面B和曲面C三部分构成。

4.根据权利要求1所述一种复合曲面聚焦超声振动电火花打孔装置，其特征在于，电极丝导向器长度略小于平面A到原点O的距离L。

5.根据权利要求1所述一种复合曲面聚焦超声振动电火花打孔装置，其特征在于，复合曲面聚焦超声换能器的工作频率为20kHz-5MHz。

6.根据权利要求1所述一种复合曲面聚焦超声振动电火花打孔装置，其特征在于，使用方法包括以下步骤：

步骤一、选择复合曲面聚焦超声换能器：根据所加工孔径尺寸大小，选择合适a、b、R、L、α、β、γ的数值，使得复合曲面聚焦超声换能器所产生的柱状焦域其直径φ大于所加工孔径的大小，其高度h也大于所加工孔深的深度；

步骤二、将复合曲面聚焦超声电火花打孔部件安装在机床上，并调整其工作频率以及振幅；

步骤三、开机回原点：打开电火花机床电源，数控系统启动完成后，操作机床，把复合曲面聚焦超声电火花打孔部件调回机床坐标原点；

步骤四、装夹工件：将需要打孔的工件放置在工件固定台上；

步骤五、在数控系统中编制孔加工程序并保存；

步骤六、进行复合曲面聚焦超声电火花打孔部件调零：首先，电极丝送丝装置启动，使电极丝向下进给直至电极丝从电极丝导向器的导向孔伸出一定距离，电极丝送丝装置暂停工作；然后利用粗调机构对微调机构进行高度调整，待复合曲面聚焦超声变幅杆完全浸入在工作液中，且电极丝导向器接近工件时，粗调机构暂停工作；最后启动复合曲面聚焦超声换能器，待其工作稳定且可形成柱状聚焦区域后，微调机构启动对复合曲面聚焦超声电火花打孔部件进行高度微调，直至柱状聚焦区域位于待加工区域附近，保证工件和电极丝接触，机床发出滴的响声后，复合曲面聚焦超声电火花打孔部件调零结束；

步骤七、执行孔加工程序：加工过程中，保持工件静止，电极丝送丝装置工作驱动电极丝向下进给，加工完一个孔之后，根据所编制保存的孔加工程序，工件移至另一个位置进行下一个孔的加工，待程序完成所有孔的加工之后，电极丝送丝装置驱动电极丝退出加工区域；

步骤八、加工结束，复合曲面聚焦超声换能器停止工作，复合曲面聚焦超声电火花打孔部件回到机床坐标原点。