CN106312213A - 电火花加工超声辅助装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及超声电火花复合加工技术，具体是一种电火花加工超声辅助装置。本发明解决了现有超声电火花复合加工装置结构复杂、不易实现、稳定性差的问题。电火花加工超声辅助装置，包括工作台、工作液箱、套筒、端盖、变幅杆、预紧螺杆、超声换能器、预紧螺母、固定螺母、支腿、半圆弧形托架；其中，工作液箱固定于工作台的上表面前部，且工作液箱的后侧壁贯通开设有通孔；套筒位于工作液箱的外部，且套筒的前端外侧面和后端外侧面各设有一个径向凸台；套筒的前端径向凸台与工作液箱的后侧壁连接，且套筒的前端敞口与通孔的后端孔口对接；端盖封盖于套筒的后端敞口上，且端盖的边缘与套筒的后端径向凸台连接。本发明适用于超声电火花复合加工。

Description

电火花加工超声辅助装置
技术领域
本发明涉及超声电火花复合加工技术，具体是一种电火花加工超声辅助装置。
背景技术
随着生产的发展和科学技术的进步，具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性、高粘性、高韧性、高纯度等性能的新材料不断出现，具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多，仍然采用机械加工方法，有时难以加工或无法加工。
电火花加工方法是利用两极间脉冲放电时产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法，因其加工时不受材料强度、硬度限制，且加工过程中工件和工具无宏观作用力仅与材料的导电特性相关等特点，弥补了传统加工方法的不足，在难加工导电材料的加工中具有明显的优势。
采用电火花进行微小孔加工，特别是大深径比微小孔加工时，电蚀产物易聚积在孔的底部，造成排屑困难，稳定的放电间隙范围小且容易受其它工艺参数的影响，易造成频繁的短路和非正常的放电；同时，为达到较高的加工尺寸精度和表面精度，常采用减小单个脉冲放电能量的方法，减小材料的蚀除量，降低了加工速度；另外，由于微孔加工工具电极细微，当深径比较大时，异常放电易烧毁工具电极，造成加工不能稳定进行，可加工范围变窄，使传统的电火花加工在微细加工中不能成为有效的加工方法。
超声电火花复合加工技术是在电极上附加超声振动，利用超声改善工作液循环状态和极间放电状态，从而提高被加工孔的深径比、加工稳定性、生产率和脉冲电源的利用率，并且在振幅得到良好控制的情况下，获得更高的加工精度。
目前已有的超声电火花复合加工装置分为两种：工具电极超声辅助装置和工件电极超声辅助装置。其中，工具电极超声辅助装置存在工具电极的安装和连接比较困难的问题，由此导致其结构复杂、不易实现。工件电极超声辅助装置则没有考虑工作介质对超声振子系统的影响，由此使得超声振子系统的匹配性变差，从而导致其稳定性差。基于此，有必要发明一种全新的超声电火花复合加工装置，以解决现有超声电火花复合加工装置结构复杂、不易实现、稳定性差的问题。
发明内容
本发明为了解决现有超声电火花复合加工装置结构复杂、不易实现、稳定性差的问题，提供了一种电火花加工超声辅助装置。
本发明是采用如下技术方案实现的：
电火花加工超声辅助装置，包括工作台、工作液箱、套筒、端盖、变幅杆、预紧螺杆、超声换能器、预紧螺母、固定螺母、支腿、半圆弧形托架；
其中，工作液箱固定于工作台的上表面前部，且工作液箱的后侧壁贯通开设有通孔；
套筒位于工作液箱的外部，且套筒的前端外侧面和后端外侧面各设有一个径向凸台；套筒的前端径向凸台与工作液箱的后侧壁连接，且套筒的前端敞口与通孔的后端孔口对接；
端盖封盖于套筒的后端敞口上，且端盖的边缘与套筒的后端径向凸台连接；端盖的中央贯通开设有中心孔；
变幅杆穿设于通孔内，且变幅杆的前端和后端分别伸入工作液箱的内腔和套筒的内腔；变幅杆的节圆处设有法兰；法兰位于工作液箱的内腔，且法兰与工作液箱的后侧壁连接；变幅杆的后端端面中央开设有螺纹凹孔；
预紧螺杆穿设于中心孔内；预紧螺杆的前端旋拧于螺纹凹孔内；预紧螺杆的后端超出端盖的后端端面；
超声换能器套设于预紧螺杆上，且超声换能器的前端端面与变幅杆的后端端面相接触；
预紧螺母旋拧于预紧螺杆上，且预紧螺母与超声换能器的后端端面相接触；
固定螺母旋拧于预紧螺杆上，且固定螺母与端盖的后端端面相接触；
支腿固定于工作台的上表面后部；
半圆弧形托架固定于支腿的上端，且半圆弧形托架的内侧面与套筒的中部外侧面相接触。
工作时，工作液箱的内腔盛放有工作液介质。工件固定于变幅杆的前端，且工件浸泡于工作液介质中。超声换能器的输入端通过导线将与外部超声波发生器连接。具体工作过程如下：超声波发生器将50Hz的交流电转换为超声频交变电流信号，并通过导线将超声频交变电流信号传输至超声换能器。超声换能器将超声频交变电流信号转换为超声频机械振动。超声频机械振动经变幅杆进行放大后，带动工件作沿水平方向（垂直于电火花主轴方向）的振动，由此实现了超声电火花复合加工。在此过程中，预紧螺杆和预紧螺母将超声换能器与变幅杆连接在一起，并提供合适的预紧力。
基于上述过程，本发明所述的电火花加工超声辅助装置通过采用全新结构，实现了超声电火花复合加工，由此具备了如下优点：一、与工具电极超声辅助装置相比，本发明通过将超声振动添加在工件上，有效避免了工具电极的安装和连接比较困难的问题，因此其结构更简单、更易于实现，尤其适用于机床改造。二、与工件电极超声辅助装置相比，本发明通过将超声振子系统（即超声换能器）设于工作液箱外侧，使得超声振子系统基本不受工作介质（即工作液介质）的影响，由此使得超声振子系统的匹配性更好，因此其稳定性更好。
进一步地，法兰、工作液箱的后侧壁、套筒的前端径向凸台通过螺栓连接在一起，且法兰与工作液箱的后侧壁之间垫设有密封环；端盖的边缘与套筒的后端径向凸台通过螺栓连接在一起；支腿与工作台的上表面之间垫设有非金属层。工作时，密封环的作用是防止工作液介质发生渗漏。非金属层的作用是防止漏电。
另外，半圆弧形托架的侧面贯通开设有四个螺孔，且四个螺孔沿周向等距排列；其中两个位置靠上的螺孔内各旋拧有一个紧固螺钉，另外两个位置靠下的螺孔内各旋拧有一个微调螺钉。工作时，通过两个紧固螺钉可以对套筒进行紧固，由此防止套筒在加工过程中发生侧动。通过两个微调螺钉可以对套筒的位置进行微调。
本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了现有超声电火花复合加工装置结构复杂、不易实现、稳定性差的问题，适用于超声电火花复合加工。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中支腿和半圆弧形托架的结构示意图。
图中：1-工作台，2-工作液箱，3-套筒，4-端盖，5-变幅杆，6-预紧螺杆，7-超声换能器，8-预紧螺母，9-固定螺母，10-支腿，11-半圆弧形托架，12-密封环，13-非金属层，14-紧固螺钉，15-微调螺钉，16-工件。
具体实施方式
电火花加工超声辅助装置，包括工作台1、工作液箱2、套筒3、端盖4、变幅杆5、预紧螺杆6、超声换能器7、预紧螺母8、固定螺母9、支腿10、半圆弧形托架11；
其中，工作液箱2固定于工作台1的上表面前部，且工作液箱2的后侧壁贯通开设有通孔；
套筒3位于工作液箱2的外部，且套筒3的前端外侧面和后端外侧面各设有一个径向凸台；套筒3的前端径向凸台与工作液箱2的后侧壁连接，且套筒3的前端敞口与通孔的后端孔口对接；
端盖4封盖于套筒3的后端敞口上，且端盖4的边缘与套筒3的后端径向凸台连接；端盖4的中央贯通开设有中心孔；
变幅杆5穿设于通孔内，且变幅杆5的前端和后端分别伸入工作液箱2的内腔和套筒3的内腔；变幅杆5的节圆处设有法兰；法兰位于工作液箱2的内腔，且法兰与工作液箱2的后侧壁连接；变幅杆5的后端端面中央开设有螺纹凹孔；
预紧螺杆6穿设于中心孔内；预紧螺杆6的前端旋拧于螺纹凹孔内；预紧螺杆6的后端超出端盖4的后端端面；
超声换能器7套设于预紧螺杆6上，且超声换能器7的前端端面与变幅杆5的后端端面相接触；
预紧螺母8旋拧于预紧螺杆6上，且预紧螺母8与超声换能器7的后端端面相接触；
固定螺母9旋拧于预紧螺杆6上，且固定螺母9与端盖4的后端端面相接触；
支腿10固定于工作台1的上表面后部；
半圆弧形托架11固定于支腿10的上端，且半圆弧形托架11的内侧面与套筒3的中部外侧面相接触。
法兰、工作液箱2的后侧壁、套筒3的前端径向凸台通过螺栓连接在一起，且法兰与工作液箱2的后侧壁之间垫设有密封环12；端盖4的边缘与套筒3的后端径向凸台通过螺栓连接在一起；支腿10与工作台1的上表面之间垫设有非金属层13。
半圆弧形托架11的侧面贯通开设有四个螺孔，且四个螺孔沿周向等距排列；其中两个位置靠上的螺孔内各旋拧有一个紧固螺钉14，另外两个位置靠下的螺孔内各旋拧有一个微调螺钉15。
具体实施时，超声换能器7采用压电换能器。

Claims (3)

1.一种电火花加工超声辅助装置，其特征在于：包括工作台（1）、工作液箱（2）、套筒（3）、端盖（4）、变幅杆（5）、预紧螺杆（6）、超声换能器（7）、预紧螺母（8）、固定螺母（9）、支腿（10）、半圆弧形托架（11）；
其中，工作液箱（2）固定于工作台（1）的上表面前部，且工作液箱（2）的后侧壁贯通开设有通孔；
套筒（3）位于工作液箱（2）的外部，且套筒（3）的前端外侧面和后端外侧面各设有一个径向凸台；套筒（3）的前端径向凸台与工作液箱（2）的后侧壁连接，且套筒（3）的前端敞口与通孔的后端孔口对接；
端盖（4）封盖于套筒（3）的后端敞口上，且端盖（4）的边缘与套筒（3）的后端径向凸台连接；端盖（4）的中央贯通开设有中心孔；
变幅杆（5）穿设于通孔内，且变幅杆（5）的前端和后端分别伸入工作液箱（2）的内腔和套筒（3）的内腔；变幅杆（5）的节圆处设有法兰；法兰位于工作液箱（2）的内腔，且法兰与工作液箱（2）的后侧壁连接；变幅杆（5）的后端端面中央开设有螺纹凹孔；
预紧螺杆（6）穿设于中心孔内；预紧螺杆（6）的前端旋拧于螺纹凹孔内；预紧螺杆（6）的后端超出端盖（4）的后端端面；
超声换能器（7）套设于预紧螺杆（6）上，且超声换能器（7）的前端端面与变幅杆（5）的后端端面相接触；
预紧螺母（8）旋拧于预紧螺杆（6）上，且预紧螺母（8）与超声换能器（7）的后端端面相接触；
固定螺母（9）旋拧于预紧螺杆（6）上，且固定螺母（9）与端盖（4）的后端端面相接触；
支腿（10）固定于工作台（1）的上表面后部；
半圆弧形托架（11）固定于支腿（10）的上端，且半圆弧形托架（11）的内侧面与套筒（3）的中部外侧面相接触。
2.根据权利要求1所述的电火花加工超声辅助装置，其特征在于：法兰、工作液箱（2）的后侧壁、套筒（3）的前端径向凸台通过螺栓连接在一起，且法兰与工作液箱（2）的后侧壁之间垫设有密封环（12）；端盖（4）的边缘与套筒（3）的后端径向凸台通过螺栓连接在一起；支腿（10）与工作台（1）的上表面之间垫设有非金属层（13）。
3.根据权利要求1或2所述的电火花加工超声辅助装置，其特征在于：半圆弧形托架（11）的侧面贯通开设有四个螺孔，且四个螺孔沿周向等距排列；其中两个位置靠上的螺孔内各旋拧有一个紧固螺钉（14），另外两个位置靠下的螺孔内各旋拧有一个微调螺钉（15）。
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