CN110170716B - 两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法及装置 - Google Patents
两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110170716B CN110170716B CN201910489008.1A CN201910489008A CN110170716B CN 110170716 B CN110170716 B CN 110170716B CN 201910489008 A CN201910489008 A CN 201910489008A CN 110170716 B CN110170716 B CN 110170716B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ultrasonic vibration
- vibration
- radial
- axial
- ultrasonic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003754 machining Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title abstract description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title abstract description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H11/00—Auxiliary apparatus or details, not otherwise provided for
- B23H11/003—Mounting of workpieces, e.g. working-tables
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
- B23H9/008—Surface roughening or texturing
Abstract
一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法，保持工具阴极上微凸台与工件表面有一定的加工间隙，轴向和径向的振动分别由不同的超声电源控制，在轴向超声振动作用下，工具阴极对所加工微结构在轴向对应的侧壁进行二次电解加工；同时超声振动装置在旋转卡盘的带动下进行一定角速度的旋转，带动工具电极在旋转方向对所加工微结构的侧壁进行二次电解加工；加工时电解液充满加工间隙，电解产物在超声振动作用下被及时排出；通过轴向及径向的超声振动及工具阴极的旋转的共同作用，实现了对所加工微结构的所有侧壁及底部的完整加工。以及提供一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工装置。本发明提高了电解加工的精度和效率。
Description
技术领域
本发明属于超声能场辅助电解加工领域，尤其涉及一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法及装置。
背景技术
随着社会科学技术的进步，机械制造业都朝着高精、小型、高效等方向发展，人们对零件性能的要求也越来越高，研究表明零件表面的某些微结构可以有效提高零件性能，因此微织构被广泛应用于工业领域，人们也在积极探索可以高效加工微结构的方法。而电解加工正是微结构加工的一种代表技术。
微细电解加工是基于金属电化学阳极溶解原理基础之上实现的。微细电解加工使用成型工具电极，通常在几十到几百微米的加工间隙中对工件进行电化学加工。电解加工具有加工工具无损耗、蚀除速度不受加工材料硬度/强度影响、加工变形小等优点，在微结构加工领域具有较明显的优势，因此引起了国内外学术界和工业界的广泛研究。但微细电解加工仍存在加工效率低、阵列微织构加工一致性差、凹坑精度不够高等问题,因此如何利用电解加工技术实现工件稳定、高效高精度的加工，越来越被人们所关注。
发明内容
为了克服现有微细电解加工技术存在的加工精度低，尤其是加工时微织构侧壁表面质量差的问题，本发明提供了一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法及装置，提高了电解加工的精度和效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法，在圆柱状径向超声振动装置的外圈上加工有具有微凸台结构的阵列微细工具阴极，同时超声振动装置接电源的负极，工件连接电源正极，径向超声振动装置在发生径向振动的同时，带动工具阴极实现径向振动；轴向超声振动换能器带动阵列工具阴极作轴向振动；
加工时，保持工具阴极上微凸台与工件表面有一定的加工间隙，轴向和径向的振动分别由不同的超声电源控制，在轴向超声振动作用下，工具阴极对所加工微结构在轴向对应的侧壁进行二次电解加工；同时超声振动装置在旋转卡盘的带动下进行一定角速度的旋转，带动工具电极在旋转方向对所加工微结构的侧壁进行二次电解加工；加工时电解液充满加工间隙，电解产物在超声振动作用下被及时排出；通过轴向及径向的超声振动及工具阴极的旋转的共同作用，实现了对所加工微结构的所有侧壁及底部的完整加工。
一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工装置，所述装置包括超声振动装置和旋转卡盘，所述超声振动装置为圆柱状径向超声振动装置，在圆柱状径向超声振动装置的外圈上加工有具有微凸台结构的阵列微细工具阴极；所述超声振动装置被所述旋转卡盘夹紧固定；所述旋转卡盘固定在机床上。
进一步，所述旋转卡盘转动的方向、角速度可以通过控制器进行调节。
再进一步，所述超声振动装置包括轴向振动部分、径向振动部分及工具阴极部分，轴向振动部分和径向振动部分在轴向振动的位移节点处结合，轴向振动部分包含加持部分和压电陶瓷片部分，径向振动部分包含外圈和压电陶瓷片部分，所述轴向振动部分和径向振动部分分别连接两个超声电源，超声振动装置的振动参数通过超声电源及其控制器进行控制调节。
所述工具阴极通过线切割加工在超声振动装置径向振动部分的外圈上。
所述工具阴极一侧表面阵列分布有微凸台，微凸台数量为n×n。
所述超声振动装置整体呈阶梯圆柱状。
本发明的有益效果主要表现在：将超声场与电解加工相结合，利用超声振动装置带动工具阴极上的微凸台分别在轴向和径向产生一定幅度的振动，在轴向和径向对所加工微结构的侧壁及底面进行加工，提高了加工效率的同时也降低了微结构轴向侧壁和底部的粗糙度；同时超声振动装置在旋转卡盘的带动下进行一定角速度的旋转，带动工具阴极在旋转方向对所加工微结构的侧壁进行二次电解加工，降低了所加工微结构旋转方向侧壁的粗糙度；超声联动和工具阴极的旋转共同作用，实现了对所加工微结构的所有侧壁及底部的完整加工，降低了微结构侧壁表面粗糙度，提高了加工效率及所加工微结构的整体加工精度。
附图说明
图1是装置外观图。
图2是超声振动装置结构图。
图3是局部加工示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1-图3所示，一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法，在圆柱状径向超声振动装置的外圈上加工有具有微凸台结构的阵列微细工具阴极，同时超声振动装置接电源的负极，工件连接电源正极，径向超声振动装置在发生径向振动的同时，带动工具阴极实现径向振动；轴向超声振动换能器带动阵列工具阴极作轴向振动。加工时，保持工具阴极上微凸台与工件表面有一定的加工间隙。轴向和径向的振动分别由不同的超声电源控制，在轴向超声振动作用下，工具阴极对所加工微结构在轴向对应的侧壁进行二次电解加工，从而降低了所加工结构轴向侧壁的粗糙度；在径向超声振动的作用下，工具阴极对所加工微结构的底部进行加工，降低底面粗糙度的同时也提高了加工效率。同时超声振动装置在旋转卡盘的带动下进行一定角速度的旋转，带动工具阴极在旋转方向对所加工微结构的侧壁进行二次电解加工，降低了所加工结构旋转方向侧壁的粗糙度；加工时电解液充满加工间隙，电解产物在超声振动作用下被及时排出；通过轴向及径向的超声振动及工具阴极的旋转的共同作用，实现了对所加工微结构的所有侧壁及底部的完整加工，降低了微结构侧壁表面粗糙度、提高了加工效率、所加工微结构的整体加工精度。
一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工装置，包括超声振动装置2、旋转卡盘1，所述超声振动装置为圆柱状径向超声振动装置，在圆柱状径向超声振动装置的外圈7上加工有具有微凸台结构的阵列微细工具阴极6；所述超声振动装置2被所述旋转卡盘1夹紧固定；所述旋转卡盘固定在机床上；
所述超声振动装置包含三部分，轴向振动部分、径向振动部分及工具阴极部分。轴向振动部分和径向振动部分在轴向振动的位移节点处结合。轴向振动部分包含加持部分4和压电陶瓷片5部分，径向振动部分包含外圈7和压电陶瓷片8部分，所述轴向振动部分和径向振动部分分别连接两个超声电源，超声振动装置的振动参数如振幅、频率可以通过超声电源及其控制器进行控制调节；
所述旋转卡盘转动的方向、角速度可以通过控制器进行调节。
进一步，所述工具阴极6通过线切割加工在超声振动装置径向振动部分的外圈上7。
进一步，所述工具阴极6一侧表面阵列分布有微凸台10，微凸台数量为n×n；
再进一步，所述超声振动装置整体呈阶梯圆柱状。
本实施例的两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工装置的工作过程为：在圆柱状径向超声振动装置的外圈7上加工有具有微凸台结构的阵列微细工具阴极6，同时超声振动装置2接电源的负极，工件9连接电源正极，径向超声振动装置在发生径向振动12的同时，带动工具阴极6实现径向振动；轴向超声振动换能器带动阵列工具阴极作轴向振动11。加工时，保持工具阴极上微凸台10与工件9表面有一定的加工间隙。轴向和径向的振动分别由不同的超声电源控制，在轴向超声振动作用下，工具阴极对所加工微结构在轴向对应的侧壁进行二次电解加工，从而降低了所加工结构轴向侧壁的粗糙度；在径向超声振动的作用下，工具阴极对所加工微结构的底部进行加工，降低底面粗糙度的同时也提高了加工效率。同时超声振动装置2在旋转卡盘1的带动下进行设定角速度的旋转3，带动工具阴电极在旋转方向对所加工微结构的侧壁进行二次电解加工，降低了所加工结构旋转方向侧壁的粗糙度；加工时电解液充满加工间隙，电解产物在超声振动作用下被及时排出；通过轴向及径向的超声振动及工具阴极的旋转的共同作用，实现了对所加工微结构的所有侧壁及底部的完整加工，降低了微结构侧壁表面粗糙度，提高了加工效率及所加工微结构的整体加工精度。
Claims (7)
1.一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法，其特征在于，实现该方法的装置包括超声振动装置和旋转卡盘，所述超声振动装置为圆柱状径向超声振动装置，在圆柱状径向超声振动装置的外圈上加工有具有微凸台结构的阵列微细工具阴极；所述圆柱状径向超声振动装置被所述旋转卡盘夹紧固定；所述旋转卡盘固定在机床上；所述圆柱状径向超声振动装置包括轴向振动部分、径向振动部分及工具阴极部分，轴向振动部分和径向振动部分在轴向振动的位移节点处结合，轴向振动部分包含加持部分和压电陶瓷片部分，径向振动部分包含外圈和压电陶瓷片部分，所述轴向振动部分和径向振动部分分别连接两个超声电源，圆柱状径向超声振动装置的振动参数通过超声电源及其控制器进行控制调节；在圆柱状径向超声振动装置的外圈上加工有具有微凸台结构的阵列微细工具阴极，同时圆柱状径向超声振动装置接电源的负极，工件连接电源正极，圆柱状径向超声振动装置在发生径向振动的同时，带动工具阴极实现径向振动；轴向超声振动换能器带动阵列工具阴极作轴向振动；
加工时，保持工具阴极上微凸台与工件表面有一定的加工间隙，轴向和径向的振动分别由不同的超声电源控制，在轴向超声振动作用下，工具阴极对所加工微结构在轴向对应的侧壁进行二次电解加工；同时超声振动装置在旋转卡盘的带动下进行一定角速度的旋转，带动工具电极在旋转方向对所加工微结构的侧壁进行二次电解加工；加工时电解液充满加工间隙，电解产物在超声振动作用下被及时排出；通过轴向及径向的超声振动及工具阴极的旋转的共同作用，实现了对所加工微结构的所有侧壁及底部的完整加工。
2.一种实现如权利要求1所述的两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法的装置，其特征在于，所述装置包括超声振动装置和旋转卡盘，所述超声振动装置为圆柱状径向超声振动装置，在圆柱状径向超声振动装置的外圈上加工有具有微凸台结构的阵列微细工具阴极；所述超声振动装置被所述旋转卡盘夹紧固定；所述旋转卡盘固定在机床上。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述旋转卡盘转动的方向、角速度通过控制器进行调节。
4.如权利要求2或3所述装置，其特征在于，所述超声振动装置包括轴向振动部分、径向振动部分及工具阴极部分，轴向振动部分和径向振动部分在轴向振动的位移节点处结合，轴向振动部分包含加持部分和压电陶瓷片部分，径向振动部分包含外圈和压电陶瓷片部分，所述轴向振动部分和径向振动部分分别连接两个超声电源，超声振动装置的振动参数通过超声电源及其控制器进行控制调节。
5.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述工具阴极通过线切割加工在超声振动装置径向振动部分的外圈上。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述工具阴极一侧表面阵列分布有微凸台，微凸台数量为n×n。
7.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述超声振动装置整体呈阶梯圆柱状。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910489008.1A CN110170716B (zh) | 2019-06-06 | 2019-06-06 | 两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910489008.1A CN110170716B (zh) | 2019-06-06 | 2019-06-06 | 两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110170716A CN110170716A (zh) | 2019-08-27 |
| CN110170716B true CN110170716B (zh) | 2024-05-07 |
Family
ID=67696960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910489008.1A Active CN110170716B (zh) | 2019-06-06 | 2019-06-06 | 两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110170716B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110935969A (zh) * | 2019-11-22 | 2020-03-31 | 浙江工业大学 | 回转体内孔电解磨削加工方法及装置 |
| CN113210772B (zh) * | 2021-05-12 | 2022-07-15 | 浙江工业大学 | 金属回转体微细电解加工中的间隙流场的均流装置及方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU837797A1 (ru) * | 1979-04-09 | 1981-06-15 | Предприятие П/Я М-5727 | Ультразвуковой инструмент дл обра-бОТКи НАРужНыХ цилиНдРичЕСКиХ пОВЕРХ-НОСТЕй |
| JPH06350114A (ja) * | 1993-06-08 | 1994-12-22 | Souzou Kagaku:Kk | 超音波加工により表面に微細な凹凸を形成したテクスチ ャー構造を有する太陽電池 |
| JP2005096016A (ja) * | 2003-09-24 | 2005-04-14 | Japan Science & Technology Agency | 振動研磨方法およびその装置 |
| CN1824444A (zh) * | 2006-01-20 | 2006-08-30 | 南京航空航天大学 | 超声电解复合微细加工方法及装置 |
| CN204413769U (zh) * | 2015-01-08 | 2015-06-24 | 河南理工大学 | 一种三维超声振动elid内圆磨削实验装置 |
| WO2015158318A1 (de) * | 2014-04-16 | 2015-10-22 | Innolite Gmbh | Verfahren zur ultrapräzisen bearbeitung einer gewölbten und eisenhaltigen negativfläche eines formeinsatzes, formeinsatz sowie damit hergestelltes optisches element |
| CN106001611A (zh) * | 2016-06-21 | 2016-10-12 | 北京航空航天大学 | 一种精密高速断续超声振动切削方法 |
| CN107214387A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-09-29 | 浙江工业大学 | 径向超声振动辅助微织构滚蚀电解加工方法及装置 |
| CN208743860U (zh) * | 2018-08-14 | 2019-04-16 | 苏州科技大学 | 一种金属表面微凹坑阵列加工装置 |
| CN210412928U (zh) * | 2019-06-06 | 2020-04-28 | 浙江工业大学 | 两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工装置 |
-
2019
- 2019-06-06 CN CN201910489008.1A patent/CN110170716B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU837797A1 (ru) * | 1979-04-09 | 1981-06-15 | Предприятие П/Я М-5727 | Ультразвуковой инструмент дл обра-бОТКи НАРужНыХ цилиНдРичЕСКиХ пОВЕРХ-НОСТЕй |
| JPH06350114A (ja) * | 1993-06-08 | 1994-12-22 | Souzou Kagaku:Kk | 超音波加工により表面に微細な凹凸を形成したテクスチ ャー構造を有する太陽電池 |
| JP2005096016A (ja) * | 2003-09-24 | 2005-04-14 | Japan Science & Technology Agency | 振動研磨方法およびその装置 |
| CN1824444A (zh) * | 2006-01-20 | 2006-08-30 | 南京航空航天大学 | 超声电解复合微细加工方法及装置 |
| WO2015158318A1 (de) * | 2014-04-16 | 2015-10-22 | Innolite Gmbh | Verfahren zur ultrapräzisen bearbeitung einer gewölbten und eisenhaltigen negativfläche eines formeinsatzes, formeinsatz sowie damit hergestelltes optisches element |
| CN204413769U (zh) * | 2015-01-08 | 2015-06-24 | 河南理工大学 | 一种三维超声振动elid内圆磨削实验装置 |
| CN106001611A (zh) * | 2016-06-21 | 2016-10-12 | 北京航空航天大学 | 一种精密高速断续超声振动切削方法 |
| CN107214387A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-09-29 | 浙江工业大学 | 径向超声振动辅助微织构滚蚀电解加工方法及装置 |
| CN208743860U (zh) * | 2018-08-14 | 2019-04-16 | 苏州科技大学 | 一种金属表面微凹坑阵列加工装置 |
| CN210412928U (zh) * | 2019-06-06 | 2020-04-28 | 浙江工业大学 | 两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 电解复合超声频振动微细加工机理与试验研究;朱永伟;王占和;李红英;云乃彰;;中国机械工程(第15期) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110170716A (zh) | 2019-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108581100B (zh) | 内部通道超声振动辅助内喷式电解磨削系统及方法 | |
| CN107214387B (zh) | 径向超声振动辅助微织构滚蚀电解加工方法及装置 | |
| CN110170716B (zh) | 两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法及装置 | |
| CN105215487A (zh) | 一种面向非导电硬脆材料的微细高效加工方法及装置 | |
| CN105312692B (zh) | 一种高回转精度微柱状电极在线电化学制备装置及方法 | |
| CN105269094B (zh) | 超声振动辅助微细电解电火花线切割加工方法及装置 | |
| CN103273386B (zh) | 一种电泳辅助微细超声加工机床及加工方法 | |
| CN1958206A (zh) | 蜂窝状微坑结构电解加工方法 | |
| CN108555317B (zh) | 一种基于超声振动冲击的表面织构装置及织构方法 | |
| CN101085483A (zh) | 微阵列轴孔的组合加工方法 | |
| Jain et al. | Recent developments and research issues in microultrasonic machining | |
| CN112676658A (zh) | 回转体表面凹凸阵列结构的倍转速旋印电解系统及方法 | |
| CN110102846A (zh) | 薄壁件回转体内壁微织构径向振动辅助电解加工方法及装置 | |
| CN205129105U (zh) | 一种面向非导电硬脆材料的微细高效加工装置 | |
| CN108723525B (zh) | 一种用于内壁环槽的电解加工阴极 | |
| Aziz et al. | Innovative micro hole machining with minimum burr formation by the use of newly developed micro compound tool | |
| CN203292952U (zh) | 一种电泳辅助微细超声加工机床 | |
| CN110722410A (zh) | 陶瓷材料阶梯轴类零件切入式无心磨削加工方法及装置 | |
| CN210412928U (zh) | 两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工装置 | |
| Ji et al. | A novel ultrasonic surface machining tool utilizing elastic traveling waves | |
| CN108746896A (zh) | 一种基于微细盘状电极在线制备的微阵列结构微细电解周铣加工方法 | |
| CN103962661A (zh) | 一种聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置及方法 | |
| CN210231812U (zh) | 一种高深宽比沟槽加工装置 | |
| CN103273256A (zh) | 一种金属表面超声毛化处理方法 | |
| Aziz et al. | Advanced burr-free hole machining using newly developed micro compound tool |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |