CN115740661A - 镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统，包括刀柄部分与外部系统部分。所述刀柄部分，包括刀柄主体及外部件，所述刀柄主体内部开设有容置腔，无线传输装置和冲液装置与所述刀柄主体同轴焊接，所述容置腔内装有超声换能器，变幅杆与镀磨粒四孔管电极同轴固定连接。所述外部系统部分，包括超声电源、脉冲电源、机床主轴、电解液槽。本发明独特设计的冲液装置及换能器结构，可实现在旋转和超声波振动条件下的外接供液。本系统可实现超声辅助电化学放电磨削一体化加工，打破了超声换能器与主轴一体化以及主轴中心出液易被腐蚀的缺点，保证机床的全周期使用寿命。

Description

镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统

技术领域

本发明涉及超声辅助加工技术领域，具体地讲，涉及镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统。

背景技术

新型碳化硅陶瓷基复合材料（CMC-SiC）的耐高温、低密度、高比强、高比模、抗氧化和抗烧蚀等优异性能使其具有接替金属作为新一代高温结构材料的潜力。目前国内外对于CMC-SiC构件的二次加工技术仍存在显著不足，难以完成对其高精度、低成本、稳定加工。

目前，可应用于 CMC-SiC 复合材料加工的特种加工方法包括超声加工、激光加工、电化学复合加工。超声加工的加工效率偏低，且存在纤维脆性断裂现象，其加工精度受到振幅限制，无法满足高精度数百微米级别微孔加工的需求；传统激光加工以及连续和长脉冲激光加工会产生典型热致缺陷，且会引起基体热解及层间开裂。电化学复合加工是一种高精度、高质量、低成本的加工手段，在企业中应用广泛。

现有的超声辅助电化学放电加工技术设备普遍采用超声电主轴一体化装置，超声零部件与主轴一体存在内部超声振幅不稳定、造价高不易于推广、筒夹单一且夹持工具电极不方便的缺点，且会导致复合电加工精度和加工稳定性低的问题。

通常，在加工复合材料的过程中会产生高温的热量。这不仅会造成工件变形和损坏，而且还会造成加工工具的磨损和变形。因此为了防止这种情况发生，在进行对象物加工作业时，必须使用液氮等超低温流体，摩擦刀将切削油等喷入加工区域，以减少刀具磨损。但传统的加工装置里用于喷射超低温液体和切削油的模块应设单独的装置占用空间，造成严重的空间浪费问题。

基于此，本发明提供了一种镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统以解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统，克服现有电化学放电加工技术加工不连续、加工设备前端不能接受过高的冲液压力，而设计出的无线传输、转动稳定、中空通液且刀柄内部可接受超声振动的一种镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统，以实现对CMC-SiC复合材料的高精度、低成本、稳定加工。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统，其特征在于，包括：包括刀柄部分与外部系统部分；

所述刀柄部分，包括刀柄主体、刀柄外部件、无线传输装置和冲液装置、超声换能器、镀磨粒四孔管电极及筒夹；

所述无线传输装置和所述冲液装置与所述刀柄主体同轴焊接；

所述刀柄主体内部开设有容置腔，所述容置腔内装有所述超声换能器及所述镀磨粒四孔管电极，所述超声换能器与所述刀柄主体键槽配合、法兰盘固定，所述超声换能器通过所述筒夹与所述镀磨粒四孔管电极同轴固定连接；

所述外部系统部分，包括超声电源、脉冲电源、机床主轴及电解液槽。

作为本技术方案的进一步限定，所述冲液装置，其通孔两端开设有凹槽，所述凹槽内嵌置有第一轴承及第二轴承，所述第一轴承及所述第二轴承与所述刀柄主体外壁间隙配合，且所述冲液装置与所述刀柄主体之间设置有密封环，通过所述刀柄主体上的圆盘与之固定连接；

所述第一烟囱式输液口向下连接所述第一输液管道，所述冲液装置内部设有第一烟囱式输液口、第二烟囱式输液口、第一输液管道、第二输液管道、第一环形输液管道、第二环形输液管道及触手式通液管；

所述第一输液管道末端连通所述第一环形输液管道，所述第二烟囱式输液口与所述第一烟囱式输液口平行排列设置，所述第二烟囱式输液口向下连接第二输液管道，所述第二输液管道与所述第一输液管道平行排列设置；

所述第二输液管道末端连通所述第二环形输液管道，所述第二环形输液管道下侧连通两条所述触手式通液管，两条所述触手式通液管对称设于所述刀柄主体两侧，且与所述第一输液管道处于同一竖直平面，所述触手式通液管上部平行于所述刀柄主体中心轴，下部管道向所述刀柄主体中心轴弯曲至与竖直方向135°。

作为本技术方案的进一步限定，所述超声换能器包括变幅杆、套设于所述变幅杆后端螺杆上方的片压电陶瓷、固定所述压电陶瓷的超声换能器前端盖及超声换能器后端盖；

所述超声换能器后端盖中部开设有四个均布的后端盖通液孔，所述刀柄主体中部也开设有四个均布的刀柄通液孔，所述超声换能器后端盖上设置有两个键槽，对称开设在临近所述刀柄通液孔上侧，装配后，所述刀柄通液孔、所述后端盖通液孔、所述第一环形输液管道三者同轴心；

所述后端盖通液孔两侧安装2个密封圈；

所述变幅杆两端为圆柱面，中间为渐缩锥面，且前端圆柱面设有外螺纹，所述变幅杆前端焊接有法兰盘，所述超声换能器通过所述法兰盘固定到所述刀柄主体上，所述变幅杆设有变幅杆中心通孔，所述变幅杆中心通孔后端为圆柱面，前端为渐扩锥面；

所述筒夹内嵌于所述变幅杆渐扩锥面，夹紧所述镀磨粒四孔管电极，并通过螺帽与所述变幅杆锁紧固定。

作为本技术方案的进一步限定，在所述键槽处垫有减震弹性材料。

作为本技术方案的进一步限定，所述镀磨粒四孔管电极由黄铜材料制成，其前端镀有氮化硼磨粒，内部有两处椭圆形通孔流道和两处圆三角形通孔流道。

作为本技术方案的进一步限定，所述刀柄外部件包括螺帽、拉钉、动平衡环及定位环，所述刀柄主体外侧焊接有与之同轴的定位环，所述定位环通过所述螺帽挤压固连到所述刀柄主体上，通过所述定位环安装所述动平衡环，所述动平衡环套设于所述定位环上，与所述定位环一个端面重合，其环体的外侧面上设置有多个配重孔，多个所述配重孔的中心轴线沿所述动平衡环环体的径向方向，所述配重孔具有内螺纹，且所述配重孔内装有调节装置，所述调节装置具有外螺纹，所述外螺纹与所述内螺纹配合；

所述刀柄主体对应所述容置腔上部沿圆周均匀设置有散热孔，所述散热孔上部对称分布于所述刀柄主体两侧开挖换刀卡位槽，所述换刀卡位槽上侧为一渐缩锥面，所述刀柄主体固定连接拉钉。

作为本技术方案的进一步限定，所述无线电传输装置包括无线电能发射单元和无线传输接收单元；

所述无线电能发射单元包括一次绕组和一次绕组盘放置盘，所述无线传输接收单元包括二次绕组和二次绕组放置盘；

所述一次绕组盘放置盘前端开设有第一环形凹槽，内部嵌置所述一次绕组，所述一次绕组后端开设有第一安装连接孔，所述一次绕组放置盘前端为与外环面同心等半径的部分圆环面，所述部分圆环面与所述二次绕组外环面固定连接，所述二次绕组放置盘为一圆环开槽部件，分为外环面与内环面，所述内环面与所述刀柄主体外部间隙配合，所述二次绕组放置盘开设有第二环形凹槽，所述二次绕组嵌置在所述第二环形凹槽内；

所述无线电传输装置还包括固定连接部分，所述固定连接部分包括环形开口卡箍与连接柱，所述环形开口卡箍设有开口、锁紧孔和第二安装连接孔，所述连接柱设有第三安装连接孔、第四安装连接孔，所述第三安装连接孔与所述第二安装连接孔同心配合，所述第一连接孔与所述第四连接孔同心配合，四个安装连接孔都设有内螺纹，通过螺钉两两连接。

作为本技术方案的进一步限定，所述超声电源电性连接所述一次绕组，所述二次绕组通电性连接所述压电陶瓷；

所述机床主轴，通过所述拉钉和平键与所述刀柄主体相连接；

所述电解液槽，槽中装有低电导率盐溶液，所述电解液槽槽中的石墨板电极和所述镀磨粒四孔管电极分别做阳极和阴极，所述电解液槽中设有固定支架，所述固定支架上放置有待加工工件，所述镀磨粒四孔管电极与所述石墨板电极均部分浸在所述盐溶液中；

所述脉冲电源电性连接所述电解液槽和所述所述镀磨粒四孔管电极。

作为本技术方案的进一步限定，所述盐溶液为NaNO₃溶液。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

1、本发明专利设计的镀磨粒四孔管电极，内部采用四孔结构，可有效改善小孔加工质量。在保证了大内径管电极的前提下，由于四个相对独立的通孔的内部中心不同，通孔的中心在管电极旋转的过程中不断改变，从而达到完全去除残余中心柱的目的。在整个的加工过程中，四孔管电极可以连续不断的去除残余中心柱，从而稳定提供高流速的工作液，增强冲液的效果，减小加工孔的锥度和内径；及时更新加工间隙中的工作液，将加工产物及时排出，改善孔口周围形貌，大大减少了因加工间隙被电火花加工颗粒物以及电化学反应所产生的氢氧化物堆积堵塞而产生残留物在侧边二次放电的现象。

2、本发明专利设计的冲液装置，将通液口设置在轴承座上，且创新性地开设两个通液口。一个通液口中通电解液，相较于市面上普遍的超声电主轴中空内通液的方式，该方案中电主轴受腐蚀程度小，无需经常更换，降低成本。另一个通液口中通切削液，在电解加工完成后可冲去加工区域的碎屑，并对管电极和加工表面起冷却与润滑作用。

3、本发明专利设计的刀柄主体与超声换能器，可实现向高频振动的超声换能器侧面冲液的功能。超声换能器置于刀柄容置腔中，并与其键槽配合，且有弹性材料缓冲，在此处超声换能器振幅基本为零，振幅大小在此对称分布。因后端盖通液孔临近换能器固定键槽，故在此处超声换能器振幅很小，后端盖通液孔上下跳动小，使得冲液装置中的电解液能够顺利穿过刀柄进入超声换能器中。另外，在刀柄主体上开设散热孔，可使刀柄高速旋转与振动的摩擦热及时散除，防止刀体过热造成使用性能的下降。

附图说明

图1为本发明的整体剖面示意图；

图2为本发明的部分爆炸示意图；

图3为本发明的冲液装置部分示意图；

图4为本发明的部分剖面及其局部放大示意图；

图5为本发明的后端盖通液孔剖面示意图。

图中：1、刀柄主体，2、冲液装置，3、超声换能器，4、变幅杆，5、镀磨粒四孔管电极，6、机床主轴，7、筒夹，8、无线传输装置，9、压电陶瓷，10、第一轴承，11、第二轴承，12、超声换能器后端盖，13、超声换能器前端盖，14、螺帽，15、动平衡环，16、圆盘，17、拉钉，18、容置腔，19、定位环，20、石墨板，21、触手式通液管，22、超声电源，23、脉冲电源 ，24、电解液槽 ，25、刀柄通液孔， 26、后端盖通液孔，202、第一烟囱式输液口，203、第二烟囱式输液口，204、第一输液管道，205、第二输液管道，206第一环形输液管道，207第二环形输液管道，502、椭圆形通孔流道，503、三角形通孔流道，802、无线主轴环，803、一次绕组放置盘，804、二次绕组放置盘，805、一次绕组，806、二次绕组，807、连接柱。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1-图5所示，本发明包括刀柄部分与外部系统部分；

所述刀柄部分，包括刀柄主体1、刀柄外部件、无线传输装置8和冲液装置2、超声换能器3、镀磨粒四孔管电极5及筒夹7；

所述无线传输装置8和所述冲液装置2与所述刀柄主体1同轴焊接；

所述刀柄主体1内部开设有容置腔18，所述容置腔18内装有所述超声换能器3及所述镀磨粒四孔管电极5，所述超声换能器3与所述刀柄主体1键槽配合、法兰盘固定，所述超声换能器3通过所述筒夹7与所述镀磨粒四孔管电极5同轴固定连接；

所述外部系统部分，包括超声电源22、脉冲电源23、机床主轴6及电解液槽24。

所述冲液装置2，其通孔两端开设有凹槽，所述凹槽内嵌置有第一轴承10及第二轴承11，所述第一轴承10及所述第二轴承11与所述刀柄主1体外壁间隙配合，且所述冲液装置2与所述刀柄主体1之间设置有密封环，通过所述刀柄主体1上的圆盘16与之固定连接；

所述冲液装置2内部设有第一烟囱式输液口202、第二烟囱式输液口203、第一输液管道204、第二输液管道205、第一环形输液管道206、第二环形输液管道207及触手式通液管21；

所述第一烟囱式输液口202向下连接所述第一输液管道204，所述第二烟囱式输液口203与所述第一烟囱式输液口202平行排列设置，所述第二烟囱式输液口203向下连接第二输液管道205，所述第二输液管道205与所述第一输液管道204平行排列设置；

所述第一输液管道204末端连通所述第一环形输液管道206，所述第二输液管道205末端连通所述第二环形输液管道207，所述第二环形输液管道207下侧连通两条所述触手式通液管21，两条所述触手式通液管21对称设于所述刀柄主体1两侧，且与所述第一输液管道205处于同一竖直平面，所述触手式通液管21上部平行于所述刀柄主体1中心轴，下部管道向所述刀柄主体1中心轴弯曲至与竖直方向135°。

具体的，当切削液经外加离心泵达到0.5-2MPa的冲液压强后，将其通入所述第二烟囱式输液口203中。切削液通过所述第一输液管道204，进入所述第二环形输液管道207，经所述触手式通液管21，最后冲击在加工表面，完成了冲液过程。在电解加工完成后可冲去加工区域的碎屑，并对所述镀磨粒四孔管电极5和加工表面起冷却与润滑作用。

所述超声换能器3包括变幅杆4、套设于所述变幅杆4后端螺杆上方的4片压电陶瓷9、固定所述压电陶瓷9的超声换能器前端盖13及超声换能器后端盖12；

所述超声换能器后端盖12中部开设有四个均布的后端盖通液孔26，所述刀柄主体1中部也开设有四个均布的刀柄通液孔25，所述超声换能器后端盖12上设置有两个键槽，对称开设在临近所述刀柄通液孔25上侧，装配后，所述刀柄通液孔25、所述后端盖通液孔26、所述第一环形输液管道206三者同轴心；

所述后端盖通液孔26两侧安装2个密封圈；

所述变幅杆4两端为圆柱面，中间为渐缩锥面，且前端圆柱面设有外螺纹，所述变幅杆4前端焊接有法兰盘，所述超声换能器3通过所述法兰盘固定到所述刀柄主体1上，所述变幅杆4设有变幅杆中心通孔404，所述变幅杆中心通孔404后端为圆柱面，前端为渐扩锥面；

所述筒夹7内嵌于所述变幅杆4渐扩锥面，夹紧所述镀磨粒四孔管电极5，并通过螺帽与所述变幅杆4锁紧固定。

在所述键槽处垫有减震弹性材料。

超声换能器3工作时将电信号转换为超声振动，并以波的形式将能量传递到镀磨粒四孔管电极5上。由于换能器后端盖12与刀柄主体1键槽固连，且有弹性材料缓冲，在此处超声换能器3振幅基本为零，振幅大小在此对称分布。通过波长与振幅计算，确定尺寸参数，可使得镀磨粒四孔管电极5加工端振幅达到最大，获得更好的磨削加工效果。另外，因后端盖通液孔26临近超声换能器3固定键槽，故在此处超声换能器3振幅很小，后端盖通液孔26上下跳动小（因为超声振动作用产生的跳动），使得冲液装置2中的电解液能够顺利穿过刀柄主体1进入超声换能器3中，并通过密封圈密封，防止漏液。

进一步地，为了更有效地在镀磨粒四孔管电极5处放大超声振动以及减少连接结构振动带来的超声能量的损失，对变幅杆4及其与刀柄主体1的连接进行了研究。研究表明，首先，变幅杆4有效工作部分为中间的渐缩锥面，设计其长度为半波长的奇数倍可使变幅杆4末端达到谐振，使镀磨粒四孔管电极5振动能量最大；其次，设置法兰盘连接变幅杆4与所述刀柄主体1，所述变幅杆4与法兰盘焊接，法兰盘与所述刀柄主体1螺栓连接，在abaqus软件上对不同法兰安装位置的换能器进行仿真实验，得出其换能器的振动模式处于适当的模式，法兰结构的振动接近于零，说明安装法兰的结构和位置设计合理，不会对超声换能器3的频率和振动传递产生很大影响。

具体的，通过所述超声换能器3、所述刀柄主体1与所述冲液装置2的配合，能够实现内部的冲液。当电解液经外加离心泵达到4-10MPa的冲液压强后，将其通入所述第一烟囱式输液口202中，电解液通过所述第一输液管道204、所述第一环形输液管道206，穿过所述刀柄通液孔25与所述后端盖通液孔26，经所述变幅杆中心通孔404进入所述镀磨粒四孔管电极5，最后冲击在加工表面，实现加工产物的及时排出，完成了冲液过程，将电解液通液口设置在冲液装置2上，相较于市面上普遍的超声电主轴中空内通液的方式，本专利方案中电主轴受腐蚀程度小，无需经常更换，降低成本，且动平衡性更好。

进一步地，为了减小冲液装置2与刀柄主体1过渡位置的压强损失，保证电化学加工的稳定性，具体研究了所述刀柄通液孔的大小与个数产生的影响。实验方法为控制电解液流量恒定，全部刀柄通液孔25的面积恒定，改变刀柄通液孔25的数目，同时改变了单个刀柄通液孔25的大小，通过测量镀磨粒四孔管电极5末端电解液的流速间接得到压强损失。实验参数为冲液流量100uL/min，全部所述刀柄通液孔25的面积为10mm2。经实验证明，当所述刀柄通液孔25为4个，且沿圆周方向均匀分布时，所测得的流速最大，即冲液装置2与刀柄主体1连接过渡位置的压强损失最小。可选的，如图5所示，将后端盖通液孔26内部倒圆角，可进一步减小压强损失。

所述镀磨粒四孔管电极5由黄铜材料制成，其前端镀有氮化硼磨粒，内部有两处椭圆形通孔流道502和两处圆三角形通孔流道503。

在超声振动技术辅助下，实现钻磨一体化加工。一方面，镀磨粒四孔管电极5在电化学放电加工中做阴极产生氢气，形成的绝缘膜有利于电火花放电的进行；另一方面，镀磨粒四孔管电极5外镀有的氮化硼磨粒，在超声振动作用下，辅助进行磨削加工，提高加工表面的质量与精度，实现对孔壁面的磨削抛光。同时超声振动也促进了加工产物排出，大大提高了加工效率。

进一步地，镀磨粒四孔管电极5内部采用的四孔结构，可有效改善小孔加工质量。经实验研究发现，在单孔管电极加工过程中，管电极内部中心会产生残余中心柱，影响工作液的流速。并随管电极内径的增大，残余中心柱的高度和直径持续增大，且伴随加工深度的增加，残余中心柱的高度也会增加，通过采用小内径的管电极，可以降低残余中心柱的高度，但不能完全去除，同时，管电极内径减小，会影响电化学放电加工的效果，导致材料的去除率直线下降。当管电极上的通孔均匀对称分布，小孔形状为弧形时，电导率分布更加均匀，加工孔壁面的粗糙度更小，采用双孔或三孔管电极，其结构无法同时解决以上问题。但是采用专利设计四孔结构管电极，在保证了大内径管电极的前提下，由于四个相对独立的通孔的内部中心不同，通孔的中心在管电极旋转的过程中不断改变，从而达到完全去除残余中心柱的目的。在整个的加工过程中，四孔管电极可以连续不断的去除残余中心柱，从而稳定提供高流速的工作液，增强冲液的效果，减小加工孔的锥度和内径；及时更新加工间隙中的工作液，将加工产物及时排出，改善孔口周围形貌，大大减少了因加工间隙被电火花加工颗粒物以及电化学反应所产生的氢氧化物堆积堵塞而产生残留物在侧边二次放电的现象。

所述刀柄外部件包括螺帽14、拉钉17、动平衡环15及定位环19，所述刀柄主体1外侧焊接有与之同轴的定位环19，所述定位环19通过所述螺帽14挤压固连到所述刀柄主体1上，通过所述定位环19安装所述动平衡环15，所述动平衡环15套设于所述定位环上19，与所述定位环19一个端面重合，其环体的外侧面上设置有多个配重孔，多个所述配重孔的中心轴线沿所述动平衡环15环体的径向方向，所述配重孔具有内螺纹，且所述配重孔内装有调节装置，所述调节装置具有外螺纹，所述外螺纹与所述内螺纹配合，设置动平衡环15，通过在配重孔内安装所述调节装置，可有效调节刀柄主体1与动平衡环15的重心位置，保证使刀柄部件保持在刀柄的轴线上，从而使转动过程能够保持在平衡状态，提高运转稳定性。

所述刀柄主体1对应所述容置腔18上部沿圆周均匀设置有散热孔，所述刀柄主体1高速旋转与振动的摩擦热可通过散热孔及时散除，防止刀体过热造成使用性能的下降，所述散热孔上部对称分布于所述刀柄主体1两侧开挖换刀卡位槽，所述换刀卡位槽上侧为一渐缩锥面；所述刀柄主体1固定连接拉钉17，所述刀柄主体1通过换刀卡位槽上装配的平键与机床主轴6键槽配合，锥面与机床主轴6采用过盈配合通过挤压的方式装配，拉钉17与机床主轴6相连。

所述无线电传输装置8包括无线电能发射单元和无线传输接收单元；

所述无线电能发射单元包括一次绕组805和一次绕组盘放置盘803，所述无线传输接收单元包括二次绕组806和二次绕组放置盘804；

所述一次绕组盘放置盘803前端开设有第一环形凹槽，内部嵌置所述一次绕组805，所述一次绕组805后端开设有第一安装连接孔，所述一次绕组放置803盘前端为与外环面同心等半径的部分圆环面，所述部分圆环面与所述二次绕组804外环面固定连接，所述二次绕组放置盘804为一圆环开槽部件，分为外环面与内环面，所述内环面与所述刀柄主体1外部间隙配合，所述二次绕组放置盘804开设有第二环形凹槽，所述二次绕组806嵌置在所述第二环形凹槽内；

所述无线电传输装置8还包括固定连接部分，所述固定连接部分包括环形开口卡箍与连接柱807，所述环形开口卡箍设有开口、锁紧孔和第二安装连接孔，所述连接柱807设有第三安装连接孔、第四安装连接孔，所述第三安装连接孔与所述第二安装连接孔同心配合，所述第一连接孔与所述第四连接孔同心配合，四个安装连接孔都设有内螺纹，通过螺钉两两连接，所述环形开口卡箍与所述机床主轴6同心配合，实现对无线电传输装置8的固定。通过所述锁紧孔的松紧，可适配不同横向尺寸的机床主轴6。

所述超声电源22电性连接所述一次绕组805，所述二次绕组806通电性连接所述压电陶瓷9；各所述压电陶瓷9间设有导电片。无线电能发射单元与无线传输接收单元采用接触式电连接。超声电源22通过导线输送一定幅值与相位的电信号，电信号经一次绕组805无线传递到二次绕组806上，再经导线传输到所述压电陶瓷9上，为超声换能器3充电。超声换能器3可以把电能转化成机械振动，经变幅杆4传递到镀磨粒四孔管电极5上，使得镀磨粒四孔管电极5高频振动，实现超声磨削加工。

所述机床主轴6，通过所述拉钉17和平键与所述刀柄主体1相连接，可带动刀柄高速旋转，进行钻孔。

具体的，本发明采用钻磨一体化加工思想，设计并制备出如同本实施例描述的钻磨一体化专用镀磨粒四孔管电极5，以提高加工过程中磨削作用占比，对热影响区进行磨削去除，改善已加工表面质量，实现 CMC-SiC 深小孔结构的高质量稳定加工。

所述电解液槽24，槽中装有低电导率盐溶液，所述电解液槽24槽中的石墨板电极20和所述镀磨粒四孔管电极5分别做阳极和阴极，所述电解液槽24中设有固定支架，所述固定支架上放置有待加工工件，所述镀磨粒四孔管电极5与所述石墨板电极25均部分浸在所述盐溶液中；

所述脉冲电源23电性连接所述电解液槽24和所述所述镀磨粒四孔管电极5。其电压80V，功率4kW，峰值电流1A-50A，通过导线与所述电解液槽24和所述机床主轴6电连接，所述导线两端分别焊接于所述电解液槽24和所述机床主轴6上。所述石墨板20电极和石墨板电极25分别做阳极和阴极。实现对工件的电化学放电加工。

所述盐溶液为NaNO₃溶液。

以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统，其特征在于，包括：

包括刀柄部分与外部系统部分；

所述刀柄部分，包括刀柄主体（1）、刀柄外部件、无线传输装置（8）和冲液装置（2）、超声换能器（3）、镀磨粒四孔管电极（5）及筒夹（7）；

所述无线传输装置（8）和所述冲液装置（2）与所述刀柄主体（1）同轴焊接；

所述刀柄主体（1）内部开设有容置腔（18），所述容置腔（18）内装有所述超声换能器（3）及所述镀磨粒四孔管电极（5），所述超声换能器（3）与所述刀柄主体（1）键槽配合、法兰盘固定，所述超声换能器（3）通过所述筒夹（7）与所述镀磨粒四孔管电极（5）同轴固定连接；

所述外部系统部分，包括超声电源（22）、脉冲电源（23）、机床主轴（6）及电解液槽（24）。

2.根据权利要求1所述的镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统，其特征在于：所述冲液装置（2），其通孔两端开设有凹槽，所述凹槽内嵌置有第一轴承（10）及第二轴承（11），所述第一轴承（10）及所述第二轴承（11）与所述刀柄主（1）体外壁间隙配合，且所述冲液装置（2）与所述刀柄主体（1）之间设置有密封环，通过所述刀柄主体（1）上的圆盘（16）与之固定连接；

所述冲液装置（2）内部设有第一烟囱式输液口（202）、第二烟囱式输液口（203）、第一输液管道（204）、第二输液管道（205）、第一环形输液管道（206）、第二环形输液管道（207）及触手式通液管（21）；

所述第一烟囱式输液口（202）向下连接所述第一输液管道（204），所述第二烟囱式输液口（203）与所述第一烟囱式输液口（202）平行排列设置，所述第二烟囱式输液口（203）向下连接第二输液管道（205），所述第二输液管道（205）与所述第一输液管道（204）平行排列设置；

所述第一输液管道（204）末端连通所述第一环形输液管道（206），所述第二输液管道（205）末端连通所述第二环形输液管道（207），所述第二环形输液管道（207）下侧连通两条所述触手式通液管（21），两条所述触手式通液管（21）对称设于所述刀柄主体（1）两侧，且与所述第一输液管道（205）处于同一竖直平面，所述触手式通液管（21）上部平行于所述刀柄主体（1）中心轴，下部管道向所述刀柄主体（1）中心轴弯曲至与竖直方向135°。

3.根据权利要求2所述的镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统，其特征在于：所述超声换能器（3）包括变幅杆（4）、套设于所述变幅杆（4）后端螺杆上方的4片压电陶瓷（9）、固定所述压电陶瓷（9）的超声换能器前端盖（13）及超声换能器后端盖（12）；

所述超声换能器后端盖（12）中部开设有四个均布的后端盖通液孔（26），所述刀柄主体（1）中部也开设有四个均布的刀柄通液孔（25），所述超声换能器后端盖（12）上设置有两个键槽，对称开设在临近所述刀柄通液孔（25）上侧，装配后，所述刀柄通液孔（25）、所述后端盖通液孔（26）、所述第一环形输液管道（206）三者同轴心；

所述后端盖通液孔（26）两侧安装2个密封圈；

所述变幅杆（4）两端为圆柱面，中间为渐缩锥面，且前端圆柱面设有外螺纹，所述变幅杆（4）前端焊接有法兰盘，所述超声换能器（3）通过所述法兰盘固定到所述刀柄主体（1）上，所述变幅杆（4）设有变幅杆中心通孔（404），所述变幅杆中心通孔（404）后端为圆柱面，前端为渐扩锥面；

所述筒夹（7）内嵌于所述变幅杆（4）渐扩锥面，夹紧所述镀磨粒四孔管电极（5），并通过螺帽与所述变幅杆（4）锁紧固定。

4.根据权利要求3所述的镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统，其特征在于：在所述键槽处垫有减震弹性材料。

5.根据权利要求1所述的镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统，其特征在于：所述镀磨粒四孔管电极（5）由黄铜材料制成，其前端镀有氮化硼磨粒，内部有两处椭圆形通孔流道（502）和两处圆三角形通孔流道（503）。

6.根据权利要求1所述的镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统，其特征在于：所述刀柄外部件包括螺帽（14）、拉钉（17）、动平衡环（15）及定位环（19），所述刀柄主体（1）外侧焊接有与之同轴的定位环（19），所述定位环（19）通过所述螺帽（14）挤压固连到所述刀柄主体（1）上，通过所述定位环（19）安装所述动平衡环（15），所述动平衡环（15）套设于所述定位环上（19），与所述定位环（19）一个端面重合，其环体的外侧面上设置有多个配重孔，多个所述配重孔的中心轴线沿所述动平衡环（15）环体的径向方向，所述配重孔具有内螺纹，且所述配重孔内装有调节装置，所述调节装置具有外螺纹，所述外螺纹与所述内螺纹配合；

所述刀柄主体（1）对应所述容置腔（18）上部沿圆周均匀设置有散热孔，所述散热孔上部对称分布于所述刀柄主体（1）两侧开挖换刀卡位槽，所述换刀卡位槽上侧为一渐缩锥面，所述刀柄主体（1）固定连接拉钉（17）。

7.根据权利要求3所述的镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统，其特征在于：所述无线电传输装置（8）包括无线电能发射单元和无线传输接收单元；

所述无线电能发射单元包括一次绕组（805）和一次绕组盘放置盘（803），所述无线传输接收单元包括二次绕组（806）和二次绕组放置盘（804）；

所述一次绕组盘放置盘（803）前端开设有第一环形凹槽，内部嵌置所述一次绕组（805），所述一次绕组（805）后端开设有第一安装连接孔，所述一次绕组放置（803）盘前端为与外环面同心等半径的部分圆环面，所述部分圆环面与所述二次绕组（804）外环面固定连接，所述二次绕组放置盘（804）为一圆环开槽部件，分为外环面与内环面，所述内环面与所述刀柄主体（1）外部间隙配合，所述二次绕组放置盘（804）开设有第二环形凹槽，所述二次绕组（806）嵌置在所述第二环形凹槽内；

所述无线电传输装置（8）还包括固定连接部分，所述固定连接部分包括环形开口卡箍（802）与连接柱（807），所述环形开口卡箍（802）设有开口、锁紧孔和第二安装连接孔，所述连接柱（807）设有第三安装连接孔、第四安装连接孔，所述第三安装连接孔与所述第二安装连接孔同心配合，所述第一连接孔与所述第四连接孔同心配合，四个安装连接孔都设有内螺纹，通过螺钉两两连接。

8.根据权利要求7所述的镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统，其特征在于：所述超声电源（22）电性连接所述一次绕组（805），所述二次绕组（806）通电性连接所述压电陶瓷（9）；

所述机床主轴（6），通过所述拉钉（17）和平键与所述刀柄主体（1）相连接；

所述电解液槽（24），槽中装有低电导率盐溶液，所述电解液槽（24）槽中的石墨板电极（20）和所述镀磨粒四孔管电极（5）分别做阳极和阴极，所述电解液槽（24）中设有固定支架，所述固定支架上放置有待加工工件，所述镀磨粒四孔管电极（5）与所述石墨板电极（25）均部分浸在所述盐溶液中；

所述脉冲电源（23）电性连接所述电解液槽（24）和所述所述镀磨粒四孔管电极（5）。

9.根据权利要求7所述的镀磨粒四孔管电极超声辅助电化学放电加工刀柄装置及系统，其特征在于：所述盐溶液为NaNO₃溶液。

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