CN203863165U - 聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置，所述装置包括电化学加工装置和超声振动装置；所述电化学加工装置包括电解液箱、工件夹具、电源，电解液箱内盛装有电解液，工件夹具设于电解液箱内且其上方固定有工件，工件淹没在电解液中且其上方设有工具，所述工具的上方连接有进给机构，所述电源的正极和负极分别与工件和工具相连；所述超声振动装置能够产生聚集在所述工具下端附近的高能聚焦超声波。本实用新型装置能增加电化学加工中电解液的循环及更新速度，及时排除工件和工具之间的电解生成物，避免电解生成物在工具表面的沉积，提高加工效率和精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电化学加工装置，尤其是一种高能聚焦超声波辅助的电化学加工装置。
背景技术
电化学加工是通过化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工，主要利用电化学反应(或称电化学腐蚀)对金属材料进行加工的方法。近几十年来，借助高新科学技术，在精密电铸、复合电解加工、电化学微细加工等领域发展较快。目前电化学加工已成为一种不可缺少的微细加工方法。与机械加工相比，电化学加工不受材料硬度、韧性的限制，已广泛用于工业生产中。电化学加工工艺与一般的机制工艺相比较，具有以下特点：能同时进行三维的加工，一次加工出形状复杂的型面、型腔、异形孔；由于加工中工件与刀具(阴极)不接触，不会产生切削力和切削热，不生成毛刺；与材料的机械性能(如硬度、韧性、强度)无关，因此可加工一般机制工艺难以加工的高硬度、高韧性、高强度材料，如硬质合金、淬火钢、耐热合金、钛合金。然而，在实际的生产应用中，电化学加工还存在一些问题，由于电解生成物存在于工件和工具间隙间的电解液中，而间隙极为狭小，并且外部电解液的循环推动能力不足，电解液的更新速度较慢，导致电解生成物无法及时地被排除，改变了间隙中电解液的特性，影响电化学加工精度和效率。
针对上述问题，财团法人金属工业研究发展中心的刘衾玮等于2011年12月30号，申请了发明专利“电化学加工用振动装置”，公开号为CN103182572A，其有一振动驱动单元与一比例机构搭配，带动加工电极或工件作振动，以微调整加工电极和工件之间的间隙。但是，该专利据具有若干缺陷。首先，这种装置是以一振动驱动单元与一比例机构搭配，带动加工电极或工件作振动，由于振动装置和电化学加工装置之间是非独立的，这种机械结构在长时间的工作过 程中存在磨损，不够稳定，影响电化学加工的加工精度。其次，这种结构的振动驱动单元的振动频率不够高，不能产生超声波的空化效应，不能充分的改善电解液的流动性和电解产物的排出。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种能够有效排除电化学加工过程中产生于加工间隙间的电解生成物，使电化学加工的间隙减少，提高加工效率、提高加工精度的聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置，包括电化学加工装置和超声振动装置；所述电化学加工装置包括电解液箱、工件夹具、电源，所述电解液箱内盛装有电解液，所述工件夹具设于所述电解液箱内，且所述工件夹具的上方固定有工件，所述工件淹没在所述电解液中，所述工件的上方设有垂直于所述工件的工具，所述工具的上方连接有用于带动工具竖直运动的进给机构，所述电源的正极与工件相连，所述电源的负极与工具相连；所述超声振动装置能够产生聚集在所述工具下端附近的高能聚焦超声波。
所述超声振动装置是独立的，超声振动装置独立于电化学加工装置而单独设置，所述超声振动装置配合所述电化学加工装置进行电化学加工，所述超声振动装置在工件的加工区域产生高能聚焦超声波，由于超声波在固液表面声阻抗的巨大差异，形成具有高压效应的压力激波，对工件加工区域产生定向瞬时压力扰动，增加电化学加工中电解液的循环及更新速度，及时排除电化学加工中所述工件和工具之间的电解生成物，使电化学加工的间隙减少，提高加工效率、提高加工精度。
作为本实用新型所述聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置的优选实施方式，所述超声振动装置的轴线与进给机构的轴线之间具有夹角，所述夹角大于0°小于90°。
作为本实用新型所述聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置的优选实施方式，所述超声振动装置包括超声换能器和超声换能器电源；所述超声换能器 包括依次连接的前盖板、电极片、压电陶瓷片和后盖板，所述压电陶瓷片间设有所述电极片；所述超声换能器电源与所述电极片连接。
作为本实用新型所述聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置的优选实施方式，所述前盖板靠近压电陶瓷片的一端为法兰结构，所述后盖板、电极片和压电陶瓷片通过螺栓连接在所述前盖板的法兰结构端。
作为本实用新型所述聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置的优选实施方式，所述前盖板远离所述压电陶瓷片的一端为凹球面结构。
本实用新型所述聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置，由于电化学加工装置和能够产生聚焦型超声振动装置之间是独立的，避免了超声振动对工具的损耗；所述超声振动装置配合所述电化学加工装置进行电化学加工，所述超声振动装置在工件的加工区域产生高能聚焦超声波，由于超声波在固液表面声阻抗的巨大差异，形成具有高压效应的压力激波，对工件加工区域产生定向瞬时压力扰动，增加电化学加工中电解液的循环及更新速度，及时排除电化学加工中所述工件和工具之间的电解生成物，避免了电解生产物在工具和工件之间间隙的聚集，也就能减少电解生成物在工具表面的沉积；由于提高了电化学加工中电解液的循环更新速度，能够使电化学加工的间隙减少，提高加工效率、提高加工精度。
附图说明
图1是本实用新型的聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置的结构示意图。
图2是本实用新型超声换能器的结构示意图。
图中，1为电解液箱、2为工件夹具、3为电解液、4为工件、5为工具、6为超声换能器、7为电源、8为超声换能器电源、9为进给结构、10为螺栓、11为后盖板、12为压电陶瓷片、13为电极片、14为法兰、15为前盖板、16为凹球面结构。
具体实施方式
为更好的说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
本实用新型聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置的一种实施例，如附图1所示，本实施例一种聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置，包括电化学加工装置和超声振动装置；所述电化学加工装置包括电解液箱1、工件夹具2、电源7，所述电解液箱1内盛装有电解液3，所述工件夹具2设于所述电解液箱1内，且所述工件夹具2的上方固定有工件4，所述工件4淹没在所述电解液3中，所述工件4的上方设有垂直于所述工件4的工具5，所述工具5的上方连接有用于带动工具5竖直运动的进给机构9，所述电源7的正极与工件4相连，所述电源7的负极与工具5相连；所述超声振动装置能够产生聚集在所述工具5下端附近的高能聚焦超声波。
所述超声振动装置是独立的，超声振动装置独立于电化学加工装置而单独设置，所述超声振动装置设置在进给机构的周边，所述超声振动装置为超声换能器6，超声换能器6的轴线与进给机构9的轴线在平面内呈一定夹角，所述夹角大于0°小于90°。
如图2所示，所述超声振动装置包括超声换能器6和超声换能器电源8；所述超声换能器6包括依次连接的前盖板15、电极片13、压电陶瓷片12和后盖板11，所述压电陶瓷片12间设有所述电极片13；所述超声换能器电源8与所述电极片13连接。
较佳地，如附图2所示，所述前盖板15靠近压电陶瓷片12的一端为法兰结构14，所述后盖板11、电极片13和压电陶瓷片12通过螺栓10连接在所述前盖板15的法兰结构14端。
更佳地，如附图2所示，所述前盖板15远离所述压电陶瓷片12的一端为凹球面结构16。该凹球面结构是振动装置产生聚焦型超声振动的一种结构形式，还可以为弧形或者其他能够使超声聚焦的结构形式。
如图1-2所示，所述超声换能器6配合所述电化学加工装置进行电化学加工，所述超声换能器6在工件4的加工区域产生高能聚焦超声波，由于超声波在固液表面声阻抗的巨大差异，形成具有高压效应的压力激波，对工件加工区域产生定向瞬时压力扰动，增加电化学加工中电解液的循环及更新速度，及时排除电化学加工中所述工件4和工具5之间的电解生成物；进而减少了间隙中电解生产物对电解液的特性的影响，能有效减少电化学加工的加工间隙，缩短了电化学加工的时间，提高了加工效率和加工精度。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置，其特征在于，包括电化学加工装置和超声振动装置；
所述电化学加工装置包括电解液箱、工件夹具、电源，所述电解液箱内盛装有电解液，所述工件夹具设于所述电解液箱内，且所述工件夹具的上方固定有工件，所述工件淹没在所述电解液中，所述工件的上方设有垂直于所述工件的工具，所述工具的上方连接有用于带动工具竖直运动的进给机构，所述电源的正极与工件相连，所述电源的负极与工具相连；
所述超声振动装置是独立的且能产生高能聚焦超声波，所述超声振动装置配合所述电化学加工装置进行电化学加工。
2.如权利要求1所述的聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置，其特征在于，所述超声振动装置的轴线与进给机构的轴线之间具有夹角，所述夹角大于0°小于90°。
3.如权利要求1或2所述的聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置，其特征在于，所述超声振动装置包括超声换能器和超声换能器电源；
所述超声换能器包括依次连接的前盖板、电极片、压电陶瓷片和后盖板，所述压电陶瓷片间设有所述电极片；
所述超声换能器电源与所述电极片连接。
4.如权利要求3所述的聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置，其特征在于，所述前盖板靠近压电陶瓷片的一端为法兰结构，所述后盖板、电极片和压电陶瓷片通过螺栓连接在所述前盖板的法兰结构端。
5.如权利要求3所述的聚焦型超声波振动工作液电化学加工装置，其特征在于，所述前盖板远离所述压电陶瓷片的一端为凹球面结构。
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| CN112518057A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-03-19 | 四川大学 | 一种超声辅助射流电解加工装置 |
| CN112975018A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-06-18 | 天津科技大学 | 一种应用于电火花加工的聚焦超声振动装置 |
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