导电磨头及超声振动辅助电解磨削复杂型腔成型装置制造方法及图纸

本公开提供了一种导电磨头及超声振动辅助电解磨削复杂型腔成型装置，本公开将导电磨头设计为上管下锥状，同时在管中和锥头下方的相应位置开有孔径大小相等的通孔，使加工区域流场均匀分布；通过对加工装置辅助超声振动，以及合理调整超声波电主轴的转速和进给速度，合理控制电解液的流速与流量，能够实现深孔、型腔和内部通道的高效率精密加工。

Conductive Grinding Head and Ultrasound Vibration-Assisted Electrolytic Grinding Device for Complex Cavity Forming

The present disclosure provides a conductive grinding head and ultrasonic vibration-assisted electrolytic grinding complex cavity forming device. The conductive grinding head is designed as a cone-shaped upper tube and a cone-shaped lower tube. At the same time, holes of equal size are opened at the corresponding positions in the tube and under the cone head, so that the flow field in the processing area is uniformly distributed. Vibration, as well as adjusting the speed and feed speed of ultrasonic spindle reasonably, and controlling the flow rate and flow rate of electrolyte reasonably, can achieve high efficiency and precision machining of deep holes, cavity and internal channel.

【技术实现步骤摘要】
导电磨头及超声振动辅助电解磨削复杂型腔成型装置
本公开涉及一种导电磨头及超声振动辅助电解磨削复杂型腔成型装置。
技术介绍
随着现代化进程的不断推进，高科技产品层出不穷，带有小孔的零件也越来越多。深小孔结构广泛应用于航空航天、精密仪器等领域的核心零部件上，如液压元件叶片冷却空，金属拉丝模等零件均需要进件的阻尼孔、发动机喷油嘴针阀均需要深小孔的加工。这些孔的精度和质量要求也越来越高，这无疑给加工技术带来巨大挑战。电解磨削是在结合电解作用和机械磨削作用的一种复合加工方法，它比电解加工有更高的精度和表面质量，比机械磨削有更高的效率和稳定性，且砂轮磨损量小，适用于磨削各种高强度、高硬度、热敏性、脆性等难磨削的导电金属材料。由于工具电极与工件间会产生电解液湍流现象而导致间隙流畅不稳定，影响内部通道的加工表面精度和质量。为了提高加工表面精度，须合理调整超声波电主轴的转速和进给速度，合理控制电解液的流速与流量，来提高小孔加工过程的稳定性。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种导电磨头及超声振动辅助电解磨削复杂型腔成型装置，本公开将导电磨头设计为上管下锥状，同时在管中和锥头下方的相应位置开有孔径大小相等的通孔，使加工区域流场均匀分布；通过对加工装置辅助超声振动，以及合理调整超声波电主轴的转速和进给速度，合理控制电解液的流速与流量，能够实现深孔、型腔和内部通道的高效率精密加工。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：一种导电磨头，包括相互连接的管状圆柱磨和半球状磨头，所述管状圆柱磨为中空结构，内部设置有电解液通道，管状圆柱磨的下端的侧壁设置有沿电解液通道圆周均匀分布的多个第一支路，所述第一支路的一端均与电解液通道连通，另一端贯穿管状圆柱磨的侧壁；所述第一支路具有从中心到侧壁下降的倾斜角度，且与电解液通道的夹角为A；所述半球状磨头底部开有多个第二支路，所述第二支路围绕半球状磨头的轴心圆周均匀分布，且所述第二支路的一端与电解液通道的末端连通，另一端贯穿半球状磨头的外壁，所述第一支路具有从中心到外壁下降的倾斜角度，且与电解液通道的夹角为B，夹角A大于夹角B。所述半球状磨头内置有压力感应片，所述压力感应片可受控于控制器，实时感知管状圆柱内磨对型腔侧壁的压力，以此来控制伺服阀，进而控制电解液的流速。作为进一步的限定，各个第一支路的首端位于同一水平面上，各个第一支路的末端位于同一水平面上；各个第二支路的首端位于同一水平面上，各个第二支路的末端位于同一水平面上。作为进一步的限定，各个第一支路的结构和尺寸相同，各个第二支路的结构和尺寸相同。作为进一步的限定，夹角A为45°，角度B为30°。作为进一步的限定，各个第一支路和各个第二支路的内壁上设置有耐腐蚀绝缘涂层。一种超声振动辅助电解磨削复杂型腔成型装置，包括三维移动机构、运动控制机构、电流信号采集机构、电解液循环机构、超声振动装置、控制器和加工电主轴，所述加工电主轴上设置有上述的导电磨头，其中：所述三维移动机构带动加工电主轴进行x、y或/和z轴方向上的运动，所述运动控制机构控制所述三维移动机构各个方向上的移动或停止，所述电解液循环机构向加工电主轴的电解液通道中循环提供电解液，电解液通道的内壁涂有绝缘层，所述加工电主轴上设置有超声振动装置，所述超声振动装置作用于所述导电磨头，在注入电解液的过程中，利用超声波空化作用，使极间间隙钝化膜及其他副产物及时更新排除，所述电流信号采集机构采集加工电主轴的加工时的电流值，并反馈给控制器，所述控制器根据加工参数调整主轴转速、进给速度或/和超声振动频率与振幅。作为进一步的限定，所述三维移动机构，包括立体柱架，以及沿着立体柱架的X、Y和Z轴方向分别设置的导轨和设置于导轨上的旋转丝杠，Y轴方向导轨通过滑块设置于X轴方向导轨的旋转丝杠上，Z轴方向导轨通过滑块设置于Y轴方向导轨的旋转丝杠上，Z轴方向导轨上设置有运动块，所述加工电主轴固定于运动块上。作为更进一步的限定，所述滑块受控于步进电机的驱动，所述步进电机受控于控制器，步进电机转动驱动丝杠进行转动，带动滑块的移动。作为进一步的限定，所述电解液循环机构为连接管路和循环泵，所述电解液通过连接管路从加工电主轴的伸出端的通孔进入内部，从导电磨头的侧壁和底部与工件的间隙向四周流出，连接管路上设置有循环泵。作为进一步的限定，所述超声振动装置包括与连接杆部下端连接的变幅连杆，所述变幅连杆与超声换能器连接，超声波换能器与超声波发生器和交流电源通过导线连接。作为进一步的限定，所述超声振动装置通过固定爪安装在中心带有锥度的运动块上，以方便加工电主轴时进行装卸修正。与现有技术相比，本公开的有益效果为：可以实现三轴的同时联动以及电主轴的旋转进给运动，最大限度实现了工件在空间区域内的加工，极大提高了导电磨头的加工精度和稳定性；通过设置超声振动装置使电解液产生空化作用，将钝化的磨粒及电解产物及时更新，提高磨头对钝化膜的溶解速率，进一步提高加工精度和加工效率；导电磨头上面是管状，头是半球状，半球状用于开预孔，管状进行扩孔，特别适用于一些特殊情况如内孔、内型腔的电解磨削。同时，采用穿流供液，弥补了目前喷射供液方式存在的缺陷，拓展了电解磨削的工程应用。利用第一支路和第二支路的结构和内径大小相同，使加工区域流场均匀分布，电解液在超声振动作用下产生空化效应，强化导电磨头对工件表面钝化膜的去除、使钝化的磨粒及时脱落，实现深孔、型腔和内部通道的高效率精密加工。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本实施例的加工系统装置结构示意图；图2为本实施例的加工系统整体轴测图；图3(a)和图3(b)为本实施例的加工系统装置导电磨头结构示意图；其中，1、立柱架，2、定位导轨，3、丝杠螺母，4、步进电机，5、运动块，6、电解液，7、塑料导管，8、泵，9、伺服阀，10、装卸螺母，11、超声电主轴，12、电解液导孔(内壁有绝缘层)，13、固定爪，14、换能器，15、超声波发生器，16、变幅连杆，17、电流信号采集箱，18、霍尔电流传感器，19、电刷，20、两用导电磨头，21、直流电源，22、工件，23、工控机，24、运动控制卡，25、平台固定夹，26、压力感应片具体实施方式：下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。本公开中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电磨头，其特征是：包括相互连接的管状圆柱磨和半球状磨头，所述管状圆柱磨为中空结构，内部设置有电解液通道，管状圆柱磨的下端的侧壁设置有沿电解液通道圆周均匀分布的多个第一支路，所述第一支路的一端均与电解液通道连通，另一端贯穿管状圆柱磨的侧壁；所述第一支路具有从中心到侧壁下降的倾斜角度，且与电解液通道的夹角为A；所述半球状磨头底部开有多个第二支路，所述第二支路围绕半球状磨头的轴心圆周均匀分布，且所述第二支路的一端与电解液通道的末端连通，另一端贯穿半球状磨头的外壁，所述第一支路具有从中心到外壁下降的倾斜角度，且与电解液通道的夹角为B，夹角A大于夹角B。

【技术特征摘要】
1.一种导电磨头，其特征是：包括相互连接的管状圆柱磨和半球状磨头，所述管状圆柱磨为中空结构，内部设置有电解液通道，管状圆柱磨的下端的侧壁设置有沿电解液通道圆周均匀分布的多个第一支路，所述第一支路的一端均与电解液通道连通，另一端贯穿管状圆柱磨的侧壁；所述第一支路具有从中心到侧壁下降的倾斜角度，且与电解液通道的夹角为A；所述半球状磨头底部开有多个第二支路，所述第二支路围绕半球状磨头的轴心圆周均匀分布，且所述第二支路的一端与电解液通道的末端连通，另一端贯穿半球状磨头的外壁，所述第一支路具有从中心到外壁下降的倾斜角度，且与电解液通道的夹角为B，夹角A大于夹角B。2.如权利要求1所述的一种导电磨头，其特征是：各个第一支路的首端位于同一水平面上，各个第一支路的末端位于同一水平面上；各个第二支路的首端位于同一水平面上，各个第二支路的末端位于同一水平面上。3.如权利要求1所述的一种导电磨头，其特征是：各个第一支路的结构和尺寸相同，各个第二支路的结构和尺寸相同。4.如权利要求1所述的一种导电磨头，其特征是：各个第一支路和各个第二支路的内壁上设置有耐腐蚀绝缘涂层。5.一种超声振动辅助电解磨削复杂型腔成型装置，其特征是：包括三维移动机构、运动控制机构、电流信号采集机构、电解液循环机构、超声振动装置、控制器和加工电主轴，所述加工电主轴上设置有上述的导电磨头，其中：所述三维移动机构带动加工电主轴进行x、y或/和z轴方向上的运动，所述运动控制机构控制所述三维移动机构各个方向上的移动或停止，所述电解液循环机构向加工电主轴的电解液通道中循环提供电解液，电解液通道的内壁涂有绝缘层，所述加工电主轴上设置有超声振动装置，所述超声振动装...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，孟翔宇，尹瀛月，王凯强，黄嘉奇，刘勇，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37