两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法及装置制造方法及图纸

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。本发明专利技术提高了电解加工的精度和效率。

Two-Dimensional Ultrasound Vibration-Assisted Rolling Erosion Micro-electrochemical Machining Method and Device

【技术实现步骤摘要】
两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法及装置
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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专利技术作进一步描述。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，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。

【技术特征摘要】
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，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。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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明环，商勇超，何凯磊，王芯蒂，许雪峰，陈国达，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33