本发明专利技术涉及材料加工技术领域，尤其公开了用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工装置及加工方法，该方法不受工件材料的导电性的影响，只需要将工具电极与加工电源连通就可以产生放电，主轴转速控制系统控制工具电极转速，供液单元持续向难导电材料与工具电极间隙输送工作介质，高频/射频电源经进电系统向工具电极施加高频/射频电波，使得工作介质与工具电极连续产生离子/分子震荡并产生放电将难导电材料被熔融蚀除。反馈控制系统根据力传感器的力信号对旋转主轴位置进行调整，使得工具电极和难导电材料之间的加工间隙保持在预定值实现持续进行加工。能够对难导电材料进行孔加工、平面加工、三维形状加工等，提升加工精度及加工质量。加工质量。加工质量。
【技术实现步骤摘要】
用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工装置及加工方法
[0001]本专利技术涉及材料加工
，尤其公开了用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工装置及加工方法。
技术介绍
[0002]半导体、光学玻璃和工程陶瓷等难导电材料因具有耐磨性强、硬度高、绝缘性好等优良的性能，而在电子、光学、仪器仪表、航空航天、国防以及民用工业等诸多领域有着越来越广泛的应用。难导电材料的特点：脆性高、硬度大、断裂韧性低、弹性极限与强度非常接近。
[0003]目前应用于加工难导电材料的特种加工方法有以下几种：
[0004](1)超声波振动加工：
[0005]原理：悬浮液中的磨料在高频超声波作用下的机械撞击和抛磨作用与超声波空化作用，冲击工件表面，剥落工件材料，从而达到去除材料的结果；
[0006]特点：精度高，易于控制，生产效率低，需要根据不同的加工对象形状来加工出不同的刀具，增加成本和加工时间。
[0007](2)激光加工：
[0008]原理：光热效应
[0009]特点：设备昂贵，成本高，易产生裂纹，热影响层。
[0010](3)磨料流加工
[0011]原理：以磨料介质在高压力下流过工件所需的加工表面，进行去除毛刺、磨圆角、除飞边等工序，以减小工件表面的波纹度和粗糙度，达到精密加工的表面粗糙度。
[0012]特点：磨料介质可以重复使用，使用寿命长，但是喷嘴容易堵塞，且加工场景单一，不能进行像其他加工方式一样加工样件。
[0013](4)放电加工
[0014]原理：电火花放电作用。
[0015]特点：速度快，成本低。
[0016]放电加工和其他的加工方法相比，具备很多的优点：
[0017](1)加工过程是非接触式加工，加工过程没有宏观的切削力可以用来进行微小孔加工等；
[0018](2)放电加工设备简单、成本低，可以获得较好的表面质量，在微细加工中具有很好的应用前景。
[0019]目前电火花加工难导电材料主要有3种方式：高压电火花加工、辅助电极电火花加工和电解电火花复合加工。
[0020](1)高压电火花加工：将难导电的硬脆材料直接作为介质，利用尖端电极与平板之间的高压产生强烈的辉光放电来蚀除难导电材料。此方法只适用于对薄壁难导电材料进行打孔，虽然加工速度较快、成本较低，但是由于加工表面过于粗糙，只能应用于粗加工。
[0021](2)辅助电极电火花加工：直接在硬脆材料表面紧压金属板、金属网等导电材料，或通过蒸镀、涂覆等方法在难导电材料表面形成金属、碳素等导电层，并以煤油为工作液，利用火花啊放电瞬间产生的高温作用使得煤油热分解出来的碳、工具电极溅射出来的金属以及其他化合物在难导电材料与工具电极之间一直能形成放电的回路，使得电火花加工能连续进行下去，该方法受导电层形成速度的影响，加工效率一般较低。
[0022](3)电解电火花复合加工(ECDM)：ECDM是近年来特种加工领域出现一种新技术，常用于耐热玻璃、陶瓷、工业金刚石、石英等非导电材料的加工。该方法加工不导电材料时需要辅助阳极，加工过程中工具电极接加工电源的负极，辅助阳极接接加工电源的正极，加工过程中电解液离子在电极间发生离子迁移，正负极之间发生电化学反应，在工具电极(负极)表面生成气泡，气泡聚集形成气膜，气膜阻绝电极与电解液之间的导通，当电极和电解液之间的电压超过一定临界值时，就会击穿气膜而产生放电，紧靠工具电极的工件材料才会受到电化学放电产生的高温以及高温时化学刻蚀的影响而发生材料的移除，达到加工的目的。由于辅助阳极距离工具电极较远，该方法加工过程中能量耗费较大，且加工过程不稳定。
技术实现思路
[0023]为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工装置及加工方法，实现对难导电材料的高效加工，便于对难导电材料进行孔加工、平面加工、三维形状加工，提升难导电材料的加工精度及加工质量。
[0024]为实现上述目的，本专利技术的用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工装置，包括工作介质容器、工作介质、供液单元、主轴转速控制系统、反馈控制系统、高频/射频电源、旋转主轴、进电系统及工具电极，难导电材料放置于工作介质容器内，工具电极安装在旋转主轴上，主轴转速控制系统控制旋转主轴的工作转速，供液单元持续向难导电材料与工具电极之间的加工间隙输送工作介质，高频/射频电源经进电系统向工具电极施加高频/射频电波，使得工作介质与工具电极接触处连续产生离子/分子震荡并产生放电，放电效应将使得放电区域的难导电材料熔融，从而实现难导电材料的去除；旋转主轴内设有力传感器，力传感器将力信号传输至反馈控制系统，反馈控制系统根据传来的力信号对旋转主轴的位置进行调整，使得工具电极和难导电材料为弹性接触，动态地将加工间隙保持预定值进行持续放电加工。
[0025]其中，还包括用于驱动旋转主轴上下移动的线性驱动件，力传感器将力信号传输至反馈控制系统，反馈控制系统根据传来的力信号调控线性驱动件，使得线性驱动件驱动旋转主轴带动工具电极间歇性移动，具体为：反馈控制系统根据传来的力信号调控线性驱动件来对旋转主轴的位置进行调整：当工具电极和工件接触时，接触力信号将传给反馈控制系统，反馈控制系统将调控线性驱动件驱动工具电极回退一定的距离，使得工具和工件间形成放电间隙，放电加工一段时间后，线性驱动件将驱动工具以一定的速度继续向工件进给，直至工具再次和工件接触，如此往复使得工具电极和难导电材料呈现弹性接触，动态地将加工间隙保持预定值进行持续放电加工。
[0026]其中，旋转主轴的转速为0～20000r/min，工具电极的转动轴线沿竖直方向延伸设置，旋转主轴可驱动工具电极高速转动，借助工具电极高速转动的离心力将难导电材料放
电熔融的蚀除产物从加工间隙内排出。
[0027]其中，工作介质可以为固体、粘稠状液体、液体或者固液混合物。
[0028]其中，供液单元输送液态工作介质至工具电极与难导电材料的加工间隙内并使得液态工作介质浸润工具电极与难导电材料，工作介质容器用于容设液态工作介质。
[0029]其中，供液单元配置有雾化喷头，供液单元输送的工作介质经由雾化喷头雾化喷出至工具电极与难导电材料之间的加工间隙内。
[0030]其中，工作介质容器用于容设液态或固液混合态的工作介质，供液单元配置有过滤单元，工作介质容器内容设的工作介质经由过滤单元过滤后循环利用并输送到工具电极与难导电加工材料之间的加工间隙内实现对工具电极及难导电加工材料的浸润。
[0031]其中，进电系统包含导电柱和进电模块，进电模块由导电滚子轴承和绝缘轴承座构成，导电滚子轴承安放在绝缘轴承座内，绝缘轴承座固定在旋转主轴的外壳体上，导电柱固定在进电模块上，导电柱经由螺纹连接与导电滚子轴承连通，高频/射频电源将高频/射频电波经过导电柱传给旋转的工具电极。
[0032]为实现上述目的，本专利技术的用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工方法，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工装置，其特征在于：包括工作介质容器、工作介质、供液单元、主轴转速控制系统、反馈控制系统、高频/射频电源、旋转主轴、进电系统及工具电极，难导电材料放置于工作介质容器内，工具电极安装在旋转主轴上，主轴转速控制系统控制旋转主轴的工作转速，供液单元持续向难导电材料与工具电极之间的加工间隙输送工作介质，高频/射频电源经进电系统向工具电极施加高频/射频电波，使得工作介质与工具电极的接触处连续产生离子/分子震荡并产生放电，放电效应将使得放电区域的难导电材料熔融，从而实现难导电材料的去除；旋转主轴内设有力传感器，力传感器将力信号传输至反馈控制系统，反馈控制系统根据传来的力信号对旋转主轴的位置进行调整，使得工具电极和难导电材料为弹性接触，将加工间隙保持预定值进行持续放电加工。2.根据权利要求1所述的用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工装置，其特征在于：还包括用于驱动旋转主轴上下移动的线性驱动件，力传感器将力信号传输至反馈控制系统，反馈控制系统根据传来的力信号调控线性驱动件，使得线性驱动件驱动旋转主轴带动工具电极间歇性移动，将工具电极与难导电材料之间的加工间隙动态保持在所需的预定值。3.根据权利要求1所述的用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工装置，其特征在于：旋转主轴的转速为0~20000 r/min，工具电极的转动轴线沿竖直方向延伸设置，旋转主轴可驱动工具电极高速转动，借助工具电极高速转动的离心力将难导电材料放电熔融的蚀除产物从加工间隙内排出。4.根据权利要求1所述的用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工装置，其特征在于：工作介质可以为固体、粘稠状液体、液体或者固液混合物。5.根据权利要求1所述的用于难导电材料的离子/分子震荡放电加工装置，其特征在于：供液单元输送液态工作介质至工具电极与难导电材料的加工间隙内...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘江文，张永辉，邹治湘，张凯，乔顺治，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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