一种双激励纵-扭超声振动电火花打孔装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双激励纵

【技术实现步骤摘要】
一种双激励纵
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扭超声振动电火花打孔装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及难加工金属材料的电火花加工
，具体说是一种双激励纵
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扭超声振动电火花打孔装置。

技术介绍

[0002]钛合金、高温合金等材料有着良好的耐热性，耐腐蚀性，高硬度等特点，已被广泛的应用于航空，电子，汽车和医疗等领域，同时由于这些特点也增加了它们的加工工艺难度，尤其在加工深微孔时更加困难，并且孔的加工接近了其加工总量的三分之一以上。传统的电火花加工方式在此类材料上加工深微孔时，随着孔深增加，碎屑排出和消电离条件变差，常出现电弧放电或短路现象，导致加工效率低，得到的孔质量不理想。为了解决目前存在的这类问题，在现有的超声辅助电火花加工方式的基础上，本专利技术提供了一种新型的超声振动电火花打孔装置，采用一种断续式的双激励纵
‑
扭超声振动电火花打孔的方式，即在电火花放电的脉宽期间超声振动停止，电火花放电的脉间期间超声振动正常工作，这种加工方式可以有效的促进碎屑排出以及消电离的条件，而且有效地避免了电弧放电和短路现象，从而提高了孔的加工效率和加工质量。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种新型的双激励纵
‑
扭超声振动电火花打孔装置，目的是为了克服现有的电火花加工深微孔时存在的问题，提高加工效率和加工质量。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种双激励纵
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扭超声振动电火花打孔装置，其特征在于，包括机床部件，超声电火花打孔部件，电气控制装置；机床部件包括：底座，粗调丝杠，微调丝杠，立柱，螺母副，联轴器，驱动电机，竖直微调电机，竖直微调机构，工件固定架，纵向运动平台，横向运动平台；立柱通过螺钉安装在底座上，驱动电机通过螺钉安装在立柱的上方，粗调丝杠通过联轴器和驱动电机相连，螺母副和粗调丝杠通过螺纹旋合连接在一起；竖直微调机构通过螺栓和螺母副连接，竖直微调电机通过螺钉安装在竖直微调机构上方，微调丝杠通过联轴器和竖直微调电机相连；纵向运动平台通过螺栓连接设置在底座上，横向运动平台通过螺栓连接设置在纵向运动平台上，工件固定架通过螺栓连接设置在横向运动平台上；超声电火花打孔部件通过螺母副和微调丝杠连接并设置在竖直微调机构右侧；超声电火花打孔部件包括外套装夹装置和纵
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扭复合超声波换能器装置；外套装夹装置包括：前端盖，后端盖，前弹性套，后弹性套，外套筒，固定套筒，垫圈，卡套；卡套设置在前套筒后端内圈；垫圈设置在卡套后端用于压紧变幅杆上的法兰盘；固定套筒前端压紧垫圈后端并通过螺纹与前套筒后端的螺纹旋合；外套筒套在固定套筒外部；后弹性套外圈与外套筒后端内圈贴合；后端盖压紧后弹性套并通过螺纹与外套筒后端的螺纹旋合；前弹性套内圈与前套筒外圈贴合；前端盖压紧前弹性套并通过螺纹与外套筒
前端旋合；纵
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扭复合超声波换能器装置包括：纵振超声波换能器，扭振超声波换能器，纵振超声波发生器，扭振超声波发生器，超声波控制器，工具电极；纵振超声波换能器包括：预紧螺栓以及依次套设在预紧螺栓上的后盖板，压电陶瓷片，电极片和变幅杆；后盖板和变幅杆通过预紧螺栓将后盖板、压电陶瓷片、电极片和变幅杆同轴压紧连接；纵振超声波发生器通过电能传输装置与纵振超声波换能器相连接；扭振超声波换能器包括：预紧螺栓以及依次套设在预紧螺栓上的后盖板，压电陶瓷片，电极片；后盖板和纵振超声波换能器的变幅杆通过预紧螺栓将后盖板、压电陶瓷片、电极片同轴压紧连接；扭振超声波发生器通过电能传输装置与扭振超声波换能器相连接；超声波控制器与纵振超声波发生器和扭振超声发生能器连接；工具电极与纵振超声波换能器的变幅杆输出端连接；纵振超声波换能器采用全波长结构形式，其节点位置设置在压电陶瓷片和变幅杆之间，并在该处设置有法兰盘；扭振超声波换能器的压电陶瓷片设置于纵振超声波换能器的变幅杆大段两侧靠近法兰盘处，中心对称布置， 扭振超声波换能器的压电陶瓷片轴线与纵振超声波换能器的变幅杆轴线垂直；通过超声波控制器调节纵振超声波发生器和扭振超声发生器发出激励信号的通断以及相位差，可以使变幅杆输出端上任意点呈现不同的运动轨迹，进而将这种振动形式传递到工具电极上；为了适应不同的加工条件，满足更多加工需求，本专利技术在实现纵
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扭超声振动的同时，还可以进行单纵向振动或单扭转振动。单纵向振动时，只需通过超声波控制器控制扭振超声波发生器不发出激励信号即可；只需要单扭转振动时，则控制纵振超声波发生器不发出激励信号即可。
[0005]电火花脉冲放电时的放电间隙很小，5
‑
20
µ
m之间；超声振动振幅在1
µ
m
‑
20
µ
m之间，超声高频往复振动会影响工具电极和工件两极间距离h，且只有当h
min
<h≤h
max
时才能实现正常点火花放电（h
min
、h
max
分别为最小、最大放电间隙），若振幅过大，则会导致工具电极过进给甚至和工件接触，造成短路；若振幅过小，放电间隙太大，无法形成正常的放电通道。为了避免这种情况的发生，采用断续式超声振动，即在电火花放电的脉宽期间超声振动停止，电火花放电的脉间期间超声振动正常工作。使用断续式超声振动的方式既避免了加工时短路现象的发生，又可以有效的促进加工碎屑从孔底部排除，既提高了加工效率，又保证了孔的质量。
[0006]进一步的，机床部件所述的横向移动工作平台是滚珠丝杠驱动形式的工作移动平台；或横向移动工作平台是直线电机驱动形式的工作移动平台。
[0007]进一步的，机床部件所述的纵向移动工作平台是滚珠丝杠驱动形式的工作移动平台；或纵向移动工作平台是直线电机驱动形式的工作移动平台。
[0008]进一步的，机床部件所述的驱动电机的输出轴与联轴器连接。
[0009]进一步的，机床部件所述的微调进给电机的输出轴与联轴器连接。
[0010]进一步的，机床部件所述的驱动电机是步进电机或者伺服电机。
[0011]进一步的，机床部件所述的竖直微调电机是步进电机或者伺服电机。
[0012]进一步的，超声电火花打孔部件设置集电环或者采用非接触式供电的方法为纵振超声波换能器供电。
[0013]进一步的，超声电火花打孔部件设置集电环或者采用非接触式供电的方法为扭振超声波换能器供电。
[0014]进一步的，超声电火花打孔部件所述的工具电极通过弹簧夹头或者固定夹头与纵振超声波换能器的变幅杆输出端连接。
[0015]进一步的，所述的纵振超声波换能器有一组压电陶瓷片。
[0016]进一步的，所述的扭振超声波换能器有两组压电陶瓷片。
[0017]进一步的，所述的纵振超声波换能器的工作频率为18KHz
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120kHz。
[0018]进一步的，所述的扭振超声波换能器的工作频率为18KHz
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120本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双激励纵
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扭超声振动电火花打孔装置，其特征在于，包括机床部件，超声电火花打孔部件，电气控制装置；机床部件包括：底座，粗调丝杠，微调丝杠，立柱，螺母副，联轴器，驱动电机，竖直微调电机，竖直微调机构，工件固定架，纵向运动平台，横向运动平台；立柱通过螺钉安装在底座上，驱动电机通过螺钉安装在立柱的上方，粗调丝杠通过联轴器和驱动电机相连，螺母副和粗调丝杠通过螺纹旋合连接在一起；竖直微调机构通过螺栓和螺母副连接，竖直微调电机通过螺钉安装在竖直微调机构上方，微调丝杠通过联轴器和竖直微调电机相连；纵向运动平台通过螺栓连接设置在底座上，横向运动平台通过螺栓连接设置在纵向运动平台上，工件固定架通过螺栓连接设置在横向运动平台上；超声电火花打孔部件通过螺母副和微调丝杠连接并设置在竖直微调机构右侧；超声电火花打孔部件包括外套装夹装置和纵
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扭复合超声波换能器装置；外套装夹装置包括：前端盖，后端盖，前弹性套，后弹性套，外套筒，固定套筒，垫圈，卡套；卡套设置在前套筒后端内圈；垫圈设置在卡套后端用于压紧变幅杆上的法兰盘；固定套筒前端压紧垫圈后端并通过螺纹与前套筒后端的螺纹旋合；外套筒套在固定套筒外部；后弹性套外圈与外套筒后端内圈贴合；后端盖压紧后弹性套并通过螺纹与外套筒后端的螺纹旋合；前弹性套内圈与前套筒外圈贴合；前端盖压紧前弹性套并通过螺纹与外套筒前端旋合；纵
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扭复合超声波换能器装置包括：纵振超声波换能器，扭振超声波换能器，纵振超声波发生器，扭振超声波发生器，超声波控制器，工具电极；纵振超声波换能器包括：预紧螺栓以及依次套设在预紧螺栓上的后盖板，压电陶瓷片，电极片和变幅杆；后盖板和变幅杆通过预紧螺栓将后盖板、压电陶瓷片、电极片和变幅杆同轴压紧连接；纵振超声波发生器通过电能传输装置与纵振超声波换能器相连接；扭振超声波换能器包括：预紧螺栓以及依次套设在预紧螺栓上的后盖板，压电陶瓷片，电极片；后盖板和纵振超声波换能器的变幅杆通过预紧螺栓将后盖板、压电陶瓷片、电极片同轴压紧连接；扭振超声波发生器通过电能传输装置与扭振超声波换能器相连接；超声波控制器与纵振超声波发生器和扭振超声发生能器连接；工具电极与纵振超声波换能器的变幅杆输出端连接；纵振超声波换能器采用全波长结构形式，其节点位置设置在压电陶瓷片和变幅杆之间，并在该处设置有法兰盘；扭振超声波换能器的压电陶瓷片设置于纵振超声波换能器的变幅杆大段两侧靠近法兰盘处，中心对称布置， 扭振超声波换能器的压电陶瓷片轴线与纵振超声波换能器的变幅杆轴线垂直；通过超声波控制器调节纵振超声波发生器和扭振超声发生器发出激励信号的通断以及相位差，可以使变...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，殷振，曹自洋，戴晨伟，苗情，张坤，朱健，秦笠吉，应杰，刘子豪，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：