一种液导激光-电解复合加工工具电极系统及铣削方法技术方案

本发明专利技术涉及一种液导激光

【技术实现步骤摘要】
（20）、电解液抽吸单元（16）、辅助阳极环（13）和套管电极旋转驱动单元（6），其特征在于：它还包括液导激光发生装置（2）、激光束（4）、电解液进液管（14）、电解液回液管（7）、电解液束（5）、中心管（1）、电解液I（18）和电解液Ⅱ（19）；所述的电解液回液管（7）与中心管（1）同轴线安装且联接为一个整体；所述的电解液回液管（7）外套在中心管（1）上；所述的电解液进液管（14）外套在电解液回液管（7）上；所述的电解液束（5）位于中心管（1）内且与中心管（1）同轴线；所述的中心管（1）位于液导激光发生装置（2）的下方；所述的激光束（4）经液导激光发生装置（2）后由电解液束（5）向下传输；所述的电解液循环过滤系统II（20）与液导激光发生装置（2）连通并向液导激光发生装置（2）高压供送电解液II（19）；所述的电解液循环过滤系统I（17）向电解液进液管（14）与电解液回液管（7）所形成的容腔I（28）中高压供送电解液I（18）；所述的电解液抽吸单元（16）与电解液回液管（7）和中心管（1）所形成的容腔II（29）连通并从容腔II（29）抽吸混合电解液（22）；所述的容腔I（28）和容腔II（29）的上端均封闭；所述的辅助阳极环（13）安设于电解液进液管（14）的下端且与电源（9）的正极进行电气连接；所述的电解液回液管（7）的下端面与辅助阳极环（13）的下端面平齐；所述的中心管（1）的下端面比电解液回液管（7）的下端面长0.1
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0.5mm；所述的电解液II（19）的成分与电解液I（18）的成分相同，前者的质量百分数比后者低10
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20%；所述的电解液进液管（14）由耐酸碱腐蚀的电绝缘固体材料制成。
[0008]所述的电解液回液管（7）和中心管（1）均由耐酸碱腐蚀的金属材料制成。
[0009]所述的中心管（1）、电解液进液管（14）和电解液回液管（7）的横截面均为圆形。
[0010]所述的中心管（1）的内径比电解液束（5）的直径大0.5
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2mm。
[0011]所述的电解液束（5）的直径为0.05
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1mm。
[0012]所述的电解液进液管（14）的内径6
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10mm，壁厚0.1
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0.5mm。
[0013]所述的电解液回液管（7）的外径为4
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8mm，壁厚0.1
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0.5mm。
[0014]所述的电解液回液管（7）和中心管（1）均与电源（9）的负极进行电气连接。
[0015]一种采用上述系统的液导激光
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电解复合加工的铣削方法，它包括按以下顺序执行的步骤：S1. 将工件（10）安装在工作台（15）上，将包括电解液进液管（14）、电解液回液管（7）、中心管（1）和辅助阳极环（13）的套管工具电极（30）置于水平放置的工件（10）的正上方，套管工具电极（30）的旋转中心轴线（27）与水平面垂直，把套管工具电极（30）调整到适当的空间位置，以使其旋转中心轴线（27）处于工件（10）表面设定的位置并使其中心管（1）的下端面距工件（10）表面待加工区的间隙达到设定值；S2.启动并调整电解液循环过滤单元Ⅰ（17）、电解液循环过滤单元Ⅱ（20）和电解液抽吸单元（16），使从电解液进液管（14）流出的电解液I（18）达到设定速度和压力、进入液导激光发生装置（2）的电解液Ⅱ（19）达到设定速度和压力，且使流经待加工面后的电解液I（18）和电解液Ⅱ（19）的混合电解液（22）能被电解液回液管（7）及时抽走，设定电子负载（11）为恒压工作模式，连通开关（8），开启电源（9），并通过调节电源（9）和电子负载（11）使得中心管（1）与工件（10）之间的电压为电解加工所需电压值U，辅助阳极环（13）与工件（10）之间的正电位差值为
△
U，使得辅助阳极环（13）的电位比工件（10）的电位高一定值；S3.启动液导激光发生装置（2）并使得激光束（4）经由电解液束（5）传导后垂直照射于工件（10）表面上，启动套管电极旋转驱动单元（6）驱动整个套管工具电极（30）按设定
转速ω旋转；S4.驱动套管工具电极（30）以设定进给速度V和转速ω按给定的轨迹路径作水平铣削加工，此时，套管工具电极（30）下端所对应的工件材料在激光烧蚀、电化学溶解和液流冲刷协同作用下被去除实现铣削加工；S5.当套管工具电极（30）按设计的扫描轨迹路径并按设定的加工参数完成所有加工操作后，关闭电源（9）和液导激光发生装置（2），同时断开开关（8），关闭电解液循环过滤单元Ⅰ（17）、电解液循环过滤单元Ⅱ（20）和电解液抽吸单元（16），关闭套管电极旋转驱动单元（6），卸下工件（10）并清洗，加工完成。
[0016]本专利技术的工作原理如下。
[0017]将工件安装在工作台上，将包括电解液进液管、电解液回液管、中心管和辅助阳极环的套管工具电极置于水平放置的工件的正上方，套管工具电极的旋转中心轴线与水平面垂直，把套管工具电极调整到适当的空间位置，以使其旋转中心轴线处于工件表面设定的位置并使其中心管的下端面距工件表面待加工区的间隙达到设定值；启动并调整电解液循环过滤单元Ⅰ、电解液循环过滤单元Ⅱ和电解液抽吸单元，使从电解液进液管流出的电解液Ⅰ达到设定速度和压力、进入液导激光发生装置的电解液Ⅱ达到设定速度和压力，且使流经待加工面后的电解液Ⅰ和电解液Ⅱ的混合电解液能被电解液回液管及时抽走，设定电子负载为恒压工作模式，连通开关，开启电源，并通过调节电源和电子负载使得中心管与工件之间的电压为电解加工所需电压值U，辅助阳极环与工件之间的正电位差值为
△
U，使得辅助阳极环的电位比工件的电位高一定值；启动液导激光发生装置并使得激光束经由电解液束传导后垂直照射于工件表面上，启动套管电极旋转驱动单元驱动整个套管工具电极按设定转速ω旋转。
[0018]本专利技术可以综合水导激光加工和电解加工各自优势，通过水导激光加工与电解加工对工件材料的同轴异位作用，实现大覆盖面铣削加工，大大提高加工效率。为防止水导激光中水束流对电解液过度稀释而影响电解加工效果，本专利技术中采用低浓度的电解液Ⅱ形成的电解液束流来引导激光作用于工件表面，可大大减少激光束在空气中发散而造成的能量损失；在激光加工区，工件材料在激光的照射下熔融或气化，高速电解液束将熔融物从切口中排出，并对切口表面进行冷却，从而有效地减少了再铸层的形成，避免了材料的热变形和热损伤。电解液进液管将电解液Ⅰ高压输送至激光加工区的同心外围区域，随着套管工具电极按照图示方向的移动，中心管和电解液回液管作为电解加工的工具阴极，也在不断对液导激光加工区周围材料进行电解加工，由于电解液抽吸单元在电解液回液管中形成的负压抽吸作用和整个套管工具电极旋转对电解加工区混合电解液的搅拌作用，使得包括液导激光加工产生的熔渣和电解加工产生的气泡与固体产物的排出和电解液更新更加顺畅，有效地避免了电解产物黏附而可能导致的打火现象和电解加工过程中断，保证激光
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电解复合加工高效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液导激光
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电解复合加工工具电极系统，包括电源（9）、电子负载（11）、电解液循环过滤单元Ⅰ（17）、电解液循环过滤单元Ⅱ（20）、电解液抽吸单元（16）、辅助阳极环（13）和套管电极旋转驱动单元（6），其特征在于：它还包括液导激光发生装置（2）、激光束（4）、电解液进液管（14）、电解液回液管（7）、电解液束（5）、中心管（1）、电解液I（18）和电解液Ⅱ（19）；所述的电解液回液管（7）与中心管（1）同轴线安装且联接为一个整体；所述的电解液回液管（7）外套在中心管（1）上；所述的电解液进液管（14）外套在电解液回液管（7）上；所述的电解液束（5）位于中心管（1）内且与中心管（1）同轴线；所述的中心管（1）位于液导激光发生装置（2）的下方；所述的激光束（4）经液导激光发生装置（2）后由电解液束（5）向下传输；所述的电解液循环过滤系统II（20）与液导激光发生装置（2）连通并向液导激光发生装置（2）高压供送电解液II（19）；所述的电解液循环过滤系统I（17）向电解液进液管（14）与电解液回液管（7）所形成的容腔I（28）中高压供送电解液I（18）；所述的电解液抽吸单元（16）与电解液回液管（7）和中心管（1）所形成的容腔II（29）连通并从容腔II（29）抽吸混合电解液（22）；所述的容腔I（28）和容腔II（29）的上端均封闭；所述的辅助阳极环（13）安设于电解液进液管（14）的下端且与电源（9）的正极进行电气连接；所述的电解液回液管（7）的下端面与辅助阳极环（13）的下端面平齐；所述的中心管（1）的下端面比电解液回液管（7）的下端面长0.1
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0.5mm；所述的电解液II（19）的成分与电解液I（18）的成分相同，前者的质量百分数比后者低10
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20%；所述的电解液进液管（14）由耐酸碱腐蚀的电绝缘固体材料制成。2.根据权利要求1所述的一种液导激光
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电解复合加工工具电极系统，其特征在于：所述的电解液回液管（7）和中心管（1）均由耐酸碱腐蚀的金属材料制成。3.根据权利要求1所述的一种液导激光
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电解复合加工工具电极系统，其特征在于：所述的中心管（1）、电解液进液管（14）和电解液回液管（7）的横截面均为圆形。4.根据权利要求1所述的一种液导激光
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电解复合加工工具电极系统，其特征在于：所述的中心管（1）的内径比电解液束（5）的直径大0.5
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2mm。5.根据权利要求1所述的一种液导激光
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电解复合加工工具电极系统，其特征在于：所述的电解液束（5）的直径为0.05
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1mm。6.根据权利要求1所述的一种液导激光
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电解复合加工工具电极系统，其特征在于：所述的电解液进液管（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：明平美，杨广宾，张安超，李冬冬，牛屾，程快乐，闫亮，郑兴帅，秦歌，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：