电解液环绕激光式管电极耦合激光电解复合加工深孔装置制造方法及图纸

一种电解液环绕激光式管电极耦合激光电解复合加工深孔装置，在装置主体的中心轴向形成有上下贯通的用于分别传输激光、电解液和电源的复合传送通道，复合传送通道内设置有用于接收连接在装置主体顶端的激光光源的激光传输机构，装置主体中部等间隔的设置有四组用于从装置主体的外侧沿径向将电解液送入到复合传送通道内的电解液导入机构，装置主体的下部设置有伸出底端的用于接收激光、电解液和电源从而对被加工件进行超大深径比小孔加工的管状工具电极，装置主体的中部还设置有从装置主体的外侧径向贯穿至复合传送通道内的导电机构，导电机构通过贯穿传送通孔导线连接管状工具电极。本发明专利技术能够实现超大深径比小孔的多层级、高质量和高效加工。高质量和高效加工。高质量和高效加工。

【技术实现步骤摘要】
电解液环绕激光式管电极耦合激光电解复合加工深孔装置


[0001]本专利技术涉及一种激光电解复合加工装置。特别是涉及一种电解液环绕激光式管电极耦合激光电解复合加工深孔装置。

技术介绍

[0002]激光电解复合加工是一种高精、高效的加工技术，具有激光加工和电解加工的双重功能。在加工过程中，激光与电化学这两种能量沿着工具电极轴线传导，并共同作用于材料加工区域。目前，国内外研究学者对激光电解加工装置进行了初步探索，其典型特征为工具电极内部同轴嵌套毛细导光管，这种结构利用电解液和毛细导光管将脉冲激光以全反射的形式在工具电极内部传导，通过在工具电极和工件间施加脉冲电压进行电解加工，从而实现光、电和液三种能量的耦合。这种激光电解复合加工技术适用于高深径、无重铸层、无微裂纹、低热影响区的微孔加工。但该技术对于超大深径比小孔的制造仍存在一些问题。首先，激光在电解液中传导的形式导致激光衰减较大，并随着工具电极长度的增加而增大，同时，电解液中悬浮的盐粒子也会造成激光散射，导致激光功率衰减；其次，由于激光衰减较大而使得工具电极中心孔处的工件材料无法及时去除，造成堵塞甚至短路问题；此外，由于激光能量密度低，加工过程仅能以电解加工为主导，激光只起到对电解液的局部加热作用，无法实现真正意义上的激光加工；最后，毛细导光管与电解液的长期接触存在无法避免的腐蚀问题，可能导致整个激光电解加工装置直接报废，增加人力和成本。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够实现光、电和液三种能量的逐级控制与耦合加工，同时可避免电解液中的激光功率衰减和导光光纤腐蚀的电解液环绕激光式管电极耦合激光电解复合加工深孔装置。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是：一种电解液环绕激光式管电极耦合激光电解复合加工深孔装置，包括垂直设置的装置主体，所述装置主体的中心轴向形成有上下贯通的用于分别传输激光、电解液和电源的复合传送通道，所述复合传送通道内设置有用于接收连接在所述装置主体顶端的激光光源的激光传输机构，所述装置主体中部等间隔的设置有四组用于从装置主体的外侧沿径向将电解液送入到复合传送通道内的电解液导入机构，所述装置主体的下部设置有伸出底端的用于接收激光、电解液和电源从而对被加工件进行超大深径比小孔加工的管状工具电极，所述装置主体的中部还设置有从装置主体的外侧径向贯穿至复合传送通道内的导电机构，所述导电机构通过贯穿所述传送通孔导线连接所述的管状工具电极。
[0005]本专利技术的电解液环绕激光式管电极耦合激光电解复合加工深孔装置，采用管状工具电极和锥形光纤将电解液和激光束以“电解液环绕激光”的形式相结合，能够进行激光能量和电化学能量的独立调控，实现光、电和液三种能量的逐级控制与耦合加工，同时避免电解液中的激光功率衰减和导光光纤腐蚀问题。采用快拆模块的方式能够实现多尺寸微孔加
工，并达到模块的高效快速拆装，节省时间和成本。本专利技术的复合加工装置一方面解决了激光加工中因热量产生而导致重铸层、微裂纹、热影响区、入口飞溅、出口毛刺等缺陷损伤和由于激光光束在空间内呈高斯分布，导致加工的微孔锥度较大，且深度不足的问题；另一方面解决了电解加工过程中由于管状工具电极中心孔堵塞而致使微孔深径比受限和杂散腐蚀的问题。因此，本专利技术能够实现超大深径比小孔的多层级、高质量和高效加工。
附图说明
[0006]图1是本专利技术装置的整体分解结构示意图；
[0007]图2是本专利技术装置的整体结构第一轴向剖示图；
[0008]图3是本专利技术装置的整体结构第二轴向剖示图；
[0009]图4是本专利技术装置中装置主体的分解结构示意图；
[0010]图5是本专利技术装置中激光传输机构的结构示意图；
[0011]图6是本专利技术装置中锥形光纤的结构示意图；
[0012]图7是图2中A的局部放大的结构示意图；
[0013]图8是图2中B的局部放大的结构示意图；
[0014]图9是本专利技术装置中管状工具电极的内部结构示意图；
[0015]图10是本专利技术实施例提供的电解液腔体流场仿真模型示意图；
[0016]图11是本专利技术的实施例提供的电解液腔体的速度流线图；
[0017]图12是本专利技术的实施例提供的电解液腔体的速度矢量图。
[0018]图中
[0019]1：装置主体
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1.1：光路连接件
[0020]1.2：主体外壳
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1.3：主体底座
[0021]1.4：复合传送通道
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1.4.1：激光源导入孔
[0022]1.4.2：玻璃窗安装槽
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1.4.3：激光传输机构安装通道
[0023]1.4.3.1：第二电解液腔
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1.4.4：光电液连接件安装孔
[0024]1.4.5：管状工具电极安装孔
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1.5：电解液导入机构安装孔
[0025]1.6：第一电解液腔
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1.7：导电机构安装孔
[0026]1.7.1：电接头安装孔
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1.7.2：第一导线贯穿孔
[0027]1.7.3：磁吸连接器母座安装孔
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1.7.4：磁吸连接器公座安装孔
[0028]1.7.5：第二导线贯穿孔
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1.8：凹槽
[0029]1.9：凸起
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2：激光传输机构
[0030]2.1：导向件
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2.2：光纤保护套
[0031]2.3：光纤保护套支撑架
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2.4：光电液连接件
[0032]2.4.1：第三电解液腔
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3：电解液导入机构
[0033]3.1：液压快换接头
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3.2：直通接头
[0034]3.3：组合垫圈
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4：管状工具电极
[0035]4.1：管状主体
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4.2：中心轴孔
[0036]4.3：电解液流道
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5：导电机构
[0037]5.1：快接航空插座
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5.2：变径接头
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液环绕激光式管电极耦合激光电解复合加工深孔装置，包括垂直设置的装置主体(1)，其特征在于，所述装置主体(1)的中心轴向形成有上下贯通的用于分别传输激光、电解液和电源的复合传送通道，所述复合传送通道内设置有用于接收连接在所述装置主体(1)顶端的激光光源的激光传输机构(2)，所述装置主体(1)中部等间隔的设置有四组用于从装置主体(1)的外侧沿径向将电解液送入到复合传送通道内的电解液导入机构(3)，所述装置主体(1)的下部设置有伸出底端的用于接收激光、电解液和电源从而对被加工件进行超大深径比小孔加工的管状工具电极(4)，所述装置主体(1)的中部还设置有从装置主体(1)的外侧径向贯穿至复合传送通道内的导电机构(5)，所述导电机构通过贯穿所述传送通孔导线连接所述的管状工具电极(4)。2.根据权利要求1所述的电解液环绕激光式管电极耦合激光电解复合加工深孔装置，其特征在于，所述的导电机构(5)包括有由变径接头(5.2)和插入到所述变径接头(5.2)内的快接航空插座(5.1)组成的电接头，由通过磁吸相连的磁吸连接器母座(5.3)和磁吸连接器公座(5.4)组成的磁吸连接器，其中，所述的电接头的一端连接外部电源，另一端通过导线连接所述磁吸连接器母座(5.3)，磁吸连接器母座(5.3)与磁吸连接器公座(5.4)通过磁吸接触导电，所述磁吸连接器公座(5.4)通过导线连接所述管状工具电极(4)。3.根据权利要求1所述的电解液环绕激光式管电极耦合激光电解复合加工深孔装置，其特征在于，所述的装置主体(1)包括有由上到下依次设置的用于连接外部激光光源的光路连接件(1.1)，通过螺钉固定连接在所述光路连接件(1.1)下部的主体外壳(1.2)，通过螺钉固定连接在所述主体外壳(1.2)下端的主体底座(1.3)，所述光路连接件(1.1)、主体外壳(1.2)和主体底座(1.3)沿中心轴共同形成有上下贯通的用于安装激光传输机构(2)、分别传输电解液和电源的复合传送通道(1.4)，在位于主体外壳(1.2)上端的复合传送通道(1.4)内嵌入有用于导光、防尘、防泄漏的玻璃窗(6)，在所述主体外壳(1.2)的一周等间隔的形成有四组由外向内沿径向连通到复合传送通道(1.4)内的用于安装所述电解液导入机构(3)的电解液导入机构安装孔(1.5)和用于容纳和流动电解液的第一电解液腔(1.6)，所述主体外壳(1.2)和主体底座(1.3)上共同形成有一个用于安装所述导电机构(5)的导电机构安装孔(1.7)。4.根据权利要求3所述的电解液环绕激光式管电极耦合激光电解复合加工深孔装置，其特征在于，所述的主体外壳(1.2)的底端面中心围绕复合传送通道(1.4)形成有向内凹进的凹槽(1.8)，所述主体底座(1.3)为锥体结构，所述锥体结构的上端面中心围绕复合传送通道(1.4)形成有向上凸出的凸起(1.9)，所述凸起(1.9)嵌入在所述凹槽(1.8)内。5.根据权利要求3所述的电解液环绕激光式管电极耦合激光电解复合加工深孔装置，其特征在于，所述的复合传送通道(1.4)是由位于所述光路连接件(1.1)中心的激光源导入孔(1.4.1)、由上至下位于所述主体外壳(1.2)中心的玻璃窗安装槽(1.4.2)和激光传输机构安装通道(1.4.3)、由上至下位于所述主体底座(1.3)中心的光电液连接件安装孔(1.4.4)和管状工具电极安装孔(1.4.5)依次连接构成，所述的激光源导入孔(1.4.1)、璃窗安装槽(1.4.2)、激光传输机构安装通道(1.4.3)、光电液连接件安装孔(1.4.4)和管状工具电极安装孔(1.4.5)为同轴形成，所述激光传输机构安装通道(1.4.3)在与所述的第一电解液腔(1.6)相连通处至与所述光电液连接件安装孔(1.4.4)还构成用于容纳和流动电解液的第二电解液腔(1.4.3.1)。
6.根据权利要求3所述的电解液环绕激光式管电极耦合激光电解复合加工深孔装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雪，佟浩，杨成娟，姚尧，杨立军，杨振，戚慧敏，
申请(专利权)人：清华大学哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：