本发明专利技术公开了一种复合同步超声频振动微细电解加工方法，通过微压力调节装置保持工件与微细阴极之间微压力接触，通过激光微位移传感器对微细阴极的超声频振动位置进行动态快速测量，并将其转换为包含超声振动频率、相位、幅值的电信号，传送到斩波电路处理、转换，产生通断电解电源的斩波信号，实现电解加电与阴极超声频振动的精确同频、同步，通过电流传感器将电解电流转换为电压信号，由数字存储示波器进行显示、测量、存储，再传送到控制计算机进行超声参数和电参数的自动调节。该方法将微细电解与超声频振动同频、同步有机结合，依靠超声频振动作用消除电解钝化，提高了加工的精度与表面质量，降低成本，可实现任意型面微结构的微细加工。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于复合微细特 种加工
技术背景在微细特种加工
，有许多加工方法，如微细电火花加工、微细电 解加工、微细超声加工、微细高能束流加工以及由两种或两种以上加工方法组 合而成的微细复合加工等，这些加工方法能解决普通切削加工难以实现的精 密、微细加工难题，在零部件微精加工中发挥了重要作用。然而，现有微细加 工方法在各具优点的同时，亦有一定的局限性。微细超声加工特别适合于非金属硬脆材料微小孔、槽加工，具有效率高、 精度及表面质量好的工艺特点，但在材料硬度及韧性高、加工面积及深径比大 时，加工效率很低，且由于超声工具的相对磨损大，微细加工精度很难保证；电化学加工是"分子"级单位去除加工，具有微精加工机理优势，存在微 细加工甚至是nm级加工的可行性，其中基于电化学阴极沉积原理的微细电铸 技术可制作形状复杂、精度很高的细小金属零件，但存在材料可铸性、废品率 高及效率低的技术局限性；基于电化学阳极溶解的微细电解加工由于大电流密 度时的杂散腐蚀作用，加工精度较难控制，而微电流电解由于钝化作用，加工 过程难以持续，采用高频、窄脉冲微细电解可消除钝化，实现小间隙微精加工， 但微小间隙过程变化复杂，加工须要合理的阴极结构、电解液系统，且须要精 密微位移进给系统、高频窄脉冲电源及快速短路保护系统，设备投资成本很高。中国专利技术专利说明书"CN 87101455 A"公开了一种聚晶金刚石电火花超声波复合加工设备，包括高频高峰值电流窄脉冲发生器、超声波发生器以及由 超声频信号控制电火花脉冲发生的调制电路，在超声振动的工具与聚晶金刚石 工件之间，加入由超声频电信号调制的高频电火花脉冲放电，使工具在超声换 能器伸长时机械磨削工件，縮短时放电蚀除工件，以提高聚晶金刚石加工速度 与表面质量。此专利技术专利的装置用超声频信号调制高频电火花脉冲放电，进行 火花放电的关断与开通，在电路原理上确实可行，在加工机理上机械磨削与高 频电火花脉冲放电相互有机复合，具有明显技术优势。这种复合工艺采用超声 发生器输出电信号为调制输入信号，调制电路产生电火花电源开、关信号滞后 误差很小，但由于超声换能器、振幅扩大棒、放电加工电极等构成的机械超声 振动系统固有频率随加工条件变化，传递到工具电极端面的超声振动与超声发 生器输出的超声频交变电信号有相位滞后误差，这种误差随加工系统条件变化 而变化，很难保证脉冲放电始终是在工具电极振动的回程中发生，有时可能因 相位滞后而与要求的脉冲加电相序相反，不但不能提高加工精度与效率，反而 使加工过程发生混乱，精度、效率变差，复合作用发挥不甚明显或无复合作用。中国专利技术专利申请公开说明书"CN 1400077A"公开了一种动压轴承装置 的制造方法及动压轴承装置，其实质内容是一边利用超声波振动发生装置对电 解液给予超声波振动激励， 一边进行电解加工，在加工件表面形成工具电极的 反形状，加工精度良好。此专利主要用于动压轴承的高精度凹槽加工，应用范 围有限，很难实现微结构、任意形状零件的微细加工；另一方面其电解作用与 超声频振动只是简单迭加组合作用，没有进行同歩有机复合，复合作用效果没 有完全发挥。中国专利技术专利申请"CN200610037902.8"公开了一种超声电解复合微细 加工方法,取超声频电信号通过调制电路产生电解电源斩波信号，由于超声振 动机械系统动作滞后，复合同歩精度较难有效保证，而不同歩滞后误差积累， 加工过程中将会出现电解加电相位紊乱，发生持续大间隙处加电电解或电解短路，严重时破坏阴极与工件，而这种滞后误差很难通过调制电路进行实时补偿；为避免电解短路和火花放电烧伤工件与阴极，实用中必须在加工电解液中混入 粒度较大的超声磨粒，阻止工件与阴极的直接接触造成的电解短路，但超声磨 料在消除钝化，起一定去除材料作用同时，也不可避免对工具阴极产生磨损， 使微细加工中阴极使用寿命受到限制，在深径比大的微细加工中，难以达到微 细加工精度要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种复合同步超声频振动微细电解加工 方法，将微细电解与超声频振动同频、同步有机复合，实现低电压、小间隙、 无磨料或微粉级磨料、微电流密度、高频脉冲电解与超声频振动同步复合加工， 实现微结构高速、高精、低成本微细加工。为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为，提供一种，包括如下步骤首先根据工件加工要求，加工微细阴极外形，并且用组合特种加工技术制 作与工件所需截面形状相反的微细阴极加工端面，超声频振动辐射头用螺纹与 微细阴极端部联接，联接处用凡士林或高密度植物油脂耦合；再通过导向器将微细阴极与工件定位，或者将工件粘接在绝缘工作台上， 借助测量显微镜观测、标定与定位，工作台与工件之间用绝缘薄膜电隔离；然后，在工件与微细阴极之间人工滴注低电导率钝化性电解液，或将加工 区完全置于电解液中，打开超声发生器电源，由超声发生器产生频率及功率连 续可调的超声频交变电信号，压电式换能器与超声频振动辐射头将此超声频交 变电信号放大转换为微细阴极端面的同频超声频机械振动；通过人工调节或控制计算机自动调节超声发生器的激振电容，改变超声频 交变电信号振荡频率，激励超声振动系统实现共振，此时阴极端面产生超声频 振动，阴极端部电解液将出现雾化，利用精密微细砝码，通过微压力调节装置始终保持工件与微细阴极之间0. 01N 3. 00N微压力接触，开通电解回路电源， 电压幅值1V 5V，开始加工，随着加工深度增加，由连通器压力油驱动工件与 工作台向上微量位移；加工过程中，通过激光微位移传感器对微细阴极的超声频振动位置进行动 态快速测量，并将其转换为包含超声振动频率、相位、幅值信息的电信号，再 传送到斩波电路处理、转换，产生切断与开通电解电源的斩波信号，对电解回 路进行开通或关断，实现电解加电与阴极超声频振动的精确同频、同步；通过电流传感器将电解电流转换为电压信号，由数字存储示波器进行显示、 测量、存储，用数字存储示波器两个通道，观测电解电压与电解电流的同步精 度与变化情况，可人工对复合微细电解加工过程进行参数优选与调节，电信号 可由串行口传送到控制计算机中显示、处理，进行超声参数和电参数的自动调 节，保持加工过程优化。以上方法中，电解液选用质量浓度为1% 5%的硝酸钠溶液，超声发生器产 生频率范围为16KHz 24KHz的超声频交变电信号，超声功率为10W 150W，微细 阴极端面的超声频振动振幅为O. 005 mm 0. 100 mm。以上方法中，可以选用以下参数电解电压为直流4V，系统超声频振动共 振频率为19.63KHz，超声功率60W，超声振幅O. 05mm，工件与微细阴极之间的接 触静压力为2.0N，电解液为5%的硝酸钠水溶液，在硝酸钠水溶液中加入1600目 碳化硅磨料，加工时间3分钟。以上方法中，还可以选用以下参数电解电压为脉冲电压，幅值2V，频率 5000Hz，占空比4: 6 ，系统超声频振动共振频率20. 12KHz，超声功率45W，超 声振幅0.03mm，工件与微细阴极之间的接触静压力为l. 60N，电解液为5%硝酸钠 水溶液，在硝酸钠水溶液中加入碳化硼W10微粉，加工时间3分钟。该，将微细电解与超声频振动同频、 同步有机结合，依靠超声频振动本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合同步超声频振动微细电解加工方法，首先根据工件加工要求，加工微细阴极外形，并且用组合特种加工技术制作与工件所需截面形状相反的微细阴极加工端面，超声频振动辐射头用螺纹与微细阴极端部联接，联接处用凡士林或高密度植物油脂耦合；再通过导向器将微细阴极与工件定位，或者将工件粘接在绝缘工作台上，借助测量显微镜观测、标定与定位，工作台与工件之间用绝缘薄膜电隔离；然后，在工件与微细阴极之间人工滴注低电导率钝化性电解液，或将加工区完全置于电解液中，打开超声发生器电源，由超声发生器产生频率及功率连续可调的超声频交变电信号，压电式换能器与超声频振动辐射头将此超声频交变电信号放大转换为微细阴极端面的同频超声频机械振动，其特征是： 通过人工调节或控制计算机自动调节超声发生器的激振电容，改变超声频交变电信号振荡频率，激励超声振动系统实现共振，此时阴极端面产生超声频振动，阴极端部电解液将出现雾化，利用精密微细砝码，通过微压力调节装置始终保持工件与微细阴极之间０．０１Ｎ～３．００Ｎ微压力接触，开通电解回路电源，电压幅值１Ｖ～５Ｖ，开始加工，随着加工深度增加，由连通器压力油驱动工件与工作台向上微量位移； 加工过程中，通过激光微位移传感器对微细阴极的超声频振动位置进行动态快速测量，并将其转换为包含超声振动频率、相位、幅值信息的电信号，再传送到斩波电路处理、转换，产生切断与开通电解电源的斩波信号，对电解回路进行开通或关断，实现电解加电与阴极超声频振动的精确同频、同步； 通过电流传感器将电解电流转换为电压信号，由数字存储示波器进行显示、测量、存储，用数字存储示波器两个通道，观测电解电压与电解电流的同步精度与变化情况，可人工对复合微细电解加工过程进行参数优选与调节，电信号可由串行口传送到控制计算机中显示、处理，可进行超声参数和电参数的自动调节，保持加工过程优化。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱永伟，汪建春，王占和，李红英，范仲俊，云乃彰，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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