一種超聲擾動電解液微孔電解加工的夾具的製作方法
2023-10-19 16:49:12
一種超聲擾動電解液微孔電解加工的夾具的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種電解加工夾具，特別是超聲擾動電解液微細電解加工工具機加工區專用夾具，屬電解加工【技術領域】。該絕緣材料夾具安裝在工具機的XY工作檯上，超聲波傳遞進電解液槽內，加工區電解液通過入口和出口以及夾具體外的電解液循環系統進行循環。電解加工微細孔時，工件固定在夾持器上並完全浸沒在電解液中，超聲波作用於加工區，使電解液產生高頻擾動。使用該專用夾具，能使工件裝夾方便，加工過程超聲擾動集中穩定並起到「空化」作用，可以起到使電解加工中產生的氣泡分布均勻，流場分布得以改善，進而提高微細孔電解加工精度的作用。
【專利說明】—種超聲擾動電解液微孔電解加工的夾具
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微細電解加工夾具，是超聲擾動微細電解加工工具機加工區的專用夾具，屬於電解加工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]電解加工是一種特種加工技術，它是利用電化學陽極溶解原理去除材料的加工方法。具有加工速度快，表面質量好，工具無損耗，不受材料強度、韌性、硬度等限制以及無宏觀切削力等突出優點，在航空航天、兵器、汽車、模具等行業中得到了廣泛的應用。
[0003]隨著現代工業向微細化、精密化的不斷發展，微電子、航空航天、精密儀器和精密模具等領域中出現了越來越多的金屬微細結構，而其中大部分的尺寸都在幾微米至數百微米，它們的加工精度、加工質量、加工效率等對產品性能、質量和成本有很大影響。提高微細電解的加工精度一直是研究者們不懈追求的目標，理論研究和基礎試驗均表明:加工過程中的溶解定域性是影響微細電解加工精度最關鍵的核心問題。
[0004]由電解加工基本原理可知，電解液是電解加工的重要前提。與常規電解加工相同，微細電解的電解液良好流動特性能有效地消除間隙內的濃差極化，及時帶走加工產物和熱量。間隙內始終保持新鮮的電解液對提高工件加工精度和保證加工穩定性是至關重要的。目前對於微細電解加工技術的研究基本都是在電解液靜止的條件下進行的，由於微細電解的加工間隙只有數微米至數十微米，在如此狹小的空間內實現電解液的流動絕非易事。但通過合適的技術手段，讓電解液在一定範圍內「動」起來是可以實現的。
[0005]超聲擾動電解液微細電解加工就是將超聲振動施加於電解加工過程中，使電解液產生高頻擾動。超聲波的「空化」作用會改變微細電解加工產物的蝕除機理，同時電解液高頻擾動情況下也會影響加工間隙內電流分布、電解液電導率分布規律，進而影響加工間隙分布。初步分析證明，採用超聲輔助的方法能夠揚長避短，將微細電解的優勢發揮出來，是一種提高溶解定域性的有效手段。
[0006]要想研究超聲擾動電解液對電解加工溶解定域性的影響，首先要能夠實現這種加工方式，這裡的採用超聲擾動的方式是將超聲頻振動直接作用於電解液。超聲發生器產生超聲波，經過換能器轉換為超聲頻振動，然後直接接觸加工區的電解液，實現電解液的超聲振動。此種方式傳遞過程簡單，作用直接，能很好的達到超聲擾動的目的。此外，此方式對加工工具機的設計和使用沒有額外要求，超聲輔助裝置可以作為一個獨立模塊設計、安裝和使用，成本低，適用性好。但是要達到擾動電解液、超聲波起「空化」作用的目的必須藉助專用夾具，讓工件能夠裝夾方便，很好的被擾動的電解液包圍，真正影響到加工過程。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在於滿足超聲擾動電解液加工的需要，設計能夠滿足加工要求的夾具，通過夾具保證電解液的擾動均勻、流場穩定、壓力均衡，隔離外部幹擾，工件裝夾可靠，陰極在夾具中穩定進給，在擾動電解液加工區中完成微細孔電解加工，達到精度和表面質量要求。
[0008]一種超聲擾動電解液微孔電解加工的夾具，安裝微細電解加工工具機工作檯上，其特徵在於:
[0009](I)、該夾具主體中心有一個空腔式的電解區；
[0010](2)、夾具主體還有一個工件夾持器，是一中間有孔的圓柱體，分上下兩塊，下面一塊帶有底座。兩塊相對的兩個面開槽，安裝密封墊，採用螺栓緊固。
[0011](3)、工件夾持器設計為不同直徑的套筒，用於不同大小加工區域的選擇。
[0012](4)、加工區上下兩個，分別接入超聲振動裝置，同頻率下擾動加工區的電解液。
[0013]微細孔加工時，工件安裝在工件夾持器上，形成上下兩個空腔，加工時充滿電解液，超聲裝置發出的超聲振動傳遞到這兩個加工區的電解液。整個電解液槽內的電解液互通為一個整體，在加工時可以對流更新。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是超聲擾動電解液微細電解加工系統原理圖。
[0015]圖2是超聲擾動電解液微細電解加工工具機整體結構示意圖。
[0016]圖3是超聲擾動電解液微孔電解加工夾具結構示意圖。
[0017]圖4是超聲擾動電解液微細電解加工夾具工作原理圖。
[0018]圖1中標號名稱:1、溫控儀2、熱電偶3、加熱器4、電解液槽及電解液5、過濾器
6、止回閥7、球閥8、超聲裝置9、夾具主體10、電解液槽11、工具機工作檯12、球閥13、球閥14、止回閥15、多級離心水泵，
[0019]圖2中標號名稱:1、Z軸步進電機2、工具機立柱3、導軌4、超聲發生器與換能器
5、XY工作檯6、大理石底座7、示波器8、工具電極9、脈衝電源10、控制器11、工具機主軸
[0020]圖3中標號名稱:1、工件2、密封膠條3、工件夾持器上部4、加工腔套筒5、上部超聲傳遞端6、下部超聲傳遞端7、緊固螺母8、電解液容器9、緊固塊10、夾持器下部支座11、壓板轉軸12、滑動擋塊13、超聲裝置
[0021]圖4中標號名稱:1、電解液循環入口(4個)2、夾具裝夾緊固機構3、工件夾持器
4、電解液循環入口 5、工件6、夾持器支座7、電解液循環出口
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，超聲擾動電解液微細電解加工系統主要有兩大部分組成，其中1、溫控儀2、熱電偶3、加熱器4、電解液槽及電解液5、過濾器6、止回閥7、球閥10、電解液槽12、球閥13、球閥14、止回閥15、多級離心水泵以及管道組成了工具機的電解液循環系統，供給加工用的電解液及排出電解產物。加熱器3由熱電偶2和溫控儀I控制，對液槽4中的電解液進行加熱。
[0023]如圖2所示，超聲擾動電解液微細電解加工工具機整體中的2、工具機立柱3、導軌6、大理石底座組成了加工工具機本體。1、Z軸步進電機5、XY工作檯10、控制器11、工具機主軸組成了工具機的運控控制系統，滿足加工時工具機的運動進給等動作需求。其餘部分像4、超聲發生器與換能器7、示波器8、工具電極9、脈衝電源等為加工提供加工電源與擾動電解液用的超聲波。加工時，裝夾好的工件與超聲擾動電解液微孔電解加工夾具一起放置於工作檯上。[0024]如圖3所示，超聲擾動電解液微孔電解加工的夾具的主體為一個方形容器，核心部件是安裝在容器內的工件夾持器，夾持器形成了上下兩個容腔，這兩個容腔包圍了電解加工的加工部位，為順利對加工區電解液進行超聲擾動提供了條件。兩個傳遞端懸掛伸入加工區容腔，將超聲振動能量分上下兩個部分傳遞到加工區的電解液。
[0025]如圖4所示，電解液槽四壁分別設計一個電解液循環入口，底部設計一個循環出口，電解液由多級離心泵提供壓力，通過四個入口和一個出口進行循環。
【權利要求】
1.一種超聲擾動電解液微細電解加工夾具，安裝在微細電解加工工具機上，其特徵在於: (1)該夾具主體為一方形容器，無蓋，配有外置超聲裝置； (2)容器內安裝有一工件夾持器，由上下兩部分組成，兩部分之間有安裝工件的槽，與工件接觸的上下兩面安裝了密封膠條。 (3)夾具主體有裝夾機構，分別為兩個載件臺和對應的兩個夾緊壓板。 (4)超聲輔助裝置外置與整個夾具體，通過兩條連接線作用於工件夾持器的上下兩個加工中心區，振動加工區的電解液。
2.根據權利要求1所述的微細電解加工夾具，其特徵在於:上面部分設計了不同直徑的圓通，可以根據需要配合使用，適用於不同大小加工區要求，下面部分通過兩個支腳與電解液容器相連。
3.根據權利要求1或2所述的微細電解加工夾具，其特徵在於:所述的夾具加緊壓板上設置有緊固螺母，對加工工件進行夾緊。
【文檔編號】B23H3/00GK103920954SQ201410125737
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月31日 優先權日:2014年3月31日
【發明者】王蕾, 蓋江寧, 王遠哲, 王葉生 申請人:青島科技大學