CN103920954A - 一种超声扰动电解液微孔电解加工的夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电解加工夹具，特别是超声扰动电解液微细电解加工机床加工区专用夹具，属电解加工技术领域。该绝缘材料夹具安装在机床的XY工作台上，超声波传递进电解液槽内，加工区电解液通过入口和出口以及夹具体外的电解液循环系统进行循环。电解加工微细孔时，工件固定在夹持器上并完全浸没在电解液中，超声波作用于加工区，使电解液产生高频扰动。使用该专用夹具，能使工件装夹方便，加工过程超声扰动集中稳定并起到“空化”作用，可以起到使电解加工中产生的气泡分布均匀，流场分布得以改善，进而提高微细孔电解加工精度的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种微细电解加工夹具，是超声扰动微细电解加工机床加工区的专用夹具，属于电解加工技术领域。
背景技术
电解加工是一种特种加工技术，它是利用电化学阳极溶解原理去除材料的加工方法。具有加工速度快，表面质量好，工具无损耗，不受材料强度、韧性、硬度等限制以及无宏观切削力等突出优点，在航空航天、兵器、汽车、模具等行业中得到了广泛的应用。
随着现代工业向微细化、精密化的不断发展，微电子、航空航天、精密仪器和精密模具等领域中出现了越来越多的金属微细结构，而其中大部分的尺寸都在几微米至数百微米，它们的加工精度、加工质量、加工效率等对产品性能、质量和成本有很大影响。提高微细电解的加工精度一直是研究者们不懈追求的目标，理论研究和基础试验均表明：加工过程中的溶解定域性是影响微细电解加工精度最关键的核心问题。
由电解加工基本原理可知，电解液是电解加工的重要前提。与常规电解加工相同，微细电解的电解液良好流动特性能有效地消除间隙内的浓差极化，及时带走加工产物和热量。间隙内始终保持新鲜的电解液对提高工件加工精度和保证加工稳定性是至关重要的。目前对于微细电解加工技术的研究基本都是在电解液静止的条件下进行的，由于微细电解的加工间隙只有数微米至数十微米，在如此狭小的空间内实现电解液的流动绝非易事。但通过合适的技术手段，让电解液在一定范围内“动”起来是可以实现的。
超声扰动电解液微细电解加工就是将超声振动施加于电解加工过程中，使电解液产生高频扰动。超声波的“空化”作用会改变微细电解加工产物的蚀除机理，同时电解液高频扰动情况下也会影响加工间隙内电流分布、电解液电导率分布规律，进而影响加工间隙分布。初步分析证明，采用超声辅助的方法能够扬长避短，将微细电解的优势发挥出来，是一种提高溶解定域性的有效手段。
要想研究超声扰动电解液对电解加工溶解定域性的影响,首先要能够实现这种加工方式，这里的采用超声扰动的方式是将超声频振动直接作用于电解液。超声发生器产生超声波，经过换能器转换为超声频振动，然后直接接触加工区的电解液，实现电解液的超声振动。此种方式传递过程简单，作用直接，能很好的达到超声扰动的目的。此外，此方式对加工机床的设计和使用没有额外要求，超声辅助装置可以作为一个独立模块设计、安装和使用，成本低，适用性好。但是要达到扰动电解液、超声波起“空化”作用的目的必须借助专用夹具，让工件能够装夹方便，很好的被扰动的电解液包围，真正影响到加工过程。
发明内容
本发明的目的在于满足超声扰动电解液加工的需要，设计能够满足加工要求的夹具，通过夹具保证电解液的扰动均匀、流场稳定、压力均衡，隔离外部干扰，工件装夹可靠，阴极在夹具中稳定进给，在扰动电解液加工区中完成微细孔电解加工，达到精度和表面质量要求。
一种超声扰动电解液微孔电解加工的夹具，安装微细电解加工机床工作台上，其特征在于：
（1）、该夹具主体中心有一个空腔式的电解区；
（2）、夹具主体还有一个工件夹持器，是一中间有孔的圆柱体，分上下两块，下面一块带有底座。两块相对的两个面开槽，安装密封垫，采用螺栓紧固。
（3）、工件夹持器设计为不同直径的套筒，用于不同大小加工区域的选择。
（4）、加工区上下两个，分别接入超声振动装置，同频率下扰动加工区的电解液。
微细孔加工时，工件安装在工件夹持器上，形成上下两个空腔，加工时充满电解液，超声装置发出的超声振动传递到这两个加工区的电解液。整个电解液槽内的电解液互通为一个整体，在加工时可以对流更新。
附图说明
图1是超声扰动电解液微细电解加工系统原理图。
图2是超声扰动电解液微细电解加工机床整体结构示意图。
图3是超声扰动电解液微孔电解加工夹具结构示意图。
图4是超声扰动电解液微细电解加工夹具工作原理图。
图1中标号名称：1、温控仪 2、热电偶 3、加热器 4、电解液槽及电解液 5、过滤器 6、止回阀 7、球阀 8、超声装置 9、夹具主体 10、电解液槽 11、机床工作台 12、球阀 13、球阀14、止回阀 15、多级离心水泵，
图2中标号名称：1、Z轴步进电机 2、机床立柱 3、导轨 4、超声发生器与换能器 5、XY工作台 6、大理石底座 7、示波器 8、工具电极 9、脉冲电源 10、控制器 11、机床主轴
图3中标号名称：1、工件 2、密封胶条 3、工件夹持器上部 4、加工腔套筒 5、上部超声传递端 6、下部超声传递端 7、紧固螺母 8、电解液容器 9、紧固块 10、夹持器下部支座 11、压板转轴 12、滑动挡块 13、超声装置
图4中标号名称：1、电解液循环入口（4个） 2、夹具装夹紧固机构 3、工件夹持器 4、电解液循环入口 5、工件 6、夹持器支座 7、电解液循环出口
具体实施方式
如图1所示，超声扰动电解液微细电解加工系统主要有两大部分组成，其中1、温控仪2、热电偶3、加热器4、电解液槽及电解液5、过滤器6、止回阀7、球阀10、电解液槽12、球阀13、球阀14、止回阀15、多级离心水泵以及管道组成了机床的电解液循环系统，供给加工用的电解液及排出电解产物。加热器3由热电偶2和温控仪1控制，对液槽4中的电解液进行加热。
如图2所示，超声扰动电解液微细电解加工机床整体中的2、机床立柱3、导轨6、大理石底座组成了加工机床本体。1、Z轴步进电机5、XY工作台10、控制器11、机床主轴组成了机床的运控控制系统，满足加工时机床的运动进给等动作需求。其余部分像4、超声发生器与换能器7、示波器8、工具电极9、脉冲电源等为加工提供加工电源与扰动电解液用的超声波。加工时，装夹好的工件与超声扰动电解液微孔电解加工夹具一起放置于工作台上。
如图3所示，超声扰动电解液微孔电解加工的夹具的主体为一个方形容器，核心部件是安装在容器内的工件夹持器，夹持器形成了上下两个容腔，这两个容腔包围了电解加工的加工部位，为顺利对加工区电解液进行超声扰动提供了条件。两个传递端悬挂伸入加工区容腔，将超声振动能量分上下两个部分传递到加工区的电解液。
如图4所示，电解液槽四壁分别设计一个电解液循环入口，底部设计一个循环出口，电解液由多级离心泵提供压力，通过四个入口和一个出口进行循环。
Claims (3)
1.一种超声扰动电解液微细电解加工夹具，安装在微细电解加工机床上，其特征在于：
（1）该夹具主体为一方形容器，无盖，配有外置超声装置；
（2）容器内安装有一工件夹持器，由上下两部分组成，两部分之间有安装工件的槽，与工件接触的上下两面安装了密封胶条。
（3）夹具主体有装夹机构，分别为两个载件台和对应的两个夹紧压板。
（4）超声辅助装置外置与整个夹具体，通过两条连接线作用于工件夹持器的上下两个加工中心区，振动加工区的电解液。
2.根据权利要求1所述的微细电解加工夹具，其特征在于：上面部分设计了不同直径的圆通，可以根据需要配合使用，适用于不同大小加工区要求，下面部分通过两个支脚与电解液容器相连。
3.根据权利要求1或2所述的微细电解加工夹具，其特征在于：所述的夹具加紧压板上设置有紧固螺母，对加工工件进行夹紧。
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