本發(fā)明專利技術提供了一種微小孔工具電極旋轉速度可控電加工方法及調速系統(tǒng)，屬于特種加工技術領域。以極低濃度中性鹽溶液為電解液，在兩極間施加相應的電壓，通過對工具電極旋轉速度的控制，調節(jié)工具電極表面氣膜覆蓋狀態(tài)，當工具電極旋轉速度高時，氣膜覆蓋狀態(tài)達到放電效應產生條件時發(fā)生放電反應；當工具電極旋轉速度較低時發(fā)生電化學反應。通過控制工具電極旋轉速度的變化，實現(xiàn)電化學加工和放電加工的可控復合。本發(fā)明專利技術可以獲得較好的加工表面質量和加工一致性。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種微小孔工具電極旋轉速度可控電加工方法及調速系統(tǒng)，屬于特種加工
技術介紹
近來工業(yè)的快速發(fā)展，對各種高性能復雜零部件的加工方法要求越來越高，尤其在航空發(fā)動機渦輪葉片的微型冷卻孔、氣膜孔以及精密模具微型孔等加工方法上表現(xiàn)出加工難點如下：①滿足所需加工尺寸、表面質量、形狀精度等要求；②滿足復雜以及高強度、高性能和難加工材料的加工要求；③滿足深徑比較大的微小孔加工要求。目前，微小孔的加工方法主要有機械鉆孔、激光打孔、電火花加工以及電化學加工等。2014年6月11日，公開號為CN103846640A的中國專利公開了一種微小孔的等離子體放電加工裝置及加工方法，該方法是利用設置的氣室以及通電的線狀電極形成等離子體放電加工，屬于非接觸式加工方法，避免了加工區(qū)域表層以及亞表層的損傷，提高了微小孔加工質量，但該加工裝置對加工環(huán)境要求較高、難于加工深徑比較大的微小孔、加工成本高。2014年9月3日，公開號為CN104014881A的中國專利公開了一種帶沉頭微小孔激光-電火花-電解組合加工方法及裝置，該方法是利用激光束在工件上進行沉頭微小孔的通孔預加工，再利用管狀銅電極對微小孔的沉頭進行電火花加工，最后再利用與電火花加工電極同軸的高速噴液電解液束對整個帶沉頭微小孔進行電解加工。該專利技術克服了以往單一特種加工方式帶來的各種弊端，但該方法在加工沉頭微小孔時加工成本高、增加了加工累計誤差。2014年9月3日，公開號為CN104014880A的中國專利公開了一種無再鑄層微小孔的激光-電解復合加工裝置及方法，通過激光發(fā)射頭與電解加工陰極噴嘴軸線共面設置，來實現(xiàn)激光-電解加工的復合加工，該加工方法效率高、無再鑄層等，但該方法激光具有衰減性，且電解液對激光具有干擾作用，影響微小孔加工尺寸精度。2015年4月30日，公開號為CN104923869A的中國專利公開了一種微小單群孔振動電極電火花-電解可控復合加工工藝方法及裝置，該方法采用超低濃度中性鹽溶液為工作液，在兩極間施加相應的脈沖電壓，電極沿進給方向作往復振動，通過對電極的振動控制，調節(jié)兩極間間隙大小，當電極正向振動使得極間間隙小于火花放電間隙，發(fā)生電火花反應；當電極負向振動，極間距離大于放電間隙，火花放電逐漸轉變?yōu)殡娊夥磻划敇O間距離過大，電解反應結束，工作液進入消電離狀態(tài)。該專利技術通過振動模式的優(yōu)化實現(xiàn)電火花和電解加工的可控復合，但該方法對于電極的往復振動加工增加了加工行程，降低了加工效率，同時工具電極往復振動的穩(wěn)定性直接影響微小孔加工的質量。2015年12月4日，公開號為CN103418987A的中國專利公開了一種微小孔磨鉆工藝，通過對鉆頭增設金剛石或立方氮化硼，形成直徑小于1mm的微小鉆頭，在主軸高速旋轉的作用下，對加工材料進行微小孔加工。該方法降低了孔的加工難度、縮短了加工時間及加工質量，該方法對于鉆頭磨損后難以修復，鉆頭的熱變形等影響微小孔的加工質量。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的是針對現(xiàn)有微小孔加工方法的不足，提供一種既改善加工精度又提高孔加工質量的一種微小孔工具電極旋轉速度可控電加工方法及調速系統(tǒng)。本專利技術采用的技術方案是：以極低濃度中性鹽溶液為電解液，在兩極間施加相應的電壓，通過對工具電極旋轉速度的控制，調節(jié)工具電極表面氣膜覆蓋狀態(tài)，當氣膜覆蓋狀態(tài)滿足放電效應產生條件時發(fā)生放電反應，當工具電極旋轉速度較低時發(fā)生電化學反應。通過旋轉速度的變化，實現(xiàn)電化學加工和放電加工的可控復合。采用上述一種微小孔工具電極旋轉速度可控電加工方法，包括：①所述的調速模式的優(yōu)化包括了：加速度、速度、恒定時間、頻率及這些參數(shù)中的一種或者幾種。②所述的加速度頻率為高或者為低或者為恒定或者為變加速度。③所述的速度波形是正弦波或者余弦波或者鋸齒波或者三角波等任意一種或者多種的組合。④所述極低濃度鹽溶液或中性溶液為純水、去離子水、及超低濃度NaCl、NaClO3、NaNO3溶液中的一種。⑤本專利技術還提供了一種實現(xiàn)所述微小孔工具電極旋轉速度可控電加工方法及調速系統(tǒng)，包括工具電極調速系統(tǒng)和調速平臺；其中工具電極調速系統(tǒng)包括雙向調速節(jié)流閥連接雙向流量泵與工具電極旋轉速度可調電加工裝置；工具電極旋轉速度可調電加工裝置下端安裝彈簧夾頭，以夾持工具電極，雙向調速節(jié)流閥對調速平臺連接各調速裝置；加工工件固定在電解液槽中，電解液槽安裝于調速平臺上。⑥所述的工具電極調速系統(tǒng)基于特斯拉渦輪機驅動的原理，循環(huán)工作液與轉片發(fā)生流固耦合作用，實現(xiàn)旋轉軸高速旋轉。⑦所述雙向流量泵對工具電極旋轉速度可調電加工裝置提供正向或反向流量的控制，工具電極進行正向或反向速度可調旋轉運動。⑧所述的通過調節(jié)調速節(jié)流閥，實現(xiàn)工具電極旋轉速度的變化。本專利技術與現(xiàn)有技術相比，有益效果在于：①本專利技術避免了微小孔加工再鑄層的形成，提高了微小孔加工質量。②本專利技術通過對箱體內部循環(huán)工作液流量的調控，可以有效的控制輸出端工具電極的旋轉速度，進而實現(xiàn)微小孔電化學放電加工過程的有效控制。③利用工具電極轉速的變化，可以實現(xiàn)加工區(qū)域液體的擾動，避免了深小孔加工時難以排屑、工作液不均勻等問題，同時提高了加工表面質量。④采用工作液的循環(huán)方式，實現(xiàn)資源的重復利用以及降低了加工成本、提高加工效率。⑤采用雙向調速節(jié)流閥與雙向流量泵，對工具電極旋轉速度可調電加工裝置提供正向或反向流量的控制，實現(xiàn)工具電極加工時的正向或反向運動。附圖說明圖1為本專利技術的總體結構示意圖；圖2為本專利技術工具電極調速加工示意圖；圖3為本專利技術工具電極旋轉速度可調加工裝置結構示意圖；圖4為本專利技術循環(huán)工作液正向流動示意圖；圖5為本專利技術循環(huán)工作液反向流動示意圖。圖中：1床身、2循環(huán)工作液槽、3工作液、4過濾器、5雙向流量泵、6溢流閥、7雙向調速節(jié)流閥、8箱體工作液正向流動、9工具電極旋轉速度可調電加工裝置(906轉片、907轉片、912旋轉軸、913彈簧夾頭、914工具電極、919引電螺釘、922箱體、通液口923、通液口924)、10立柱、11上下進給運動、12直流電源、13電解液、14旋轉運動、15加工工件、16墊塊、17電解液槽、18箱體工作液反向流動、19流量表、20流量表、21單向閥、22單向閥、23過濾器。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作進一說明：如圖1所示，一種微小孔工具電極旋轉速度可控電加工方法及調速系統(tǒng)，包括床身1、循環(huán)工作液槽2、工作液3、過濾器4、雙向流量泵5、溢流閥6、雙向調速節(jié)流閥7、箱體工作液正向流動8、工具電極旋轉速度可調電加工裝置9(轉片906、轉片907、旋轉軸912、彈簧夾頭913、工具電極914、引電螺釘919、箱體922、通液口923、通液口924)、立柱10、上下進給運動11、直流電源12、電解液13、旋轉運動14、加工工件15、墊塊16、電解液槽17、箱體工作液反向流動18、流量表19、流量表20、單向閥21、單向閥22、過濾器23。其中，所述雙向調速節(jié)流閥7與雙向流量泵5、流量表19相連接，流量表19連接通液口923，通液口924連接流量表20，流量表20連接單向閥21、單向閥22，單向閥21接入循環(huán)工作液槽2，單向閥22連接過濾器23接入循環(huán)工作液槽2；所述旋轉軸912上安裝轉片906、轉片907，旋轉軸912末端安裝彈簧夾頭913夾持工具電極9本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種微小孔工具電極旋轉速度可控電加工方法及調速系統(tǒng)，以棒狀工具電極(914)對工件(15)進行微小孔加工，采用極低中性鹽溶液為電解液(13)，工件(15)浸沒于電解液(13)液面下，在工具電極(914)與工件(15)之間施加相應的加工電壓，其特征在于：調速裝置控制工具電極(914)旋轉速度，調節(jié)工具電極(914)旋轉速度改變工具電極(914)表面氣膜覆蓋狀態(tài)，當工具電極(914)旋轉速度高，工具電極(914)表面覆蓋的氣膜狀態(tài)達到放電條件時，發(fā)生放電反應；當工具電極(914)旋轉速度較低時發(fā)生電化學反應。通過調速模式的優(yōu)化實現(xiàn)電化學反應和放電反應的可控加工。
【技術特征摘要】
1.一種微小孔工具電極旋轉速度可控電加工方法及調速系統(tǒng)，以棒狀工具電極(914)對工件(15)進行微小孔加工，采用極低中性鹽溶液為電解液(13)，工件(15)浸沒于電解液(13)液面下，在工具電極(914)與工件(15)之間施加相應的加工電壓，其特征在于：調速裝置控制工具電極(914)旋轉速度，調節(jié)工具電極(914)旋轉速度改變工具電極(914)表面氣膜覆蓋狀態(tài)，當工具電極(914)旋轉速度高，工具電極(914)表面覆蓋的氣膜狀態(tài)達到放電條件時，發(fā)生放電反應；當工具電極(914)旋轉速度較低時發(fā)生電化學反應。通過調速模式的優(yōu)化實現(xiàn)電化學反應和放電反應的可控加工。2.根據(jù)權利要求1所述的一種微小孔工具電極旋轉速度可控電加工方法及調速系統(tǒng)，其特征在于：所述的調速模式的優(yōu)化包括了：加速度、速度、恒定時間、頻率及這些參數(shù)中的一種或者幾種。3.根據(jù)權利要求2所述的一種微小孔工具電極旋轉速度可控電加工方法及調速系統(tǒng)，其特征在于：所述的加速度為高或者為低或者為恒定或者為變加速度。4.根據(jù)權利要求2所述的一種微小孔工具電極旋轉速度可控電加工方法及調速系統(tǒng)，其特征在于：所述的速度波形是正弦波或者余弦波或者鋸齒波或者三角波等任意一種或者多種的組合。5.根據(jù)權利要求1所述的一種微小孔工具電極旋轉速度可控電加工方法及調速系統(tǒng)，其特征在于：所述極低濃度鹽...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：黃紹服，張茜熙，李君，張建翔，孫倫業(yè)，劉勇，張強，
申請(專利權)人：安徽理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽;34
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