專利名稱：新型超聲振動(dòng)—脈沖放電復(fù)合加工機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于難加工材料的成型加工技術(shù)領(lǐng)域。確切地說是一種適合于對(duì)工程陶瓷、硬質(zhì)合金、聚晶金剛石、立方氮化硼以及特種鋼材等難加工材料進(jìn)行成型加工的關(guān)鍵設(shè)備。
現(xiàn)有的超聲波加工機(jī)械雖然加工表面質(zhì)量較好，但存在著材料去除率低等弱點(diǎn)?，F(xiàn)有的放電(電火花)機(jī)械加工存在著許多使加工過程不穩(wěn)定的因素，例如脈沖參數(shù)、電規(guī)準(zhǔn)選擇不當(dāng)或用中、精規(guī)準(zhǔn)加工型腔時(shí)沒有沖液，隨著加工深度或面積的增加，由放電所產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物以及由工作液中高溫分解出來的碳墨等會(huì)因擴(kuò)散排泄不暢而引起分布不均、局部濃度過高，從而破壞了平均分布時(shí)放電點(diǎn)分散的穩(wěn)定放電狀態(tài)，構(gòu)成放電點(diǎn)集中、電蝕產(chǎn)物集中、放電點(diǎn)更集中的惡性循環(huán)。上述原因造成的矛盾不僅使加工穩(wěn)定性變差、脈沖利用率降低、加工速度變慢，甚至可能達(dá)到不能繼續(xù)維持加工的地步。利用超聲振動(dòng)與放電加工的復(fù)合作用對(duì)改善排屑條件有明顯的作用，一般的作法是使電火花加工設(shè)備的工具頭作超聲波振動(dòng)，但這種方法使加工設(shè)備昂貴，操作復(fù)雜。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，研制出一種能夠提高加工效率和加工表面質(zhì)量、并降低設(shè)備成本和加工費(fèi)用的新的復(fù)合加工設(shè)備。
該實(shí)用新型是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的，它由一臺(tái)普通的超聲波加工機(jī)床附加一套直流電源組成，直流電源的正、負(fù)兩極分別與工件和超聲振動(dòng)工具頭相聯(lián)接。當(dāng)極間距離較小時(shí)，極間電壓擊穿兩極間的工作液介質(zhì)而產(chǎn)生放電；當(dāng)極間距離較大時(shí)，極間電壓不能擊穿兩極間的工作液介質(zhì)，則放電過程停止。工作時(shí)，工具頭以超聲頻周期性上下振動(dòng)，使極間距離產(chǎn)生相應(yīng)的周期性改變，在極間電壓作用下，產(chǎn)生放電和停歇的交替，實(shí)現(xiàn)極間的超聲頻間隙脈沖放電。同時(shí)，利用工具頭的超聲振動(dòng)，通過工作液中的磨料顆粒不斷地錘擊、沖擊工件表面，將材料表面的電蝕軟化層和電蝕產(chǎn)物覆蓋層去掉。脈沖放電和超聲波加工同時(shí)進(jìn)行，使材料去除率和加工表面質(zhì)量提高，特別是對(duì)于導(dǎo)電的硬脆材料效果更好。通過調(diào)整工具電極的振動(dòng)頻率和振幅以及極間直流電壓等可以實(shí)現(xiàn)對(duì)放電參數(shù)的控制。
本實(shí)用新型由于是由一臺(tái)普通的超聲波加工機(jī)床附加一套直流電源組成，所以對(duì)工程陶瓷、硬質(zhì)合金、聚晶金剛石、立方氮化硼以及特種鋼材等難加工材料進(jìn)行成型加工時(shí)，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易，以及加工效率高、加工表面質(zhì)量好和加工成本低等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是該實(shí)用新型的原理圖，圖中1為超聲波發(fā)生器，2為變幅桿，3為工具頭，4為工作液介質(zhì)，5為工件，6為直流電源。
以下結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型的一個(gè)最佳實(shí)施例。
J93025超聲波加工機(jī)床一臺(tái)；自行設(shè)計(jì)的交流整流直流電源一套，其輸出電壓無級(jí)可調(diào)，其輸出正、負(fù)兩極分別與工件和超聲振動(dòng)工具頭相連接。具體的加工條件為(1).工作液介質(zhì)采用80#B4C∶水＝1∶4；(2).開路電壓為60V；(3).工具頭的振動(dòng)頻率為20.12KHz；
(4).工具頭的振幅為12μm；(5).平均放電電流為3A；(6).工具材料為45#鋼；(7).工具直徑為Φ6.0mm；(8).工件材料為SG-4氧化鋁基復(fù)合陶瓷。
測(cè)試結(jié)果表明，該實(shí)用新型的有效放電率穩(wěn)定在80％以上，加工效率是超聲波加工的2～3倍，是電火花加工的1.5～2倍；加工尺寸精度為0.025～0.05mm；加工表面粗糙度為Ra1.9～3.0μm之間。
權(quán)利要求1.新型超聲振動(dòng)——脈沖放電復(fù)合加工機(jī)，包括一臺(tái)普通的超聲波加工機(jī)床，其特征在于本實(shí)用新型還含有一套直流電源，直流電源的正、負(fù)兩極分別與工件和超聲振動(dòng)工具頭相連接。
專利摘要新型超聲振動(dòng)—脈沖放電復(fù)合加工機(jī)，由一臺(tái)普通的超聲波加工機(jī)床附加一套直流電源組成，直流電源的正、負(fù)兩極分別與工件和超聲振動(dòng)工具頭相聯(lián)接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)對(duì)工程陶瓷、硬質(zhì)合金、聚晶金剛石、立方氮化硼以及特種鋼材等材料的成型加工，并且具有加工效率高、加工表面質(zhì)量好和加工成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23P23/00GK2256790SQ95233469
公開日1997年6月25日 申請(qǐng)日期1995年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月29日
發(fā)明者張建華, 艾興, 賈志新 申請(qǐng)人:山東工業(yè)大學(xué)