一種電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及金屬或非金屬硬脆材料微孔內(nèi)表面的拋光，是一種電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置。將電泳輔助和超聲加工復(fù)合在一起，電泳的吸附作用使微細磨粒吸附在工具附近，工具在溶液中的超聲振動引起的正負液壓沖擊產(chǎn)生的擠壓與泵吸作用，對微孔中的溶液進行擾動，以及超聲空泡潰滅產(chǎn)生的沖擊波，能夠加劇溶液的擾動，從而使溶液中的超微磨粒相對于被加工表面運動達到對單微孔工件或群微孔工件拋光的目的。
【專利說明】一種電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及金屬或非金屬硬脆材料微孔內(nèi)表面的拋光，尤其是一種電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]各種微孔在飛機、汽車、電器、化工、食品、生物醫(yī)療等行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。如印刷電路板上微孔、內(nèi)燃機燃料噴嘴、化纖細絲噴嘴等?；w絲噴嘴的噴出孔最小直徑約10微米。
[0003]目前適合于微孔加工的方法主要有:機械鉆孔、激光打孔、電火花加工和電解加工。但是，用機械鉆孔的方法，在微孔的出口處會留下毛刺，這種毛刺會影響使用效果，用激光和電火花加工都會在微孔孔壁處留下再鑄層，從而影響微孔的使用壽命，使得微孔的孔壁表面質(zhì)量發(fā)生惡化。例如傳統(tǒng)方法加工的汽車噴油嘴，粗糙度大，在壓力室中有翻邊毛刺，噴油嘴流量系數(shù)只有0.5?0.6。為了滿足越來越嚴格的排放法規(guī)要求，柴油機要求噴油嘴流量系數(shù)在0.8以上，需要進一步提高其流量系數(shù)。
[0004]磨料流加工是利用磨粒相對于被加工表面的擠壓運動來實現(xiàn)的，磨粒必須在磨粒流介質(zhì)承載下靠壓力作連續(xù)流動，磨粒流加工技術(shù)可分為動壓磨粒流加工和靜壓磨粒流加工技術(shù)，靜壓磨粒流加工技術(shù)是近二十年發(fā)展起來的，它采用粘度很高的有機高分子材料作為介質(zhì)，將具有切削作用的磨粒懸浮，其中形成粘彈性磨料，在壓力作用下使磨料與被加工表面接觸，產(chǎn)生切削作用進行光整加工。由于磨粒流加工是通過緊貼壁面的邊界層磨粒的切削作用產(chǎn)生拋光效果的，通道內(nèi)磨粒流沿徑向的流速分布直接影響到邊界層磨粒在壁面的運動及受力狀況，進而決定了加工效果。磨料流是擠壓工作液使磨粒相對于被加工表面運動，而電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔是利用超聲振動的工具在溶液中形成正負液壓沖擊對溶液產(chǎn)生擠壓與泵吸作用，致使微孔內(nèi)的溶液擾動，超聲空化泡潰滅產(chǎn)生的沖擊波又能加劇這種擾動，從而使磨粒相對于被加工表面運動。微孔越小，磨料流所需的擠壓力越大，對設(shè)備的要求更高；而電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨料運動只需減小超微磨粒的平均粒徑。
[0005] 申請人:于2013年5月22日，提交過一份申請，名稱為一種電泳輔助微細超聲加工機床及加工方法，申請?zhí)枮?01310192315.6。主要介紹了電泳輔助微細超聲加工機床的結(jié)構(gòu)及加工方法，而本申請是在面對微小孔難加工的技術(shù)問題時而提出的。由于磨粒流是磨粒相對于被加工表面的擠壓運動實現(xiàn)的，孔越小越難以實現(xiàn)，所需要的擠壓力越大，對液壓系統(tǒng)與設(shè)備的要求越高。磨料工作液在工件和工具之間比較分散，磨料利用率不高，影響拋光加工效率，尤其是對于極小微孔(50微米)采用磨粒流很難實現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置，能有效的解決磨粒利用率和微小孔的拋光。[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案為:一種電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置，包括超聲加工機床、工作液槽、電泳直流電源、工具、工作液、超微磨粒、微孔工件、電泳輔助圓形電極；所述超聲加工機床包括主軸系統(tǒng)、進電系統(tǒng)、主軸超聲縱振系統(tǒng)；所述電泳直流電源通過所述進電系統(tǒng)，其正極與工具連接，其負極與電泳輔助圓形電極連接；所述工具的端面應(yīng)能覆蓋所需拋光微孔，且其與微孔工件的表面至少保持一個振幅的距離；所述超微磨粒分布在工作液中，超微磨粒的平均粒徑小于I微米；所述微孔工件，其微孔直徑小于等于50微米。
[0008]作為本實用新型所述電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置的優(yōu)選實施方式，所述微孔工件為單微孔工件。
[0009]作為本實用新型所述電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置的優(yōu)選實施方式，所述微孔工件為群微孔工件。
[0010]作為本實用新型所述電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置的優(yōu)選實施方式，所述工作液槽安裝在最小分辨率為0.1微米的三維運動平臺上。
[0011]作為本實用新型所述電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置的優(yōu)選實施方式，所述超微磨粒不帶電，由于其表面能很大，能夠吸附溶液中的負電荷呈現(xiàn)負電。
[0012]使用上述所述裝置實施電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的加工方法，包括以下步驟:
[0013](I)微孔工件固定安裝在工作液槽中的工作臺上；
[0014](2)電泳直流電源的正極與工具連接，電泳直流電源的負極與電泳輔助圓形電極連接；
[0015](3)工具通過工具夾頭安裝在主軸超聲縱振系統(tǒng)上，工具在超聲電源的驅(qū)動下沿軸向高頻振動；
[0016](4)電泳輔助圓形電極通過電泳輔助圓形電極夾具安裝浸泡于工作液中，由于電泳的吸附作用，使工作液中的超微磨粒在電場力的驅(qū)動下吸附到工具表面附近；
[0017](5)微孔工件和工具在超聲機床的伺服進給系統(tǒng)驅(qū)動下，使工具端面覆蓋所需拋光的微孔，且其與微孔工件表面保持至少一個振幅的距離；工具在溶液中的超聲振動引起的正負液壓沖擊產(chǎn)生擠壓與泵吸作用，對微孔內(nèi)的溶液進行擾動，以及超聲空泡潰滅產(chǎn)生的沖擊波能夠加劇溶液的擾動，從而使溶液中的超微磨粒相對于被加工表面運動，達到對微孔拋光的目的；實施電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的加工。
[0018]作為上述所述電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的加工方法的優(yōu)選實施方式，所述微孔工件為單微孔工件。
[0019]作為上述所述電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的加工方法的優(yōu)選實施方式，所述微孔工件為群微孔工件。
[0020]作為上述所述電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的加工方法的優(yōu)選實施方式，所述工作液槽安裝在最小分辨率為0.1微米的三維運動平臺上。
[0021]作為上述所述電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的加工方法的優(yōu)選實施方式，所述超微磨粒不帶電，由于其表面能很大，能夠吸附溶液中的負電荷呈現(xiàn)負電。
[0022]本實用新型所述使用電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置，利用超聲振動的工具在溶液中形成正負液壓沖擊對溶液產(chǎn)生擠壓與泵吸作用，致使微孔內(nèi)的溶液擾動，超聲空化泡潰滅產(chǎn)生的沖擊波又能加劇這種擾動，從而使磨粒相對于被加工表面運動，實現(xiàn)對微孔的拋光；工具與電泳輔助圓形電極之間電場的施加，能夠使超微磨粒吸附到工具附近與微孔內(nèi)，提高磨料的利用率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型所述電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光單孔的原理圖。
[0024]圖2為本實用新型所述電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光群孔的原理圖。
[0025]圖中，I為工作液槽、2為電泳直流電源、3為工具、4為工作液、5為超微磨粒、6為微孔工件、7為電泳輔助圓形電極。
【具體實施方式】
[0026]為更好的說明本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點，下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0027]如圖1-2所示，一種電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置，包括超聲加工機床，工作液槽1、電泳直流電源2、工具3、工作液4、超微磨粒5、微孔工件6、電泳輔助圓形電極7 ;所述超聲加工機床包括主軸系統(tǒng)、進電系統(tǒng)、主軸超聲縱振系統(tǒng)；所述電泳直流電源2通過所述進電系統(tǒng)，其正極與工具3連接，其負極與電泳輔助圓形電極7連接；所述超微磨粒5分布在工作液4中，工作液4放在工作液槽I中，其中，超微磨粒4的平均粒徑小于I微米；所述微孔工件6，其微孔直徑小于等于50微米。
[0028]圖1-2中所示的工具3端面應(yīng)覆蓋所需拋光的微孔，工具3端面與微孔至少相距一個超聲振幅的距離，以免工具3對工件6進行錘擊加工。工具3安裝于能提供超聲振動的主軸中，在超聲電源的驅(qū)動下，工具3沿軸向做高頻振動。主軸安裝于立式滑臺上，立式滑臺能夠驅(qū)動主軸上下運動以便于加工時進行粗對刀。
[0029]圖1-2中所示的工具3不需要在線加工，也不需要使其隨主軸一起做旋轉(zhuǎn)運動，只要其端面能夠覆蓋所需拋光的微孔，即可對單個微孔進行拋光，也可同時對多個微孔進行拋光，實現(xiàn)群孔拋光，提高拋光效率。
[0030]圖1-2中所示的電泳直流電源2的陽極接工具3，電泳直流電源2的陰極接電泳輔助圓形電極7，在工具3與電泳輔助圓形電極7之間形成一電場，使工作液4中的超微磨粒5在電場力的作用下吸附到工具3附近與所需拋光的微孔內(nèi)，提高加工區(qū)域磨料的溶度。
[0031]圖1-2中所示的超微磨粒5懸浮于工作液4中，平均粒徑小于I微米。電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動是利用超微磨粒5在溶液中的電泳特性,超微磨粒5本身是不帶電的。由于超微磨粒5的表面能很大，能夠吸附溶液中的負電荷，使整個磨粒呈負電。超微磨粒5平均粒徑越小,超微磨粒5的電泳特性越明顯。
[0032]圖1-2中所示的微孔工件6安裝于工作液槽I中，浸沒于磨料工作液，且工具3端面也需浸沒于磨料工作液中，否則無法實施電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨料運動拋光微孔。工作液槽I安裝于微三維運動平臺上，微三維運動平臺X軸、y軸與z軸的最小分辨率都為0.1微米。
[0033]另外，實施電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的加工方法。微孔工件6固定安裝在工作液槽I的工作臺上；電泳直流電源2的正極與工具3連接，電泳直流電源2的負極與電泳輔助圓形電極7連接；工具3通過工具夾頭安裝在主軸超聲縱振系統(tǒng)上，工具在超聲電源的驅(qū)動下沿軸向高頻振動；電泳輔助圓形電極7通過電泳輔助圓形電極夾具安裝浸泡于工作液4中，由于電泳的吸附作用，使工作液4中的超微磨粒5在電場力的驅(qū)動下吸附到工具3表面附近；微孔工件6和工具3在超聲機床的伺服進給系統(tǒng)驅(qū)動下，使工具3端面能夠覆蓋所需拋光的微孔，且其與微孔工件6表面保持至少一個振幅的距離；工具3在溶液中的超聲振動引起的正負液壓沖擊產(chǎn)生擠壓與泵吸作用，對微孔內(nèi)的溶液進行擾動，以及超聲空泡潰滅產(chǎn)生的沖擊波能夠加劇溶液的擾動，從而使溶液中的超微磨粒5相對于被加工表面運動，達到對微孔工件6拋光的目的；實施電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的加工。
[0034]所述工具3端面應(yīng)覆蓋所需拋光的微孔，工具3端面與微孔至少相距一個超聲振幅的距離，以免工具3對工件6進行錘擊加工。工具3安裝于能提供超聲振動的主軸中，在超聲電源的驅(qū)動下，工具3沿軸向做高頻振動。主軸安裝于立式滑臺上，立式滑臺能夠驅(qū)動主軸上下運動以便于加工時進行粗對刀。
[0035]所述工具3不需要在線加工，也不需要使其隨主軸一起做旋轉(zhuǎn)運動，只要其端面能夠覆蓋所需拋光的微孔，即可對單個微孔進行拋光，也可同時對多個孔進行拋光，實現(xiàn)群孔拋光，提高拋光效率。
[0036]所述電泳直流電源2的陽極接工具3，電泳直流電源2的陰極接電泳輔助圓形電極
7,在工具3與電泳輔助圓形電極7之間形成一電場,使工作液4中的超微磨粒5在電場力的作用下吸附到工具3附近與所需拋光的微孔內(nèi)，提高加工區(qū)域磨料的溶度。
[0037]所述超微磨粒5懸浮于工作液4中，平均粒徑小于I微米。電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動是利用超微磨粒5在溶液中的電泳特性，超微磨粒5本身是不帶電的。由于超微磨粒5的表面能很大，能夠吸附溶液中的負電荷，使整個磨粒呈負電。超微磨粒5平均粒徑越小，超微磨粒5的電泳特性越明顯。
[0038]所述微孔工件6安裝于工作液槽I中，浸沒于磨料工作液，且工具3端面也需浸沒于磨料工作液中，否則無法實施電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨料運動拋光微孔。工作液槽I安裝于微三維運動平臺上，微三維運動平臺X軸、y軸與z軸的最小分辨率都為0.1微米。
[0039]最后所應(yīng)當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對本實用新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置，包括超聲加工機床，其特征在于，還包括工作液槽、電泳直流電源、工具、工作液、超微磨粒、微孔工件、電泳輔助圓形電極； 所述超聲加工機床包括主軸系統(tǒng)、進電系統(tǒng)、主軸超聲縱振系統(tǒng)； 所述電泳直流電源通過所述進電系統(tǒng)，其正極與工具連接，其負極與電泳輔助圓形電極連接； 所述工具的端面應(yīng)能覆蓋所需拋光的微孔，且其與微孔工件的表面至少保持一個振幅的距離； 所述超微磨粒分布在工作液中，超微磨粒的平均粒徑小于I微米； 所述微孔工件，其微孔直徑小于等于50微米。
2.如權(quán)利要求1所述的電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置，其特征在于，所述微孔工件為單微孔工件。
3.如權(quán)利要求1所述的電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置，其特征在于，所述微孔工件為群微孔工件。
4.如權(quán)利要求1所述的電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置，其特征在于，所述工作液槽安裝在最小分辨率為0.1微米的三維運動平臺上。
5.如權(quán)利要求1或4所述的電泳輔助超聲振動驅(qū)動磨粒運動拋光微孔的裝置，其特征在于，所述超微磨粒不帶電，由于其表面能很大，能夠吸附溶液中的負電荷呈現(xiàn)負電。
【文檔編號】B24B1/04GK203611072SQ201320708029
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】何俊峰, 郭鐘寧, 連海山, 陳鐵牛 申請人:廣東工業(yè)大學