[发明专利]一种电泳辅助微细超声或微细旋转超声抛光微孔的装置及加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属或非金属硬脆材料微孔内表面的抛光，尤其是一种电泳辅助微细超声或微细旋转超声抛光微孔的装置及抛光微孔的方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，微结构、微小零部件及微细产品在电子、光学、机械、生物技术、通信等工业领域的需求日益增加。为减少零件的磨损、提高其配合精度、提高疲劳强度及耐腐蚀性等性能，人们对零件表面的微观几何精度及表面粗糙度提出了越来越高的要求，而这些要求对光整加工技术的快速发展起到了推动作用。如今产品的设计日益趋向于轻、薄、小，对于各种结构复杂以及难以利用传统人工抛光方式的工件，例如微小孔等。需要有新的抛光技术的帮助。

目前,微小孔加工广泛采用电火花技术、激光技术、电脉冲、电子束、钻削及电化学等技术。加工后，一般达不到高表面质量，需要通过精密抛光方法达到去除毛刺、重熔层、微裂纹，降低表面粗糙度。在航空航天领域，由于零件的残余毛刺，严重影响卫星的姿态控制正常工作，要求多孔相交处的残余毛刺小于0.005mm，对微小孔超精密加工需求越来越迫切，而传统的磨粒流加工技术就是在这一背景下应运而生。

磨料流加工是利用磨粒相对于被加工表面的挤压运动来实现的,磨粒必须在磨粒流介质承载下靠压力作连续流动，磨粒流加工技术可分为动压磨粒流加工和静压磨粒流加工技术，静压磨粒流加工技术是近二十年发展起来的，它采用粘度很高的有机高分子材料作为介质，将具有切削作用的磨粒悬浮，其中形成粘弹性磨料，在压力作用下使磨料与被加工表面接触，产生切削作用进行光整加工。由于磨粒流加工是通过紧贴壁面的边界层磨粒的切削作用产生抛光效果的，通道内磨粒流沿径向的流速分布直接影响到边界层磨粒在壁面的运动及受力状况，进而决定了加工效果。

申请人于2013年5月22日，提交过一份申请，名称为一种电泳辅助微细超声加工机床及加工方法，申请号为201310192315.6。主要介绍了电泳辅助微细超声加工机床的结构及加工方法，而本申请是在面对微小孔难加工的技术问题时而提出的。由于磨粒流是磨粒相对于被加工表面的挤压运动实现的，孔越小越难以实现，所需要的挤压力越大，对液压系统与设备的要求越高。磨料工作液在工件和工具之间比较分散，磨料利用率不高，影响抛光加工效率，尤其是对于极小微孔采用磨粒流很难实现。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种电泳辅助微细超声或微细旋转超声抛光微孔的装置；同时，本发明还提供了采用所述装置进行抛光微孔的方法，并且能有效的解决了磨粒利用率和微小孔的抛光。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种电泳辅助微细超声或微细旋转超声抛光微孔的装置，包括微细超声加工机床、电泳直流电源、微细工具、工作液、超微磨粒、微孔工件、电泳辅助圆形电极；所述微细超声加工机床包括主轴系统、进电系统、主轴微细超声纵振系统；所述电泳直流电源通过所述进电系统，其正极与微细工具连接，其负极与电泳辅助圆形电极连接；所述超微磨粒分布在工作液中，超微磨粒的平均粒径小于1微米；所述微孔工件，其微孔直径小于等于100微米。

作为本发明所述电泳辅助微细超声或微细旋转超声抛光微孔的装置的优选实施方式，所述微细超声加工机床的主轴系统为可旋转的。

作为本发明所述电泳辅助微细超声或微细旋转超声抛光微孔的装置的优选实施方式，所述微细工具通过在线加工完成。

作为本发明所述电泳辅助微细超声或微细旋转超声抛光微孔的装置的优选实施方式，所述微细工具其在线加工为微细电火花块反拷法或微细电化学法或其二者的组合。

作为本发明所述电泳辅助微细超声或微细旋转超声抛光微孔的装置的优选实施方式，所述微细工具的直径小于所述微孔工件的孔径。

另外，本发明还提供了一种使用电泳辅助微细超声或微细旋转超声抛光微孔的装置的实施电泳辅助微细超声或微细旋转超声抛光微孔的加工方法，该方法包括以下步骤：

（1）微孔工件固定安装在工作液槽中的工作台上；

（2）电泳直流电源的正极与微细工具连接，电泳直流电源的负极与电泳辅助圆形电极连接；

（3）微细工具通过微细工具夹头安装在主轴微细超声纵振系统上，微细工具在超声电源的驱动下沿轴向高频振动；

（4）电泳辅助圆形电极通过电泳辅助圆形电极夹具安装浸泡于工作液中，由于电泳的吸附作用，使工作液中的超微磨粒在电场力的驱动下吸附到微细工具表面；