[发明专利]两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法及装置

说明书

一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法，保持工具阴极上微凸台与工件表面有一定的加工间隙，轴向和径向的振动分别由不同的超声电源控制，在轴向超声振动作用下，工具阴极对所加工微结构在轴向对应的侧壁进行二次电解加工；同时超声振动装置在旋转卡盘的带动下进行一定角速度的旋转，带动工具电极在旋转方向对所加工微结构的侧壁进行二次电解加工；加工时电解液充满加工间隙，电解产物在超声振动作用下被及时排出；通过轴向及径向的超声振动及工具阴极的旋转的共同作用，实现了对所加工微结构的所有侧壁及底部的完整加工。以及提供一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工装置。本发明提高了电解加工的精度和效率。

技术领域

本发明属于超声能场辅助电解加工领域，尤其涉及一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法及装置。

背景技术

随着社会科学技术的进步，机械制造业都朝着高精、小型、高效等方向发展，人们对零件性能的要求也越来越高，研究表明零件表面的某些微结构可以有效提高零件性能，因此微织构被广泛应用于工业领域，人们也在积极探索可以高效加工微结构的方法。而电解加工正是微结构加工的一种代表技术。

微细电解加工是基于金属电化学阳极溶解原理基础之上实现的。微细电解加工使用成型工具电极，通常在几十到几百微米的加工间隙中对工件进行电化学加工。电解加工具有加工工具无损耗、蚀除速度不受加工材料硬度/强度影响、加工变形小等优点，在微结构加工领域具有较明显的优势，因此引起了国内外学术界和工业界的广泛研究。但微细电解加工仍存在加工效率低、阵列微织构加工一致性差、凹坑精度不够高等问题,因此如何利用电解加工技术实现工件稳定、高效高精度的加工，越来越被人们所关注。

发明内容

为了克服现有微细电解加工技术存在的加工精度低，尤其是加工时微织构侧壁表面质量差的问题，本发明提供了一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法及装置，提高了电解加工的精度和效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工方法，在圆柱状径向超声振动装置的外圈上加工有具有微凸台结构的阵列微细工具阴极，同时超声振动装置接电源的负极，工件连接电源正极，径向超声振动装置在发生径向振动的同时，带动工具阴极实现径向振动；轴向超声振动换能器带动阵列工具阴极作轴向振动；

加工时，保持工具阴极上微凸台与工件表面有一定的加工间隙，轴向和径向的振动分别由不同的超声电源控制，在轴向超声振动作用下，工具阴极对所加工微结构在轴向对应的侧壁进行二次电解加工；同时超声振动装置在旋转卡盘的带动下进行一定角速度的旋转，带动工具电极在旋转方向对所加工微结构的侧壁进行二次电解加工；加工时电解液充满加工间隙，电解产物在超声振动作用下被及时排出；通过轴向及径向的超声振动及工具阴极的旋转的共同作用，实现了对所加工微结构的所有侧壁及底部的完整加工。

一种两维超声振动辅助滚蚀微细电解加工装置，所述装置包括超声振动装置和旋转卡盘，所述超声振动装置为圆柱状径向超声振动装置，在圆柱状径向超声振动装置的外圈上加工有具有微凸台结构的阵列微细工具阴极；所述超声振动装置被所述旋转卡盘夹紧固定；所述旋转卡盘固定在机床上。

进一步，所述旋转卡盘转动的方向、角速度可以通过控制器进行调节。

再进一步，所述超声振动装置包括轴向振动部分、径向振动部分及工具阴极部分，轴向振动部分和径向振动部分在轴向振动的位移节点处结合，轴向振动部分包含加持部分和压电陶瓷片部分，径向振动部分包含外圈和压电陶瓷片部分，所述轴向振动部分和径向振动部分分别连接两个超声电源，超声振动装置的振动参数通过超声电源及其控制器进行控制调节。

所述工具阴极通过线切割加工在超声振动装置径向振动部分的外圈上。

所述工具阴极一侧表面阵列分布有微凸台，微凸台数量为n×n。

所述超声振动装置整体呈阶梯圆柱状。