[发明专利]一种双激励纵-扭超声振动电火花打孔装置及其使用方法

权利要求书

1.一种双激励纵-扭超声振动电火花打孔装置，其特征在于，包括机床部件，超声电火花打孔部件，电气控制装置；

机床部件包括：底座，粗调丝杠，微调丝杠，立柱，螺母副，联轴器，驱动电机，竖直微调电机，竖直微调机构，工件固定架，纵向运动平台，横向运动平台；立柱通过螺钉安装在底座上，驱动电机通过螺钉安装在立柱的上方，粗调丝杠通过联轴器和驱动电机相连，螺母副和粗调丝杠通过螺纹旋合连接在一起；竖直微调机构通过螺栓和螺母副连接，竖直微调电机通过螺钉安装在竖直微调机构上方，微调丝杠通过联轴器和竖直微调电机相连；纵向运动平台通过螺栓连接设置在底座上，横向运动平台通过螺栓连接设置在纵向运动平台上，工件固定架通过螺栓连接设置在横向运动平台上；

超声电火花打孔部件通过螺母副和微调丝杠连接并设置在竖直微调机构右侧；超声电火花打孔部件包括外套装夹装置和纵-扭复合超声波换能器装置；

外套装夹装置包括：前端盖，后端盖，前弹性套，后弹性套，外套筒，固定套筒，垫圈，卡套；卡套设置在前套筒后端内圈；垫圈设置在卡套后端用于压紧变幅杆上的法兰盘；固定套筒前端压紧垫圈后端并通过螺纹与前套筒后端的螺纹旋合；外套筒套在固定套筒外部；后弹性套外圈与外套筒后端内圈贴合；后端盖压紧后弹性套并通过螺纹与外套筒后端的螺纹旋合；前弹性套内圈与前套筒外圈贴合；前端盖压紧前弹性套并通过螺纹与外套筒前端旋合；

纵-扭复合超声波换能器装置包括：纵振超声波换能器，扭振超声波换能器，纵振超声波发生器，扭振超声波发生器，超声波控制器，工具电极；

纵振超声波换能器包括：预紧螺栓以及依次套设在预紧螺栓上的后盖板，压电陶瓷片，电极片和变幅杆；后盖板和变幅杆通过预紧螺栓将后盖板、压电陶瓷片、电极片和变幅杆同轴压紧连接；纵振超声波发生器通过电能传输装置与纵振超声波换能器相连接；

扭振超声波换能器包括：预紧螺栓以及依次套设在预紧螺栓上的后盖板，压电陶瓷片，电极片；后盖板和纵振超声波换能器的变幅杆通过预紧螺栓将后盖板、压电陶瓷片、电极片同轴压紧连接；扭振超声波发生器通过电能传输装置与扭振超声波换能器相连接；

超声波控制器与纵振超声波发生器和扭振超声发生能器连接；

工具电极与纵振超声波换能器的变幅杆输出端连接；

纵振超声波换能器采用全波长结构形式，其节点位置设置在压电陶瓷片和变幅杆之间，并在该处设置有法兰盘；扭振超声波换能器的压电陶瓷片设置于纵振超声波换能器的变幅杆大段两侧靠近法兰盘处，中心对称布置， 扭振超声波换能器的压电陶瓷片轴线与纵振超声波换能器的变幅杆轴线垂直；通过超声波控制器调节纵振超声波发生器和扭振超声发生器发出激励信号的通断以及相位差，可以使变幅杆输出端上任意点输出不同的运动轨迹，进而将这种振动形式传递到工具电极上。

2.根据权利要求1所述一种双激励纵-扭超声振动电火花打孔装置，其特征在于，机床部件所述的横向移动工作平台是滚珠丝杠驱动形式的工作移动平台；或横向移动工作平台是直线电机驱动形式的工作移动平台；所述的纵向移动工作平台是滚珠丝杠驱动形式的工作移动平台；或纵向移动工作平台是直线电机驱动形式的工作移动平台。

3.根据权利要求1所述一种双激励纵-扭超声振动电火花打孔装置，其特征在于，机床部件的驱动电机的输出轴与联轴器连接；机床部件的微调进给电机的输出轴与联轴器连接。

4.根据权利要求1所述一种双激励纵-扭超声振动电火花打孔装置，其特征在于，工具电极通过弹簧夹头或者固定夹头与纵振超声波换能器输出端连接。

5.根据权利要求1所述一种双激励纵-扭超声振动电火花打孔装置，其特征在于，超声电火花打孔部件设置集电环或者采用非接触式供电的方法为纵振超声波换能器供电。

6.根据权利要求1所述一种双激励纵-扭超声振动电火花打孔装置，其特征在于，超声电火花打孔部件设置集电环或者采用非接触式供电的方法为扭振超声波换能器供电。

7.根据权利要求1所述一种双激励纵-扭超声振动电火花打孔装置，其特征在于，机床部件所述的驱动电机是步进电机或者伺服电机；机床部件所述的竖直微调电机是步进电机或者伺服电机。

8.根据权利要求1所述一种双激励纵-扭超声振动电火花打孔装置，其特征在于，使用方法包括以下步骤：

步骤一、开机回原点：打开电火花机床电源，数控系统启动完成后，操作机床，把工具电极调回机床坐标原点；

步骤二、装夹工件：将需要打孔的工件放置在工件固定架上，该工件固定架为角度可调装置，可对工件的六个自由度进行调节；

步骤三、在数控系统中编制孔加工程序并保存；

步骤四、进行工具电极调零：首先启动驱动电机调整竖直微调机构，待工具电极接近工件时，驱动电机停止，竖直微调电机启动对工具电极进行微调，直至工件和工具电极接触，机床发出滴的响声，工具电极调零结束；

步骤五、超声波控制器调节；

步骤六、执行孔加工程序：加工过程中，保持工件静止，工具电极边进行超声复合振动边竖直向下进给进行超声复合振动电火花孔加工，加工完一个孔之后，根据所编制保存的孔加工程序，工件移至另一个位置进行下一个孔的超声复合振动电火花孔加工，待程序完成所有孔的加工之后，超声电火花打孔部件带动工具电极退出加工区域；

步骤七、加工结束，工具电极回到机床坐标原点。