[发明专利]利用超声振动的电火花磨削抛光方法及设备

说明书

本发明涉及一种利用超声振动的电火花磨削抛光方法及设备，属于电火花加工领域，适用于碳钢、合金钢、硬质合金以及其它导电材料制作的模具磨削与抛光。

在模具制造中，磨削和抛光是主要的工序之一。目前，使用整体磨具或分散磨料的超声波研磨抛光设备，缩短了研磨抛光工时，能使工件最终粗糙度降到Ra0.1μm以内。但是，超声波加工对脆性材料有较高生产率，而对于韧性的金属及其合金加工效率很低。为了提高研磨抛光粗糙表面的效率，本发明提出了一种利用超声波振动的电火花磨削抛光方法和设备，用火花放电来蚀除金属工件，达到磨削抛光的目的。目前电火花加工中利用超声波振动的方法有以下三种：

1.工具电极与工件之间的放电由间隙伺服控制装置来维持，工具电极的超声频振动仅起搅拌工作介质，促进排屑的作用。这种方法仅应用在微小孔电火花成型加工或电火花线切割加工中。对于成型加工，其加工电极要相似于所加工的形状。

2.使工具电极超声频振动，并周期地接触工件，当电极与工件之间距离处于放电距离时，产生火花放电蚀除工件。这种方法当电极与工件接触时，由于无短路控制，将流过较大的短路电流，甚至会在工件表面产生烧伤的疵点。

3.采用超声频信号控制脉冲发生的调制电路，这可见发明专利申请87101455聚晶金刚石电火花超声波复合加工设备，其加工方法是：在工具与工件之间加入磨料，工具产生超声频振动，工具缩短时进行电火花放电，而在工具伸长时进行单纯的超声波加工。这种方法的特点是：在每一个超声频振动周期T内，1/2T用于电火花加工，另1/2T进行单纯的超声波加工，可用于聚晶金刚石材料的加工。当被加工工件材料是韧性的金属及其合金时，由于有一半时间是单纯的超声波加工，加工效率仍然较低。

本发明的目的是提供一种利用超声振动，不用放电间隙伺服装置，不在加工间隙添加磨料，能对超声振动周期T内因工具电极与工件接触而产生的短路进行控制的高效率电火花磨削抛光方法和设备。

本发明的加工方法，其步骤是，在工具电极与被加工工件之间加入液体工作介质，而后重复下述过程：使工具电极随超声换能器缩短相对于工件形成间隙;在间隙中加入电火花放电脉冲产生火花放电蚀除工件表面;工具电极随超声换能器伸长停止电火花脉冲施放，其特征在于，其中所述的电火花脉冲施放是利用超声频信号使电火花脉冲在超声振动周期内，当换能器伸长到工具电极即将与工件接触产生短路之前的瞬间停止输出放电脉冲直至工具电极回缩离开工件形成放电间隙为止。

本发明的加工方法采用以下的方法实施，超声发生器输出的超声频电振荡通过换能器转换为超声频机械振动，使连接其上的工具产生伸长和缩短;同时用超声发生器输出的超声频信号控制短路控制器，产生短路控制信号，使电火花脉冲发生器在大于二分之一超声频周期的时间内输出脉冲，而在工具电极即将与工件接触产生短路之前的瞬间停止输出放电脉冲。

本发明的设备方案是：由超声频振荡器经缓冲器、超声功率放大器和阻抗匹配器连接调谐回路而成一个超声波发生器，及由超声换能器、变幅杆和工具电极组成的超声频振动系统，及由主振级、脉冲波形合成器、脉冲控制器、脉冲前置放大器和脉冲功率放大器组成的电火花脉冲发生器所组成，其中工具电极与工件相对放置，该电火花脉冲发生器的一个输出端与工具电极相接，另一输出端与工件相接，其特征在于，所述的脉冲控制器的输入端连接有一个能使放电脉冲在大于二分之一的超声波振动周期内输出，即在工具电极与工件接触前的瞬间停止输出的短路控制器，该短路控制器是受来自所述的超声波发生器中的阻抗匹配器所取出的超声频信号的周期T控制的。

本发明实施例结合附图加以进一步说明。

图1为本发明设备的原理方框图;

图2为第一种短路控制器组成框图;

图3为第一种短路控制器的信号波形图;

图4为第二种短路控制器电路原理图;

图5为第二种短路控制器信号波形图;

图6为脉冲功率放大器电路原理图。