一种基于超声振动的多通道放电加工装置及使用方法

摘要

本发明公开了一种基于超声振动的多通道放电加工装置及使用方法，包括放电电路和工作液循环泵，放电电路设有脉冲电源，脉冲电源负极并联连接有数个上拉电阻，上拉电阻分别对应连接有子电极，所有的子电极平行整体固定为多通道电极，多通道电极上端为进液端，下端为放电端，工作液循环泵吸口联通有工作液槽，出口联通进液端，脉冲电源正极连通有用于固定待加工工件的金属夹具，金属夹具通过夹具支架架设在工作液槽中，工作液槽外壁胶结有超声振子，超声振子配设有超声发生器。通过超声波将电极表面产生的电解气膜破碎为气泡，并产生空化气泡，所产生的气泡在工作液中引发电场畸变，增强放电，提高放电间隙，使多通道放电更容易发生。

说明书

技术领域

本发明属于多通道放电加工技术领域，尤其涉及一种基于超声振动的多通道放电加工装置及使用方法。

背景技术

在放电加工过程中，当工具电极和工件电极靠近时，所加载的高频脉冲电压可以等效为在两电极间施加了一个直流电压。等效直流电压会使极间发生电化学反应，影响极间介质状态，从而改变极间放电状态。电解产物会分布在极间工作液内改变介质的绝缘特性，改变击穿电压和击穿间隙。同时在电极表面形成电沉积产物，改变电极表面态，影响加工过程。

多通道放电加工时，电解作用会在两电极间产生气膜和气泡，形成多相混合介质，增大了击穿难度，降低了单个脉冲打开通道的数量，使加工效率降低。极间介质的芯部为气泡和工作液的混合层，极间介质的边界部分为致密的气膜层，气膜层的介电常数远大于弱电解质工作液和混合层，使正常的极间放电难以发生。

超声振动具有去除材料表面吸附层、产生高频振动气泡的能力。因此本发明提出一种基于超声振动的多通道放电加工技术，可以去除电极表面吸附气膜，增加极间空化气泡，使极间电场发生畸变，多通道放电更容易发生，提高加工效率，具体发明内容如下。为此，设计出一种基于超声振动的多通道放电加工装置及使用方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于超声振动的多通道放电加工装置及使用方法，以解决多通道放电加工时，电解作用会在两电极间产生气膜和气泡，形成多相混合介质，增大了击穿难度，降低了单个脉冲打开通道的数量，使加工效率降低的技术问题。

为实现上述目的，本发明的一种基于超声振动的多通道放电加工装置及使用方法的具体技术方案如下：

一种基于超声振动的多通道放电加工装置，包括放电电路和工作液循环泵，所述放电电路设有脉冲电源，脉冲电源负极并联连接有数个上拉电阻，上拉电阻分别对应连接有子电极，所有的子电极平行整体固定为多通道电极，多通道电极上端为进液端，下端为放电端，工作液循环泵吸口联通有工作液槽，出口联通进液端，脉冲电源正极连通有用于固定待加工工件的金属夹具，金属夹具通过夹具支架架设在工作液槽中，工作液槽外壁胶结有超声振子，超声振子配设有超声发生器。通过超声波将电极表面产生的电解气膜破碎为气泡，并产生空化气泡，所产生的气泡在工作液中引发电场畸变，增强放电，提高放电间隙，使多通道放电更容易发生。

进一步的，所述工作液槽底面贴设超声振子，超声波振子可以通过安装在工作液槽底部产生纵波，主要起到破除电极表面气膜，产生气泡的作用。

再进一步的，所述工作液槽侧壁也设置超声振子，超声波振子安装在工作液槽水平方向产生横波，可以起到增加放电加工时排屑作用。

进一步的，所述各个子电极的放电端处于同一平面，可以保证多通道放电加工的加工效果。

进一步的，所述工作液槽为不锈钢材质，成本低廉，易于生产。

进一步的，所述工作液槽底部有液槽支架，用以支撑工作液槽，便于设置超声振子。

进一步的，所述液槽支架和夹具支架采用尼龙材质，成本低廉，便于采购和生产。

进一步的，所述子电极为紫铜管，紫铜管作为电极，性能优越，便于采购生产。

一种基于超声振动的多通道放电加工装置使用方法，包括上述的一种基于超声振动的多通道放电加工装置，具体方法为，准备工作液循环泵、脉冲电源、工作液槽、数个超声振子、超声发生器、液槽支架、夹具支架、金属夹具、弱电解质工作液、上拉电阻和多通道电极；将超声振子胶结在工作液槽外壁，超声振子连接超声发生器，将液槽支架安装于工作液槽底部，将工作液槽固定于机床工作台；金属夹具通过夹具支架固定架设于工作液槽，金属夹具装夹待加工工件，向工作液槽注入弱电解质工作液至完全浸泡金属夹具及待加工工件；脉冲电源负极通过上拉电阻连通多通道电极，脉冲电源正极连通金属夹具；机床对刀后进给放电端伸入弱电解质工作液中，至放电端与待加工工件的放电间隙为50～200微米，开启工作液循环泵，抽取工作液槽中的弱电解质工作液向进液端，开启超声发生器和脉冲电源，即可进行基于超声振动的多通道放电加工，工作液经超声振动后会产生空化气泡，并去除吸附在电极和表面的电解气膜，使极间介质的平均介电常数降低，更容易击穿；放电通道改变为放电间隙大，放电能量高的放电通道。

进一步的，所述超声振子的工作频率为10khz～60khz，功率为10～100W，可以通过调节超声振子的频率和功率，产生谐波。

相比较现有技术而言，本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过超声波将电极表面产生的电解气膜破碎为气泡，并产生空化气泡，所产生的气泡在工作液中引发电场畸变，增强放电，提高放电间隙，使多通道放电更容易发生，克服了现有技术单个脉冲打开通道的数量少，加工效率低，放电间隙小的缺点，易于制造，故障率低。

2.本发明通过所述工作液槽底面贴设超声振子，超声波振子可以通过安装在液槽底部产生纵波，主要起到破除电极表面气膜，产生气泡的作用。

3.本发明通过所述工作液槽侧壁也设置超声振子，超声波振子安装在液槽水平方向产生横波，可以起到增加放电加工时排屑作用。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图中标号说明：1.工作液循环泵，2.脉冲电源，3.多通道电极，4.工作液槽，41.液槽支架，5.待加工工件，6.金属夹具，61.夹具支架，7.超声发生器，71.超神振子，8.弱电解质工作液，9.气泡。

具体实施方式：

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的理解。

如图1所示，设计出一种基于超声振动的多通道放电加工装置，包括放电电路和工作液循环泵1，所述放电电路设有脉冲电源2，脉冲电源2负极并联连接有数个上拉电阻，上拉电阻分别对应连接有子电极，所有的子电极平行整体固定为多通道电极3，多通道电极3上端为进液端，下端为放电端，工作液循环泵1吸口联通有工作液槽4，出口联通进液端，脉冲电源2正极连通有用于固定待加工工件5的金属夹具6，金属夹具6通过夹具支架61架设在工作液槽4中，工作液槽4外壁胶结有超声振子71，超声振子71配设有超声发生器7，通过超声波将电极表面产生的电解气膜破碎为气泡9，并产生空化气泡，所产生的气泡9在工作液中引发电场畸变，增强放电，提高放电间隙，使多通道放电更容易发生。

设计出一种基于超声振动的多通道放电加工装置使用方法，包括上述的一种基于超声振动的多通道放电加工装置，具体方法为，准备工作液循环泵1、脉冲电源2、工作液槽4、数个超声振子71、超声发生器7、液槽支架41、夹具支架61、金属夹具6、弱电解质工作液8、上拉电阻和多通道电极3；将超声振子71胶结在工作液槽4外壁，超声振子71连接超声发生器7，将液槽支架41安装于工作液槽4底部，将工作液槽4固定于机床工作台；金属夹具6通过夹具支架61固定架设于工作液槽4，金属夹具61装夹待加工工件5，向工作液槽4注入弱电解质工作液8至完全浸泡金属夹具61及待加工工件5；脉冲电源2负极通过上拉电阻连通多通道电极3，脉冲电源2正极连通金属夹具61；机床对刀后进给放电端伸入弱电解质工作液8中，至放电端与待加工工件5的放电间隙为50～200微米，开启工作液循环泵1，抽取工作液槽4中的弱电解质工作液8向进液端，开启超声发生器7和脉冲电源2，即可进行基于超声振动的多通道放电加工，工作液经超声振动后会产生空化气泡，并去除吸附在电极和表面的电解气膜，使极间介质的平均介电常数降低，更容易击穿；放电通道改变为放电间隙大，放电能量高的放电通道。

以上实施方式中，列举出2种实施例实现上述技术方案：

实施例1

本实施例是提供一种基于超声振动的多通道放电加工装置，包括放电电路和工作液循环泵1，所述放电电路设有脉冲电源2，脉冲电源2负极并联连接有数个上拉电阻，上拉电阻分别对应连接有子电极，所有的子电极平行整体固定为多通道电极3，所述子电极为紫铜管，紫铜管作为电极，性能优越，便于采购生产；所述各个子电极的放电端处于同一平面，可以保证多通道放电加工的加工效果，多通道电极3上端为进液端，下端为放电端，工作液循环泵1吸口联通有工作液槽4，出口联通进液端，脉冲电源2正极连通有用于固定待加工工件5的金属夹具6，金属夹具6通过夹具支架61架设在工作液槽4中，所述工作液槽4为不锈钢材质，成本低廉，易于生产，工作液槽4外壁胶结有超声振子71，超声振子71贴设于工作液槽4底面，产生纵波，主要起到破除电极表面气膜，产生气泡9的作用，所述工作液槽4底部有液槽支架41，用以支撑工作液槽4，便于设置超声振子71；所述液槽支架41和夹具支架61采用尼龙材质，成本低廉，便于采购和生产，超声振子71配设有超声发生器7，通过超声波将电极表面产生的电解气膜破碎为气泡9，并产生空化气泡，所产生的气泡9在工作液中引发电场畸变，增强放电，提高放电间隙，使多通道放电更容易发生。

提供出一种基于超声振动的多通道放电加工装置使用方法，包括上述的一种基于超声振动的多通道放电加工装置，具体方法为，准备工作液循环泵1、脉冲电源2、工作液槽4、数个超声振子71、超声发生器7、液槽支架41、夹具支架61、金属夹具6、弱电解质工作液8、上拉电阻和多通道电极3；将超声振子71胶结在工作液槽4外壁，超声振子71连接超声发生器7，将液槽支架41安装于工作液槽4底部，将工作液槽4固定于机床工作台；金属夹具6通过夹具支架61固定架设于工作液槽4，金属夹具61装夹待加工工件5，向工作液槽4注入弱电解质工作液8至完全浸泡金属夹具61及待加工工件5；脉冲电源2负极通过上拉电阻连通多通道电极3，脉冲电源2正极连通金属夹具61；机床对刀后进给放电端伸入弱电解质工作液8中，至放电端与待加工工件5的放电间隙为50微米，开启工作液循环泵1，抽取工作液槽4中的弱电解质工作液8向进液端，开启超声发生器7和脉冲电源2，即可进行基于超声振动的多通道放电加工，工作液经超声振动后会产生空化气泡，并去除吸附在电极和表面的电解气膜，使极间介质的平均介电常数降低，更容易击穿；放电通道改变为放电间隙大，放电能量高的放电通道，所述超声振子的工作频率为10khz，功率为10W，可以通过调节超声振子的频率和功率，产生谐波。

实施例2

本实施例是提供一种基于超声振动的多通道放电加工装置，包括放电电路和工作液循环泵1，所述放电电路设有脉冲电源2，脉冲电源2负极并联连接有数个上拉电阻，上拉电阻分别对应连接有子电极，所述子电极为紫铜管，紫铜管作为电极，性能优越，便于采购生产，所有的子电极平行整体固定为多通道电极3，多通道电极3上端为进液端，下端为放电端，工作液循环泵1吸口联通有工作液槽4，出口联通进液端，脉冲电源2正极连通有用于固定待加工工件5的金属夹具6，金属夹具6通过夹具支架61架设在工作液槽4中，所述工作液槽4为不锈钢材质，成本低廉，易于生产，工作液槽4外壁胶结有超声振子71，超声振子71贴设于工作液槽4底面，产生纵波，主要起到破除电极表面气膜，产生气泡9的作用，所述工作液槽4底部有液槽支架41，用以支撑工作液槽4，便于设置超声振子71，所述工作液槽4侧壁也设置超声振子71，超声波振子71安装在工作液槽4水平方向产生横波，可以起到增加放电加工时排屑作用，使放电间隙内不存在液中加工时的加工屑浮现象，绝缘性较强，在其他条件相同时，放电间隙比液中加工时小；所述液槽支架41和夹具支架61采用尼龙材质，成本低廉，便于采购和生产，超声振子71配设有超声发生器7，通过超声波将电极表面产生的电解气膜破碎为气泡9，并产生空化气泡，所产生的气泡9在工作液中引发电场畸变，增强放电，提高放电间隙，使多通道放电更容易发生。

提供出一种基于超声振动的多通道放电加工装置使用方法，包括上述的一种基于超声振动的多通道放电加工装置，具体方法为，准备工作液循环泵1、脉冲电源2、工作液槽4、数个超声振子71、超声发生器7、液槽支架41、夹具支架61、金属夹具6、弱电解质工作液8、上拉电阻和多通道电极3；将超声振子71胶结在工作液槽4外壁，超声振子71连接超声发生器7，将液槽支架41安装于工作液槽4底部，将工作液槽4固定于机床工作台；金属夹具6通过夹具支架61固定架设于工作液槽4，金属夹具61装夹待加工工件5，向工作液槽4注入弱电解质工作液8至完全浸泡金属夹具61及待加工工件5；脉冲电源2负极通过上拉电阻连通多通道电极3，脉冲电源2正极连通金属夹具61；机床对刀后进给放电端伸入弱电解质工作液8中，至放电端与待加工工件5的放电间隙为200微米，开启工作液循环泵1，抽取工作液槽4中的弱电解质工作液8向进液端，开启超声发生器7和脉冲电源2，即可进行基于超声振动的多通道放电加工，工作液经超声振动后会产生空化气泡，并去除吸附在电极和表面的电解气膜，使极间介质的平均介电常数降低，更容易击穿；放电通道改变为放电间隙大，放电能量高的放电通道，所述超声振子的工作频率为60khz，功率为100W，可以通过调节超声振子的频率和功率，产生谐波。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。