[实用新型]电泳与超声振动辅助微细铣削加工装置

说明书

技术领域

本实用新型是一种电泳与超声振动辅助微细铣削加工装置，特别是一种涉及金属或非金属难加工材料的平面或三维曲面的微铣削加工装置，属于微细结构复合加工技术领域。

背景技术

随着科学技术的不断发展，微小零件被日益广泛应用，产品微型化在光学、机械、电子、医药、生物、航天、军事等领域具有广阔的应用前景，这使微制造技术迅速成为一项倍受关注的先进制造技术。微细加工技术是制造微小型零件的主要加工方法，其中微铣削加工是微细加工领域中的一项重要的先进制造技术。

目前微铣削技术研究主要从加工设备、加工机理和加工工艺三个方面展开，研究重点主要集中于加工表面质量、切削力、残余应力、刀具的磨损和寿命、切屑状态、对微小零件的加工能力等方面。利用微细切削特别是微细铣削技术加工微小零件是一个有潜力的发展方向。在微小型机床上进行微细铣削加工具有成本低、柔性强的特点，尤其适合于加工多种工程材料以及带有复杂曲面的三维微结构。随着技术的发展，为了改善普通微铣削中出现的各种问题，国内外学者对微铣削技术进行了深入研究，主要运用复合加工技术来改善传统微铣削加工中出现的问题，这些多技术合成的成功应用值得引起关注，其中超声振动微铣削是其中一种新兴先进加工技术。

超声振动切削加工技术是近几十年来得到迅速发展的一种复合加工技术，超声振动辅助微铣削技术是一种通过在传统微铣削加工的基础上加入超声振动，用于解决在微铣削过程中出现的各种工艺问题的技术手段，如表面粗糙度较大、加工表面微小翻边和毛刺等问题。同时改善微铣削工件表面残余应力状态，改善微切削状态及效果，提高微铣削工件的精度、表面质量、耐腐蚀特性和使用寿命，是一种广泛使用的先进加工技术。

普通微铣削加工中刀具磨损将是制约微铣削的突出问题，其次微铣削加工时通常微铣床需要很高的转速，这就提高了对微铣床的要求，制造困难成本较贵。微铣刀本身需要很好的耐磨性能，对微铣刀加工较为复杂，而在超声振动微铣削加工中，加工效率低下、表面粗糙度不高、对刀具磨损严重等问题一直没有得到很好解决，而且由于超声振动及微铣削加工都会产生很大的热量，这会使刀刃尖端局部区域的温度升高，导致刀刃加快磨损，不利于铣刀的持续加工；同时工件被加工区热变形增大且难以控制。加工完后的工件表面出现热应力且降低了加工精度。因为刀具材料的硬度比被加工材料的硬度低，普通的微细铣削加工与超声振动辅助微铣削加工在加工时都存在一定制约性。

  目前对微铣削加工中，国内外学者大多数通过复合加工技术来提高工艺技术及加工效果，如微铣削和激光预热的结合、微铣削和椭圆振动的结合、微铣削和电火花加工的结合等。超声振动辅助微铣削是在微铣削加工技术的基础上，将超声振动辅助技术运用上去，改善铣刀的切削机理，使铣刀的振动发生变化，抑制无规律的振动，减小切削力，以达到提高加工效率，减少表面粗糙度，提高加工质量的效果。

发明内容

本实用新型的目的在于针对目前微铣削加工以及超声振动辅助微铣削加工中存在刀具磨损严重、加工效率低以及无法加工硬脆性材料等问题，提出一种电泳与超声振动辅助微细铣削加工装置。本实用新型采用超微磨粒的电泳特性，改善普通超声振动辅助微铣削工艺技术，抑制刀具的崩刃破损，提高加工效率，降低加工表面的粗糙度，以及实现硬脆性材料的微铣削加工。

    本实用新型的技术方案是：本实用新型的电泳与超声振动辅助微细铣削加工装置,包括有立式滑块、微细超声主轴、微细超声主轴电源发生器及控制面板、电泳辅助电源、微细超声平台电源发生器及控制面板、运动控制系统、微三维运动平台、微细超声平台、铣刀、超微磨粒、电泳辅助圆形电极、工作液槽，铣刀通过夹具安装在可旋转的微细超声主轴上，微细超声主轴通过夹具使铣刀与微细超声主轴紧密相连，微细超声主轴安装在立式滑台上，立式滑台能够驱动微细超声主轴上下运动以便于加工时进行粗对刀，微细超声平台安装在工作液槽中，工件装设在微细超声平台上，且浸没于工作液槽的磨料工作液中，铣刀的加工部分也同样浸没于工作液槽的磨料工作液中，工作液槽安装于微三维运动平台上，运动控制系统控制微三维运动平台在X、Y、Z轴三个方向运动，且微细超声平台电源发生器及控制面板与微细超声平台连接，微细超声主轴与微细超声主轴电源发生器及控制面板连接，电泳辅助电源的阳极与铣刀连接，电泳辅助电源的阴极与电泳辅助电极连接，在铣刀与电泳辅助电极之间形成辅助电场，使工作液中的超微磨粒在电场力的作用下吸附到铣刀附近或直接附着在铣刀的刀刃上。