[发明专利]内部通道超声振动辅助内喷式电解磨削系统及方法

说明书

本发明公开了一种内部通道超声振动辅助内喷式电解磨削系统及方法，解决目前深孔、型腔及内部通道加工效率低的问题，可以提高加工效率并降低加工表面粗糙度。系统主要包括：运动控制装置、电流检测控制装置、电解液循环装置、超声波振动装置和内喷式管状导电磨头。运动控制装置实现控制主轴高速旋转和进给的稳定性；电流检测控制装置实时检测加工过程中电流大小和控制突变电流产生；电解液循环装置实现电解液的供液、过滤、循环使用；超声波振动装置实现电解液在超声波空化作用下，导电磨头对工件表面钝化膜的快速去除，强化电化学反应；内喷式管状导电磨头避免加工过程中磨头与工件间隙间湍流效应，保持电解液流场稳定。

技术领域

本发明涉及深孔、型腔和内部通道电解磨削加工技术领域，特别是涉及一种内部通道超声振动辅助内喷式电解磨削系统及方法。

背景技术

针对航空航天高端装备中激光增材制造钛合金、镍基高温合金整体构件内部通道表面粗糙度值大、应力与微观组织结构分布变化大和尺寸精度较差等特点，传统的机械加工会导致工件加工区域产生较高的温度和较大切削力，降低刀具寿命。电解磨削加工不受材料强度、硬度和韧性的限制，工件加工表面无残余应力。由于工具电极与工件间会产生电解液湍流现象而导致间隙流场不稳定，影响内部通道的加工表面精度和质量。为了提高加工表面精度，须降低主轴转速，合理控制电解液的流速与流量，该方法仅适用于小批量加工。

因此，需提供一种内部通道超声振动辅助内喷式电解磨削系统或方法。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种内部通道超声振动辅助内喷式电解磨削系统及方法，本发明将电解磨头杆部设计为管状、磨头在相应的位置开有孔径大小不一的通孔，使加工区域流场均匀分布，电解液在超声振动作用下产生空化效应，强化导电磨头对工件表面钝化膜的去除、使钝化的磨粒及时脱落，避免极间间隙产生电火花放电现象，实现深孔、型腔和内部通道的高效率精密加工。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种内部通道超声振动辅助内喷式电解磨削系统，包括运动控制装置、电流检测控制装置、电解液循环装置、超声波振动装置和内喷式管状导电磨头，其中，所述运动控制装置连接有主轴，且带动主轴旋转和沿x、y或z轴运动；

所述主轴上设置有内喷式管状导电磨头，导电磨头上设置有多个通孔，在加工过程中喷射电解液，保持加工区域内的电解液流场均匀分布；

所述电解液循环装置向内喷式管状导电磨头循环供给电解液，所述电流检测控制装置实时检测加工过程中电流大小并防止突变电流产生；

所述超声波振动装置在导电磨头喷射电解液的过程中向其施加超声波空化作用，去除工件表面钝化膜，强化电化学反应，实现对工件的深孔、型腔和内部通道的精密加工。

进一步的，所述内喷式管状导电磨头，包括半球状磨头及连接杆部，所述连接杆部在相应位置对半球状磨头开通孔，使加工区域流场分布均匀，避免工件加工区域外的杂散腐蚀。

进一步的，所述连接杆部开有通液孔，通孔的径向圆周区域及通孔内壁涂覆耐腐蚀绝缘涂层，通过在连接杆部外部设置的外罩的上端面和下端面安装动密封圈进行接触密封，避免连接杆部的电解液外渗。

更进一步的，所述外罩的外壁开有进液孔、内壁上设置有环形槽，外罩上端分别与主轴定子和主轴外壳连接。

进一步的，所述主轴转子和外罩之间设置有轴承一。

进一步的，所述连接杆部和外罩之间设置有轴承二。

进一步的，所述超声振动装置包括与连接杆部下端连接的变幅杆，所述变幅杆与超声波换能器连接，超声波换能器与超声波发生器、交流电源通过导线连接。

进一步的，所述电流检测控制装置与电解磨头杆连接，所述运动控制装置与实现主轴旋转进给运动X、Y、Z运动块连接。