[发明专利]一种激光与电解复合旋转加工装置

说明书

本发明公开了一种激光与电解复合旋转加工装置，在安装基座上设有旋转电极单元和旋转驱动单元，旋转电极单元包括中空主轴、与中空主轴上部转动配合的旋转密封座、与中空主轴下部固定连接的管状电极，管状电极与供电单元电连接。中空主轴和管状电极的内部连通构成介质通道。旋转驱动单元包括电机，电机通过传动机构带动中空主轴转动。旋转密封座通过冲液管路与电解单元连接用于向介质通道输入电解液。中空主轴的上端设有用于向介质通道射入激光束的激光单元。本发明采用激光与电解复合旋转加工技术，全反射的激光束与电解液进行高效耦合，实现大深径比小孔的激光电解复合加工，提高材料的去除速率及加工深度。

技术领域

本发明涉及激光电解加工技术领域，具体地说是一种激光与电解复合旋转加工装置。

背景技术

航空航天、精密仪器、生物医疗工程等领域部分核心零部件具有大量的深小孔结构，由于产品的综合性能和服役条件具有高质化和极端化特性，对当前深小孔的精密制造技术提出了挑战。深小孔结构多为难加工材料，传统加工以无法满足加工要求，但激光加工、电加工以及超声加工等特种加工技术具有一定的优势。

每一种加工技术都有其优势，也存在一定的局限性。激光加工具有打孔速度快、加工范围广以及加工精度高等优点，但其属于热加工范畴，其打孔表面存在再铸层、微裂纹缺陷，从而影响零件的安全可靠性。电解加工具有可加工各种难切削金属材料、加工表面不会产生冷作硬化层、热再铸层以及由此产生的残余应力和微裂纹等工艺缺陷。激光与电解复合加工综合了激光加工加工效率高、精度高、温度升高及电解加工表面完整性好等优势，但是目前激光与电解复合加工研究仍然处于初级阶段，存在加工深度浅以及加工效率低等技术问题。

发明内容

本发明针对上述现有技术现状，而提供一种激光与电解复合旋转加工装置，采用激光电解复合旋转加工技术，激光束全反射与电解液的高效耦合，利用旋转管状电极电解进给深入材料加工，实现大深径比小孔的激光与电解复合加工，提高材料的去除速率及加工深度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种激光与电解复合旋转加工装置，在安装基座上设有旋转电极单元和旋转驱动单元，旋转电极单元包括能转动的中空主轴、与中空主轴上部转动配合的旋转密封座、与中空主轴下部固定连接的管状电极，管状电极与供电单元电连接。中空主轴和管状电极的内部连通构成介质通道。旋转驱动单元包括电机，电机通过传动机构带动中空主轴转动。旋转密封座通过冲液管路与电解单元连接用于向介质通道输入电解液。中空主轴的上端设有用于向介质通道射入激光束的激光单元。

上述的旋转密封座具有与介质通道连通的内腔，在旋转密封座上设有与内腔连通的快插接头；旋转密封座内腔设有两个O型动密封圈与轴套配合实现内腔的旋转密封。

上述旋转密封座的上部具有向介质通道射入激光束的窗口，窗口设有玻璃加膜镜片，并通过窗口压盖和硅胶垫片密封固定。激光单元包括激光器、光路和聚焦透镜，聚焦透镜、玻璃加膜镜片和旋转密封座中轴线同心安装。聚焦透镜将激光束聚焦后穿过玻璃加膜镜片进入中空主轴中，玻璃加膜镜片上下侧各放置一个硅胶垫片，其压紧密封通过窗口压盖与旋转密封座螺纹固定连接实现。

上述的中空主轴通过轴套和胶盖密封轴承转动设置在安装基座上。供电单元包括脉冲电源，脉冲电源具有与胶盖密封轴承电连接的负极、与工件夹具电连接的正极。脉冲电源的负极通过导线将电能传输到螺钉连接的胶盖密封轴承外圈，电能依次经过胶盖密封轴承内圈、中空主轴、电极夹块座和电极夹块后传递至管状电极。

上述电解单元由冲液回路和废液回路组成。冲液回路包括储液罐、冲液泵、过滤器、压力表和冲液管路，冲液泵从储液罐内抽出电解液依次经过所述冲液管路、快插接头向所述介质通道冲液。废液回路包括用于放置工件的电解槽、回液管路和废液桶，电解槽和废液桶通过回液管路连接。