[发明专利]一种超声调制放电-电解高效铣削加工系统

说明书

一种超声调制放电‑电解高效铣削加工系统，属于特种加工技术领域，由超声振动控制系统、多轴机床控制系统、复合加工供电控制系统和电解液循环系统组成，根据阳极工件型面特征匹配相应加工轨迹，可对加工轨迹进行矢量分解，转化为超声振动控制系统和多轴机床控制系统的控制输入量，实现铣削过程与超声振动的精确同步；通过位移传感器实时检测超声振动幅值，通过可编程控制器处理作为复合加工供电控制系统的控制输入量，实现变电压过程与超声振动过程的耦合作用，可提高阳极材料的去除效率和加工过程的平稳性；利用旋转接头将电解液循环系统提供的高速高压电解液流体直接输送到加工间隙内，强化间隙内流体的传质效率，实现更小间隙的高效复合加工。

技术领域

本发明属于复合高效特种加工技术领域，涉及一种超声复合电解铣削加工系统，具体的说是涉及一种超声调制放电-电解高效铣削加工系统。

背景技术

随着科学技术的发展，越来越多的大型复杂整体构件出现在国防、航空、航天、能源等领域的高科技装备中，如航空发动机整体机匣零件、直升机中央件、航天火箭发动机涡轮泵复杂流道零件等等。它们通常尺寸较大、特征复杂、材料去除率高、且多采用高温合金、钛合金等难切削材料制成，因此制造难度很大。

复合加工方法是同时利用多种能量形式工艺方法实现工件材料高效率、高质量、低成本加工的创新性技术方法。近年来，在复合特种加工技术领域出现了将超声、放电及电化学溶解过程相结合的复合加工方法，该方法充分利用了超声辅助振动、微火花放电及高速电化学溶解的优势，在大中型难切削材料复杂零件的高效加工领域具有极大的应用潜力。

中国专利号ZL201110350813.X发明专利提出了一种超声电解复合微细加工方法及装置，该发明利用超声振动作用及空化效应带动工作液中磨料去除阳极工件表面的钝化膜，提高阳极材料的电化学溶解速率，并构建了相应的加工装置。中国专利号ZL201510848977.3发明专利提出了多轴联动超声调制微细电解加工系统，该发明同时复合了超声、放电及电解加工技术，并在加工过程中通过机床系统的在线检测系统对加工参数进行实时监控和调节，实现三维复杂型面型面的稳定加工。然而，上述电解复合加工方法及加工系统均用于微细加工领域，难以满足复杂零件大余量去除的高效加工需求。因此，构建一种高效的超声复合电解铣削加工系统，对电解复合加工技术的推广和难切削材料复杂零件的大余量高效加工具有显著意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺点和不足，提出一种超声调制放电-电解高效铣削加工系统，加工系统结构简单、操作方便，可满足难切削材料大中型复杂零件的高效率、低成本的加工需求，易于在生产实践中推广使用。

本发明的技术方案是：一种超声调制放电-电解高效铣削加工系统，其特征在于：所述超声调制放电-电解高效铣削加工系统由多轴机床控制系统、超声振动调控系统、复合加工供电控制系统、工作液循环系统、加工参数检测与调控系统组成；

所述多轴机床控制系统由控制计算机、CNC控制器、伺服电机、C轴旋转机构、Z轴进给机构、A轴旋转机构、X轴进给机构和Y轴进给机构连接组成；所述C轴旋转机构和Z轴进给机构驱动机床加工主轴，所述A轴旋转机构、X轴进给机构和Y轴进给机构驱动工作台；所述控制计算机根据加工对象的结构特征，将各轴的运动指令输送给CNC控制器，通过多轴机床控制系统的联合运动实现复杂型面结构加工成形；

所述超声振动调控系统由控制计算机、超声波调节电路、超声波发生器和多维超声激励装置连接组成；所述控制计算机根据加工对象的结构特征，将各轴的运动指令转化为超声波发生器的调控参数，控制多维超声激励装置的各向振动功率，使其合成主振方向与铣削轨迹完全同步；

所述复合加工供电控制系统由位移传感器、可编程控制器，高低压切换控制回路、复合加工电源和斩波电路连接组成；所述位移传感器与多维超声激励装置相连，准确测定超声振动的位移参数，通过可编程控制器转化为高低压切换控制回路的控制信号，调控所述复合加工电源，实现高频高压信号和直流低压信号的可控输出；